DE875553C - Bildwandleranordnung - Google Patents

Bildwandleranordnung

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DE875553C
DE875553C DEA10908D DEA0010908D DE875553C DE 875553 C DE875553 C DE 875553C DE A10908 D DEA10908 D DE A10908D DE A0010908 D DEA0010908 D DE A0010908D DE 875553 C DE875553 C DE 875553C
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DEA10908D
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English (en)
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Walter Dr Sc Nat Schaffernicht
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AEG AG
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AEG AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/50Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output
    • H01J31/506Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output tubes using secondary emission effect

Landscapes

  • Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)

Description

  • Bildwandleranordnung Die Erfindung betrifft eine Bildwandleranordnung Zur Verstärkung und gegebenenfalls Umwandlung lichtschwacher Bilder. Es ist bereits bekannt. Bilder zu diesem Zweck auf eine Photokathode zu projizieren und mit Hilfe der von dem Licht ausgelösten aus der Kathode austretenden Elektroneu ein. Elektronenbild herzustellen, «-elches dein Lichtbild entspricht und, auf einen Leuchtschirm geworfen, diesesLichtbild im allgemeinen in anderer Farbe und verstärkt wiedergibt. Es ist auch bereits bekannt, zur Verstärkung des Elektronenbildes in den: Fällen, in denen eine hohe Beschleunigung der Elektronen zur H-erstellun g eines ll:nügeird intensiven Leuchtschirmbildes noch nicht ausreicht, das Elektronenbild durch Sekundärelektroneueinission zu verstärken. Das kann z. B. in der Weise geschehen, daß man senkrecht zur Achse des Elektronenstrahlenganges ein oder mehrere zueinander parallele Netze oder Gitter anordnet, auf die die Elektronen nacheinander auftreffen, auf denen sie Sekundärelektronen auslösen und von denen sie auf .das nächste Gitter durch el"ektronenoptis,che Mittel fokussiert werden. Die vom letzten Gitter ausgehenden Elektronen kann man schließlich in üblicher `'eise auf einen Leuchtschirm auffallen lassen. Es ist auf diese Weise prinzipiell möglich, durch Anordnung genügend vieler Gitter eine beliebige Verstärkung zu erzielen. In der Praxis zeigen sich indessen gewisse Schwierigkeiten, die daher rühren, d'aß hei jedesmäl 'iger Sekundärelektronenaus1ösung einmal wegen der Struktur der Gitterelektrode, dann aber auch wegen der relativ großen Geschwindigkeitsverteilung der Sekundärelektronen eine Verschmierung der einzelnen Bildpunkte un' diariit de"s Elektronenbildes auftritt, die die Anwendbarkeit des geschilderten Verfahrens vorläufig auf sehr wen'ig'e Stufen beschränkt. Die Erfindung sieht .nun eine Anordnung vor, die diese Schwierigkeiten vermeidet, und zwar dadurch, daß nicht das .gesamte Elektronenbild, sondern erst ein zerlegtes Elektronenbild vervielfache wird, so daß ein Au.seinanderfließen -der Elektronen bei der Verstärkung einen, anderen Bildpunkt nicht beeinflussen kann, da der benachbarte Bildpunkt sich nicht räumlich neben dem verstärkten Bildpunkt befindet, sondern zeitlich vor- oder hinterher verstärkt wird.
  • Nach der Erfindung dient als Bildwandleranordnung die Kombination einer elektronenoptischen Bildzerlegerröhre mit einer Photokathode und einer Abtastsonde, eines Vervielfachers zur Verstärkung der Abtastströme durch Sekundärelektronen emission und einer Bnldaufbattröhre mit einem Leuchtschirm in einem gemeinsamen Vakuumgefäß. Die Erfindung sei näher erläutert an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele.
  • In Abb. z bedeutet Z eine Bildzerlegerröhr e, die mit einer Photokathode K versehen ist und eine Abtastsonde S aufweist, über die das Elektronenbild durch hier nicht gezeichnete elektrische oder magnetische Ablenkmittel in an sich bekannter Weise bewegt wird. Die Zerlegerrröhre weist im allgemeinen noch eine besondere Anode auf, die zur Beschleunigung .der Elektronen und gleichzeitig zur Herstellung eines Bildes in der Ebene der Abtastsonde dienen kann. An sich kann auch die Abtastsonde S als Anode dienen. Gleichgültig, ob als Anode die Ab:tastsontde oder eine besondere Elektrode- -dient; kann es zweckmäßig sein, besondere elektronenoptische Mittel vorzusehen; die ein elektronenoptisches Bild der Kathode in der Ebene der Abtastsonde liefern, bzw. an .der Herstellung dieses Bildes mitwirken. An die Zerlegerröhre Z schließt sich der Vervielfachen V an. Er isst hier als Prallgittervervielfacher mit einer Reihe hintereinander wlgeordneter zueinander paralleler Gitter oder Netze .P ausgebildet, zu denen parallel die Abtastsonde S .sowie eine Blende B liegen. Die Öffnung dieser Blende dient als Elektronenquelle für die Bildaufbauröhre A, die einen Leuchtschirm L aufweist und. mit Mitteln zur Herstellung eines Elektronenstrahles sowie mit wiederum nicht gezeichneten Mitteln zur Ablenkung dieses Strahles versehen ist. Die Bildaufbauröhre A übt also im wesentlichen Funktionen aus, wie eine Braunsche Röhre zur Wiedergabe von Fernsehbildern, nur mit dem Unterschied, daß "die Bildaufbauröhre keine besondere Kathode (Glühkathode) besitzt und däß außerdem der von, der- Kathode (Öffnung der Blende B) ausgehende Strom bereits, intensitätsinoduliert ist und nicht erst von außen gesteuert zu werden braucht. Der Vervielfachen kann schließlich noch elektrische oder magnetische Mittel zur Fokussierung der von einem Gitter ausgehenden Elektronen auf das nächste Gitter enthalten. Besonders wichtig ist im allgemeinen eine Elektronenlinse, die die von dem letzten Gitter ausgehenden Elektronen auf die Öffnung der BiendeB fokussiert. Zweckmäßigerweise besitzen; Bildzerlegerröhre Z und BildaufbauröhreA die gleiche Art von Ablenkmitteln, d. h. entweder beide magnetische Ablenkmittel oder beide elektrische Ablenkmittel. Dann ist es möglich; die Ablenkelemente beider Röhren von der gleichen Strom- bzw. Spannungsquelle zu speisen, wobei auf die richtige Polunig entsprechender Ablenkelemente zu achten ist, die entweder gleichläufig oder gegenläufig sein muß, und zwar in; Abhängigkeit davon, ob das Elektronenbild in. der Zerlegerröhre umgekehrt wird oder nicht.
  • Statt den Vervielfacher, wie in Abb. a dargestellt, als Prallgittervervielfächer auszubilden, kann er auch in einer der anderen bekannten Formern ausgebildet sein. Besonders zweckmäßig ist hier der Prallelektrodenvervielfacher mit magnetischer Ablenkung der Fokussierung, wie er im Prinzip zuerst von , S 1 ep i an angegeben wurde. Bei diesem Vervielfacher liegen die Prallelektroden, die im allgemeinen. eben sind, in--einer Ebene hintereinander. Ihnen gegenüber stehen Beschleunigungs elektroden, und die Elektronen werden, von einer Prallelektrode ausgehend, zunächst auf die gegenüberliegende Beschleunigungselektrode hin beschleunigt, aber durch ein, zur Ebene der Prallelektrode paralleles Magnetfeld auf gekrümmten Bahnen zur nächsten Prallelektrode Irin gebogen. Das Magnetfeld übernimmt gleichzeitig die Aufgabe, der Zerstreuung der Elektronen entgegenzuwirken. Wie bereits angedeutet, brauchen indessen die- Prallelektroden nicht eben ausgebildet zu sein, sondern können z. B. in einer zur Fortschreitungsrichtung von ein-er Elektrode zur nächsten Elektrode senkrechten Richtung gekrümmt sein. Zweckmäßig wird ein .derartiger Vervielfachen so angeordnet, daß die Prallelektroden in einer Ebene senkrecht zur Ebene der Abtastsonde S der Zerlegerröhre Z liegen, und zwar so, daß diese Ebene nicht gerade mit der Achse der Röhre, in der sich die Öffnung der Sonde befindet, zusammenfällt. Auch hier wird vorteilhaft durch Elektronenlinsen dafür gesorgt, daß die voni der letzten Vervielfacherelektrode ausgehenden Elektronen auf die Öffnung in, der Blende B konzentriert werden.
  • Eine weitere Möglichkeit ist In Abb. 2 dargestellt. Hiernach ist der Vervielfachen V als Pendelvervielfacher ausgebildet, dessen einte Kathode gleichzeitig durch die Abtastsonde S gebildet wird, während als zweite Elektrode eine zu S parallele Platte P dient. Die Elektronen werden hier nicht, wie beim Pendelvervielfacher sonst üblich, von einer Anode aufgenommen, sondern durchdringen die einmal, zweckmäßig mehrfach, durchbohrte Platte P. Durch E ist eine Elektronenlinse schematisch dargestellt, die die Aufgabe hat, die von P ausgehenden Elektronen auf die Öffnung der Blende B zii konzentrieren. Da die Vervielfachung beim Pendelverv ielfacher mit Unterbrechungen erfolgt, also durch die Platte P nicht ein kontinuierlicher, sondern ein mit der Frequenz der Wechselspannung unterbrochener Strom fließt, so daß die Wechselspannung sich während des Fließens des Stromes nur verhältnismäßig wenig ändert, gelingt es praktisch, die Linse E als statische Linse auszubilden, deren Brechkraft ebenso eingestellt werden muß, daß sie die gewünschte Linsenwirkung dann ausübt, wenn die Platte P sich auf dem Potential befindet, bei dem die vervielfachten Elektronen von S kommend zum Teil auf P auffallen, zum Teil P durchdringen. Man erkennt, daß nicht nur die Linse E, sondern auch die Blende B von der hochfrequenten. Wechselspannung des Vervielfachers unabhängig sind und gegenüber S auf konstantem Potential liegen können, so daß von der gesamten Anordnung nur die Platte P gegenüber den übrigen Elektroden das hochfrequente Wechselpotential aufweist. Um wohldefinierte Verhältnisse herzustellen, wird zweckmäßig die Vervielfachung etwa in der Fre-' quenz der Bildpunkte unterbrochen, z. B. dadurch, d'aß der hochfrequenten Wechselspannung in dieser Frequenz eine Zusatzspannung überlagert wird, die sämtliche Elektronen auf die Platte P hin beschleunigt und eine Zurückbeschleunigung der in P etwa ausgelösten Sekundärelektronen vermeidet. Es wird auf diese Weise erreicht, daß die in dem Vervielfacher fließenden, bzw. von dem Vervielfacher gelieferten Ströme stets proportional der Intensität des Bildpunktes sind. Natürlich sind auch Abänderungen. des Vervielfachers gegenüber der in Abb.2 dargestellten Form möglich. So braucht die eine Kathode nicht mit der Abtastsonde S zusammenzufallen, sondern kann als zusätzliche Elektrode vorhanden sein. Auch kann zur Herstellung besserer Feldverhältnisse die Sondenöffnung mit einer Folie bedeckt sein, desgleichen die zweite Elektrode P. Diese Elektrode schließlich kann unter Umständen auch als Netz oder Gitter von ,genügend großer effektiver Fläche ausgebildet sein.
  • Besondere Vorteile ergeben sich bei der Ausbildung des Vervielfachers als Pendelvervielfacher dann, wenn man die zum Betrieb des Vervielfachers notwendige Wechselspannung mit der zum Betrieb der Ablenkelemente von Bildzerleger- und Bildaufbauröhre notwendigen Spannung bzw. dem hierzu notwendigen Strom in der Weise koppelt, daß entweder Ablenkspannung bzw. Ablenkstrom aus der Vervielfacherspan!nung durch Frequenzteilung, oder daß umgekehrt die Vervielfacherspannung aus der Ablenkspannung bzw. dem Ablenkstrom durch Frequenzverv ielfachung gewonnen wird.
  • Es ist bereits erwähnt worden, daß man zweckmäßig elektronenoptische Mittel verwendet, um die von der letzten Vervielfach erelektrode ausgehenden Elektronenströme auf die Öffnung der Blende B, die als Elektronenquelle für die Bildaufbauröhre A dient, zu konzentrieren. Nun sind die so gewonnenen Ströme wegen des relativ großen Querschnittes der letzten Vervielfacherelektrode in ihrer Richtung ziemlich inhomogen. Außerdem sind sie in ihrer Geschwindigkeit in.homogen, einmal wegen der großen Geschwindigkeitsverteilung der Sekundärelektronen, dann aber auch, weil es sich nicht vermeiden läßt, daß von der letzten Elektrode des Vervielfachers auch solche Elektronen. ausgehen, die von der vorherigen oder einer noch früheren Elektrode stammen, alsloi gar keine in der letzten Vervielfacherlektrode ausgelösten Sekundärelektronen sind. Für den Betrieb der Bildaufbauröhre dagegen ist es zweckmäßig, wenn die aus der Blende austretenden Elektronen keine große Richtungs- oder Geschwindigkeitsverteilung haben. Nun wirkt bereits die Blende B im Zusammenhang mit den konzentrierenden elektronenoptischen: Mitteln (E in Abb. 2) bis zu einem gewissen Grade monochromatisierend auf .den Elektronenstrom. Trotzdem kann es erforderlich sein, zusätzlich an sich bekannte Mittel zur Homogenisierung des Elektronenstromes anzuwenden, soweit eben diese Homogenisierung nicht bereits durch geeignete Ausbildung der zur Konzentration notwendigen elektronenoptischen Mittel zu erzielen ist.
  • Während im vorstehenden die Bildzerlegerröhre stets in der in Abb. r dargestellten Weise, zumindest im Prinzip, vorausgesetzt wurde, ist es indessen möglich, sie auch anders auszubilden. Es braucht die Kathode K nicht den äußeren lichtelektrischen Effekt aufzuweisen, sondern sie kann in bereits vorgeschlagener Weise als elektronenspiegelnde oder reflektierende Platte ausgebildet sein, auf der durch ein auffallendes Licht- oder Elektronenbild Ladungsunterschiede erzeugt werden, die nun ihrerseits einen auf die Platte gerichteten homogenen Elektronenstrom derartig modulieren, daß mit Hilfe dieses Stromes ein Elektronenbild in der Ebene der Abtastsonde S erzeugt werden kann. Eine derartige Anordnung, die kurz als Spiegelbildwandler bezeichnet werden möge, hat gegenüber dem in Abb. r dargestellten Bildwandler den Vorteil, d'aß die Empfindlichkeit gegenüber Licht nach dem langwelligen Gebiet verschoben ist. Man wird einen Spiegelbildwandler in Kombination mit Zerlegerröhre, Verv ielfacher und Aufbauröhre dann verwenden, wenn auch hier die Intensität des gestreuten Elektronenstromes nicht genügend hoch ist, um ein Bild der gewünschten Intensität zu erzeugen.
  • Die Bilde andleranordnung nach der Erfindung weist gegenüber den bekannten Bildwandlern mit Sekundärverstärkung des Bildes, den Vorteil auf, daß zur Verstärkung jeweils nur der einem Bildpunkt entsprechende Strom gelangt. Ein räumliches Auseinanderfließen der verstärkten Ströme wirkt sich daher höchstens in einem Intensitätsverlust bei der Verstärkung, nicht aber in einer Bildverschmierung aus. Werden: die verstärkten Ströme nach Verlassen des Vervielfachers wieder auf die Blendenöffnung konzentriert, so entsteht wieder ein wohldefinierter, der Blendenöffnung entsprechender Emissionspunkt, der in der Bildaufbauröhre zur Bildherstellung verwendet wird. Die bei der Verstärkung erfolgende Streuung ist also für die Bildwirkung völlig belanglos und setzt das Auflösungsvermögen der Bildwandleranordnung nicht herab.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Bildwandleranordnung, gelcennzeiclm@t durch die Kombination. einer elektronenoptischen ' Bild'zerlegerröhre (Z) mit einer Photokathode und einer Abtastsonde, eines Vervielfachers (V) zur Verstärkung _der Abtastströme durch Sekundärelektronenemission und einer Aufbauröhre (A) mit einem Leuchtschirm in einem gemeinsamen Vakuumgefäß. 2@. B:ildwanrdleranordnizng nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkelemente der Zerleger- und der Aufbauröhre von der gleichen Spannungs- bzw. Stromquelle gespeist werden. 3. Bildwandleranordnung nach Anspruch i oder 2, gekennzeichnet durch die Ausbildung des Vervielfachers als Prallgitterverv ielfacher. q.. Bildwandleran ordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastsonde (S) der Zerlegerröhre (Z) sowie die als. Elektronenquelle der Aufbauröhre (A) dienernde Ausgangsblende (B) parallel zu den Gittern des Verviielfachers liegen. Bildwandleranordnung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Ausbildung des Vervielfachers als Pralle'lektrodenvervielfacber mit magnetischer Ablenkung und Fokussierung. 6. Bildwandleranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallelektroden in einer Ebene senkrecht zur Ebene der Abtastsonde (S)' der Zerlegerröhre liegen. 7. Bildwandleranordnung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Ausbildung des Vervielfachers als Pend@elvervielfacher. Bildwandleranordnu-ng nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathoden des Vervielfache rs (S, P) parallel zur Abtastsonde (.S) der Zerlegerröhre und zur Ausgangsblende (B) der Aufbauröhre liegen, wobei die eine Kathode des Vervielfachers gleichzeitig als Abtastsonde ausgebildet sein kann. g. Bildwandleranordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die der Abtastsonde (S) der Zerlegerröhre abgewendete Kathode (P) des Vervielfachers als vorzugsweise mehrfach durchbohrte Platte ausgebildet ist. io. Bildwandleranordnung nach Anspruch i oder den folgenden, gekennzeichnet durch elektronenoptische Mittel (B) zwischen der letzten Vervielfacherelektrode und der Ausgangsblende zur Konzentration der aus dem Vervielfacher kommenden Elektronen auf die Öffnung der Blende (B). i i. Bildwandleranordnung nach Anspruch io, gekennzeichnet durch gleichzeitig wirkende oder zusätzliche angeordnete Mittel zur Homogenisierung der vervielfachten Elektronen in bezug auf Richtung und/oder Geschwindigkeit. 1=. Bildwandleranord!nung nach Anspruch 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, d'aß zum Betrieb des Pendelvervielfachers eine durch Frequenzvervielfachung aus der Ablenkspannung bzw. dem Ablenkstrom entstandene Spannung dient. 13. Bi.ldwandleranordnung nach Anspruch 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, .daß zum Betrieb der Ablenkelemente eine durch Frequenzteilung aus der Betriebsspannung des Vervielfachers gewonnene Spannung bzw. ein derartiger Strom dient. 1.4. Bildwandleranordnung nach Anspruch vi oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, d'aß die Zerlegerröhre als Spiegelbildwandler ausgebildet ist.
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