DE962264C - Anordnung zur Speicherung und Umwandlung von elektrischen Signalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Speicher hoher Speicherkapazität zum praktisch trägheitslosen elektrostatischen Aufzeichnen (Aufschreiben) und Wiederabnehmen (Les°n) von elektrischen Signalen aller Art, wie z. B. Fernsehsignale oder Stromstöße von mehr oder weniger hoher Frequenz für Nachrichtenübertragung, Radarbilder, elektronische Rechenergebnisse u.a.m. Der erfindungsgemäße Speicher kann in einem weiten Umfange amplitudenmodulierte Signale (bei Bildspeicherung also auch Halbtöne) aufnehmen und wiedergeben.

Durch die Entwicklung des sogenannten Eidophorbildprojektors ist bekanntgeworden, daß' die glatte Oberfläche einer ölschicht sich wölbt oder kräuselt, wenn sie von den Elektronen eines modulierten Kathodenstrahls getroffen und aufgeladen wird. In Verbindung mit einer Schlierenoptik wird bei der bekannten Anordnung das auf der Ölschicht vom modulierten und abgelenkten Kathodenstrahl ao aufgebrachte elektrostatische Ladungsbild auf einer Projektionsfläche (als Abbild der Aberrationsverteilung) sichtbar gemacht. Das so erzeugte Fernsehbild ist von besonders hoher Feinheit der Auflösung und gibt die Tönungsskala des Urbildes as sehr getreu wieder. Es hat sich ferner gezeigt, daß die ölschicht des Eidophorprojektors die elektrostatischen Aufladungen der einzelnen »Bildpunkte« gut isoliert und daher imstande ist, den Lichteffekt über eine gewisse Zeit ohne Verlust an Bild-

schärfe zu speichern. Diese Eigenschaft wird, für die Fernsehgroßbilddarstellung bewußt ausgenutzt jedoch muß die Speicherwirkung dabei soweit zeitlich begrenzt werden, daß kein merkliches Übersprechen (Nachleuchten) von Bild zu Bild eintritt. Bei der Erfindung wird der beschriebene Effekt für die elektrostatische Speicherung von Signalen aller Art in der Weise verwendet, daß als Ladungsspeicher eine ölschicht vorgesehen ist, auf welche ίο die Signale in an sich bekannter Weise durch einen modulierten, in Ablenkbewegung darüber geführten Kathodenstrahl in Form eines Ladungs- und Deformationsreliefs aufgezeichnet werden und von welcher sie mittels eines zweiten abgelenkten Kathodenstrahles, gegebenenfalls in anderem Abtastrhythmus, wieder abgetastet werden. Es wird also die Tatsache des hohen Speichervermögens und der hohen Auflösungsschärfe der kathodenstranlbeaufschlagten Ölschicht in neuartiger Weise und für einen neuen Zweck verwertet. An ihre Stelle tritt ein zweiter ablenkbarer Strahl von Elektronen, der die auf der Ölfläche aufbewahrten Ladungen abtastet und dabei, wie weiter unten gezeigt wird, eine Beeinflussung erfährt, die geeignet ist, die gespeicherte Modulation getreu zu reproduzieren.

Die Speicherzeit kann bei dieser Anordnung zwischen Bruchteilen der Sekunde, wie beim Eidophorbildprojektor, und mehreren Sekunden eingestellt werden, indem man die zum Ausgleich der Aufladungen des Ölfilms zugesetzten, die äußerst schwache Leitfähigkeit des Öles erhöhenden Zusätze passend dosiert. Auch kann man die Viskosität, von welcher die Geschwindigkeit der Rückkehr der gewölbten zur ebenen Öloberfläche abhängt, variieren.

Fig. ι zeigt das Schema eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Speicherrohres für Bildzwecke;

Fig. 2 veranschaulicht die Modulation eines Lesestrahls langsamer Elektronen durch gesteuerte Landung an bzw. Rückkehr vor der geladenen EidophoröloberfLäche.

Die Verwertung dieser Erscheinung erfolgt zweckmäßig wie bei der Imageorthikon-Fernsehaufnahmeröhre, d. h. durch Sekundäremissionsvervielfachung in einem Prallelektrodensystem, in das der Strahl der umkehrenden langsamen Elektronen zurückgelenkt wird.

In Fig. ι bedeutet 1 die Röhre mit dem Schreib-Strahlsystem 2, das grundsätzlich wie beim Eidophorgerät ausgebildet ist. Der Strahl durchläuft von der Kathode aus eine Ionenfalle 3, wird hinter der Aperturblende 4 durch die gekreuzten Magnetfelder des Spulensystems 5 in üblicher Weise abgelenkt und trifft die ölschicht 6, die auf einem sich langsam drehenden ebenen oder gewölbten Träger 7 als äußerst dünner Film haftet. Zur Strahlfokussierung dient die Magnetspule 8, zur Modulation der Ladungsdichte auf dem Ölfilm das Transversalablenksystem 9, das in Zeilenrichtung wirkend der gleichförmigen Strahlbewegung eine Wechselbeschleunigung überlagert, und zwar mittels einer sehr hochfrequenten Trägerschwingung, deren Amplitude durch das aufzuzeichnende Signal moduliert ist. Diese Modulationsweise ist die gleiche wie bei dem Eidophorbildprojektor.

Alle bei diesem Gerät bekanntgewordenen Abhilfen und Kunstgriffe, wie Rotation des Ölfilmträgers, Glätten und Auswechseln der Flüssigkeit durch Bewegung derselben mittels Umlaufpumpe und Filter, elektromagnetischen Innenantrieb des Ölfilmträgers usw., können für die erfindungsgemäße Speicherröhre Anwendung finden. Die Wölbung des Ölfilmträgers kann der Bildfeldwölbung des Aufzeichnungsstrahles in gewissen Grenzen kompensierend angeschmiegt werden. Ferner können Mittel vorgesehen werden, um die Temperatur der ölschicht auf dem günstigsten Wert zu halten, gegebenenfalls also eine Kühlvorrichtung.

Die Stromkreise für Modulation und Ablenkung des Kathodenstrahls, für Stabilisierung aller kritischen Größen usw. sind in der Fig. 1 nur in Blockform angedeutet, da,sie im Prinzip gegenüber dem bekannten Stande der Technik nichts Neues aufweisen. 10 bezeichnet den vom Eingangssignal amplitudenrnodulierten Trägergenerator für die überlagerte Hilfsablenkung des Strahls, 11 und 12 sind die Generatoren für die beiden sägezahnförmigen Ablenkspannungen, 13 das Netzanschlußgerät der Fokussierspule.

Zur Abnahme des Signals von der Ölschicht dient bei dem Beispiel nach Abb. 1 der Wendelstrahl langsamer Elektronen 14, der wie beim Imageorthikon erzeugt und abgelenkt wird. 15, 15' bedeutet das fokussierende Spulensystem, 16 die magnetischen Ablenkorgane, 17 die Bremselektrode. Der Strahl 14 landet zum Teil auf der Ölschicht, zum Teil kehrt er vor ihr um (s. Fig. 2) und gelangt in das mehrstufige Vervielfachersystem 18 hinein, in welchem die Strahlelektronen durch Sekundäremission an Prallelektroden vervielfacht werden. Am Netz 19 wird das Signal abgenommen. Fig. 2 zeigt schematisch den Vorgang an der Ölschicht. Die bei geeigneter Vorspannung des leitenden Trägers 20 schwach negative Oberfläche derselben gibt beim Auf treffen des modulierten Schreibstrahls des Systems 2 (von Fig. 1) Sekundärelektronen ab und speichert daher positive Aufladungen, deren örtliche Dichte und mechanische Deformationswirkung auf die viskose Flüssigkeit von der Modulationsamplitude abhängt. Die Beschleunigungsspannung der auftreffenden Strahlelektronen hat dabei die Größenordnung mehrerer 1000 Volt. In Fig. 2 sind untereinander drei verschiedene Modulationsgrade gezeichnet, nämlich zuoberst

stark« (Weiß), in der Mitte »mäßig« (Grau) und zuunterst »Null« (Schwarz). An den Stellen starker positiver Aufladung (Weiß) kann der vom Lesesystem kommende Strahl langsamer Elektronen 14, die infolge des Bremsfeldes dicht vor der Öl- iao schicht eine mittlere Geschwindigkeit von wenig über Null in Gegenrichtung besitzen, infolge der von der positiven Aufladung integral ausgeübten Beschleunigung trotzdem noch quantitativ landen und die positive Ladung kompensieren, womit die Öloberfläche wieder ihr Ausgangspotential an-

nimmt. Dort, wo geringere positive Ladungsdichte herrscht (Grau, mittlerer Fall in Fig. 2), ist das absaugende Feld nicht mehr stark genug, um sämtliche Strahlelektronen die ja eine Geschwindig-

keitsverteilung haben — zurückzuholen; ein Teil wird auf dem Ölfilm landen, während die schnelleren nicht mehr umkehren können und daher in gleicher Weise wie beim Imageortbikon in, Richtung auf die Kathode gebündelt zurücklaufen und

in das Vervielfachersystem eintreten. Wo endlich die positive Aufladung des Ölfilms gänzlich fehlt (Schwarz), landen überhauptkeine Strahlelektronen; die betreffende Stelle bewahrt ihr Ausgangspotential.

Unterstützt wird dieser Steuereffekt der Ladungsverteilung des Ölfilms durch die verschiedene Wölbung der Öloberfläche. An deren positivsten Punkten ist ihr Abstand von der Wendefront der Strahlelektromen am geringsten, die Absaugefeldstärke daher am größten.

Aus den genannten Gründen ist der in das Vervielfachersystem 18 eintretende Strahlstrombruchteil von der Ladungsverteilung auf der abgetasteten Öloberfläche in seinem Betrage moduliert. Daher gibt er jene Verteilung, d. h. das gespeicherte Signal, als bildliches Negativ wieder. Dieses kann in bekannter Weise durch Umkehr im; anschließenden Verstärker in ein Positiv zurückverwandelt werden.

Der große Vorteil dieser Neuerung besteht darin, daß die außerordentlich große Schärfe der bildlichen Auflösung auf der Ölschicht — bewiesen durch die Güte der optischen Projektion beim Eidophorwiedergabegerät — voll für den Zweck der

Speicherung hochwertiger (hochzeiliger) Bilder herangezogen werden kann.

Das Speichervermögen der ölschicht kann im Falle einmaligen Aufschreibens einer Signalfolge bei ruhendem Schichtträger benutzt werden; Schreibstrahl und Lesestrahl tasten dann in zeitlicher Folge die gleiche Fläche kongruent ab. Für kontinuierliche Folgen von Schreiben und Lesen in periodischem Zyklus ist es aber angebracht, die Ölschicht durch Drehen des Trägers und spätere Glättung dauernd zu wechseln. Bei geeigneten Ölen kann das langzeitig gespeicherte Ladungsrelief mittels der Drehung des Schichtträgers ziemlich weit aus der Schreibzone herausbewegt und in einer anderen Abtastzone dem Lesestrahl zwecks Wiederabnahme der Modulation ausgesetzt werden. Dies ist für gewisse Zwecke, z. B. Zwischenspeicherung eines Bildes oder die Umformung aus einer Fernsehzeilennorm in eine andere, angebracht, um störende Interferenzen beider Abtastraster zu vermeiden oder weniger sichtbar zu machen. Schreiben des zu speichernden Rasters und Lesen des gespeicherten Bildes mit einer anderen Zeilenfolge können in solchen Fällen praktisch gleichzeitig und kontinuierlich erfolgen, falls

die Zahl der Raster je Sekunde die gleiche bleibt; natürlich tritt dabei ein der Versetzung des Speicherreliefs entsprechender Phasenunterschied auf.

Bei besonders hohen Anforderungen an die Bikl·- schärfe wird das Mittel der Nachfokussierung benutzt, wobei im Ablenktakt der Kathodenstrahlen die Brennweite der elektronischen Linsen durch variable Zusatzspannung so verändert wird, daß unabhängig von der Ablenklage der Strahlen deren kleinster Querschnitt stets mit der Öloberfläche zusammenfällt. Die periodisch veränderlichen Zusatzspannungen müssen entsprechend der etwaigen Wölbung des Schichtträgers gewählt werden. _

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform der Erfindung ist nur ein Beispiel. Es ist möglich, die Anordnung in folgender Weise umzukehren: Als Schreibstrahl dient ein Bündel langsamer Elektronen, die, da sie keine Sekundärelektronen auslösen, auf der Ölfläche ein Relief negativer Ladungen erzeugen. Den Lesestrahl bildet ein Bündel schneller Elektronen, die durch Sekundäremission die Öloberfläche wieder in positiver Richtung steuern.

Es ändert sich damit in Abhängigkeit vom negativen Ladungszustand der ölfläche die Anzahl der je Zeiteinheit zur Kollektorelektrode (Anode) übergehenden Sekundärelektronen; dieser Vorgang reproduziert also die gespeicherte Signalfolge.

Schließlich ist auch möglich, für Schreiben und Lesen je einen Strahl langsamer Elektronen zu benutzen. Dabei wird auf dem Ölfilm zunächst durch den in seiner Stromstärke modulierten Schreibstrahl ein Relief negativer Ladungen erzeugt. Die Elektronen des Lesestrahls konstanter Stärke haben eine so geregelte Geschwindigkeit, daß sie an den. am stärksten negativen Stellen dieses Ladungsreliefs vollzählig umkehren und in den Vervielfacher gelangen. An den weniger negativen Stellen können sie jedoch zum Teil noch gegen deren bremsendes Feld anlaufen und auf ihnen landen. Damit kommt eine dem Ladungsrelief folgende Dosierung der Stromstärke im Umkehrstrahl zustande. Die Einstellung der Geschwindigkeit, mit der die Strahlelektronen gegen das Ladungsrelief anlaufen, erfolgt zweckmäßig durch Potentialregelung der beiderseitigen Strahlkathoden. Bei der beschriebenen Anordnung ist es jedoch notwendig, das Oberflächenpotential der Ölschicht immer wieder in positiver Richtung auf einen bestimmten Ausgangswert zurückzuführen. Dazu bedient man sich zweckmäßig einer Zusatzbestrahlung der Schicht mit schnellen Elektronen, die einen Sekundäremissionsfaktor größer als Eins liefern. Diese schnellen Elektronen können als diffuse Berieselung der Ölschicht auf der ganzen Fläche dauernd wirken, oder aber man lenkt sie in gebündelter Form durch Hilfsfelder über die Ölschicht periodisch hinweg.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Anordnung zur Speicherung und/oder Umwandlung von elektrischen Signalen in einem elektrostatischen Ladungsspeicher, dadurch gekennzeichnet, daß als Ladungsspeicher eine, ölschicht vorgesehen ist, auf welche die Signale

   in an sich bekannter Weise durch einen modulierten, in Ablenkbewegung darüber geführten Kathodenstrahl in Form eines Ladungs- und Deformationsreliefs aufgezeichnet werden und von welcher sie mittels eines zweiten abgelenkten Kathodenstrahles, gegebenenfalls in anderem Abtastrhythmus, wieder abgetastet werden.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der aufzeichnende Kathodenstrahl aus Elektronen hoher Geschwindigkeit mit einem Sekundäremissionsfaktor größer als Eins und der abtastende Kathodenstrahl aus Elektronen geringer Geschwindigkeit mit einem Sekundäremissionsfaktor kleiner als Eins besteht.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronengeschwindigkeit des abtastenden Kathodenstrahls nahezu Null ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein langzeitig speicherndes öl als Ladungsspeicher benutzt ist und daß der Ölfilm gegenüber dem aufzeichnenden und abtastenden Kathodenstrahl derart bewegt wird, daß Aufzeichnung und Abtastung in getrennten ■räumlichen Bereichen durchgeführt werden.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur Normenumwandlung beim Fernsehen.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Schweizerische Patentschrift Nr. 257897;
   Dillenburger, »Einführung in die deutsche Fernsehtechnik«, 1953, S. 370 ff.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 609 659/170 10.56 (609 863 4.57)