DE2904865C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fernsehkameraröhre entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Fernsehkameraröhre dieser Art ist aus der DE-OS 22 31 519 (siehe Fig. 3) bekannt. Die zwischen der Kathode und der zweiten Elektrode (Anode) angeordnete erste Elektrode ist dabei als Steuergitter ausgebildet, an dem eine negative Spannung von vorzugsweise -40 Volt anliegt (Trioden­ system).

Bei einer solchen Röhren kann die pho­ toempfindliche Schicht (z. B. eine photoleitende Schicht) der Ladungsspeicherplatte aus einer Vielzahl von Bild­ elementen aufgebaut betrachtet werden. Jedes Bildelement kann als ein Kondensator betrachtet werden, zu dem eine Stromquelle parallelgeschaltet ist, deren Stromstärke na­ hezu der Lichtstärke auf dem Bildelement proportional ist. Die Ladung jedes Kondensators nimmt bei konstanter Lichtstärke also linear mit der Zeit ab. Infolge der Ab­ tastung passiert der Elektronenstrahl jedes Bildelement periodisch und lädt dann den Kondensator auf, d. h., daß die Spannung über jedem Bildelement periodisch auf etwa 45 V gebracht wird. Die Ladungsmenge, die periodisch zum Auf­ laden eines Kondensators erforderlich ist, ist der Licht­ stärke auf dem betreffenden Bildelement proportional. Der Ladestrom fließt über die Signalplatte, die allen Bildele­ menten gemeinsam ist, durch einen Signalwiderstand, über dem so eine Spannung erhalten wird, die als Funktion des Ortes dargestellt. Eine Fernsehkameraröhre mit der beschrie­ benen Wirkung wird im allgemeinen als "Vidikon" bezeich­ net.

Eine der Kenngrößen einer Fernsehkameraröhre der oben be­ schriebenen Art ist die Ansprechgeschwindigkeit, d. h. die Geschwindigkeit, mit der die Röhre auf Änderungen der Lichtstärke anspricht. Die Ansprechgeschwindigkeit wird u. a. dadurch beeinflußt, daß die Ladung, die der Elektro­ nenstrahl in der kurzen Zeit, in der er ein bestimmtes Bildelement passiert, dem Bildelement zuführt, von der Ge­ schwindigkeitsverteilung der Elektronen in dem Elektronen­ strahl abhängig ist. Diese Abhängigkeit der Ansprechge­ schwindigkeit wird als Strahlstromträgheit bezeichnet. Die Geschwindigkeitsverteilung der die Kathode verlassenden Elektronen ist von der Temperatur der Kathode abhängig und wird als Maxwell-Verteilung bezeichnet. Durch den nach­ stehend besprochenen Effekt kann aber ein Überschuß an schnellen Elektronen gebildet werden, d. h., daß mehr schnelle Elektronen im Strahl vorhanden sind als der Maxwell-Verteilung entspricht. Dieser Überschuß an schnellen Elektronen beeinflußt die Strahlstromträgheit und beeinträchtigt damit die Ansprechgeschwindigkeit.

Schnelle Elektronen entstehen insbesondere durch die Wechselwirkung zwischen den Elek­ tronen des Elektronenstrahls untereinander. Es hat sich gezeigt, daß dieser Effekt eine sehr wichtige Ursache ei­ nes Überschusses an schnellen Elektronen ist. Die genann­ ten Wechselwirkungen, die mit Kollisionen verglichen wer­ den können, finden z. B. zwischen zwei sich hintereinander her bewegenden Elektronen statt, die Bahnen folgen, die sich unter einem Winkel schneiden. Durch gegenseitige Ab­ stoßung wird sich das vordere Elektron schneller und das hintere Elektron langsamer bewegen, wodurch ein Überschuß an schnellen Elektronen erhalten wird.

Eine Fernsehkameraröhre mit einer erheblich geringeren Strahlstrom­ trägheit als die aus der DE-OS 22 31 519 bekann­ ten Fernsehkameraröhren mit einem Elektronen­ strahlsystem, bei denen ein Strahlknoten gebildet wird, ist aus der DE-OS 21 42 434 bekannt. Die darin beschrie­ bene Fernsehkameraröhre enthält ein Elektronen­ strahlerzeugungssystem mit, längs einer Achse zentriert, einer Kathode, einer mit einer Öffnung versehenen Anode zum Erzeugen eines Elektronenstrahls und einer Fokussier­ linse zum Fokussieren des Elektronenstrahls auf eine pho­ toempfindliche Schicht.

In einer anderen besonderen Ausführungsform enthält diese bekannte Fernsehkameraröhre ein zwischen Kathode und Anode angeord­ netes Gitter, an das eine negative Spannung von vorzugs­ weise -6,5 Volt gelegt wird. An die Anode wird eine in be­ zug auf die Kathode positive Spannung von höchstens 125 Volt gelegt. Die Öffnung im Gitter ist mindestens zwanzig­ mal größer als die Öffnung in der Anode an der Stelle des engsten Querschnitts. Vorzugsweise beträgt die Öffnung im Gitter 0,75 mm und die Öffnung in der Anode 0,02 mm. Wäh­ rend der Abtastung ist die Stromdichte des Elektronen­ strahls in jedem Punkt längs der Achse zwischen der Katho­ de und der Anode im beschriebenen Elektronenstrahl­ erzeugungssystem höchstens gleich dem Dreifachen der Stromdichte im Schnittpunkt der Achse mit der Kathode. Zur Verringerung der Strahlstromträgheit hat es sich nämlich als wichtig erwiesen, die Anzahl der Wechselwirkungen zwi­ schen den Elektronen des Elektronenstrahls zu beschrän­ ken. In einem Elektronenstrahlerzeugungssystems, in dem ein Strahlknoten gebildet wird, finden in der Nähe dieses Strahlknotens sehr viele Wechselwirkungen statt, wodurch die Strahlstromträgheit beeinträchtigt wird. Indem dafür gesorgt wird, daß die Stromdichte des Elektronen­ strahls in einem Elektronenstrahlerzeugungssystem von der Kathode zu der Anode nicht oder nahezu nicht zu­ nimmt und vorzugsweise sogar abnimmt, wird die Strahl­ stromträgheit erheblich herabgesetzt.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bei Anwendung eines derartigen Elektronenstrahlerzeugungssystems in Kameraröhren mit magnetischer Fokussierung ein Störsignal auftreten kann, das durch schnelle sekundäre Elektronen herbeige­ führt wird, die von dem zurückkehrenden Strahl (der soge­ nannte "Return Beam Effekt") aus der Anode ausgelöst wer­ den.

Außerdem hat sich gezeigt, daß bei dynamischer Strahl­ stromsteuerung mit Hilfe von Rückkopplung des Videosignals auf die Anode der Strahlstrom zeitweilig um einen Faktor 5 bis 10 erhöht werden können muß. Bei Elektronen­ strahlerzeugungssystemen ohne Bildung eines Strahlknotens (siehe z. B. DE-OS 21 42 434) ist der Strahlstrom dem Ka­ thodenstrom proportional, so daß, wenn der Strahlstrom um einen Faktor 5 bis 10 zunimmt, auch der Kathodenstrom um den obengenannten Faktor zunimmt. Dies führt zu einer schweren Belastung der Kathode. Außerdem ist eine verhält­ nismäßig große Amplitude des Steuersignals bei Anwendung dynamischer Strahlstromsteuerung erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fernseh­ kameraröhre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so wei­ terzubilden, daß ein Störsignal, das durch den zurückkeh­ renden Strahl herbeigeführt wird, nicht auftritt, und bei dynamischer Strahlstromsteuerung nicht nur die obengenann­ te Zunahme des Strahlstromes mit einer viel niedrigeren Kathodenbelastung erreicht wird, sondern auch ein Steuer­ signal mit einer kleineren Amplitude als bei den bekannten Elektronenstrahlerzeugungssystemen ohne besondere Steuerelektrode angewandt werden kann, wobei aber die Strahlstromträgheit trotzdem mög­ lichst gering ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der Fernsehkameraröhre nach der DE-OS 22 31 519 liegt an der zweiten Elektrode (zweite Anode) eine Spannung von etwa 300 V.

Die Fernsehkameraröhre nach der Erfindung besitzt eine vergleichbare, bei der üblichen Strahlstromeinstellung nicht wahrnehmbare Intensität des genannten, auf den zurückkehrenden Strahl zurückgehenden Störsignals. Bei einem derartigen Elektronenstrahl­ erzeugungssystem mit einer ersten und einer zweiten Anode verschiebt sich bei Erhöhung der Spannung an der ersten Anode bei der beschriebenen dynamischen Strahlstromsteue­ rung der Teil des Strahls mit einer größeren Stromdichte zu der zweiten Anode hin, so daß ein größerer Prozentsatz des Kathodenstroms durch die Blende in der zweiten Anode hindurchgeht. Der Strahlstrom nimmt dadurch mehr als pro­ portional mit dem Kathodenstrom zu, so daß die Zunahme des Strahlstroms mit einer erheblich niedrigeren Kathodenbe­ lastung und einem kleineren Steuersignal als bei den be­ kannten Elektronenstrahlerzeugungssystem ohne bekannte Steuerelektrode erreicht wird.

Die Erfindung wird anhand eines Beispiels in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 im Längsschnitt schematisch eine Fernsehkameraröhre nach der Erfindung,

Fig. 2 schematisch einen Teil des Elektronenstrahlerzeu­ gungssystems der Röhre nach Fig. 1.

Die in Fig. 1 gezeigte Kameraröhre ist vom "Plumbikon"-Typ und enthält einen Glaskolben 1 mit einer Frontplatte 2, auf der eine Schicht 3 angebracht ist, die aus einer pho­ toempfindlichen Schicht und einer leitenden durchsichtigen Signalplatte zwischen der photoempfindlichen Schicht und der Frontplatte 2 besteht. Die photoempfindliche Schicht besteht im wesentlichen aus speziell aktiviertem photolei­ tendem Bleimonoxid und die Signalplatte aus leitendem Zinndioxid. An der anderen Seite des Kolbens 1 befinden sich die Anschlußstifte 4 der Röhre. Die Kameraröhre ent­ hält, längs einer Achse 5 zentriert, ein Elektronenstrahl­ erzeugungssystem 6 und eine Fokussierlinse 7. Weiter ent­ hält die Röhre eine Netzelektrode 8 und einen Satz von Ab­ lenkspulen 9, die schematisch dargestellt sind. Diese Ab­ lenkspulen dienen zur Ablenkung des vom Elektronenstrahl­ erzeugungssystem 6 erzeugten Elektronenstrahls in zwei zu­ einander senkrechten Richtungen und befinden sich rings um den Kolben 1. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem 6 ent­ hält eine Kathode 10, eine erste Elektrode (erste Anode) 11 und eine zweite Elektrode (zweite Anode) 12. Die Be­ festigung der genannten Teile und ihre Verbindungen mit den Anschlußstiften 4 sind in der Figur der Übersichtlich­ keit halber nicht dargestellt. Die Öffnung in der zwei­ ten Anode 12 ist teilweise mit einer Platte 14 mit einer zweiten Öffnung 15 verschlossen, deren Durchmesser nur et­ wa ein Viertel des Durchmesses der ersten Öffnung in der ersten Anode ist. Dadurch wird zwischen der ersten und der zweiten Anode ein Linsenfeld erzeugt, das die Emission der Kathode 10 nahezu nicht beeinflußt. Die Fokussierspule 16 fokussiert den Strahl auf die Schicht 3.

Fig. 2 zeigt schematisch im Schnitt einen Teil des Elek­ tronenstrahlerzeugungssystems der Röhre nach Fig. 1.

Die Elektroden sind auf bekannte Weise mit Hilfe von Me­ tallbügeln 17 und Glasstäben 18 miteinander verbunden. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem enthält eine Kathode 10 und eine erste Anode 11 mit einer ersten Öffnung 13 mit einem Durchmesser von 0,2 mm. Der Abstand der Kathode 10 von der ersten Anode 11 beträgt längs der Achse 5 0,3 mm. Der Durchmesser der zweiten Öffnung 15 in der Platte 14 der zweiten Anode 12 beträgt 0,05 mm. Der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Anode beträgt 0,7 mm. Dieses Elektronenstrahlerzeugungssystem wirkt optimal bei den in der Figur angegebenen Potentialen an der Kathode, der er­ sten Anode und der zweiten Anode.

Die Fernsehkameraröhre nach der Erfindung ist in bezug auf die Ansprechgeschwindigkeit mit einer Röhre mit dem bekannten Elektronenstrahler­ zeugungssystem ohne Strahlknoten vergleichbar. Durch die hohe Spannung an der zweiten Anode ist das Störsignal, das durch den zurückkehrenden Strahl herbeigeführt wird, nahe­ zu nicht vorhanden, ebenso wie bei einer Röhre mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem mit Strahlknoten. Außerdem kann dynamische Strahlstromsteuerung mit einer erheblich nie­ drigeren Kathodenbelastung und mit einem kleineren Steuer­ signal stattfinden als bei einer Röhre mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem erforderlich wäre.

Claims (4)

1. Mit Spannungsversorgung versehene Fernsehkameraröhre mit magnetischer Fokussierung, die folgenden Aufbau besitzt:

• a) es ist ein Elektronenstrahlerzeugungssystem (6) vorgesehen, das längs einer Achse (5) zentriert nacheinander aus folgenden Elementen besteht:
  • a1) aus einer Kathode (10)
  • a2) einer mit einer ersten Öffnung (13) versehenen ersten Elektrode (11)
  • a3) einer mit einer zweiten Öffnung (15) versehenen zweiten Elektrode (12), wobei der Durchmesser der ersten Öffnung (13) in der ersten Elektrode (11) mindestens zweimal größer ist als der Durchmesser der zweiten Öffnung (15) in der zweiten Elektrode (12)
  • a4) einer Fokussierlinse (7) zum Fokussieren eines von der Kathode (10 ) erzeugten Elektronenstrahls auf eine photoempfindliche Schicht (3) einer Ladungsspeicherplatte, auf die ein aufzunehmendes Bild projiziert wird,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• b) die Spannungsversorgung ist so ausgebildet, daß an die erste Elektrode (11) eine positive Spannung von einigen Volt bis zu einigen zehn Volt und an die zweite Elektrode (12) eine mindestens zehnmal höhere positive Spannung angelegt wird, die mindestens 100 Volt beträgt, so daß die erste und die zweite Elektrode als Anoden wirken,
• c) die erste Öffnung (13) in der ersten Elektrode (11) ist derart klein, daß das zwischen der ersten Elektrode (11) und der zweiten Elektrode (12) erzeugte Linsenfeld keinen Einfluß auf die Kathodenemission ausübt.

2. Fernsehkameraröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der zweiten Öffnung (13) in der zweiten Elektrode (12) etwa ein Viertel des Durchmessers der ersten Öffnung (13) in der ersten Elektrode (11) beträgt.

3. Fernsehkameraröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der ersten Öffnung (13) in der ersten Elektrode (11) etwa 0,2 mm, der Durchmesser der zweiten Öffnung (15) in der zweiten Elektrode (12) etwa 0,05 mm, der Abstand zwischen der Kathode (10) und der ersten Elektrode (11) etwa 0,3 mm und der Abstand zwischen der ersten Elektrode (11) und der zweiten Elektrode (12) etwa 0,7 mm beträgt.