DE918649C - Einrichtung zum Regeln der Vergroesserung bei einer elektromagnetischen, elektronenoptischen Vorrichtung - Google Patents

Description

Geräte zur elektoanenoptischen Bildwandlung sind bekannt. Durch 'diese Geräte kann z. B. ein unsichtbares Bad in eine Strahlung einer für das Auge wahrnehmbaren Wellenlänge umgewandelt werden, was z. B. bei Infrarotgläsern der Fall ist. Sie werden mit dem Namen Luminiskop bezeichnet. Auf der besonderen Eigenschaft dieser Geräte, daß sie eine Verstärkung des Bildes ermöglichen, beruhen Anwendungen, bei denen die Helligkeit eines schwach leuchtendes Bildes vergrößert werden soll. Ein Beispiel bildet die Anwendung bei der RöntgenstrahlenduTchleuahtung. Eine andere Möglichkeit besteht beim Bildteil einer Fernseha.ufinahmero.hre, in der das Lichtbild in ein Ladungsbild umgewandelt wird. Bei der Umwandlung kann ein vergrößertes Bild erzielt und eine VergTÖßerungsregeluing vorgesehen werden. Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Regeln der Feldstärke einer elektromagnetischen Elektronenlinse für diesen Zweck, deren Erregerwicklung aus drei Teilen besteht. ao

Bei der elektronenoptischen Regelung der Vergrößerung mit Hilfe einer magnetischen Elektronetilinse wird das Bild auf dem Fangschirm unscharf infolge Änderung der magnetischen Feldstärke. Außerdem ändert sich infolgedessen die sogenannte Bilddrehung. Die Drehung des projizierten Bildes tritt auf, wenn die Richtung, der die Elektronen unter der Wirkung eines bescWeraiigienden Feldes

zu folgen bestrebt sind, von der Richtung der Kraftlinien des magnetischen Feldes abweicht. Dies tritt immer auf bei vergrößerter Bildwiedergabe.

Mit Hilfe eines von zwei Erregerwicklungen erzeugten 'magnetischen Feldes ist es möglich, die Erregung seitens der gesonderten Wicklungen derart zu regeln, daß das Bild scharf bleibt, wenn der Vergrößermigswert geändert wird. Durch Zusatz einer dritten Wicklung, deren Feld sich an der ίο Formgebung des Linsenfeldes beteiligt, kann bei veränderlicher Vergrößerung dafür gesorgt werden, daß die Bilddrehung konstant bleibt. -Die drei Wicklungen erzeugen gemeinsam magnetische Felder, die sich in Form und Stärke unterscheiden, die jedoch auf dem Bildschirm scharfe Bilder der photoelektrischen Kathode erzeugen.

Die der photoelektrischen Kathode zunächst liegende Wicklung ist vorzugsweise derart angeordnet, daß die Feldstärke an der Photokathode nahezu maximal ist. Wird nur diese erregt, so bildet "sich ein kurzes Magnetfeld, bei dem die maximale Vergrößerung auftritt. Die zweite Wicklung kann an die erste anschließend angeordnet sein, und bei Erregung dieser Wicklung maß, die Divergenz des Feldes abnehmen, um ein kleineres Bild zu erzielen. Um ein scharfes Bild beizubehalten, muß dann der Strom in der ersten Wicklung verringert werden. Die Verringerung der Feldstärke an der Photokathode und die Verlängerung des Feldes wirken sich, beide in einer kleineren Vergrößerung aus. Man kann also die Vergrößerung abnehmen lassen, indem man den die zweite Wicklung durchfließenden Strom erhöht und den die erste durchfließenden Strom abschwächt. Es ergibt sich, daß die Bilddrehung am geringsten ist, wenn, nur die erste Wicklung bei Maximalvergrößerung erregt ist. Bei abnehmender Vergrößerung nimmt die Bilddrehung zu. Die Änderung der Bilddrehung kann dadurch ausgeglichen werden, daß das Magnetfeld noch um eim wenig in Richtung des Bildschirmes verlängert wird. Zu diesem Zweck kann zwischen den beiden bereits erwähnten Wicklungen und dem Bildschirm eine dritte Wicklung angebracht werden. Das Feld dieser Wicklung muß im wesentlichen in dem elektrisch feldfreien Gebiet wirksam sein. Sie gleicht die Änderung der Bilddrehung aus, ohne daß die Vergrößerung und die Schärfe des Bildes merklich beeinträchtigt werden. Die weit von der Kathode liegende Wicklung übt allerdings wenig Einfluß auf 'das Feld in der Nähe der Kathode aus.

Die Einstellung der Erregerströme für die Wicklungen ist eine zeitraubende und genaue Arbeit, was die kontinuierliche Änderung der Bildgröße behindert. Bs wird also eine Kupplung zwischen den Ein-Stellorganen für die Erregerströme angebracht werden, um sie durch eine einzige Handbewegung betätigen zu können. Die Erfindung bezieht sich auf eine solche Vorrichtung, die besonders einfach ausgebildet ist, da eine Anzahl von. Schwierigkeiten vermieden ist- Um gesonderte -Regelorgane kuppeln und gemeinsam betätigen zu können, müssen diese Organe bei jeder Einstellung des gemeinsamen Regelorgane einander angepaßte Werte haben. Es ergibt sich, daß dies auf einfache Weise verwirklicht werden kann, wenn gemäß der Erfindung 'die Regelung der Erregerströme derart erfolgt, daß die Summe der die drei Wicklungen durchfließenden Ströme über den ganzen Regelbereich nahezu konstant ist.

Bei einer bestimmten Geometrie der Erregerwicklungen ist die Anzahl erforderlicher Amperewindungen für jede Vergrößerung bedingt. Die anzuwendenden Ströme können jedoch noch näher von der ge wählten Anzahl von Windungen bedingt werden.

Die erforderlichen Amperewindungen für die verschiedenen Wicklungen können mit A₁ (V), A₂ (V) bzw. A₃ (V) bezeichnet werden. Sie sind je eine Funktion der Vergrößerung V und können graphisch aufgetragen werden, was aus Fig. 1 ersichtlich ist. Außer der erforderlichen Anzahl von Amperewindungen für jeden Teil für sich ist auch der Verlauf der Gesamtzahl von Amperewindungen, die bei kontinuierlich regelbarer Vergrößerung mit gleichbleibender Bilddrehung erforderlich ist, angegeben.

Haben die drei Spulen Ji₁, n₂ bzw. Ji₃ Windungen, so ist die Summe der Ströme:

*· —

- AW) ,

I ζ ■ τ ·

Im allgemeinen ist also auch / eine Funktion von V. Man kann die Werte von n_v It₂ und n₃ derart wählen, daß, i für alle Werte von V gleich groß ist.

Durch 'die Wahl von W₁ wird Z₁ bei der größten Vergrößerung bedingt und somit auch i, da in diesem Fall /₂ und z₃ !gleich Null sind.

Der Wert von n₂ folgt aus Fig. 1 für einen anderen Wert der Vergrößerung, bei dem die dritte Wicklung noch nicht erregt ist. Schließlich kann der Wert W₃ bei einer Vergrößerung festgesetzt werden, für die alle Wicklungen erregt sind. In Fig. 2 sinifif i_v i₂, Z₃ und / als Funktion von V dargestellt. Es ergibt sich, daß i zwischen V= 3,7 5 und V= 7,75 bis auf 10/0 konstant -ist.

Schaltungen, die-bei der Einrichtung nach der Erfindung verwendbar sind und die unter Anwendung des Vorangehenden zustande gekommen sind, sind in den Fig. 3 und 4 dargestellt.

An die Pole 1 und 2 einer nicht dargestellten Gleichstromquelle sind zwei Stabilisierungsröhren 3 und 4 angeschlossen, die gemeinsam mit dem Widerstand 5 die Spannung zwischen zwei Anschlußklemmen 6 und 7 konstant halten. Die Spannung wird der Reihenschaltung dreier Systeme a, b und c zugeführt. Das System α besteht aus dem Widerstand δ, zu dem die Wicklung 9 in Reihe mit einem Einstellwiderstand 10 parallel geschaltet ist. Die Wicklung 9 umschließt die photoelektrische Kathode.

Das System δ besteht aus dem Spannungsteiler 11, zu dem 'die Wicklung-12 parallel gelegt ist, die zum Regeln der Vergrößerung dient. In Reihe zu dieser liegt der Einstellwiderstand 13,

Das entsprechend ausgebildete Systeme besteht aus dem Spannungsteiler 14 mit parallel zu· ihm

gelegter Wicklung 15, die im wesentlichen zum Korrigieren der Bilddrehung dient. Mit dieser ist auch ein EinisteUwiderstand 16 in Reihe geschaltet.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß bei maximaler Vergrößerung der die Wicklungen 12 und 15 durchfließende Strom Null ist. Die Stromstärke durch die Wicklung 9 wind mit Hilfe des Einstellwiderstandes 10 auf den entsprechenden Wert eingestellt, der der Figur entnommen werden kann. Weiter werden die Widerstände der Wicklungszweige der Systeme b und c mit Hilfe der Widerstände 13 und 16 auf den gleichen Wert R eingestellt wie der des Wicklungszweiges des Systems a. Dann gilt, daß. Z₁/? 4-/₂/?+ Z₃/? = //?= V ist. Die Spannung V wird konstant gehalten, so daß i auch konstant ist.

Im Regelbereich zwischen den Punkten 17 und 18

des Spannungsteilers 11 bleibt der die Wicklung 15 durchfließende Strom auf den Wert Null einge-

ao stellt. In diesem Bereich ist keine Korrektion der Bilddrehung erforderlich. Der die Wicklung 12 durchfließende Strom nimmt zu, und der die Wicklumjg 9 durchfließende Strom nimmt in gleichem Maß ab, so daß ihre Summe konstant bleibt.

as In -dem weiteren Regelbereich muß dafür gesorgt werden, daß die Summe der Ströme durch die Wicklungen 12 und 15 gleich dem Unterschied zwischen dem konstanten Strom/ und dem zum Erregen der Wicklung 9 erforderlichen Strom Z₁ ist. Zu Beginn des Regelbereichs des die Wicklung 15 durchfließenden Stromes ist der Widerstand des Spannungsteilers noch sehr gering, und am Ende des Regelbereichs muß der Widerstand des Spannungsfceilerzweiges einen Wert haben, bei dem der Strom Z'₃ die Wicklung 15 durchfließt, während der die Wicklung 12 durchfließende Strom dem Wert/'₂ entspricht. Zum Einstellen der Zwischenwerte von Z₃ kann eine lineare Widerstandsverteilung verwendet werden. Dabei braucht nur der Spannungsteiler 11 einen besonderen Widerstandsverlauf zu haben, dessen Wert für jede Einstellung gefunden wird, wenn die Summe der Ströme durch die Wicklungen 12 und 15 den erforderlichen Wert hat. Anstatt drei Regelwiderstände sind bei Durchführung der Erfindung nur zwei Widerstände erforderlich, von denen einer außerdem ein linearer Widerstand sein kann. Wenn eine etwas weniger genaue Regelung als bei vollständiger Anpassung des dritten Spannungsteilers an die theoretisch richtige Widerstandsverteilung genügt, kann der dritte Widerstand aus einer Anzahl linearer Teile zusammengesetzt werden, was noch eine wesentliche Vereinfachung ergibt. In Fig. 4 sind die Wicklungen 9, 12 und 15 parallel gelegt und in Reihe mit einem Stromregler 20 an 'die Klemmen 1 und 2 einer Stromquelle angeschlossen. Der Stromnegier 20 ist solcher Art, daß er den Strom auf einem konstanten Wert hält, wozu z. B. ein Eisendrahtwiderstand in einer Gasatmosphäre 'dienen kann.

Die Wahl von /Z₁ bedingt der Strom Z. Aus im folgenden erwähnten Gründen ist es erwünscht, dem Widerstand des Stromzweiges der die Wicklung 9 enthaltenden Schaltung einen Wert zu geben, bei dem die Spannung mindestens 100 V bei dem niedrigsten Strom ist. Zu diesem Zweck kann in Reihe mit der Wicklung 9 der Widerstand 21 geschaltet sein.

Zum Regehi der Stromstärke der Wicklung 12 dient die Entladungsröhre mit dem Steuergitter 22, da es nicht gut möglich ist, mit Hilfe eines Reiheiwiderstandes den Strom von Null ab regelmäßig zunehmen zu lassen. Eine Entladungsrohre ist dazu besonders geeignet, und wenn außerdem eine Pentode verwendet wird, ist die Stromregelung praktisch unabhängig von »der Spannung, wenn sie nicht unterhalb eines Minimalwertes von z.B. 100V sinkt.

Der die Wicklung 15 durchfließende Strom muß auch von Null aus regelbar sein, wozu: auch eine Entladungsröhre mit Steuergitter 23 dient. Die Regelspannuingen werden Spannungsteilern 24 und 25 entnommen, die in Reihe mit den Wicklungen in die Stromzuführungsleitungen auf der Kathodenseite der Entladungsröhren aufgenommen sind.

Nach der Wahl der Windungszahl jeder Wicklung werden für eine Anzahl von Werten der Vergrößerung die zugehörige Stromstärke und die Einstellungen der Spannungsteiler bestimmt, bei denen diese Stromstärken sich ergeben. Einer der Spannungsteiler kann, ähnlich wie bed der Einrichtung nach Fig. 3, linear und 'der andere besonders ausgebildet sein, derart, daß jeder Einstellung ein Widerstandswert zugeordnet ist, der den Strom der entsprechenden Wicklung auf den Unterschied zwischen dem Gesamtstrom und der Summe der Ströme der beiden übrigen Wicklungen entsprechend dem vorgeschriebenen Wert regelt.

Die gestrichelte Verbindungslinie 26 in den Fig. 3 und 4 gibt an, daß die Schiebekontakte der Widerstände 11 und 14 bzw. 24 und 25 gleichzeitig mit Hilfe des Regelknopfes 27 verschoben werden.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zum Regeln der Vergrößerung des durch eine elektromagnetische Eliektronenlinse projizierten Phiotiokathodenbildes bei einem Gerät zum Umwandeln von Bildern, wobei das Linsenfeld von drei Wicklungen erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Erregerströme der verschiedenen Wicklungen derart erfolgt, daß die Summe der Ströme der Wicklungen bei jeder Vergrößerungsekistellung nahezu konstant ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, -daß die Wicklungen in Reihe mit einer Stromquelle geschaltet sind, die eine konstante Spannung liefert, und daß zum Regeln iao der Stromstärke zwei Spannungsteiler und ein fester Widerstand dienen, die parallel mit den Wicklungen gelegt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen parallel in Reihe mit einem Stromregler geschaltet sind,

der einen konstanten Strom durchläßt, und daß für die Einstellung der gesonderten Ströme der Wicklungen WMerstandsanderungen in zwei ■dieser Stromkreise durchgeführt werden.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Regelwiderstänide linear ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderlichen Widerstände von elektrischen Entladungsröhren mit Regelgitter gebildet und daß die Regelspannungen Spannungsteilern entnommen werden, die als Parallelwiderstände in den Hauptstromkreis gtesdhaltet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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