DE825562C - Bildaufnahmeroehre fuer die Zwecke der Fernsehuebertragung - Google Patents

Description

S. 175)

AUSGEGEBEN AM 20. DEZEMBER 1951

Ei2?7VIIIa/2ia¹

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung bezieht sich auf Bildaufnahmeröhren für die Zwecke der Fernsehübertragung o. dgl.

Bei Fernsehaufnahmeröhren kann ein bemerkenswerter Vorteil erzielt werden, wenn das optische Bild des zu übertragenden Gegenstandes nicht unmittelbar auf den vom Elektronenstrahl abgetasteten Schirm, sondern auf eine photoempfindliche Elektrode projiziert und das dort erzeugte Elektronenbild danach auf den Schirm projiziert wird. Bei einer Fernsehaufnahmeröhre dieses Typs, die zum Elektronenbildtyp gerechnet werden kann, ist anzustreben, daß die Achse des elektronenoptischen Systems senkrecht zur Achse des Schirmes ist, so daß konstruktive und Bündelungsschwierigkeiten auf ein geringstes Maß herab gesetzt werden können. Bei Röhfenkonstruktionen mit Kathodenpotentialstabilisation derart, daß im Betrieb der Elektronenstrahl, der den Schirm abtastet, darauf mit der Geschwindigkeit Null trifft, ao ist anzustreben, daß der Strahl sich dem Schirm mit senkrechtem Einfall nähert, da die Aufrechterhaltung des Strahles mit genauer Bündelung wichtig ist. Da ferner üblicherweise die Bündelung mit Hilfe einer Bündelungsspule erfolgt, die die Röhre umschließt und sich über den Schirm hinaus erstreckt, so würden konstruktive Schwierigkeiten entstehen, wenn der Abtaststrahl schräg auf den Schirm projiziert würde, wie bei einigen Ausführungsformen von Aufnahmeröhren des Elektronenbildtyps*, die mit Anodenpotentialstabilieation arbeiten, d. h. mit Abtastung mit hoher Geschwin-

' digkeit. Deshalb ist in letzter Zeit vorgeschlagen bei Röhren des Elektronenbildtyps, die mit Kathodenpotentialstabilisation arbeiten, einen sog. doppel seitigen Schirm zu verwenden, wobei der im folgenden Kanone genannte Elektronenstrahlerzeuger und die photoempfindliche Elektrode an verschiedenen Seiten davon angeordnet sind. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß doppelseitige Schirme eine Anzahl von Nachteilen mit sich bringen. ίο Der Gegenstand vorliegender Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Bildaufnahmeröhre für die Zwecke der Fernsehübertragung o. dgl., und zwar einer Elektronenbildröhre ohne Verwendung eines doppelseitigen Schirmes, in der von einem Ende⁴ zum anderen aufeinanderfolgend eine photoelektrische Kathode zur Umwandlung eines optischen Bildes in ein Elektronenbild, eine Elektronenkanone und ein Schirm, welcher von einem von der Elektronenkanone erzeugten Elektronenstrahl abao getastet wird, angeordnet sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind Mittel vorgesehen, um zwischen photoelektrischer Kathode und Kanone und zwischen Kanone und Schirm entgegengesetzt gerichtete Ablenkfelder zu erzeugen, so daß zwar der von der Elektronenkanone erzeugte Abtaststrahl über den Schirm geführt wird, die Einwirkung der Ablenkspannungen auf das von der photoelektrischen Kathode auf den Schirm projizierte Elektronenbild jedoch aufgehoben wird. Die Erfindung wird nun als Beispiel an Hand der Zeichnungen erläutert.

Fig. ι stellt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Bildaufnahmeröhre dar;

Fig. 2 ist eine abgeänderte Aus.führungsform der in Fig. ι dargestellten Vorrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Röhre besteht aus einem luftleeren Glaskolben 1, welcher an einem Ende mit einem Fenster 2 versehen ist, an welchem sich eine photoelektrische Kathode 3 befindet. Am anderen Ende der Röhre 1 befindet sich ein Schirm, welcher aus einer dünnen Schicht dielektrischen Materials 4 und einer leitenden Signalelektrode 5 besteht. Die Schicht 4 liegt der Photokathode 3 gegenüber und die Elektrode 5 dahinter an der von der Photokathode 3 abgelegenen Seite. Zwischen der Photokathode 3 und der Schicht 4 ist eine Elektronenkanone 6 angeordnet, welche aus Glühkathode 7, Modulationselektrode 8 und Anode 9 besteht. Diese erwähnten Elektroden liegen koaxial, und ihre gemeinsame Achse verläuft quer zur Achse des Kolbens 1. Die in der Zeichnung dargestellte Lage in der Mitte zwischen der Elektronenkanone 6, zwischen der Elektrode 3 und der Schicht 4 ist zwar wünschenswert, jedoch nicht unbedingt erforderlich. Elektrode 3, Elektronenkanone 6 und Schicht 4 liegen hintereinander, und die Elektrode 3 und Schicht 4 stehen senkrecht zur Achse des Kolbens 1. Die Anode der Elektronenkanone erstreckt sich fast ganz über den Kolben 1, und der Durchmesser der Kanone 6 ist so klein wie möglich gewählt, um den Schattenwurf auf der dielektrischen Schicht 4 minimal zu machen. In der Zeichnung ist der Durchmesser der Elektronenkanone zwecks besserer Deutlichkeit vergrößert dargestellt. Gegenüber der Schicht 4 sind im Bereich der Mittelachse des Kolbens 1, wie dargestellt, kleine kreisförmige Öffnungen in der Modulationselektrode 8 und Anode 9 vorgesehen, und auf der Glühkathode 7 ist unterhalb dieser Öffnungen elektronenemittierendes Material aufgebracht. Die Kathode der Elektronenkanone 6 ist geerdet, die Anode 9 ist mit dem positiven Pol 10 einer Spannungsquelle von etwa + 300 Volt und die Modulationselektrode 8 mit einer eine geeignete Vorspannung liefernden Quelle 11 verbunden. Zwisehen der Elektronenkanone 6 und der dielektrischen Schicht 4 ist an der Innenfläche des Kolbens 1 eine Wandelektrode 12 aus Widerstandsmaterial vorgesehen. Die Wandelektrode 12 ist an ihrem neben der Kanone liegenden Ende mit der erwähnten Spannungsquelle 10 und am anderen nahe der Schicht 4 liegenden Ende mit Erde verbunden, so daß entlang der Wandelektrode von links nach rechts (in der Zeichnung) ein gleichförmiger Spannungsfall auftritt, welcher dazu dient, effektiv ebene senkrecht zur Mittelachse des Kolbens 1 stehende Äquipotentialflächen zwischen der Kanone 6 und der dielektrischen Schicht 4 aufzurichten. Diese Äquipotentialflächen bremsen den aus der Elektronenkanone austretenden Elektronenstrahl ab, so daß er sich dem Schirm mit einer geringen Geschwindigkeit nähert. Zwischen der Kanone 6 und der Elektrode 3 ist eine ähnliche Widerstands-Wandelektrode 13 an der Innenfläche des Kolbens vorgesehen. Die Wandelektrode 13 ist an ihrem neben der Elektronenkanone liegenden Ende mit der Spannungsquelle 10 und an ihrem anderenEnde mit dem negativen Pol einer Spannungsquelle von z. B. — 500 Volt verbunden, so daß die hierdurch von der Wandelektrode hervorgerufenen Äquipotentialflächen das an der Photoelektrode 3 frei werdende Elektronenbild in Richtung auf die Elektronenkanone 6 beschleunigen. Die Photo- , kathode 3 liegt an der Spannungsquelie 15. Bei 14 ist ein optisches System schematisch dargestellt, welches die Aufgabe hat, den zu übertragenden Gegenstand auf der Elektrode 3 abzubilden.

Die Vorrichtung enthält zwischen der Kanone 6 und der dielektrischen Schicht 4 Ablenkspulen (schematisch bei 16 dargestellt), welche mit Säge- n₀ zahnströmen von Zeilen- und Bildfrequenz gespeist werden, um den Elektronenstrahl aus der Kanone 6 in senkrecht aufeinander stehenden Richtungen abzulenken, so daß der Strahl in bekannter Weise die dielektrische Schicht 4 abtastet. Der rechts von der u₅ Kanone 6 liegende Teil des Kolbens 1 ist von einer koaxial zum Kolben 1 liegenden Fokussierspule 17 umgeben. Die Signalelektrode 5 liegt über eine Belastungsimpedanz 18, von welcher über die Leitung die Signale abgenommen werden, an Erde. _ί20 Zwischen der Kanone 6 und der Elektrode 3 sind weitere Ablenkspulen 20 vorgesehen, die den Spulen 16 ähnlich, jedoch in entgegengesetztem Sinn angeschlossen sind. Die Spulen 20 werden mit Sägezahnströmen gespeist, welche identisch mit denen an die Spulen 16 angelegten sind. Der links

der Kanone 6 liegende Teil der Röhre ist, wie dargestellt, von einer Fokussierspule 21 umgeben. Hierdurch wird, wenn ein optisches Bild auf die Elektrode 3 projiziert wird, das an der letzteren frei werdende Elektronenbild von der Wandelektrode 13 beschleunigt und, während es von den Spulen 21 und 17 fokussiert wird, an der Kanone 6 vorbei auf die dielektrische Schicht 4 geschleudert und dort mit einer Geschwindigkeit entsprechend etwa 500 Elektronen-Volt im wesentlichen mit normaler Heftigkeit einfallen. Hierdurch wird an der dielektrischen Schicht 4 eine reichliche Sekundärelektronenemission hervorgerufen und in bekannter Weise auf dem Schirm ein dem optischen Bild entsprechendes Ladungsbild erzeugt durch positives Aufladen der Elenientarkapazitäteu des Schirmes. Die den Bildelektronen zuteil werdende Ablenkung durch die Spulen 20 ist derjenigen durch die Spulen 16 bewirkten Ablenkung entgegengesetzt gerichtet, ίο wodurch die ersterwähnten Spulen dazu dienen, effektiv die von den zweiten bewirkten Ablenkungen aufzuheben, so daß das Elektronenbild effektiv ohne eine resultierende Ablenkung auf die dielektrische Schicht 4 projiziert wird. In Fig. 1 sind punktiert bzw. strichpunktiert zwei extreme Ablenkungen des Elektronenbildes in vertikaler Richtung dargestellt. Da jedoch der Elektronenstrahl aus der Kanone 6 nur die von den Spulen 16 erzeugten Ablenkfelder durchquert, tastet er die j dielektrische Schicht 4 ab und stabilisiert sie in üblicher Weise periodisch auf Kathodenpotential, wodurch an der Impedanz 18 dem Ladungsbild entsprechende Signale auftreten. Die Fokussierspule 17 dient zum Sammeln des Abtaststrahles. .i5 Dadurch, daß die Teile der Wandelektroden 12 und 13 in der Nähe der Kanone und der Anode 9 der Kanone 6 auf gleichem Potential gehalten werden, wird eine Verzerrung des Elektronenbildes infolge eines Einwirkens der Anode 9 auf die Elektronen im wesentlichen verhindert. Trotz allem werden jedoch einige Elektronen des Elektronenbildes von der Anode 9 abgefangen, so daß effektiv j ein Schatten der Kanone über die dielektrische , Schicht 4 streicht, weshalb es wünschenswert ist, daß die Kanone in bezug auf die Achse des KoI- ! bens ι symmetrisch angeordnet sein sollte. Weiterhin ist es bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung erforderlich, daß der Durchmesser des Glas- j kolbetis mindestens zweimal so groß ist wie die Länge der Diagonalen der l'hotokathodenrläche 3, auf welche das optische Bild des zu übertragenden Gegenstandes projiziert wird.

LJm das Risiko eines nicht definierten Elektronenbildes infolge ungleicher Ablenkungen an den gegenüberliegenden Seiten der Kanone 6 zu vermeiden, kann es wünschenswert erscheinen, die Abtastung des Elektronenbildes in einem elektrisch 'feldfreien Raum vorzunehmen. Dies läßt sich entsprechend der Fig. 2 dadurch erreichen, daß man j die Widerstandswandelektroden 12 und 13 durch Wandelektroden 22 und 23, weiche effektiv keinen j Widerstand besitzen, ersetzt, sie, wie in Fig. 2 dargestellt, in einiger Entfernung von der Elektrode 3 und der dielektrischen Schicht 4 enden läßt und an den Außenenden der Wandelektroden 22 und 23 hochgeradig durchlässige Maschenelektroden 24 und 25 leitend anschließt, deren Maschen senkrecht zur Mittelachse des Kolbens 1 liegen. Im übrigen ist die in Fig. 2 dargestellte Ausführung der Röhre ähnlich der der Fig. 1, und die sich entsprechenden Teile sind mit gleichen Bezugsnummern versehen.

Um die Amplitude der Abtastbewegungen für das Elektronenbild zu vermindern, kann eine weitere Fokussierspule koaxial zum Kolben vorgesehen sein, welche sich über den Bereich der Kanone 6 erstreckt. Diese weitere Spule hat die Aufgabe, ein axiales magnetisches Feld zu erzeugen, das zweimal so stark ist wie das von den Spulen 17 und 21 an der dielektrischen Schicht 4 und an der Elektrode 3 erzeugte. Hierdurch würde es ebenfalls möglich sein, den Durchmesser des Röhrenkolbens ι zu vermindern.

Die hier im Hinblick auf Vorrichtungen mit Aufnahmeröhren, welche mit Kathodenpotentialstabilisation arbeiten, erläuterte Erfindung läßt sich ebenfalls für Vorrichtungen mit anderen Arten von Aufnahmeröhren verwenden.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ι. Bildaufnahmeröhre für die Zwecke der Fernsehübertragung o. dgl., in der von einem Ende zum anderen aufeinanderfolgend eine photoelektrische Kathode zur Umwandlung eines optischen Bildes in ein Elektronenbild, eine Elektronenkanone und ein Schirm, welcher von einem von der Elektronenkanone erzeugten Elektronenstrahl abgetastet wird, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um zwischen photoelektrischer Kathode (3) und Kanone (6) und zwischen Kanone (6) und Schirm (4) entgegengesetzt gerichtete Ablenkfelder zu erzeugen, so daß durch die Ablenkfelder zwar der von der Elektronenkanone (6) erzeugte Abtaststrahl über den Schirm (4) geführt wird, die Einwirkung der Ablenkfelder auf das von der photoelektrischen Kathode (3) auf den Schirm (4) projizierte Elektronenbild jedoch aufgehoben wird.
2. 2. Bildaufnahmeröhre nach Anspruch 1, da- n₀ durch gekennzeichnet, daß die Elektronenkanone (6) eine die anderen Elektroden (7 und S) der Kanone (6) umschließende Anode (9) besitzt, welche rohrförmige Gestalt hat und senkrecht und im wesentlichen symmetrisch in 1,15 bezug auf die Mittelachse der Röhre angeordnet ist.
3. 3. Bildaufnahmeröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen photoelektrischer Kathode (3) und Kanone (6) i_ao und zwischen Kanone (6) und Schirm (4) leitende Elektroden (12, 13) vorgesehen sind, welche die Bereiche, in denen Ablenkfelder erzeugt werden, umgeben und daß mindestens die Teile der leitenden Elektroden (12 und 13) in der Nähe der Kanone (6) auf dem Potential

   der die stärkste positive Spannung aufweisenden Elektrode der Kanone (6) gehalten werden.
4. 4. Bildaufnahmeröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Elek- · troden (22, 23) !!unwesentlichen widerstandslos sind, so daß sie in ihren Bereichen ein im wesentlichen gleichförmiges Potential aufrichten.
5. 5. Bildaufnahmeröhre nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie so angeordnet ist, daß der Schirm (4) bei der Abtastung durch den in der Elektronenkanone (6) erzeugten Elektronenstrahl, auf einem Potential stabilisiert wird, welches im wesentlichen gleich dem Potential der Kathode der Elektronenkanone ist.
6. 6. Bildaufnahmeröhre nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Elektroden (12, 13) aus Widerstands-

   ao material bestehen und sich an ihren äußeren Enden bis in die Nähe des Schirmes (4) bzw. der photoelektrischen Kathode (3) erstrecken und daß das äußere Ende der leitenden Elektrode (12) zwischen der Kanone (6) und dem Schirm (4) im wesentlichen auf dem Potential der Kanonenkathode (7) und das äußere Ende der anderen leitenden Elektrode (13) auf dem Potential der photoelektrischen Kathode (3) gehalten wird, das erheblich negativer ist als das Potential der Kanonenkathode (7), so daß ein an der photoelektrischen Kathode (3) entstandenes Elektronenbild auf dem Schirm (4) ein positives Ladungsbild verursacht.
7. 7. Bildaufnahmeröhre nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Fokussieren vorgesehen sind, um zwischen photoelektrischer Kathode (3) und Kanone (6) und zwischen Kanone (6) und Schirm (4) ein axiales magnetisches Feld zu erzeugen, und daß weiterhin Mittel vorgesehen sind, um die Feldstärke im Bereich der Kanone zu erhöhen, so daß der Einfluß der auf das Elektronenbild zwischen photoelektrischer Kathode (3) und Schirm (4) einwirkenden Ablenkungsamplitude vermindert wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   I 2557 12.