DE2231519A1

DE2231519A1 - Fernsehkameraroehre (vidikon), in der der nachteilige effekt des rueckstrahls vermieden wird

Info

Publication number: DE2231519A1
Application number: DE19722231519
Authority: DE
Inventors: Willem Paul Weijland
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1971-07-02
Filing date: 1972-06-28
Publication date: 1973-01-11
Also published as: BE785749A; NL7109170A; IT956931B; AU4400672A; JPS5343768B1; GB1330448A; AU471912B2; CA950955A; FR2144743B1; FR2144743A1

Description

GÜNTHER M. DAVID

Pafsntassessor Va/WG

r: N.V. PHILIPS' GLOElLAMPENFABfilEKEIf 2231519

Akt,, _PHN_ 5725

Anmeldung vom* 27o6o72

"Fernsehkameraröhre (Vidikon), in der der nachteilige Effekt des Rückstrahls vermiedet wird".

Die Erfindung bezieht sich auf eine i'ernsehkameraröhre mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem mit einer Kathode, einem Gitter und einer Anode, einer photoloitenden auf einer durchsichtigen leitenden Signalschicht angebrachten Schicht sowie einer zwischen den Elektronenstrahlerzeugungssystem und der photoleitenden Schicht angeordneten hohlen zylindrischen Elektrode, wobei aui der Oberfläche dieser photoleitenden Schicht, die nicht mit der Signalschicht in Kontakt ist, eine Potentialverteilung dadurch erlial ten wird,, dass ein optisches Bild auf die photolei toiide Schicht projiziert, wird, welche Potentialverl oiliiiig durch Abtastung der photoleitenden Schicht mit einem von dem JOloktronenstralilerzeugungssystem erzeugten K 1 f> k t r'oiiriri strahl periodisch auf das Potential der Kathode

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Eine derartige Fernsehkameraröhre ist allgemein bekannt und Vird als "Vidikon" bezeichnet. Die Wirkungsweise eines Vidikons ist folgende. Ein Elektronenstrahl genügender Stromstärke tastet, unter der Einwirkung von Ablenkfeldern, die freie Oberfläche der photoleitenden Schicht gemäss einem bestimmten Raster ab und bringt diese Oberfläche Punkt für Punkt auf das Potential der Kathode, das annahmeweise 0 V beträgt. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastungen steigt das Potential jedes Punktes der freien Oberfläche der photoleitenden Schicht unter der Einwirkung eines positiven an die Signalschicht angelegten Potentials und unter der Einwirkung von Photoleitung an, welche Photoleitung in der photoleitenden Schicht durch, das darauf projizierte optische Bild erzeugt wird. Jeder Punkt, oder genauer gesagt, jedes elementare Oberflächenelement der photoleitenden Schicht bildet zusammen mit der Signalschicht einen Kondensator. Die Ladung dieses Kondensators wird von dem abtastenden Elektronenstrahl periodisch ergänzt, was umso mehr Ladung erfordert, jo mehr Licht auf den betreffenden Punkt auffällt. Der Strom, .der demzufolge den Anschluss der Signa?-τchicht durchfliesst, enthält als Funktion der Zeit die Information des projizierten Bildes.

Die Stromstärke des Elektronenstrahls muss

genügend gross sein, um elementare Kondensatoren, die infolge grosser Lichtstärke in erheblichem Masse entladen sind, in ausreichendem Hasse aufzuladen. Sobald die freie Oberflach« der lichtempfindlichen Schicht -in oinom bestimmten

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Punkt auf O V herabgesetzt worden ist, können die Elektronen des Elektronenstrahls diesen Punkt veiter nicht mehr erreichen. Ihre Geschwindigkeit wird gleich Null und an~ schliessend Airerden sie in entgegengesetztem Sinne besclileu-nigt und bilden den sogenannten Rückstrahl. Dieser Rückstralil wird auch von den Ablenkfeldern beeinflusst. Es hat sich herausgestellt, dass der Rückstrahl zu gewissen Zeitpunkten die Oeffnungen in allen Elektroden des Elektronenstrahjerzeugungssystems passieren und den Raum zwischen der Kathode und der Anode erreichen kann. Viele Elektronen weisen dabei gerade nicht mehr eine genügend hohe Energie auf, um die Kathode zu erreichen, die ja"" ein Potential von 0 V aufweist, und werden nochmals in entgegengesetztem Sinne beschleunigt. Diese Elektronen bilden einen sekundären Strahl, der zusammen mit dem ursprünglichen primären Elektronenstrahl die photoleitende Schicht abtastet, jedoch an einer anderen Stelle als der ursprüngliche Elektronenstrahl, abhängig von dem Abstand zwischen dem primären und dem sekundären Strahl in der Qeffnung in de77 Anode. Dadurch wird ein Störsignal erhalten, das im wiederzugebenden Bild sichtbar ist.

Zur Bildung des (primären) Elektronenstrahls werden in der Praxis zwei bekannte Systeme verwendet. Das erste System benutzt eine verliältnismässig grosse Oeffnung in der Anode. Zwischen der Kathode, und der Anode wird ein . Strahlknoten gebildet. Dieser Strahlknoten bildet den (iügenstrmd Γϋττ eine Pokussiorlinse, die den Strahl knot en jiiög3.ichsl ß-onau Punkt für Punkt auf dor photoleitendon

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Schicht abbildet. Um einen zu breiten Strahl zu vermeiden, befindet sich zwischen dem Elektronenstrahlerzeugungssystem und der photoleitenden Schicht noch eine Blende zur Beschränkung des Strahlquerschnittes. Das zweite System benutzt eine sehr kleine Oeffnung in der Anode. Diese Oeffnung ist derart klein, dass die Oeffnung selber den Gegenstand für die Fokussierlinse bildet und möglichst genau auf der photoleitenden Schicht abgebildet wird. Bei diesem System ist diese kleine Oeffnung in der Anode die den Strahlquerschnitt beschränkende Blende und es wird keine zusätzliche Blende benötigt. Es leuchtet ein, dass bei diesem, zweiten System der nachteilige Effekt des Rückstrahls nicht auftritt, weil alle die kleine Oeffnung in der Anode passierenden Elektronen, sowohl die Elektronen des ursprünglichen Strahls als auch die Elektronen des sekundären Strahls, zu dem abzubildenden Gegenstand gehören, weil die Oeffnung ja genügend klein gewählt ist, um selber als Gegenstand zu dienen. Beim ersten System ist dies infolge der verhältnismässig grossen Oeffnung in der Anode nicht der Fall. Dennoch wird das erste System, bei dem der Strahlknoten abgebildet wird, vorzugsweise in bestimmten Röhrentypen, und zwar in denjenigen Typen verwendet, in denen während des Rücklaufes des Elektronenstrahls (zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rastern oder Rasterzeilen) die Stromstärke erheblich vergrössert und das Kathodenpotential um einige Volt erhöht wird, um ausserordentlich stark entladenen Stellen der photoleitenden Schicht (infolge einer zu starken Belichtung) vor der Abtastung eine

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gewisse Ladung zuzuführen.

Nach der Erfindung ist /eine Fernsehkameraröhre der im ersten Absatz genannten Art, bei der der nachteilige Effekt des Rückstrahls vermiden wird, gekennzeichnet durch die Kombination einer Oeffnung in der Anode, deren Durchmesser an der Stelle des kleinsten Querschnittes höchstens 0,150 mm und mindestens gleich dem Durchmesser des Elektronenstrahls an der betreffenden Stelle ist, und einer Blende in der erwähnten hohlen zylindrischen Elek-. trode mit einer Qeffnung, deren Durchmesser an der Stelle des kleinsten Querschnittes höchstens 10$ des Abstandes zwischen der Oeffnung in der Anode und der Oeffnung in der Blende ist. Dadurch, dass die Oeffnung in der Anode möglichst klein, aber doch derart gross gewählt wird, dass der ganze zwischen der Kathode und der Anode gebildete Strahlknoten als abzubildender Gegenstand dienen kann, wird ein -wesentlicher Teil des Rückstrahls von der Anode abgefangen. Die Oeffnung in der Anode wird daher vorzugsweise derart gross gewählt, dass der Durchmesser an der Stelle des kleinsten Querschnittes nahezu gleich dem Durchmesser des Elektronenstrahls an der betreffenden Stelle ist. Die Anode wild vorzugsweise durch eine im wesentlichen flache Platte mit einer verhältnismässig grossen Oeffnung gebildet, die von einer Folie auf der von dem Gitter abgekehrten -Seite verschlossen ist, welche Folie mit der genannten Oeffnung in der Anode versehen ist. Dadurch wird das elektrische Feld zwischen dem Gitter und der Anode derart gebildet, dass

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Aberrationen des Elektronenstrahls infolge der kleinen Oeffnung in erheblichem Masse vermieden werden, während sich eine kleine Länge der Oeffnung in der Anode erzielen lässt, wodurch wenig Kollisionen der Elektronen gegen die Wand dieser Oeffnung auftreten.

Der Effekt der Erfindung wird durch die Kom-.bination einer an sich bekannten kleinen Oeffnung in der Anode und einer an sich bekannten Blendenöffnung erhalten. Die Kombination dieser beiden Oeffnungen, die vor der Feststellung des nachteiligen Effekts des Rückstrahls unnötig und im Zusammenhang mit den sich beim Ausrichten kleiner Oeffnungen ergebenden Schwierigkeiten sogar ungünstig war, ergibt ausserdem den Vorteil, dass nur wenj.g Licht von der Kathode durch die Oeffnung in der Anode die photoleitende Schicht erreichen und dort zur Erhöhung des Signalstroms in Abwesenheit von Licht (Dunkelstrom) beitragen kann.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine bekannte Elektrodenkonfiguration für eine Fernsehkameraröhre,

P¹Ig. 2 eine andere bekannte Elektrodenkonfiguration für eine Fernsehkameraröhre, und

Fig. 3 eine Elektrodenkonfiguration für eine Fernsehkameraröhre nach der Erfindung.

Die bekannte Rlektrodenkonfiguration nach FAp;. I enthält eine Elektronenstrahlerzeugungssystem 1 mit einer

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Kathode 2, einem Gitter 3 und einer Anode 4. Die Anode h besteht aus zwei Teilen 5 und 6. Das Gitter 3 ist mit einer Oeffnung 7 mit einem Durchmesser von 0,9 mm versehen. Die Anode h ist mit einer Oeffnung 8 mit einem Durchmesser von 0,9 mm und einer Oeffnung 9 mit einem Durchmesser von 0,8 mm versehen. Die Oeffnung 9 ist ferner mit einer Folie 10 mit einer Oeffnung 11 mit einem Durchmesser von 0,0^5 mm bedeckt. Die Elektrodenkonfiguration enthält ferner eine zylindrische Elektrode 12. Der Elektronenstrahl 13, der von der Kathode 2 emittiert wird, bildet unter dem Einfluss elektrischer Spannungen auf der Kathode, dem Gitter 3 und der Anode h einen Strahlkndi;en 14 und wird dann zum grossten Teil von der Folie 10 abgefangen. Der die Oeffnung 11 passierende Elektronenstrahl 15 "wird von nicht dargestellten Fokussiermitteln, von denen die Elektrode 12 einen Teil bilden kann, auf die nicht dargestellte photoleitende Schicht der Fernsehkameraröhre fokussiert, in der die Elektrodenkonfiguration verwendet wird. Die Oeffnung 11 ist derart klein, dass sie den Gegenstand bildet, der von den Fokussiermitteln auf der photoleitenden Schicht abgebildet wird.

Die bekannte Elektrodenkonfiguration nach

Fig. 2 enthält ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 16 mit einer Kathode 17, einem Gitter 18 und einer Anode 19. Das Gitter 18 mit einer Oeffnung 20 mit einem Durchmesser von 0,6 mm versehen. Die "Anode 19 ist mit einer Oeffnung 21 mit einem Durchmesser von 0,6 nun versehen. Die Elektrodenkonfi-

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guration enthält ferner eine zylindrische Elektrode 22 mit einer Blende 23 mit einer Oeffnung 2k mit einem Durchmesser von 0,6 mm. Der von der Kathode 17 emittierte Elektronenstrahl 25 bildet unter dem Einfluss elektrischer Spannungen auf der Kathode 171 dem Gitter 18, der Anode I9 und der zylindrischen Elektrode 22 einen Strahlknoten 26. Der Strahlknoten 26 wird vor nicht dargestellten Fokussiermitteln, von denen die Elektrode 22 einen Teil bilden kann, auf die nicht dargestellte photoleitende Schicht der Fernsehkameraröhre fokussiert, in der die Elektrodenkonfiguration verwendet wird. Da der Durchmesser des Strahlkno.tens 26, der schematisch mit einem Punkt dargestellt ist, viel grosser als der Durchmesser der Oeffnung 11 in Fig. 1 ist, soll der Querschnitt des Elektronenstrahls 27 begrenzt werden, wodurch effektiv ein geringerer Teil des Strahlknotens benutzt wird und Aberrationen in der Abbildung des Strahlknotens durch die Fokussiermittel verhindert werden. Dazu dient die Oeffnung 2k in der Blende 23» die nur den Elektronenstrahl 28 durchlässt. Ein von der photoleitenden Schicht zurückkehrender Rückstrahl, der mit der gestrichelten Linie 28a angedeutet ist, kann zu bestimmten Zeitpunkten während der Abtastung der photoleitenden Schicht mit dem Elektronenstrahl 28 über die Oeffnung Zk in den Raum zwischen der Kathode 17 und der Anode 19 eindringen. Elektronen, deinen Energie nicht genügend ist, um die Kathode 17 zu erreichen, wechseln nochmals ihre Richtung,und bilden den sekundären Strahl 28b, der über die Oeffnung 24 die photoleitende Schicht erreichen kann, der aber diese Schicht abhängig von dem Abstand zwischen dem Strahlknoten 26 und dem sekundären Strahl 28b,

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an einer anderen Stelle als der (primäre) Strahl 28 trifft.

Die in Fig. 3 gezeigte Elektrodenkonfiguration für eine Fernsehkameraröhre nach der Erfindung enthält ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 29 mit einer Kathode 30, einem Gitter 31 und einer.Anode 32. Das Gitter 31 ist mit einer Oeffnung 33 versehen, die einen Durchmesser von 0,6 mm aufweist. Die Anode 32 ist mit einer Oeffnung 3^ mit einem Durchmesser von 0,6 mm versehen. Die Elektrodenkonfiguration enthält ferner eine zylindrische Elektrode 35 mit einer Blende 36 mit einer Oeffnung 37 mit einem Durchmesser von 0,6 mm. Der von der Kathode 30 emittierte Elektronenstrahl 38 bildet unter dem Einfluss elektrischer Spannungen auf der Kathode 30, dem Gitter 31, der Anode 32 und der Elektrode einen Strahlknoten 39· Der Strahlknoten 39 wird von nicht dargestellten Fokussiermitteln, von denen die Elektrode einen Teil bilden kann, auf die nicht dargestellte photoleitende Schicht der Fernsehkameraröhre fokussiert, in der die Elektrodenkonfiguration verwendet wird. Da der Durchmesser des Strahlknotens 391 der schematisch mit einem Punkt dargestellt ist, viel grosser als der Durchmesser der Oeffnung 11 in Fig. 1 ist, soll, wie in Fig. 2, der Querschnitt des Elektronenstrahls 4θ begrenzt werden. Dazu dient die Oeffnung 37 in der Blende 36, die nur den Elektronenstrahl '+1 durchlässt. Um einen möglichst grossen Teil des Rückstrahls, der in Fig. 2 mit 28a bezeichnet ist, abzufangen, ist die Anode 32 mit einer Folie k2 mit einer Oeffnung ^3 versehen. Der Durchmesser der Oeffnung 43

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beträgt 0,1 mm und ist derart gewählt, dass ein möglichst grosser Teil des Rückstrahls abgefangen, aber der ganze Strahl 38 durchgelassen wird. Die weiteren Daten der Elektrodenkonfiguration nach Fig. 3 sind folgende. Der Abstand zwischen der Kathode 30 und dem Gitter 31 ist 0,1 nun. Die Dicke des Gitters 31 beträgt 0,2 mm. Der Abstand zwischen dem Gitter 31 und der Anode 32 ist 0,25 nun'. Die Dicke der Anode* 32 beträgt 0,2 mm. Der Innendurchmesser der Elektrode 35 ist 10 mm. Der Abstand zwischen der Oeffnung kj und der Oeffnung 37 beträgt 12 mm. Während der Abtastung der photoleitenden Schicht mit dem Elektronenstrahl sind die Spannungen an den Elektroden folgende. Die Spannung an der Kathode 30 ist 0 V. Die Spannung am Gitter 31 ist -40 V. Die Spannung an der Anode 32 und an der Elektrode 35 ist 300 V.

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Claims

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PATENTANSPRUECHE:

""Π
ι 1, / Fernsehkameraröhre mit einem Elektronenstrahl-

erzeugungssystem mit einer Kathode, einem Gitter und einer Anode, einer auf einer durchsichtigen, leitenden Signal— schicht angebrachten photoleitenden Schicht und einer hohlen zylindrischen zwischen dem Elektronenstrahlerzeugungssystem und der photoleitenden Schicht angeordneten Elektrode, wobei auf der Oberfläche dieser photoleitenden Schicht, die nicht mit der Signalschicht in Kontakt ist, eine Potentialverteilung dadurch erhalten wird, dass ein optisches Bild auf die photoleitende Schicht projiziert wird, welche P.otentialverteilung durch Abtastung der photoleiterden Schicht mit einem vom Elektrunenstrahlerzeugungssystem erzeugten Elektronenstrahl periodisch auf das Potential der Kathode herabgesetzt wird, gekennzeichnet durch die Kombination einer Oeffnung in der Anode, deren Durchmesser an der Stelle des kleinsten Querschnittes höchstens 0,150 mm und mindestens gleich dem Durchmesser des Elektronenstrahls an der betreffenden Stelle ist, und einer Blende in der erwähnten hohlen zylindrischen Elektrode mit einer Oeffriung, deren Durchmesser an der Stelle des kleinsten Querschnittes höchstens 10/& des Abstandes zwischen der Oeffnung in der Anode und der Oeffnung in der Blende beträgt.
2. Fernsehkameraröhre nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass die Oeffnung in der Anode an der Stelle des kleinsten Querschnittes einen Durchmesser aufweist, der nahezu gleich dem Durchmesser des Elektronenstrahls an der be troffenden Stolle ist.

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3. Fernsehkameraröhre nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die Anode durch eine im wesentlichen flache Platte mit einer verhältnismässig grossen Oeffnung gebildet wird, die auf der vom Gitter abgekehrten Seite mit einer Folie verschlossen ist, die mit der genannten Oeffnung in der Anode versehen ist.

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