DE938314C - Kathodenstrahlroehre fuer die Bildzerlegung in Fernsehanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Kathodenstrahlröhren für die Bildzerlegung in Fernsehanlagen, bei denen auf einen Bildschirm (Fangelektrode) aufgebrachte Elementarflächenteile bei der Projektion eines optischen oder Elektronenbildes unterschiedliche positive Potentiale annehmen und zur Erzeugung der Bildimpulse mit einem Elektronenstrahl geringer Geschwindigkeit abgetastet werden. Bei Bildaufnahmegeräten mit solchen Röhren werden an die Elektroden der Röhre zuvor festgelegte Potentiale angelegt, und es sind Mittel vorgesehen, um den Elektronenstrahl in der Röhre über den Bildschirm.zu lenken und dadurch die durch Projektdon eines optischen oder eines Elektronenbildes unterschiedlich positiv aufgeladenen Elementarflächenteile abzutasten. Der Elektronenstrahlerzeuger erzeugt dann einen Elektronenstrahl, der sich der Elektrode mit geringer Geschwindigkeit nähert und dieselbe abtastet, wodurch die Elementarflächenteile periodisch auf ein Gleichgewichtspotential gebracht werden, das im wesentlichen gleich dem der Kathode des Elektronenstrahlerzeugers ist.

Während Röhren mit Kathodenpotential-Stabilisation gegenüber anderen Fernsehröhren gewisse Vorteile haben, besitzen sie jedoch den Nachteil,

daß sie-bei Betrieb mit großer Helligkeit, wenn die Elementarflächenteile hohe positive Potentiale annehmen, zur !Instabilität neigen, da solche hohen Potentiale eine unerwünschte Ablenkung des einfallenden Elektronenstrahles bewirken und zur Folge haben, daß der Elektronenstrahl auf der Elektrode Sekundärelektronen in solcher Zahl auslöst, daß sich das Potential der Elementarflächen erhöht, anstatt sich auf das Potential der Kathode ίο zu vermindern.

Der Zweck der Erfindung ist, diese Nachteile zu vermindern.

Es ist bereits bekannt (britische Patentschrift 446 664) eine Kathodenstrahlröhre zur BiIdzerlegung bei Fernsehanlagen vorzusehen, in 'der das Lädungsrelief des Bildschirmes durch langsame Elektronen abgetastet ist und deshalb der Bildschirm auf Kathodenpotential stabilisiert ist, und in der eine Gitterelektrode vor der abgetasteten Seite des Bildschirmes vorgesehen ist, die sich· über dessen gesamte Fläche erstreckt. Die Gitterelektrode wird im wesentlichen auf oder etwas unter dem Kathodenpotential gehalten. Die Wirkungsweise der Elektrode besteht darin, den Abtaststrahl zu bremsen, bevor er den Bildschirm erreicht. Der Strahl wird hierbei beim Verlassen des Elektronenstrahlerzeugers auf eine hohe Geschwindigkeit durch eine Anode beschleunigt, die so eingerichtet ist, daß einige Kraftlinien, die die Anode verlassen, an der Gitterelektrode endigen und einige durch die Gitterelektrode hindurchgehen und am Bildschirm endigen. Die Photoelektronen aus dem Bildschirm werden zur Anode durch das Feld beschleunigt, das die Gitterelektrode, durchdringt. Dieser Vorschlag gibt keine Sicherheit, daß der Bildschirm nicht auf ein positives Potential aufgeladen· wird, das genügt, um Instabilität zu erzeugen. Außerdem wird sicher das Vorhandensein der Gitterelektrode mit Kathoden- oder einem niedrigeren Potential Anlaß zu einer beträchtlichen Defokussierung des. Abtastelektronenstrafoles geben. Erfindungsgemäß wird eine Kathodenstrahlröhre für die Bildzerlegung in Fernsehanlagen angegeben, bei der das Lädungsrelief des Bildschirmes durch langsame Elektronen abgetastet und somit der Bildschirm im wesentlichen auf das Kathodenpotential des Elektronenstrahlerzeugers stabilisiert wird und bei der vor der abgetasteten Seite des Bildschirmes eine für Elektronen durchlässige Elektrode vorgesehen ist, die sich über die ganze abgetastete Fläche des Bildschirmes erstreckt', wobei 'diese Elektrode 1 gegen das Kathoden^ potential eine positive Vorspannung aufweist und im wesentlichen allein für die Feldverhältnisse zwischen dieser Elektrode und dem Bildschirm bestimmend ist und die Vorspannung so gewählt ist, daß sie die Emission von Sekundär- oder Photoelektronen und damit das positive Potential, auf das der Bildschirm sich laden kann, so begrenzt, daß <die Stabilisation des Bildschirmes auf Kathodenpotential stets gewährleistet ist.

Die Erfindung wird nun als Beispiel an Hand der Zeichnung ausführlicher beschrieben.

In der Figur ist schematisch ein Fernsehübertragungsgerät dargestellt, und zwar sind im Interesse der Übersichtlichkeit Teile des Gerätes fortgelassen.

In der Zeichnung ist die dargestellte Röhre mit einer Elektronenemissionsanordnung 13 versehen, welche, wie dargestellt, eine Kathode, eine Steuerelektrode und eine Anode aufweist, und sie ist ferner mit einer ringförmigen Wandanode 16 und einer ringförmigen Bremselektrode 18 versehen sowie einem Elektronenvervielfacher 19, welcher in der Abbildung nur schematisch dargestellt ist. Die Anode der Emissionsanordnung 13 wird als erste Vervielfachungselektrode verwendet. Die Auffangelektrbde der Röhre ist mit einem Mosaikschirm 3 versehen, der auf der Innenfläche der durchscheinenden Endwand 12 der Röhre angeordnet ist. Auf der einen Seite dieser Auffangelektrode ist gegenüber der Elektronenemissionsanordnung 13 eine maschen-- oder netzartige Elektrode 1 vorgesehen, deren Maschen parallel zur Oberfläche 3 und in Abstand von ihr angeordnet sind. Die für die Elektrode 1 verwendeten Maschen können auch bei der Herstellung der Röhre zur Bildung des Mosaikschirmes benutzt werden. In diesem Falle wird das die Elementarflächen bildende Metall des Mosaikschirmes, solange das Maschennetz 1 in _go Berührung mit der Oberfläche 3 ist, aufgedampft, und danach wird das Netz um einen kleinen Betrag, z. B. 1,0 bis 0,025 mm, zurückgenommen, um in dieser Lage zur Verwendung als Elektrode' 1 befestigt zu werden. Wenn die Fernsehbildaufnahmeröhre in Betrieb genommen werden soll, wird sie als Glied eines Gerätes eingefügt, welches ein axial fokussierendes Solenoid 15 und Ablenkspulen 17 aufweist. Obwohl auf der Zeichnung nur ein Paar Ablenkspulen erkennbar ist, sind zwei Paare vorgesehen, welche dazu dienen, den Elektronenstrahl in zueinander senkrechten Richtungen mit Zeilen- und Bildfrequenz abzulenken. Die Schaltungsanordnung weist auch nicht dargestellte Mittel auf, um vorausbestimmte Spannungen an die Elektroden der Röhre anzulegen. Vorausgesetzt, daß die Kathode der Emissionsanordnung 13 auf Erdpotential gehalten wird, kann das an die Anode der Elektronenemissionsanordnung und die Wandanodle 16 angelegte Potential zwischen etwa 100 n₀ und 200 Volt positiv sein, während die Bremselektrode 18 auf Kathodenpotential oder einige Volt, z. B. 5 Volt, positiv gehalten wird. Das Netz ι wird erfindungsgemäß auf ein Potential von einigen Volt poisitiv vorgespannt, z.B. 4VoIt₁ in bezug auf das Kathodenpotential und daher auch in bezug auf das. Potential, auf welchem der Mosaikschirm in Abwesenheit von auffallendem Licht stabilisiert ist.

Beim Betrieb der Röhre wird ein optisches Bild des aufzunehmenden Gegenstandes auf die Fläche 3 des Mosaikschirmes projiziert, und durch Auslösen von Photoelektronen dient es zum Ändern der Ladungen der zwischen den Mosaikelementen des Mosaikschirmes und dem Gitter 1 vorhandenen Kapazitäten, so daß in bekannter Weise ein positives

Ladungsbild des Gegenstandes auf dem Mosaikschirm erzeugt wird, da die Mosaikelemente ihr Potential in Abhängigkeit von der Helligkeit der Elementarflächen des zu übertragenden Gegenstandes erhöhen. Die Elektronenemissionsanordnung 13 erzeugt einen- Elektronenstrahl 14, welcher infolge des fokulierenden Solenoids 15 angenähert längs der Achse der Röhre fortschreitet, bis er in der von der Wandanode 16 eingeschlossenen ίο Region in Zeilen- und Bildfrequenzen durch die Ablenkspulen 17 abgelenkt wird. Beim Verlassen der von der Wandanode 16 eingeschlossenen Region wird der Strahl durch die Elektrode 18 verzögert, so daß er sich dem Mosaikschirm mit geringer Geschwindigkeit nähert und durch das fokussierende Solenoid 15 auf den Mosaikschirm angenähert senkrecht auftrifft. Die Elemente des Mosaikschirmes nehmen, wenn sie gegenüber der Kathode des Elektronenstrahlerzeugers ein positives Potential besitzen, Elektronen von dem Strahl 14 auf, wodurch die Ladespanmung der zuvor genannten Elementarkapazitäten wieder auf das Ausgangsniveau gebracht wird, so daß die Elemente des Schirmes periodisch auf ein Gleichgewichtspotential zurückgeführt werden, welches angenähert demjenigen der Kathode der Elektronenemissionsanordnung 13 entspricht. Elektronen in dem· auffallenden Strahl 14, welche nicht zum Ausgleich der Ladung auf die genannten Kapazitäten verwendet werden, bilden einen rückkehrenden Strahl 21, welcher sich angenähert auf der Bahn des auffallenden Strahles 14 bewegt, bis er auf die Anode der Elektronenemissionsanordnung 13 auftrifft und Sekundärelektronen aus ihr auslöst. Die durch den rückkehrenden Strahl von der Anode frei gewordenen Sekundärelektronen werden dann auf die anderen Elektroden des Elektronenvervielfachers 19 gerichtet, welche natürlich auf Potentialen gehalten werden, welche zunehmend positiv in bezug auf das Potential der Anode der Elektronenemiesionsanotdnung 13 sind. Eine Ausgangsimpedanz ist mit der Sammelelektrode des Vervielfachers 19 verbunden, und der Signalausgang der Röhre kann von ihr abgeleitet werden.
Durch das erwähnte Vorspannen des Netzes 1 auf einige Volt positiv dient das Netz dazu, vom Mosaikschirm frei werdende Photoelektroncn fortzuleiten, und gleichzeitig wirkt es als Steuerelektrode und verhindert, daß die Mosaikelemente auf dem Mosaikschirm auf ein erheblich höheres Potential aufgeladen werden als das Potential des Netzes 1. Die Ladung auf dien Mosaikelementen, welche äußerst helle Teile des zu sendenden Gegenstandes hervorrufen können, ist daher begrenzt, und diese Grenze läßt sich durch Ändern der Vorspannung an der Maschenelektrode ι verschieben. Diese Grenze wird auf einen solchen positiven Wert eingestellt, daß der Strahl 14 selbst bei den am stärksten positiv aufgeladenen Mosaikelementen nicht in solcher Anzahl Sekundärelektronen auslöst, daß eich das Potential dieser Elemente erhöht. Mit der Maschenelektrode 1 ist es möglich, den y-Wert der Röhre zu verbessern und die infolge der Ablenkung des einfallenden Elektronenstrahles 14 durch stark aufgeladene Mosaikelemente hervorgerufene Bildverzerrungen auszuschalten oder zu vermindern, wodurch die in Röhren mit Kathodenpotential-Stabilisation auftretenden geometrischen Verzerrungen vermindert werden. Wenn das Netz 1 als Schablone verwendet wird, durch die die Mosaikelemente niedergeschlagen werden, so wird es die nichtempfindlichen isolierenden Teile des Mosaikschirmes bedecken und deshalb die Elektronen des Abtaststrahles absorbieren, die sonst auf die isolierenden Gebiete aufprallen und davon reflektiert werden würden, da diese Gebiete auf Kathodenpotential liegen. Deshalb vermindert die Anwendung einer auf positivem Potential gehaltenen Maschen- oder Netzelektrode 1 den Strom von den unempfindliehen Stellen, und es wird die Modulation des zurückkehrenden Strahles verbessert und eine entsprechende Verbesserung des Verhältnisses von Signal- zu Störspannungen herbeigeführt.

Ein Abstand zwischen dem Netz 1 und der Oberfläche 3 bewirkt, daß die Kapazität zwischen den Mosaikelementen und dem Netz 1 kleiner ist, als es der Fall wäre, wenn das Netz die isolierenden Stellen der Oberfläche berühren würde, so daß schon bei geringer Beleuchtungsstärke auf den Mosaikelementen ein verhältnismäßig hohes Potential ohne Gefährdung der Kathodenstabilisierung aufgebracht werden kann. Das Netz 1 hat ferner den Vorteil, daß sein Schatten auf dem Mosaikschirm entfokussiert werden kann, wodurch das Netz weniger störend für die bei 'der Übertragung von Fernsehbildern mittels der Röhre erzeugten Bildsignale wird. Eine Grenze für den Abstand zwischen dem Netz 1 wird jedoch durch die Tatsache bedingt, daß, wenn dieser Abstand , vergrößert wird, ein größerer Verlust in der Fokussierung des Strahles 14 infolge der Tatsache auftritt, daß der Strahl zunehmende Entfernungen mit geringer Geschwindigkeit zwischen dem Netz 1 und dem Mosaikschirm durchlaufen muß. Der Abstand muß daher genügend klein sein, damit die Entfokussierung nicht übermäßig wird. Wenn das Netz i, wie zuvor erwähnt, selbst zur Bildung des Mosaikschirmes benutzt wird, kann es aus Isolierstoff bestehen, wenn der sich beim Aufdampfen des Metalls zur Bildung der Mosaikelemente auf 'der Oberfläche der Maschen bildende Film an Stelle des Netzes als Elektrode benutzt wird. Das Netz 1 dient dann infolge seiner Dicke dazu, den richtigen Abstand der Elektrode von dem Mosaikschirm herzustellen, und es braucht dann nicht nach dem Aufdampfen der Mosaikelemente von der Fläche 3 entfernt zu werden. Im erfindungsgemäßen beschriebenen Beispiel stellen das Netz und die Mosaikelemente des Bildschirmes die Kapazitäten ¹^o dar, die bei Projektion eines optischen Bildes auf den Bildschirm aufgeladen werden; die üblicherweise in solchen Röhren verwendete Signalelektrode kommt in Wegfall. Wenn jedoch der Abstand zwischen dem Netz 1 und dem Mosaik so groß ist, daß die Kapazitäten zwischen den Mosaik-

elementen und dem .Netz ι zu klein werden, um das Netz als Signalelektrode zu verwenden, kann es erforderlich sein, die übliche transparente Signalelektrode zusätzlich zu benutzen.

Ein weiteres Metallnetz 20 kann dann in der Röhre parallel zur Fläche 3 und in einem Abstand von etwa 1 cm von ihr angeordnet sein und auf einem Potential von etwa + 10 Volt in bezug auf die Wandanode 16 und die Anode der Elektronenemissionsanordnung 13 gehalten werden. Das Netz '20 verhindert hierbei, daß positive Ionen den Mosaikschirm auf der Wand 12 erreichen, wodurch der »Ionenfleck« verringert oder vermieden wird, welcher bei Fernsehbildaufnahmeröhren mit Kathodienpotentialstabilisieruing störend wirkt. Es wurde auch gefunden, daß ein solches Netz durch die gleichmäßige Verlangsamung des Elektronenstrahles 14 in der Nähe des Mosaikschirmes Verzerrungen verringert und bewirkt, daß die durch den zurückkehrenden Strahl 21 beaufschlagte Fläche der Vervielfacheranode sehr kein ist. In diesem Falle kann durch Verwendung von Ablenkungsplatten der zurückkehrende Strahl leichter zu einem von der Elektronenemissionsanordnung 13 getrennt angeordneten Elektronenvervielfacher abgelenkt werden, der an die Stelle des Vervielfachers 19 tritt, welcher die Anode der Emissionsanordnung 13 als erste Vervielfachungeelektrode verwendet.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Kathodenstrahlröhre für die Bildzerlegung in Fernsehanlagen, bei der das Ladungs relief des Bildschirmes durch langsame Elektronen abgetastet und somit der Bildschirm im wesentlichen auf das Kathodenpotential des Elektronenstrahlerzeugers stabilisiert wird und bei der vor der abgetasteten Seite des Bildschirmes eine für Elektronen durchlässige Elektrode vorgesehen ist, die sich über die ganze abgetastete Fläche des Bildschirmes erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Elektrode (1) gegen das Kathodenpotential eine positive Vorspannung aufweist und im wesentlichen allein für die Feldverhältnisse zwischen dieser Elektrode und - dem Bildschirm bestimmend ist und daß 'die Vorspannung so gewählt ist, daß sie die Emission von Sekundär- oder Photoelektronen und 'damit das positive Potential, auf das der Bildschirm sich laden kantig so begrenzt, daß die Stabilisation des Bildschirmes auf Kathodenpotential stets gewährleistet ist.
2. 2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Elektrode sich in einem solchen Abstand von dem Bildschirm befindet, daß sie als Signalplatte verwendet werden kann.
3. 3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet, daß außer der als Signalplatte dienenden Elektrode (1) in einem Abstand von ihr eine weitere für Elektronen durchlässige Elektrode (20) auf der

   ■ anderen Seife der erstgenannten Elektrode (vom Bildschirm aus gesehen) angebracht ist und dadurch, daß an die weitere Elekrode (20) ein höheres-Potential als an die anderen positiven Elektroden der Röhre angelegt wird, um zu verhindern, daß positive Ionen den Bildschirm erreichen.

   Angezogene Druckschriften :
   Britische Patentschrift Nr. 446 664;
   »RCA-Review«, September 1946, S. 260.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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