DE872354C - Mosaikschirm fuer Kathodenstrahl-Senderoehren - Google Patents

Description

Erteilt auf Grund des Ersten Uberleitungsgesetzes vom 8. Juli 1949

(WiGBL S. 175)

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

AUSGEGEBEN AM 30. MÄRZ 1953

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21a¹ GRUPPE 32 35

E 2310 VIII α/2i al·

Electric & Musical Industries Ltd., Hayes, Middlesex (Großbritannien)*)

Mosaikschirm für Kathodenstrahl-Senderöhren

Patentiert im Gebiet der Bundesrepublik Deutschland vom 11. Februar 1936 an

Patentanmeldung bekanntgemacht am 10. Juli 1952

Patenterteilung bekanntgemacht am 19. Februar 1953

Die Priorität der Anmeldungen in Großbritannien vom 9. Februar und 1. Juli 1935

ist in Anspruch genommen

Die Schutzdauer des Patents ist nach Gesetz Nr. 8 der Alliierten Hohen Kommission verlängert Beginn des 3. Patentjahres am 11. Februar 1938, Beginn des 5. Patentjahres am 8. März 1950

Die Erfindung bezieht sich auf Kathodenstrahlröhren zum Zwecke der Fernsehübertragung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Röhren, bei denen ei-n Mosaikschirm Verwendung findet.

Wie aus dem Folgenden hervorgehen wird, soll der Ausdruck Mosaikschirm nicht nur Schirme umfassen, die aus einer Vielzahl von gegeneinander isolierten leitenden Elementen bestehen, sondern auch Schirme aus einem Material, wie

Glimmer, welches einen hohen Widerstand in Riehtung der Schirmoberfläche besitzt.

In allen Fällen, in denen Mosaikschirme für Fernsehzwecke verwendet werden, wird ein elektrostatisches Bild des zu übertragenden Gegenstandes auf dem Schirm gebildet, und die Ladungen, aus denen sich das elektrostatische Bild zusammensetzt, werden periodisch durch Abtastung neutralisiert.

*) Von der Patentsucherin sind als die Erfinder angegeben worden:

Hans Gerhard Lubszynski, Hillington, Middlesex, und James Dwyei McGee, London

(Großbritannien)

In. einer der bekannten Ausführungsformen von Fernseh-Senderöhren, welche unter dem Namen Ikonoskop bekannt ist, besteht der Mosaikschirm aus einer Mehrzahl von gegeneinander isolierten lichtelektrischen Elementen, die auf der Oberfläche einer isolierenden Unterlage, z. B. einer Glimmerplatte, angeordnet sind, auf deren Rückseite eine metallische Signalelektrode anliegt. Der Mosaikschirm wird zusammen mit einer Anordnung zur ίο Kathodenstrahlerzeugung in ein Vakuumgefäß gebracht, und ein Bild des zu übertragenden Gegenstandes wird auf die lichtelektrischen Elemente projiziert. Der Kathodenstrahl dient dazu, die lichtelektrischen Elemente abzutasten, wodurch in einem Kreis, der mit der Signalelektrode in Verbindung steht, Bildsignale erzeugt werden.

Es ist bereits ein Verfahren und eine Einrichtung zur Fernbildsendung in einer Kathodenstrahlröhre vorgeschlagen worden, bei welchem ein optisches Bild des zu übertragenden Gegenstandes auf einen zusammenhängenden, lichtelektrisch wirksamen Schirm projiziert wird. Die von diesem Schirm ausgelösten Photoelektronen werden gegen einen Mokaikschirm hin beschleunigt und auf diesem gesammelt in der Weise, daß ein Elektronenbild entsteht. Hierzu dient ein Elektronenlinsensystem. Der Mosaikschirm wird mit Hilfe eines Kathoden-Strahls abgetastet.

Bei Senderöhren, mit Mosaikschirm ist es nun vorzuziehen, das optische Bild senkrecht auf den lichtelektrisch wirksamen Schirm, der entweder zusammenhängend sein öder aus Mosaikelementen bestehen kann, zu projizieren. In manchen Ausführungsformen der besagten Röhren.ist es bisher nicht möglich gewesen, diese Bedingung zu erfüllen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß es notwendig war, Elektroden in bestimmten Stellungen innerhalb der Röhre anzuordnen, so daß diese Elektroden den Durchgang von Licht zu der lichtelektrischen Oberfläche verhindern.

Gegenstand der Erfindung ist nun eine Kathodenstrahlröhre, die einen Mosaikschirm von der Art besitzt, daß eine senkrechte Projektion des optischen Bildes auf der lichtelektrisch wirksamen Oberfläche möglich ist, sei es, daß diese Oberfläche sich auf dem Mosaikschirm selbst oder auf einem hiervon getrennten Schirm befindet. Die Erfindung besteht in einer Kathodenstrahlröhre zur Fernbildsendung, in welcher ein Mosaikschirm vorhanden ist, der eine Platte aus im wesentlichen durchsichtigen Material enthält,-deren, eine Oberfläche eine im wesentlichen durchsichtige Schicht von • leitendem Material besitzt, welche die Signalelektrode bildet.

Die Erfindung sei nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen erläutert, Abb. ι zeigt die Anwendung der Erfindung auf eine Senderöhre nach dem Prinzip des Ikonoskops, Abb. 2 die Anwendung auf eine Senderöhre, die eine zusammenhängende, lichtelektrisch wirksame Elektrode und einen Mosaikschirm enthält.

Abb. ι zeigt das Vakuumgefäß eines Ikonoskops mit einem Ansatz 1 und einem kugelförmigen \ Teil' 2. In dem Ansatz 1 ist die Anordnung zur Kathodenstrahlbildung mit der Kathode 3, dem Kathodenschirm 4, der ersten Anode 5 und der zweiten Anode 6 enthalten. Der Kathodenschirm 4 und die erste Anode 5 bestehen aus Metallrohren, die ringförmige Blenden 4", 5^ß und 5^& enthalten. • Die zweite Anode 6 besteht aus einem Metallniederschlag, z. B. Silber, an der Wand des Ansatzes i, der sich bis in den kugelförmigen Teil 2 hinein erstreckt. Zwei Paare von Ablenkspulen sind in der Nähe des Teiles der zweiten Anode 6 vorgesehen, welcher sich in dem Ansatz 1 der Röhre befindet. In der Abbildung wird ein Paar der Spulen durch die Bezugszeichen 7 und 8, das andere durch 9 angedeutet.

In dem kugelförmigen Teil 2 der Röhre ist senkrecht zu der Achse des Ansatzes 1 ein lichtelektrisch wirksamer Mosaikschirm angeordnet. Dieser Schirm besteht aus einer Glimmerplatte 10, auf deren von der Kathode abgewandten Seite eine durchsichtige Schicht von leitendem Material gebildet ist, welche als Signalelektrode 11 dient. Diese Schicht kann aus Metall, einer Legierung od. dgl. bestehen, welche beim Ausheizen nicht zusammenbackt, in der Weise, daß diskrete Kügelchen entstehen und welche auf der Glimmerplatte 10 durch Spritzen oder nach irgendeinem anderen go bekannten geeigneten Verfahren aufgebracht wird. Geeignete Metalle sind z. B. Aluminium oder Nickel, aber viele andere Metalle können auch verwendet . werden. Es hat sich als möglich herausgestellt, eine Signalelektrode zu erzeugen, die ein hinreichend guter elektrischer Leiter ist und trotzdem nur . ungefähr 25 °/o des hindurchtretenden Lichtes absorbiert, d. h. die praktisch als durchsichtig angesehen werden kann.

Auf der Seite der Glimmerplatte 10, die der Kathode zugewendet ist, wird eine große Zahl von lichtelektrisch wirksamen Elementen 12 gebildet. Diese Elemente können hervorgerufen werden; indem man nach .Bedecken der Glimmerplatte mit einer dünnen Silberschicht diese erhitzt, wodurch das Silber sich in einer großen Zahl von diskreten Kügelchen anhäuft. Diese Kügelchen werden sodann oxydiert und mit einer Schicht aus Caesium oder anderem lichtelektrisch wirksamen Material bedeckt. Dieses Herstellungsverfahren für lichtelektrische Mosaikschirme ist an sich bekannt. Im vorliegenden Fall wird die Schicht der Elemente so· gewählt,- daß Licht ohne merkliche Absorption zu dem lichtempfindlichen Material hindurchtreten kann. An Stelle eines Mosaikschirmes, der aus einer großen Zahl von diskreten Elementen besteht, kann auch eine kontinuierliche, lichtelektrisch wirksame Schicht verwendet werden, die so dünn ist, daß sie einen sehr-hohen Widerstand längs der Oberfläche besitzt, der dem Schirm dieselben Eigenschaften erteilt, die ein Mosaikschirm besitzt. Die einzelnen Moleküle oder Kristalle der Schicht wirken in diesem Fall als Mosaikelemente. Der Ausdruck Mosaikschirm soll in gleicher Weise einen Schirm umfassen, der einen hohen Widertand besitzt, so daß die Moleküle, Kristalle oder

anderen Partikel, aus denen der Schirm zusammen-. gesetzt ist, die Wirkung einzelner voneinander isolierter Elemente haben. Die Mosaikanordnung kann in dem kugelförmigen Teil der Röhre mit Hilfe dreier in gleichen Abständen angeordneter Federn befestigt werden. Ein Ende jeder dieser Federn ist an dem Rande des Schirmes befestigt, das andere in die Glaswand der Röhre eingeschmolzen. In der Abbildung ist eine dieser Federn mit 13 bezeichnet.

Diese Feder wirkt gleichzeitig als Zuführung zu der Signalelektrode 11, die über 13 und den Widerstand 16 an Erde liegt.

Im Betrieb wird das Licht von einem Gegenstand 14 mit Hilfe eines schematisch dargestellten optischen Systems 15 auf den Mosaikschirm projiziert. Das Licht durchdringt die durchsichtige Signalelektrode 11 sowie die'Glimmerplatte 10 und fällt auf das lichtelektrisch wirksame Material der Elemente 12. Diese Elemente erfahren eine Aufladung durch den Verlust von Photoelektronen, welche zu der zweiten Anode 6 übergehen. Der Kathodenstrahl 17 bringt bei der Abtastung des Schirmes unter Einwirkung der Spulen 7, 8 und 9 periodisch das Potential der Elemente 12 auf einen Gleichgewichtswert. Die Entladung der Elemente führt zu einer Potentialdifferenz über dem Widerstand 16, wenn die Ladung zur Erde abfließt. Diese Pötentialdifferenz wird mit Hilfe des Verstärkers, der durch die Röhre 18 angedeutet ist, verstärkt und übertragen.

Gegebenenfalls kann das Bild, welches am Empfänger unter Benutzung der Signale, die ' durch die beschriebene Senderanordnung hervorgerufen werden, zusammengesetzt wird, einen schwarzen Rand haben. Diese Wirkung erhält man dadurch, daß man rings um die Signalelektrode 11 einen Rand aus einem Material anbringt, welches im wesentlichen oder vollständig lichtundurchlässig ist. Dieser Rand kann aus demselben Material wie die Signalelektrode bestehen und ist in Abb. 1 mit 19 bezeichnet. Die Elemente 12 unmittelbar hinter diesem Rande werden infolgedessen nicht durch Licht von dem Objekt 14 getroffen. Bei der Abtastung dieser Elemente durch den Kathodenstrahl 17 werden Bildsignale, die Schwarz entsprechen, erzeugt. Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß die Erfindung es ermöglicht, daß sowohl der Kathodenstrahl im unabgelenkten Zustand als auch das optische Bild senkrecht auf den Schirm fallen.

Infolgedessen sind die wohlbekannten Nachteile einer schrägen Abtastung ausgeschaltet.

In Abb. 2 ist eine Anordnung zur Fernsehsendung dargestellt, die eine zusammenhängende Photoelektrode 20 und einen Mosaikschirm ai enthält. Der Mosaikschirm 21 besteht gemäß der Erfindung aus einer Platte 22 aus durchsichtigem Material, welche einen hohen Widerstand besitzt, wie z. B. Glimmer. Auf der Seite der Platte 22, die von der Photoelektrode 20 abgewendet ist, befindet sich eine durchsichtige Signalelektrode 23.

Eine Einrichtung zur Kathodenstrahlbildung, bestehend aus der Kathode 3, dem Kathodenschirm 4, der ersten Anode 5 und der zweiten Anode 6, dient zur Abtastung" des Mosaikschirmes 21 mit Hilfe des Strahls 17. Die Einrichtungen, die" die Abtastung des Schirmes durch den Kathodenstrahl bewirken, sind nicht dargestellt. Diese können aus zwei Paaren von elektromagnetischen Ablenkspulen bestehen, die die zweite Anode 6 umgeben. Die Wirkungsweise der Röhre ist wie folgt: Der photoelektrisch wirksame Schirm 20 und die Kathode 3 werden auf ein stark negatives Potential gegenüber Erde gebracht, z. B. durch die Batterien 26 bzw. 27. Die erste x\node 5 ist mit einer Abzweigung der Batterie 27 verbunden, während die zweite Anode 6 an Erde liegt. Die Signalelektrode 23 liegt an Erde über den Signal widerstand 16, dessen Enden mit Gitter und Kathode der Röhre 18 verbunden sind.

Das Licht von einem Gegenstand 14, dessen Bild übertragen werden · soll, wird mit Hilfe des optischen Systems 15 durch den Mosaikschirm 21 hindurch auf die Photoelektrode 20 projiziert. Die von dieser Elektrode abgegebenen Photoelektronen werden gegen den Mosaikschirm hin beschleunigt, dessen Elemente immer ungefähr auf Erdpotential sind, mit Hilfe des elektrischen Feldes, das zwischen den beiden Elektroden existiert und auf den Mosaikschirm durch die Magnetspule 28 fokussiert. Das Potential der Batterie 26 ist vorzugsweise so gewählt, daß die Geschwindigkeit der Elektronen beim Auftreffen auf den Schirm 21 Sekundärelektronen auf diesem auslösen, deren Zahl entweder größer oder kleiner als die Zahl der auftreffenden Photoelektronen ist. Auf diese Weise erhält jedes Element, d. h. jede Partikel des Mosaikschirmes 21, eine positive oder negative Ladung, deren Größe in jedem Punkt der Intensität des Lichtes entspricht, das auf den entsprechenden Punkt der Photoelektrode 20 -fällt. Der Kathodenstrahl 17 bringt diese Elemente periodisch wieder auf ein bestimmtes Potential durch Auslösung von Sekundärelektronen an jedem Element, deren Anzahl entweder geringer oder größer als die Anzahl der auftreffenden Primärelektronen ist.

Die auf den Mosaikschirm durch das Auftreffen der Photoelektronen oder Primärelektronen des Kathodenstrahls 17 ausgelösten Sekundärelektronen werden durch die Ringelektrode 29, die mit der zweiten Anode 6 in Verbindung steht, aufgenommen.

Da die Erfindung nicht auf die genaue Wirkungsweise der Anordnung gemäß Abb. 2 beschränkt ist, wurde die letztere nicht im einzelnen beschrieben.

In dieser Anordnung kann die Photoelektrode 20 lichtundurchlässig sein, und jetzt, da der Mosaikschirm 21 lichtdurchlässig ist, kann das Bild des Gegenstandes 14 senkrecht hierauf projiziert werden.

Die Erfindung kann auch auf Fernsehsenderanordnungen angewendet werden, bei welchen andere Effekte als der lichtelektrische Effekt \^rerwendung finden. Es wurde z. B. eine Anordnung vorgeschlagen, bei welcher eine leitende Platte, die eine Signalplatte bildet, mit einer Schicht, wie

Zinkselenid oder Zinksulfid, bedeckt ist, welche bei Belichtung eine Änderung der Leitfähigkeit zeigt. Eine so präparierte Platte stellt einen lichtempfindlichen Schirm dar. Der Schirm wird in einem evakuierten. Gefäß angeordnet und das zu übertragende Bild auf ihn projiziert. Der Schirm wird mit Hilfe eines Kathodenstrahl abgetastet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einer

ίο solchen Anordnung der lichtempfindliche Schirm dadurch gebildet, daß auf einer Platte von durchsichtigem Material, wie Glimmer, eine durchsichtige Metallschicht, z. B. aus Nickel, aufgebracht wird, auf welcher eine weitere Schicht von Zinkselenid oder einem anderen Material, welches bei Belichtung seine Leitfähigkeit ändert, aufgebracht wird. Die Achse der Anordnung zur Erzeugung des Abtaststrahls kann dann senkrecht zum Schirm angeordnet werden. Das Bild des Gegenstandes wird durch die durchsichtige, aus Glimmer oder einem ähnlichen Material bestehende, Platte und eine durchsichtige Signalelektrode auf die bei Be-• lichtung ihren Widerstand ändernde Schicht projiziert. Der Kathodenstrahl tastet den Schirm auf der Seite ab, auf welcher sich die bei Belichtung ihren Widerstand ändernde Schicht befindet.

Bei gewissen Ausführungsformen der oben beschriebenen Anordnungen, wenn nämlich die Signalelektrode sehr dünn ist, kann der Fall eintreten, daß ihr hoher Widerstand die Wirkung der Röhre beeinträchtigt. Um dies zu vermeiden, können schmale Streifen der Signalelektrode dicker gemacht werden, und diese Streifen können den Zwischenräumen zwischen den Mosaikelementen gegenüberstehend angeordnet werden. In einer alternativen Ausführung kann auf der Signalelektrode eine Gitterstruktur von dickerem Metall aufgebracht werden, und die Elemente können den Maschen des Gitters gegenüberstehend angeordnet werden.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Mosaikschirm für Kathodenstrahl-Senderöhren, gekennzeichnet durch eine Platte aus im wesentlichen durchsichtigem Material, z.B. Glimmer, deren eine Oberfläche mit einer als Signalelektrode dienenden durchsichtigen Schicht aus leitendem Material überzogen ist.

2. Mosaikschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der anderen Oberfläche der Platte, z. B-. aus Glimmer, eine Vielzahl von gegeneinander isolierten leitenden Elementen aufgebracht ist.

3. Mosaikschirm nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Elemente photoaktiviert sind.

4. Mosaikschirm nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen Oberfläche der Platte sich eine Schicht aus lichtelektrisch wirksamem Material befindet, die so dünn ist, daß sie einen hohen Widerstand längs der Oberfläche besitzt.

5. Mosaikschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Signalelektrode eine Schicht aus einem bei Belichtung seinen Widerstand ändernden Material aufgebracht ist.

6. Mosaikschirm nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalelektrode einen Rand besitzt, der dicker als der Mittelteil ist und vorzugsweise lichtundurchlässig ist.

7. Mosaikschirm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß schmale Streifen der Signalelektrode zwecks Herabsetzung des Widerstandes derselben verstärkt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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