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Fernsehsendeeinrichtung mit Kathodenstrahlröhre Die Auflösung eines
fernzusehenden Bildes in einzelne Bildpunkte erfolgt senderseitig bekanntlich durch
Kathodenstrahlröhren, bei denen das zu übertragende Bild in der Gesamtheit seiner
Helligkeitswerte auf eine lichtelektrische Photokathode geworfen und von einem in
seiner Intensität konstanten Kathodenstrahl abgetastet wird. Die Abtastung kann
dabei nach dem Prinzip der Intensitätssteuerung oder Liniensteuerung vorgenommen
werden. Bei gleichbleibender Abtastgesch.wirndigkeit entsprechend der Intensitätssteuerung
ergibt sich jedoch, daß die hellen wie die dunklen Bildstellen mit der gleichen
Intensität getroffen werden, wodurch die Bilder zu wenig kontrastreich und daher
unscharf wirken. Durch den Aufprall. des Kathodenstrahles auf der Photokathode werden
zusätzlich noch Sekundärelektronen ausgelöst. Die Zusammenwirkung der Sekundärelektronen.
und der Photoelektronen ergibt .einen komplizierten elektrischen Vorgang, welcher
durch ein durch die Raumladung bedingtes Zurückfallen der Elektronen auf die Photoschicht
weiter erhärtet wird. Das Zurückfallen geschieht dabei nicht gleichmäßig über die
gesamte Photoschicht, sondern bewirkt hauptsächlich an den durch den Bildwurf positiv
aufgeladenen Stellen eine Rückladung und vermindert so das Bildsignal.
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Wendet man dagegen eine wechselnde Abtastgeschwindigkeit gemäß der
Liniensteuerung bei einer Kathodenstrahlabtastsenderöhre an, so müssen dabei, um
ein positives Bild zu erhalten, die hellen Bildstellen langsam abgetastet werden.
Die Entladung der durch den Bildwurf positiv aufgeladenen Bildstellen erstreckt
sich dabei über einen
größeren Zeitraum, als bei einer Normalabtastung.
Wenn aber eine gewisse Ladungsmenge in einer längeren Zeit entladen wird, dann ist
ihre Strom-' stärke geringer. Bei der Abtastung der dunklen Bildstellen gleitet
der Strahl zwar schneller über diese _ hinweg, jedoch ist es hier ohne Einfluß,
da keime Entladung stattfindet. Der zeitliche Potentialverlauf an den einzelnen
Bildstellen während der Abtastung durch den Kathodenstrahl geht nicht ein, da nur
die Differenz zwischen den hellen und dunklen Bildstellen maßgebend ist. Da de so
geschwächten Impulse wiederum die Abtastgeschwindigkeit steuern, ergibt sich eine
Gegenkopplung, welche das Bildsignal schwächt.
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Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, diese Mängel zu beseitigen.
Sie ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß durch .eine elektrische Rückkopplung
an die Intensität und Ablenkung steuernden Organe einer abtastenden Kathodenstrahlröhre
eine den Bildhelligkeiten entsprechende Modulation des Strahlstromes und der Abtastgeschwindigkeit
gleichzeitig erfolgt.
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Hierdurch wird erreicht, @daß die bei Kathoden-Strahlröhren allgemein
auftretenden Sekundäremissionsverhältnisse dem Bildinhalt angepaßt werden und durch
- die Zusammenwirkung mit den durch den Bildwurf auf die Photokathode ausgelösten
Photoelektronen ein verstärktes Bildsignal ergeben. Durch die .elektrische Rückkopplung
tritt ein Aufschauklungsvorgang ein, welcher nicht nur eine wesentliche Verstärkung
des Bildsignals mit sich bringt, sondern auch zur Folge hat, @daß die abgetasteten
Bilder sehr kontrastreich und scharf sind.
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Bei Anwendung der erfindungsgemäßen elektrischen Rückkopplung bei
Kathodenstrahlabtastsenderöhren tritt somit eine Überlagerung der an sich bereits
bekannten Abtastverfahren ein, die nicht nur die Nachteils, die bei der Anwendung
des einen oder anderen Verfahrens auf Kathodenstrahlabtastsenderöhren auftreten;
ausgleicht, -sondern eine weitere Kontrastverbesserung ergibt. Diese weiteren Kontrastverbesserungen
liegen unter anderem noch darin begründet, daß man die Ankopplung der Strahlsteuerung
um den Betrag fester halten kann, der sich bei reiner Anwendung des einen oder anderen
Verfahrens als Gegenkopplung ergibt, ohne dabei eine Selbsterregung befürchten
zu müssen.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbsispiele der Erfindung
dargestellt. Abb. i zeigt ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen elektrischen
Rückkopplung bei einer Kathodenstrahlabtastsenderöhre in Verbindung mit einer Glimmlampenkippeinrichtung.
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In Abb. 1 ist 11 eine Kathodenstrahlabtastsen@deröhre, in der in bekannter
Weise auf eine Mattscheibe M eine mit hohem Widerstand behaftete lichtelektrische
Photokathode E niedergeschlagen ist. Zur besseren Übersicht wurde die Mattscheibe
in zwei Teile geteilt, von denen der eine als belichtet, der andere als unbelichtet
angenommen ist. Der auf der inneren Glaswand als Anode dienende Überzug A sowie
die übrigen Elektroden, welche zur Konzentration des Kathodenstrahles und zur Ablenkung
dienen, sind allgemein bekannt.
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Das in einzelne Bildpunkte zu zerlegende Bild wird auf -eine MattscheibeM
projiziert, wodurch eine Aufladung der lichtelektrischen PhotoschichtE entsprechend
den. optischen Helligkeitswerten erfolgt. Der abtastende Kathodenstrahl verursacht
eine punktweise Entladung der Ladungsträger: Trifft .der Kathodenstrahl den unbelichteten
Teil der Scheibe, so geht der ganze Elektronenstrom des Kathodenstrahles herüber
zur zweiten Anode A und fließt von dort über den Widerstand zur Anoden spannungsquelle.
An dem Widerstand stellt sich dann -ein Spannungsgefälle ein, das zu einem bestimmten
Spannungswert für den Punkt a führt. Geht der Kathodenstrahl dann auf den belichteten
Teil der Mattscheibe über, so wird der zur zweiten Anode fließende Strom um den
Betrag geschwächt, der erforderlich ist, um die infolge der Belichtung aufgetretene
positive Ladung des Mattscheibenteiles zu neutralisieren. Durch den nachgeschalteten
Widerstand fließt infolgedessen ein geschwächter Strom und dies führt zu einem stärkeren
positiven Potential des Punktes a. Hierdurch wird der Punkt b und damit das Gitter
:der nachgeschalteten Verstärkerröhre R i stärker positiv.
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Dies führt dazu, daß die Anode dieser Verstärkerröhre und damit ,der
Punkt f stärker negativ werden. Über den eingezeichneten Kondensator C i pflanzt
sich diese Spannungsänderung bis zum Punkt d und damit bis zum Wehneltzylinder der
Kathodenstrahlröhre fort, und dieses Negativwerden des Wehneltzylinders schwächt
seinerseits nun,den Kathodenstrahl. Die Schwächung des Stromes zur zweiten Anode
A hat also auf dem Wege über die dargestellte Schaltung eine Schwächung des Kathodenstrahles
zur Folge, und damit tritt eine Verstärkung,des Signals ein. Gleichzeitig wird aber
auch der Punkt e negativ und somit das Gitter der Laderöhre R 2, welche den Kondensator
C 2 langsam auflädt. Dadurch wird die Ladegeschwindigkeitdieses Kondensators verändert.
Seine Spannungsdifferenz wird den Ablenkplatten P i und P.2 zugeführt, welche den
Kathodenstrahl von Punkt zu Punkt lenken. Die Abtastgeschwindigkeit des Kathodenstrahles
ist somit veränderlich geworden, wobei schaltungsgemäß .eine .größere Helligkeit
zu einer Verkleinerung des Ladestromes durch die Röhre R:2 führt. Die Abtastgeschwind'igkeit
des Kathodenstrahles wird hierdurch verzögert und somit seine Verweilzeit bei hellen
Bildstellen größer, bei dunklen dagegen kleiner. Die Dauer der Abtastung für jede
einzelne Bildzelle ist hierbei jedoch nicht gleich, denn jede Bildzelle wird nach
den vorhandenen Bildhelligkeiten verschieden schnell abgetastet werden. Es rnuß
jedoch, um ein zusammenhängendes Bild zu erhalten, jede neue Bildzelle sofort angefangen
werden; wenn die vorherige Zelle beendet ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht
werden, @daß der Ladekonden, sator C 2 über einen kleinen Kopplungskondensator Cq.
mit der Röhre R3 verbunden wird.
Dieser Röhre wird durch die Drossel
Dr eine so große negative Vorspannung erteilt, daß durch die Röhre R 3 kein Strom
fließt, welcher den Ladekondensator C 3 aufladen könnte.
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Ist das Ende einer Bildzeile erreicht, so zündet die Glimmlampe G
i und entlädt den Kondensator C 2. Durch den Stromstoß wird in der Drosselspule
eine Selbstinduktionsspannung hervorgerufen, welche in -der positiven Phase die
negative Gittervorspannung der Röhre R 3 vermindert, und somit fließt ein Strom
in der Röhre, welcher den Kondensator C 3 auflädt. Dieses tropfenweise Aufladen
wiederholt sich bei jeder Entladung der Glimmröhre G i, und die Spannung des Kondensators
steigt in Stufen, bis die Zündspannung der Glimmlampe G 2 erreicht ist, wodurch
der Kondensator C 3 entladen wird. Die Ablenkplatten P 3 und P q. sind an diesen
Kondensator gelegt und lenken den Kathodenstrahl ebenfalls stoßweise ab, und zwar
.in mehreren kleinen. Abständen, die dem Zeilenabstand entsprechen. Beider Entladung
kehrt der Kathodenstrahl in seine Anfangslage zurück um den Vorgang zu wiederholen.
Zur besseren Übersicht wurde die Entladung der Kondensatoren C:2 und C 3 schaltungsgemäß
mittels Glimmlampevorgenommen. Es istjedochvorteilhafter, die Glimmlampe durch Hochvakuumskippeinrichtung
zu ersetzen. Des weiteren dürfte es vorteilhaft sein, den Kopplungskondensator C
q. sowie die Drossel Dr durch eine Hochvakuumsröhre zu ersetzen, welche die vorgespannte
Röhre R 3 tropfenweise entsperrt, so daß eine langsame Aufladung des Kondensators
C 3 gewährleistet wird.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Elektronenröhre
R i ersetzt durch eine besondere Ausgestältung,des den Abtastistrahl erzeugenden,
Systems. Dies besteht in erster Linie in einer Doppelkathode, die zusammen mit dem
Steuergitter und Wehneltzylinder selbst als Verstärkerröhre wirkt. Auf dem Träger
der den Kathodenstrahl erzeugenden Kathode K ist eine zweite Kathode K i angebracht,
die von einem Steuergitter S umschlossen ist. Beide Kathoden einschließlich Steuergitter
werden vom Wehneltzylinder W umgriffen, der gegenüber der zusätzlichen Kathode K
i als Anode wirkt und gleichzeitig eine Konzentration und Intensitätssteuerung des
Kathodenstrahles vornimmt. Eine solche Anordnung geht aus Abb. 2 mit der erforderlichen
Deutlichkeit hervor. Dadurch, daß die Zurückführung der modulierten elektrischen
Bildströme an die die Intensität und Ablenkung des Kathodenstrahles steuernden Elektroden
ohne jegliche frequenzabhängige Kopplungsglieder erfolgt, werden die durch letztere
bedingten Nachteile sicher vermieden. Es ist jedoch unter gegebenen Umständen vorteilhaft,
die Ankopplung der auf der Anode A auftretenden Spannungsänderungen an die steuernden
Organe der abtastenden Kathodenstrahlröhre vermittels Kondensatoren vorzunehmen,
da sich dadurch eine Kompensation linearer Verzerrungen erzielen läßt.
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Die erfindungsgemäße Rückkopplung kann entweder nach dem Prinzip der
Intensitätssteuerung oder der Liniensteuerung oder der Überlagerung beider Steuerungsarten
verwendet werden.