DE908864C - Bildsenderoehre - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fernsehsendeeinrichtung, die mit einer Kathodenstrahlröhre als Bildsenderöhre arbeitet. Diese Röhre weist einen lichtempfindlichen Schirm" auf, der durch einen aus langsamen Elektronen bestehenden Strahl abgetastet wird, um hierdurch das erwünschte Ausgangssignal von der Röhre zu erhalten. Obwohl die Erfindung auch eine allgemeine Verwendung finden kann, so besitzt sie doch für Fernsehsendeeinrichtungen die größte Bedeutung.

Die bisher bekannten Fernsehsendeeinrichtungen benutzen im allgemeinen eine Kathodenstrahlröhre, auf deren Schirm das zu übertragende Bild abgebildet und durch einen Elektronenstrahl abgetastet wird; hierbei wird an dem Schirm eine Sekundäremission ausgelöst, deren Verhältnis größer als ι ist. In derartigen Systemen wird die Anzahl der pro Flächeneinheit des Schirms ausgelösten Sekundärelektronen durch die Aufladung der einzelnen Fläche bestimmt, die wiederum durch die Helligkeit derselben gegeben ist. Diese Vorrichtungen besitzen im allgemeinen als lichtempfindlichen Schirm eine geeignete Elektrode, von der die entstehende Sehfrequenz abgenommen wird. Es ist aber auch schon vorgeschlagen worden, die Sehfrequenz von dem Strom abzuleiten, der zur Sammelelektrode der Röhre fließt. Bei diesen Einrichtungen, die eine Kathodenstrahlröhre benutzen und ein Sekundäremissionsverhältnis am Leuchtschirm aufweisen, das größer als ι ist, ergibt sich der Nachteil, daß die Beziehung zwischen der auftreffenden Helligkeit und dem erzeugten Ausgangssignal

nicht linear verläuft. Diese Systeme ergeben also keine gleichmäßige Gradation. Derartige Einrichtungen besitzen aber den weiteren Nachteil, daß einige der von dem Schirm ausgesandten Sekundärelektronen auf den Schirm zurückfallen und damit die Ladungsverteilung stören; hierdurch wird die Empfindlichkeit beeinträchtigt und eine unerwünschte Schattenbildung hervorgerufen. Es ist bereits vorgeschlagen worden, Kathodenstrahlröhren zu verwenden, deren lichtempfindlicher Schirm durch so langsame Elektronen abgetastet wird, daß das Sekundäremissionsverhältnis kleiner als ι wird. Mit dieser Anordnung lassen sich einige der erwähnten Nachteile vermeiden.

x5 Die nach diesen beiden Verfahren erzeugten Ausgangssignale besitzen jedoch eine so kleine Amplitude, daß eine Verstärkung unerläßlich wird. Diese Verstärkung ist mit Hilfe der üblichen Verstärkerschaltungen nicht ohne weiteres möglich, da die Rauschspannung der Röhren dieselbe Größenordnung wie das zu verstärkende Signal aufweist. In diesem Fall sind bereits Elektronenvervielfacher (multiplier) in Verbindung mit der Generatorröhre verwendet worden, um auf diese Weise ein Sekundäremissionsverhältnis größer als 1 und ein Aus-. gangssignal mit verhältnismäßig großer Amplitude zu erhalten. Es ist in diesem Zusammenhang auch vorgeschlagen worden, der Sammelektrode des Elektronenvervielfachers eine geeignete Spannung zu geben, so daß durch diese die von dem lichtempfindlichen Schirm ausgesandten Sekundärelektronen während des Abtastvorganges angezogen werden. In der Praxis hat es sich als notwendig erwiesen, die Elektronen innerhalb eines Elektronenvervielfachers auf eine verhältnismäßig kleine Fläche zu beschränken. Bei früheren Einrichtungen, die eine Kathodenstrahlröhre mit langsam arbeitendem Abtaststrahl zur Erzielung eines Sekundäremissionsverhältnisses kleiner als 1 verwendeten und bei denen die Sammelelektrode eine genügend hohe Spannung besaß, würde aber eine solche Spannung den Abtastvorgang beeinträchtigen. Es ist daher wünschenswert, eine Kathodenstrahlröhre zu entwickeln, deren Schirm durch derart langsame Elektronen abgetastet wird, daß sich ein Sekundäremissionsverhältnis kleiner als 1 ergibt und daß die vorgesehene Sammelelektrode lediglich die Elektronen auf einer beschränkten Fläche mit einer Geschwindigkeit aufnimmt, die von dem zu erzeugenden Signal abhängt, aber keinen Einfluß auf den Abtaststrahl besitzt.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer verbesserten Fernsehsendeeinrichtung, die aus einer Kathodenstrahlröhre mit einem lichtempfindliehen Schirm besteht, der durch einen Elektronenstrahl von genügend kleiner Geschwindigkeit abgetastet wird, um ein Sekundäremissionsverhältnis am Schirm zu erzeugen, das kleiner als 1 ist.

Ferner wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, in der Röhre eine Sammelelektrode vorzusehen, welche den Elektronenstrom von dem Schirm aufnehmen soll, aber auf den Abtaststrahl keinen Einfluß besitzt.

Die der Erfindung entsprechende- Apparatur besteht aus einer Kathodenstrahlgeneratorröhre mit einer lichtempfindlichen Schirmelektrode und einer Sammelelektrode. Es sind Mittel vorgesehen, um in Richtung auf den Schirm einen Elektronenstrahl von im wesentlichen gleichbleibender Intensität zu erzeugen und zu beschleunigen. Die Geschwindigkeit desselben ist am Schirm klein genug, um. ein Sekundäremissionsverhältnis kleiner als 1 zu ergeben und um die freien Elektronen aus der Nähe des Schirms zu entfernen. Außerdem sind Mittel vorgesehen, um den Schirm durch den Strahl abzutasten. Hierbei wird die Zahl der aus der Nähe jeder Flächeneinheit des Schirms zurückkehrenden Elektronen in erster Linie durch die Ladung dieser Fläche bestimmt, die durch das hierauf projizierte Bild entstanden ist. Es sind ferner Mittel vorgesehen, durch welche sämtliche von dem Schirm zurückkehrende Elektronen abgelenkt werden, und es sind außerdem Einrichtungen angeordnet, die von der Sammelelektrode ein Ausgangssignal ableiten, welches sich in Abhängigkeit von der Anzahl der hierher gelenkten Elektronen ändert. Gleichzeitig wird die Spannung an der Sammelelektrode so gewählt, daß durch diese die Ablenkung des Elektronenstrahles nicht gestört wird.

Entsprechend der Zeichnung besteht die Fernsehsendeeinrichtung zunächst aus dem angedeuteten Projektionsapparat 10 und der Senderöhre 11, an welche der Elektronenvervielfacher 12 angeschlossen ist. An den letzteren sind in der genannten Reihenfolge ein Sehfrequenz verstärker 13, eine Mischstufe 14, ein Hochfrequenzverstärker 15 und ein Antennensystem 16, 17 angekoppelt. Die Apparatur besitzt ferner einen geeigneten Synchronisierungs- und Ablenkgenerator 18, von welchem die für die Röhre 17 erforderlichen Ablenkfelder und Synchronisierungssignale abgeleitet werden.

Die Röhre 11 besteht aus einem evakuierten Kolben 20, der an einem Ende die Kathode 21 nebst den Beschleunigungsanoden 23 und 23' enthält. Außerdem ist eine Einrichtung zur Erzeugung eines Kathodenstrahles vorgesehen, dessen ausgesandte Elektronen eine verhältnismäßig kleine Geschwindigkeit besitzen. Die Anode 23' weist eine sehr kleine Öffnung auf, so daß der erzeugte Elektronenstrahl einen äußerst geringen Querschnitt erhält. Zur Erzeugung eines innerhalb der Röhre 20 longitudinal verlaufenden Magnetfeldes zur Lenkung des von der Kathode 21 ausgehenden Elektronenstrahles auf den lichtempfindlichen Schirm 22 ist eine Wicklung 19 vorgesehen, welche den Kolben 22 von außen umgibt. Diese wird durch die Spannungsquelle 24 mit Strom versorgt. Die zur Ablenkung des Kathodenstrahles in zwei zueinander senkrechten Richtungen benötigten Magnetfelder werden durch die Wicklungen 25, 25 und 26, 26 erzeugt. Die letzteren sind längs der Röhre angeordnet, wobei ihreAchsen senkrecht zueinander stehen; sie können aber auch übereinander angeordnet werden, so daß die eine Wicklung die andere umschließt. Der Schirm 22 besteht aus einer lichtempfindlichen, mosaikartig aufgebauten Fläche,

welche auf einer dünnen Isolierschicht 8 angebracht ist, während auf der anderen Seite eine geerdete metallische Schicht 9 angeordnet ist. Die innere Oberfläche der Röhre ist mit einer leitenden Schicht versehen, die ebenfalls an Erde gelegt ist. Zur Erzielung einer bestimmten Ablenkung des Kathodenstrahles sind die Ablenkplatten 27, 28 innerhalb der Röhre angeordnet, die von der Batterie 24 eine vor bestimm te Potentialdifferenz erhalten. DerElek-

to tronenvervielfacher 12 besitzt in der Nähe der Kathode 21 eine öffnung, die auf den Schirm 22 gerichtet ist. An dieser Stelle ist eine mit einem Loch versehene Sammelelektrode 29 vorgesehen, der eine geignete Spannung von der Quelle 24 zugeführt wird. Da durch die Apparatur 10 das zu übertragende Bild auf die Seite des Schirms 22 projiziert wird, welche der durch den Elektronenstrahl abzutastenden Schichtseite gegenüber liegt, muß der Schirm 22 mindestens halblichtdurchlässig sein.

Wenn man die spezielle Funktion der Röhre 11 zunächst außer acht läßt, so beruht die Arbeitsweise der beschriebenen Einrichtung auf bekannten Prinzipien. Das zu übertragende Bild wird hierbei mit Hilfe des Projektionsapparates 10 auf der lichtempfindlichen Oberfläche des 'Schirms 22 abgebildet, um eine Sehfrequenz im Elektronenvervielfacher 12 hervorzurufen, die sich Punkt für Punkt mit der Abtastung entsprechend der jeweiligen Helligkeit ändert. Die Ausgangsfrequenz des Elektronenvervielfachers 12 wird im Sehfrequenzverstärker 13 verstärkt und in dieser Stufe auch mit den Synchronisierungssignalen vermischt. Das zusammengesetzte Signal dient zur Modulation einer geeigneten Trägerfrequenz in der Mischstufe 14.

Der modulierte Träger wird daraufhin im Hochfrequenzverstärker 15 nochmals verstärkt und dann dem Antennensystem 16, 17 zur Ausstrahlung zugeleitet.

Der Vorgang innerhalb desjenigen Teils der Apparatur, der die Erfindung enthält, ist nun folgender: Ein Elektronenstrahl von im wesentlichen konstanter Intensität und mit einer Geschwindigkeit, die genügend klein gewählt ist, um ein Sekundäremissionsverhältnis kleiner als 1 am Schirm 22 zu gewährleisten, wird mit Hilfe des durch die Wicklung 19 erzeugten Magnetfeldes gegen den Schirm gerichtet. Beim Fehlen irgendwelcher Ablenkspannungen würde der Elektronenstrahl in engen Spiralen den Kraftlinien der Wicklung 19

So von der öffnung in der Beschleunigungsanode 25' bis zur Schirmelektrode 22 folgen. Aber wegen des Einflusses der durch die Spulen 25 und 26 gebildeten Ablenkfelder wird der Strahl zunächst infolge des durch die Wicklungen 25, 25 hervorgerufenen Feldes und dann in einer hierzu rechtwinklig stehenden anderen Richtung durch das mit Hilfe der Wicklungen 26, 26 erzeugte Feld abgelenkt. Auf diese Weise wird es ermöglicht, den Schirm 22 in einer Serie von parallelen Zeilen abzutasten.

Ohne Berücksichtigung der Ablenkplatten 27, 28 würde der Elektronenstrahl von der öffnung 23' an in zwei zueinander senkrechten Richtungen abgelenkt werden und träfe dann stets auf den Schirm 22.

Die Arbeitsspannungen der Röhre werden so gewählt, daß die Geschwindigkeit des Ablenk-Strahles in der Nähe der Oberfläche der Elektrode 22 sehr klein ist. Hierdurch wird es erreicht, daß das Verhältnis der von dem Schirm 22 ausgehenden Sekundäremission kleiner als 1 ist. Unter diesen Umständen wird der Schirm im Gleichgewichtszustand, wenn also keine Elektronen des Abtaststrahles zur Neutralisierung des Schirms benötigt werden, ungefähr des Potential der Kathode aufweisen. Wenn nun der Schirm Kathodenpotential besitzt, werden die senkrecht auf den Schirm auftreffenden Elektronen an der Schirmoberfläche infolge des elektrischen Feldes abgebremst werden und dann auf demselben Wege unter dem Einfluß des elektrischen Feldes zu der Sammelelektrode 23' zurückkehren. Der Elektronenstrahl folgt den magnetischen Kraftlinien der kombinierten Felder auf seinem Wege zum Schirm und auch auf seinem Rückweg, und da die Laufzeit so klein ist, daß innerhalb dieser keine wesentliche Änderung im Ablenkfeld eintritt, wird der Strahl zu seiner Ausgangsstelle zurückkehren. Falls auf der Stelle des lichtempfindlichen Schirms 22, auf welche der Strahl trifft, sich eine positive Ladung infolge einer photoelektrischen Emission befindet, so wird diese Stelle eine genügende Anzahl von Elektronen zu- _go rückhalten, um die Ladung zu neutralisieren. Infolgedessen wird die Intensität des zurückkehrenden Strahls in entsprechender Weise vermindert bzw. moduliert erscheinen.

Erfindungsgemäß wird nun eine geeignete Ablenkspannung auf den Platten 27 und 28 vorgesehen, durch welche der von der Kathode 21 kommende Elektronenstrahl in eine bestimmte Richtung parallel zu den Platten 2j und 28 abgelenkt wird. Dieser Vorgang ist durch die Pfeile α bzw. für den zurückkehrenden Strahl durch die Pfeile b in der Zeichnung erläutert. Auf diese Weise wird es erreicht, daß die sich ergebende seitliche Gesamtverschiebung der Entfernung zwischen der Kathode 21 und der öffnung in der Sammelelektrode 29 entspricht. Die rückläufigen Elektronen werden also auf die Öffnung der Sammelelektrode 29 des Elektronenvervielfachers 12 gerichtet, wobei in dem letzteren eine Vervielfachung in der bekannten Weise erfolgt.' Es sind also Mittel vorgesehen, durch welche im wesentlichen alle Elektronen, welche den Schirm 22 verlassen, als Elektronenstrahl auf eine bestimmte Stelle der Sammelelektrode 29 geführt werden. Da die Anzahl der von den einzelnen Flächenelementen des Schirms während des Abtastvorganges zurückkehrenden Elektronen lediglich durch die Ladung dieser Flächen bestimmt wird, so ändert sich die Intensität des zur Sammelelektrode 29 zurückkehrenden Elektronenstrahles mit den Helligkeitsänderungen der aufeinanderfolgenden Flächenelemente am Schirm 22 und liefert somit das zu erzeugende Signal. Gleichzeitig werden der Abschirmeffekt und die ungenügende Empfindlichkeit vermieden, die als Folge der Verwendung eines Abtaststrahles mit ausreichend hoher Spannung zur Erzeugung eines Sekundär-

cmissionsverhältnisses, Avelches am Schirm größer als ι ist, in Erscheinung treten, während die Spannung der Sammelelektrode 29 sich derjenigen der Anode 23' nähert, so daß ihr Einfluß auf den Abtaststrahl vernachlässigt werden kann.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Anordnung mit einer Kathodenstrahlröhre zur Bildaufnahme mit einem photoelektrisch wirksamen Mosaikschirm und mit einer besonderen Auffangelektrode für die aus der Nähe des Schirms zurückkehrenden Elektronen und mit Mitteln zur Trennung der Wege der hinlaufenden und rücklaufenden Elektronen, dadurch gekennzeichnet, daß bei magnetischer Ablenksteuerung im Raum zwischen der Strahlerzeugungskathode und dem Schirm ein in Richtung der Röhrenachse verlaufendes magnetisches Hilfsfeld und außerdem ein quer zur Röhrenachse wirkendes elektrostatisches Hilfsfeld vorgesehen ist, welches den hinlaufenden und den zurücklaufenden Strahl seitlich in der gleichen Richtung so weit versetzt, daß der zurücklauf ende Strahl in das dem Strahlerzeugungssystem seitlich benachbarte Auffangsvstem hineinläuft.
2. 2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangelektrode neben dem Strahlerzeugungssystem und in ungefähr dem gleichen Abstand von dem Mosaikschirm wie dieses angebracht ist.
3. 3. Röhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Auffangelektrode ein rohrförmiges Elektrodenelement angeordnet ist. durch dessen Öffnung der rückkehrende Kathodenstrahl hindurchtritt, bevor er die Auffangelektrode trifft.
4. 4. Röhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangelektrode mit einer Multiplikatoreinrichtung vereinigt ist, deren erste Prallelektrode sie bildet.
5. 5. Röhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erzeugung des elektrostatischen Hilfsfeldes zwei auf vorzugsweise kontanter Potentialdifferenz gehaltene Platten (27, 28) zwischen dem Strahlerzeugungssystem und der Auffangelektrode einerseits und dem Mosaikschirm andererseits angeordnet sind.
6. 6. Röhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (27, 28) zwischen dem Strahlerzeugungssystem und dem magnetischen Ablenkfeld angeordnet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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