DE2923158A1

DE2923158A1 - Bildaufnahmeroehre

Info

Publication number: DE2923158A1
Application number: DE19792923158
Authority: DE
Inventors: Timothy Edgar Benner; Alfred Month
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1978-06-07
Filing date: 1979-06-07
Publication date: 1979-12-13
Also published as: US4196372A; GB2023337A; NL7904457A; GB2023337B; JPS54160122A

Description

RCA 72,936

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Bildaufnahmeröhre

Die Erfindung bezieht sich auf Bildaufnahmeröhren, insbesondere solche mit einem photoleitenden Target mit Grundbelichtung und diesbezüglicher Steuerschaltung.

Bei Kameraröhren mit photoleitendem Target, wie etwa dem Vistacon, zeigt das Target einen natürlichen, relativ niedrigen Dunkelstrom. Insbesondere bei Bleimonoxid-Aufnahmeröhren neigt dieser Photo-Leiter dazu, unerwünscht langsame Aufbau- und Abfallverzögerungen im Signal zu verursachen. Unter Aufbauverzögerung versteht man diejenige Zeit., die benötigt wird, bis das Signal nach dem Einschalten der Röhre seinen Ruhebetriebspegel erreicht hat. Andererseits versteht man unter Abfallverzögerung diejenige Zeit, die erforderlich ist, bis das Signal nach dem Abschalten der Röhre iron diesem Ruhedauer pegel abgesunken ist. Es besteht bei diesen Röhren das Bedürfnis nach schnellen Aufbau- und Abfallzeiten. Eine Langsame Aufbauverzögerung kann beispielsweise unerwünschte Farbiger Schiebungen bei einer Fernsehkamera verursachen, insbesondere oex geringer Beleuchtung.

hat bereits Verbesserungen hinsichtlich der Verringerung der \ufbau- und Abfallzeiten erreicht, indem man durch eine Hilfsbe-Leuchtung des Targets einen künstlichen Dunkelstrom hinzugefügt

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hat. Es ist bekannt, daß eine solche Grundbeleuchtung durch Einbau einer schwachen Lichtquelle in die Röhre erreicht werden kann, um zusätzliches Licht auf das Röhrentarget zu bringen. Solche Grundbelichtungsquellen können innerhalb oder außerhalb des evakuierten Glaskolbens der Röhre angeordnet sein.

Gemäß der US-PS 3 628 076 wird eine zusätzliche Lichtquelle auf der Außenseite des abgeschmolzenen evakuierten Kolbens angeordnet. Von dieser Lichtquelle wird Licht mit Hilfe von Glaslichtleitern in einen Kollektorraum in die Röhre geführt, und von dort wird das Licht durch die diffuse Reflexion gleichförmig über das Target verteilt. Gemäß der US-PS 3 986 070 ist eine zusätzliche Lichtquelle innerhalb oder außerhalb des Röhrenkolbens angeordnet. Bei Anordnung außerhalb ist eine sich in das Innere der Röhre erstreckende Höhlung gebildet, welche die Lichtquelle aufnimmt, so daß diese sich in die Kontur der Röhre einpaßt und gleichzeitig gegen das Röhrenvakuum abgeschlossen ist. Die Lichtquelle ist zugänglich und kann ohne Aufhebung des Röhrenvakuums entfernt werden.

Eines der bei dem vorerwähnten Stand der Technik auftretenden Probleme besteht in der Herstellung. Bei der zuletzt genannten Patentschrift ist die in den Glaskolben geformte eingewölbte Höhlung relativ schwierig herzustellen und verursacht leicht eine zusätzliche Beanspruchung im Glas, die zu höheren Bruchraten führt. Ein weiteres Problem bei der Grundbelichtung besteht in der Steuerung der Intensität des das Target beleuchtenden Lichtes. Häufig reagieren verschiedene photoleitende Schichten unterschiedlich auf eine solche Grundbelichtung, so daß die Lichtintensität zur Erreichung gleichförmiger übereinstimmender Ausgangssignale variiert werden sollte. Man hat gemäß dem Stande der Technik farbige Glasfilter und Lampen unterschiedlicher Farben benutzt, um die Grundlichtabblendung und Intensität zum Teil zu variieren.

Insbesondere bei Verwendung von Lichtquellen außerhalb des Glaskolbens ergibt sich schließlich ein Problem in der ungleichen übertragung des Lichtes durch die Wandung des Glaskolbens auf die Frontplatte der Röhre. Dieses Licht trifft auf das Target, ins-

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besondere auf die Kanten, und führt zu einer ungleichen Lichtverteilung über die Targetfläche. Das unerwünschte Licht vom Glaskolben begrenzt"die Steuermögliehkeiten für das zum Target geführte Licht und damit für den zusätzlichen Dunkelstrom.

Gemäß der hier zu beschreibenden Erfindung ist eine Lichtquelle auf einer nichtleitenden Montageplatte montiert, welche auch die Mittel zur Voreinstellung der Lichtintensität der Lichtquelle trägt und die zusammen mit der Lichtquelle und diesen voreinstellmitteln innerhalb einer Endkappe-angeordnet ist, die außerhalb des evakuierten Kolbens abnehmbar an der Bildaufnahmeröhre be- festigt ist. ^{: :}

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen: "

Fig. 1 und 2 teilweise geschnittene Ansichten einer Bildaufnahmeröhre mit einer Lichtquelle und Regelelementen für die ^: Grundbelichturigiiiit unterschiedlichen Lichtführungsanördnungen;

Fig. 3 einen Teilschnitt durch _;<dac§ Frontplattenende der Röhren -■■■"-"-: gemäß Fig. 1 und 2 zur Veransehaulichtung: eines-zwischen, -;

■ -, -. F-rpntplatte .und Röhrenkolben angeordneten optischen.Iso- ·...;■/-- latprs? .- . -; - :-_■'- ....;.. ;· _;:;."- -;=-. ; v. -■'■- : ■ ■-. :,h^Z ■:::■-.:-: Λ -::/::-- :

Fig. 4 und 5 perspektivische Ansichten von Montageplatten, die jeweils eine Lichtquelle und verschiedene elektrische Schaltungen zur.Steuerung der Intensität der Grundbelichtung tragen. .

Fig. 1 zeigt eine Bildaufnahmeröhre 10 mit photoleitendem Target, die einen zylindrischen Glaskolben .12 aufweist,, der an .einem Ende mittels einer transparenten Frontplatte 10 und am anderen Ende mittels einer transparenten Grundplatte 16 abgeschlossen.ist_v . Durch letztere ragen gegen sie abgedichtete Kontaktstifte 18. Die Frontplatte 14 und die Grundplatte 16 sind mittels üblicher

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Glastechniken zur Erzielung vakuumdichter Verschlüsse mit dem Glaskolben 12 verbunden. Das Innere der Röhre ist in bekannter Weise evakuiert.

Die Röhre enthält ferner eine Kathode 20, die durch einen Heizfaden 22 heizbar ist, der beispielsweise mit zweien der Kontaktstifte 18 verbunden sein kann. Der von der Kathode 20 ausgehende Elektronenstrahl kann über Elektroden 24 und 26 wie üblich gesteuert werden. Die letzte Elektrode der Elektronenlinse der Röhre 10 ist eine ringförmige Anode 28. Auf der Innenseite der Frontplatte 14 sitzt ein photoleitendes Target 30, das über einen Leiter 31 elektrisch angeschlossen sein kann. Der Leiter 31, typischerweise eine Metallzunge oder ein Metallstreifen, bei- : spielsweise aus Platin, ist mit dem Target verbunden und verläuft vakuumdicht durch den Glaskolben 12 und ermöglicht einen äußeren elektrischen Anschluß. Bei einer alternativen bevorzugten Ausführungsform kann ein metallisches Ringleiterelement 25 zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zum Target 30 verwendet werden, wie dies Fig. 3 zeigt. Der zwischen der Frontplatte.14 und dem Kolben 12 vakuumdicht eingesiegelte Ring 25 ist mit dem Target verbunden und ragt rings über den Umfang des Kolbens 12 zur Bildung elektrischer Änschlußverbindungen hinaus. Der. Ring-' :. leiter 35_r der vorzugsweise aus Aluminium besteht, dient auch als optischer Isolator und verhindert, daß durch den Kolben 12 ge-* leitetes Licht auf das Target 30 trifft, insbesondere auf dessen Kanten. Diese optische Isolierung hält Ungleichmäßigkeiten der Beleuchtung des Targets 30 minimal.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Target 30 eine Schicht aus Bleimonoxid (PbO) auf, das auf einem filmleitenden Zinnoxid auf der Innenseite der Frontplatte 14 abgelagert ist. Das Bleioxidtarget hat üblicherweise einen niedrigen Dunkelstrom (etwa 0,5 Nanoampere), der zu einem Ausgangssignal relativ nie-_ . "■" drigen Rauschanteils führt. Beim Target 30 lassen sich auch andere photoleitende Materialien verwenden, wie beispielsweise Selen-Arsen-Tellur, Cadmiumselenid und Materialien in PIN-Ausbildung oder Blockierschichten, so daß sich niedrige Dunkelströme ergeben.

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Das Target kann in bekannter Weise im Sinne eines vorbestimmten Dunkelstroms vorgespannt werden, indem man für eine vorgegebene gleichförmige Hilfsbelichtung oder Hintergrundbelichtung des Targets 30 sorgt. Durch Erhöhung des Röhrendunkelstroms - man versteht hierunter den ohne Belichtung herrschenden Strom - wird dies zum Aufbau des Ruhestrompegels bzw. zum Abfall von diesem benötigte Zeit verringert. Andererseits erhöht ein zusätzlicher Dunkelstrom unerwünschterweise den Rauschfaktor im Ausgangssignal. Ein solcher Rauschanstieg kann im allgemeinen innerhalb akzeptabler Grenzen im Sinne einer Verringerung der Aufbau-und Abfallverzögerungen toleriert werden.

Bei der hier beschriebenen Anordnung erfolgt die Hilfsbeleuchtung des Targets 30 durch eine Lichtquelle 34, die außerhalb des Röhrenvakuums angeordnet ist. Die Lichtquelle 34 ist auf einer nichtleitenden Platte 36 montiert, die vorzugsweise aus Keramik, Glasfaser oder festem Plastik wie Nylon, Delron oder Polyvinylchlorid, besteht. Die Platte 36 ist entfernbar, etwa mit Hilfe von Leim oder Kunstharz, an der Innenfläche einer zylindrischen Röhrenendkappe 38 befestigt, die an die Grundplatte 16 geklebt ist. Die Kontaktstifte 18 ragen durch die Platte 36 und schauen über das offene Ende der Endkappe 38 zur Verbindung mit einer nicht dargestellten Fassung hinaus. Die Lichtquelle 34 und die Regelschaltung 40 für cie Grundbelichtung sind auf der Platte 36 montiert, wie noch näher erläutert werden wird.

Gemäß Fig. 1 hat die ringförmige Anodenelektrode 28 einen kegligen Teil 42 mit mehreren Öffnungen 44. Licht von der Lichtquelle 34 scheint durch die transparente Grundplatte 36 in das evakuierte Innere der Röhre 10. Durch die öffnungen 44 kann dieses Licht in das Innere der ringförmigen Anodenelektrode 28 gelangen. Die innere Oberfläche ist mit geeigneten chemischen oder mechanischen Ätzmethoden so bearbeitet, daß sie relativ rauh ist und Licht streut. Das in das Innere der Anodenelektrode 28 gelangende Licht, das auf die aufgerauhte Oberfläche trifft, wird diffus reflektiert und gleichförmig über das Target 30 in bekannter Art verteilt.

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Zwischen der Lichtquelle 34 und den öffnungen 44 kann ein gefärbtes Glasfilter oder ein Diffusor 46 angeordnet sein, vorzugsweise neben dem kegeligen Teil 42, um teilweise die Lichtintensität des von der Lichtquelle 34 kommenden Lichtes zu beeinflussen.

Eine alternative Ausführungsform zur übertragung des Lichtes von der Lichtquelle 34 zur Innenseite der Anodenelektrode 28 ist in Fig. 2 veranschaulicht. Ein oder mehrere Glaslichtleiter 48 können an einem Ende nahe oder in Berührung mit der Grundplatte 16 angeordnet sein und in das Innere der Anodenelektrode 28 ragen. Ein Ring 32 aus farbigem oder mattem Glas kann innerhalb der Innenfläche der Anodenelektrode 28 angeordnet sein, so daß aus den Lichtleitern 48 austretendes Licht durch den Ring 32 zur teilweisen Bestimmung der Lichtintensität durch den Ring 32 tritt. Der Ring 32 ist mit einer öffnung 33 versehen, durch den der Elektronenstrom von der Kathode 20 auf das Target 30 auftreffen kann. Lichtleiter sind an sich bekannt und können bei dieser Anordnung zur Leitung des Lichtes in den Kollektorraum der Anodenelektrode 28 verwendet werden, damit das Licht anschließend diffus über das Target 30 verteilt wird. Obgleich gerade Lichtleiter 48 dargestellt sind, können für die übertragung des Lichtes auch verschiedene andere Leiterformen verwendet werden, die sich dem Innenaufbau der Röhre 10 anpassen.

Weil verschiedene Photoleiter unterschiedlich auf verschiedene Grundlichtbedingungen reagieren, ist eine Steuerung der Lichtintensität der Lichtquelle 34 wünschenswert, damit man jeweils einen geeigneten vorspannungsbestimmten Dunkelstrom des Targets erhält. So kann beispielsweise eine bestimmte Lichtintensität erforderlich sein, wenn man ein Standard-Target aus undotierten Bleioxidschichten benutzt, während eine andere Lichtintensität für dotierte Bleischichten, die in Röhren mit ausgedehntem Rotbereich (sogenannte extended red tubes) verwendet werden, benötigt werden kann. Diese Lichtintensitätssteuerung wird bei der hier beschriebenen Aufnahmeröhre mit Hilfe einer Regelschaltung 14 für die Grundbelichtung erreicht, nämlich die mit der Lichtquelle 34 auf der in Fig. 4 dargestellten Platte verbundene elektrische

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Schaltung. Die Lichtquelle 34 ist vorzugsweise eine Glühlampe, obgleich auch andere Lichtquellen, wie etwa eine Leuchtdiode, verwendet werden können. Bei einer Ausführungsform der Schaltung 40 ist die Lichtquelle 34 in Reihe mit einem diskreten Widerstand 50 geschaltet, etwa ein Kohlewiderstand oder ein Drahtwiderstand mit festem Wert. Äußere Verbindungen zur Schaltung 40 können über Anschlüsse 51 und 53 erfolgen. Die Lichtintensität der Lampe 34 läßt sich verändern durch Veränderung des die Lampe 34 durchfließenden Stromes, und der Strom läßt sich über die Impedanz der in Reihe mit der Lampe liegenden Schaltung 40 bestimmen. Bei dieser Anordnung kann eine bestimmte Impedanz experimentell oder analytisch bestimmt werden, so daß man eine bestimmte Lichtintensität der Lampe 34 erhält, bei welcher das Target 30 in gewünschtem Maße beleuchtet wird. Der Widerstand 50 wird dann mit diesem Widerstandswert zum Anschluß an die Lampe 34 ausgesucht. Je nach der erforderlichen Schaltungsimpedanz können zusätzliche Pestwiderstände an den Widerstand 50 angeschaltet werden, so daß man die gewünschte Impedanz erhält.

Die Steuerschaltung 40 kann auch so ausgebildet sein, daß der Widerstand 50 ein veränderbarer Widerstand, etwa ein Potentiometer, ist. Die Schaltungsimpedanz kann dann durch Veränderung des Wertes des Einstellwiderstandes 50, also durch mechanische Abstimmung, verändert werden. Durch Änderung der Impedanz der elektrischen Schaltung 40 läßt sich die Lichtintensität der Lampe 34 in für die Beleuchtung des Targets 30 gewünschter Weise einstellen. Die Schaltung 40 kann auch eine Kombination fester und einstellbarer Widerstände enthalten, so daß sich ein gewünschter Bereich von Impedanzwerten für die Einstellung der Intensität der Lichtquelle 34 ergibt.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Steuerschaltung 40 kann gemäß Fig. 5 in Reihe mit der Lampe 34 eine gedruckte Schaltung 54 von durch bekannte Druckverfahren ausgebildeten ausgewählten Impedanzen geschaltet sein. Die Impedanzen der Schaltung 40 können verändert werden, beispielsweise durch Trimmen ausgewählter gedruckter Bereiche aus dem Muster oder durch Hinzufügung von

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Abstiminelementen wie etwa Metallstreifen 56 und 58. Bei beiden Ausführungsformen gemäß den Fig. 4 und 5 ist eine Anzahl freier Öffnungen 58 für die Kontaktstifte 18 durch die Platte 36 vorgesehen, so daß diese in die Kappe 38 eingesetzt werden kann.

Bei jeder der beschriebenen Schaltungsanordnungen 40 können die Anschlüsse 51 und 53 an eine äußere, nicht dargestellte getrennte Quelle angeschlossen werden oder parallel zur elektrischen Schaltung für den Heizer 22 geschaltet werden. Beim Anschluß an den Heizer 22 arbeitet die Steuerschaltung 40 mit dem Heizer 22, und ihre Impedanz muß auf den Anschlußwert von 6,3 V, mit welchem der Heizer typischerweise arbeitet, angepaßt sein.

Außer der leichten Auswechselbarkeit erlaubt die Montage der Lichtquelle 34 auf der Platte 36 zusammen mit der Steuerschaltung 40 als Untereinheit getrennt von der Röhre 10 die Voreinstellung einer bestimmten Lichtintensität der Lichtquelle 34 vor dem Einsetzen und der Montage. Man kann einen geeigneten Testaufbau verwenden zur Prüfung der Röhreneigenschaften unter sich verändernden Lichtintensitäten bei Einstellungen der Impedanzen der Steuerschaltung 40. Nach Beendigung dieser Prüfung und einer vor dem Einsetzen erfolgenden Justierung im Sinne befriedigenden Röhrenverhaltens kann die Untereinheit der Platte 36 dann in die Röhre eingesetzt werden. Ein weiteres Trimmen oder Justieren kann nach der Montage der Platte 36 durchgeführt werden, indem man Zugang zur Steuerschaltung 40 durch eine Öffnung 60 hat, welche geeigneterweise in der Endkappe 38 vorgesehen ist.

Vorstehend ist die Bildaufnahmeröhre zwar mit nur einer Lichtquelle 34 beschrieben worden, es können jedoch auch je nach der gewünschten Lichtintensität mehr als eine Lichtquelle verwendet werden. Ebenso können die Lichtquellen Lampen unterschiedlicher Farben zur Bestimmung der Grundbelichtungsschattierung verwendet werden. Obgleich die Lichtquellen im wesentlichen auf oder symmetrisch um die Mittelachse der Röhre angeordnet sind, ist dies nicht wesentlich, da die Reflexion des von der Innenseite der

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Anodenelektrode 28 weggestreuten Lichtes das Target 30 gleichförmig zu beleuchten sucht. Eine unsymmetrische Montage der Lichtquelle oder Lichtquellen ist bei Aufnahmeröhren, die einen Lichtisolator 35 enthalten, wünschenswerter, da man dann eine gleichförmigere Beleuchtung des Targets erhält und die Lichtübertragung zur Anodenelektrode 28 nicht durch die zentral angeordnete Kathode 20 sowie die Elektroden 24 und 26 unterbrochen wird.

Durch die vorbeschriebene Erfindung wird eine Aufnahmeröhre mit einem photoleitenden Target innerhalb eines evakuierten Kolbens geschaffen, die mit einer Lichtquelle versehen ist, von welcher Licht gleichförmig auf das Target als Grundbeleuchtung gerichtet wird, wodurch die Aufbau- und Abfallverzögerungen beim Betrieb mit niedrigem Pegel verringert werden. Verschiedene Anordnungen für die Montage der Lichtquelle sind bekannt. Die Erfindung schafft eine verbesserte Anordnung, bei welcher die Lichtquelle 34 auf einer nichtleitenden Montageplatte 36 montiert ist, welche auch Mittel (beispielsweise einen Widerstand 40) zur Voreinstellung, welche auch Justierungsmöglichkeiten bietet, der Lichtintensität der Quelle trägt. Die Platte 36 mit der Lichtquelle und den Einstellmitteln 40 ist in einer Endkappe 38 angeordnet, die entfernbar außen am Kolben 12, 14, 16 der Röhre befestigt ist.

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Leerseite

Claims

DR. DIETER V. UEZOLD

DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER

MAHIA-THERESIA-STRASSE 22

POSTFACH 8UOOUS D-8000 MUENCHEIV 86

TELEFON OS9,'4rO9Oa 47 6819

TELEX 522638 TELEGRAMM SOMBEZ

RCA 72,936 Sch/Vu
U.S. Ser. No. 913,340
vom 7. Juni 1978

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Patentansprüche

Bildaufnahmeröhre mit einer photoleitenden Targetelektrode innerhalb eines evakuierten Kolbens und einer außerhalb des Kolbens angeordneten Lichtquelle, welche das Target zur Vorspannung für einen Targetdunkelstrom beleuchtet, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (34) auf einer nichtleitenden Montageplatte (36) montiert ist, welche auch Mittel (40) zur Voreinstellung der Lichtintensität der Quelle trägt und welche innerhalb einer Endkappe (38) angeordnet ist, die
außerhalb des Kolbens (12,14,16) entfernbar an der Röhre (10)
befestigt ist.

POSTSCHECK MÜNCHEN NR. O Ol 48 8OO -0βΟ?&A)CtA l/rftJÖARjAtfÜNCHEN (BiZ 70020040) KTO. 60 0025 73 78
2) Bildaufnahmeröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkappe (38) mit Hilfe eines Klebstoffes entfernbar am Röhrenkolben (12,14,16) befestigt ist und daß die nichtleitende Platte (36) im Inneren der Endkappe (38) entfernbar befestigt ist.
3) Bildaufnahmeröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (40) zur Voreinstellung justierbar sind.
4) Bildaufnahmeröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (34) eine Glühbirne aufweist und daß die Voreinstellmittel eine elektrische Impedanzschaltung (50 oder 54) aufweisen, die auf der Platte (36) angeordnet und mit der Lampe (34) verbunden ist.
5) Bildaufnahmeröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltung ein auf die Platte gedrucktes Schaltungsmuster (54) enthält.
6) Bildaufnahmeröhre nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltung als Voreinstellmittel einen Festwiderstand (50) enthält.
7) Bildaufnahmeröhre nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltung als justierbares Voreinstellmittel einen einstellbaren Widerstand enthält.
8) Bildaufnahmeröhre nach Anspruch 3 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Endkappe (38) eine Öffnung (60) vorgesehen ist, durch welche die justierbaren Einstellmittel zugänglich sind.

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