DE948983C

DE948983C - Bildwiedergaberoehre fuer Fernsehzwecke

Info

Publication number: DE948983C
Application number: DEC3078A
Authority: DE
Inventors: George Stanley Perciva Freeman
Original assignee: Cinema Television Ltd
Current assignee: Cinema Television Ltd
Priority date: 1947-12-12
Filing date: 1950-10-03
Publication date: 1956-09-13
Also published as: FR973056A; US2558647A; GB646458A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 13. SEPTEMBER 1956

C 3078 VIII a/Bi al·

ist in Anspruch, genommen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen von Kathodenstrahlröhren, und sie betrifft besonders Kathodenstrahlröhren, die zum Aufzeichnen von Fernsehbildern verwendet werden und eine Abtastelektrode besitzen, die zur elektrischen Speicherung des Bildes während der Bildperiode dient, so daß jeder Punkt auf dem Leuchtschirm der Röhre für eine Zeitdauer sichtbar bleibt, die langer ist, als wenn der Schirm direkt durch einen modulierten Elektronenstrom abgetastet wird.

Es wurden schon Vorschläge für die Herstellung von Fernsehbildröhren gemacht, die nach dem Speicherprinzip arbeiten; aber diese Röhren leiden unter Mängeln, die die Qualität des Bildes herabsetzen, und es ist Hauptaufgabe der Erfindung, eine Kathodenstrahlröhre für Fernsehzwecke zu schaffen, bei der eine Speicherung möglich ist, deren Anwendung den Vorteil einer Verringerung des Flimmereffektes mit sich bringt, während zu gleicher Zeit ein Bild von guter Qualität erzielt wird.

Es ist bereits eine Bildwiedergaberöhre bekanntgeworden, welche eine Speicherelektrode in Form eines dünnen Glasschirmes, einen Leuchtschirm sowie eine auf der dem Leuchtschirm zugewandten Seite des Speicherschirmes angeordnete durchbrochene Photokathode enthält. Eine Steuerung der Photoemission zu dem Zweck, ein flimmerfreies Leuchtschirmbild zu erzielen, erfolgt gemäß diesem

Vorschlag mit Hilfe zweier Elektronenstrahlen, von denen der eine oberhalb des Eins-Punktes der Sekundäremission und der andere unterhalb desselben arbeitet. Röhren dieser Art weisen die konstruktive Schwierigkeit auf, daß die beiden Elektronenstrahlen auf den gleichen Punkt oder auf zwei verschiedene Punkte festen Abstandes gerichtet werden müssen. Dies erfordert eine außerordentliche Genauigkeit der Ablenksysteme und der Kippschaltungen. Gemäß der Erfindung wird eine Bildwiedergaberöhre zur Erzeugung eines flimmerfreien Fernsehbildes verwendet, welche eine Speicherelektrode in Form eines halbleitenden Schirmes, einen Leuchtschirm sowie eine auf der dem „ Leuchtschirm zugewandten Seite des Speicherschirmes in galvanischem Kontakt angebrachte, gitterförmige Photokathode enthält, deren Emission durch die Ladungen des Speicherschirmes punktweise gesteuert wird und bei der ein Abtaststrahl mit schnellen Elektronen vorgesehen ist. Diese Röhre wird in einer solchen Schaltung betrieben, daß der Speicherschirm auf der vom Leuchtschirm abgewandten Seite durch den mit negativer Bildmodulation gesteuerten Strahl schneller Elektronen abgetastet wird und daß ein auf der der Strahlkathode zugewandten Seite des Speicherschirmes angebrachtes Netz auf negativem Potential gegen die Photokathode gehalten wird, so daß die von dem Speicherschirm ausgelösten Sekundärelektronen im wesentlichen auf diesen zurückfallen. Vorzugsweise wird die Röhre in einer den Speicherschirm und die Photokathode umgebenden Magnetspule angeordnet, deren Feld eine Streuung der ausgelösten Photoelektronen und Sekundärer elektronen nach der Seite bzw. auf benachbarte Bildelemente- im wesentlichen verhindert.

Durch diese Ausbildung der Empfangsspeicherröhre werden die Nachteile der bekannten Anordnung überwunden, welche sich aus den Schwierigkeiten bei der Abtastung mit zwei Elektronenstrahlen ergeben.

Im Gegensatz zu der bekannten Speicherröhre mit einem Aufzeichnungs- und einem Löschstrahl, bei der ein positives Ladungsbild aufgezeichnet und mit dem anderen Strahl gelöscht wird, wird nach der Erfindung ein negatives Ladungsbild erzeugt, dessen Löschung durch die Querleitfähigkeit des Speicherschirmes nach Maßgabe der Zeitkonstante erfolgt.

Verschiedene Vorteile einer Kathodenstrahlröhre, die gemäß vorliegender Erfindung hergestellt wurde, werden durch die folgende Beschreibung deutlich, die im Zusammenhang mit der Zeichnung, welche die Fig. ι und 2 enthält, gelesen werden soll.

- Die in der Zeichnung dargestellte Kathodenstrahlröhre besteht aus einem Glaskolben i, welcher eine Abtastelektrode in Form einer Speicherelektrode 2 enthält, die aus einer sehr dünnen Glasplatte mit sehr geringem Ouerwiderstand gebildet wird von der Art, wie sie in Fernsehröhren verwendet werden, die unter dem Namen Image-Orthicon bekannt sind. Auf der dem Bildfenster 3 der Röhre zugewendeten Seite der Speicherelektrode 2 ist ein leitendes Netz vorgesehen, das mit photoempfindlichem Material überzogen ist und in Kontakt mit der Speicherelektrode 2 ist; dieses Netz wird deutlicher in Fig. 2 gezeigt. Das Bildfenster 3 ist an seiner inneren Seite mit einem metallisierten Leuchtschirm überzogen, der eine kurze Nachleuchtdauer hat. Die Speicherelektrode 2 wird auf ihrer vom Bildfenster 3 abgewandten Seite von einem aus dem Strahlerzeugungssystem 5 austretenden Kathodenstrahl abgetastet, wobei eine Gitterelektrode 6 zum Sammeln der von der Speicherelektrode 2 ausgelösten Sekundärelektronen zwischen dem Strahlerzeugungssystem 5 und der Speicherelektrode 2 angebracht ist. Für einen wirksamen Betrieb mag es erwünscht erscheinen, die Gitterelektrode 6 nahe an der Speicherelektrode 2 anzubringen. Ablenkspulen 7 sind zur Abbildung des Abtaststrahls vorgesehen und eine lange Magnetspule 8, die den Kolben 1 und die Spulen 7 umgibt und sich über die ganze Länge der Röhre ausdehnt, erzeugt ein magnetisches Feld in Achsenrichtung des Kolbens 1.

Die Kathodenstrahlröhre arbeitet auf folgende Weise: Der Elektronenstrahl, der die Speicherelektrode 2 trifft, hat eine derartige Geschwindigkeit, daß beim Auftreffen auf die Speicherelektrode mehrere Sekundärelektronen pro Primärelektron ausgelöst werden. Der Strom ist in seiner Intensität mit dem negativen Bildsignal moduliert und baut infolgedessen ein Ladungsbild auf der Speicherelektrode 2 auf, das positiv in bezug auf die Gitterelektrode 6 vorgespannt ist; dabei hängt die Größe der örtlichen Ladung von der momentanen Stärke des Strahlstromes ab, wenn dieser sich über einen bestimmten Punkt der Speicherelektrode bewegt. Ein Rücklaufen der von dem Strom ausgelösten Sekundärelektronen wird durch das von der Magnetspule 8 erzeugte Feld verhindert, welches bewirkt, daß die Sekundärelektronen sich auf spiralenförmigen Bahnen von geringem Radius bewegen, wobei die Achsen der Spiralen parallel zu dem erwähnten Magnetfeld sind; als Ergebnis wird das Ladungsbild auf seiner ursprünglichen Verteilung gehalten. Bildschwarz wird durch einen endlichen Strahlstromwert dargestellt und dementsprechend durch ein endliches Bildpunktpotential, welches in bezug auf die Gitterelektrode 6 positiv ist.

Das Photokathodengitter erhält jetzt eine solche Vorspannung, daß bei Beleuchtung die Photoemission durch die dem Bildschwarz entsprechen- den Ladungen auf der unbedeckten Glasfläche der Speicherelektrode 2 unterdrückt wird.

Wenn die Gitterelektrode 4 von einer (nicht eingezeichneten) Lichtquelle beleuchtet wird, wird die Photoemission punktweise durch die Ladungen auf dem Glas gesteuert. Das Spulenfeld verhindert wieder eine, wenn auch nur sehr geringe, Neutralisation der aufgeladenen Fläche durch die Photolektronen, so daß die Photoemission konstant bleibt; dabei werden die Photoelektronen, die die Ladung auf dem Glas nicht neutralisiert, beschleu-

nigt in Bewegung gesetzt, und zwar auf spiralenförmigen Wegen, deren Achsen parallel zu dem Feld liegen; und bei richtiger Justierung· der Röhrenpotentiale und des Feldes erreichen die Photoelektronen den Fluoreszenzschirm fokussiert.

Die Berechnung zeigt, daß bei Verwendung bekannter, photoempfindlicher Stoffe auf der Gitterelektrode 4 und bei der maximal zulässigen Beleuchtung dieses Gitters und unter Berücksichtigung des vergrößerten Wirkungsgrades der Leuchtmasse bei geringer Stromdichte eine Röhre, die gemäß der Erfindung gebaut wurde, in einem System mit 24 Teilbildern pro Sekunde etwa die Hälfte der Lichtenergie des Leuchtschirmes pro Bildpunkt und Bild erzeugt, wie sie bei bestimmten Kathodenstrahlröhren erreicht werden kann, die zur Projektion von großen Bildern verwendet werden, wobei der Schirm direkt von dem modulierten Kathodenstrahl abgetastet wird. Diese Be-

zo grenzung ergibt sich bei Verwendung einer Photokathode statt einer thermionischen Kathode als Elektronenquelle.

Die Erfindung ist besonders geeignet für Kathodenstrahlröhren, die bei der Projektion von Fernsehbildern auf kleine Schirme verwendet werden und bei Röhren zur direkten Betrachtung von Fernsehbildern, wo es vorteilhaft ist, ein flimmerfreies Bild von guter Qualität zu erhalten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

I. Schaltung mit einer Bildwiedergaberöhre zur Erzeugung eines flimmerfreien Fernsehbildes, welche eine Speicherelektrode in Form eines halbleitenden Schirmes, einen Leuchtschirm sowie eine auf der dem Leuchtschirm zugewandten Seite des Speicherschirmes in galvanischem Kontakt angebrachte gitterförmige Photokathode enthält, deren Emission durch die Ladungen des Speicherschirmes punktweise gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherschirm (2) auf der vom Leuchtschirm (3) abgewandten Seite durch einen mit negativer Bildmodulation gesteuerten Strahl schneller Elektronen abgetastet wird, und daß sich auf dieser Seite des Speicherschirmes ein auf negativem Potential gegen die Photokathode gehaltenes Netz (6) befindet, welches so vorgespannt ist, daß durch den Elektronenstrahl ein gegen die Photokathode negatives Ladungsbild aufgebaut wird, und daß der Speicherschirm und die Photokathode in einer Magnetspule angeordnet sind, deren Feld eine Streuung der ausgelösten Photoelektronen und Sekundärelektronen auf benachbarte Bildelemente im wesentlichen verhindert.
2. Bildwiedergaberöhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelektrode aus einem Glasschirm besteht.
3. BildwiedergaberöhreinaehAnispruch, 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialdifferenz zwischen der gitterförmigen Elektrode (6) und der Photokathode (4) so gewählt ist, daß bei Beleuchtung die Photoemission durch das dem Bildschwarz entsprechende Ladungspotential der Speicherelektrode unterdrückt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Proceedings of the Institute of Radio Engineers, July 1946, S. 424 bis 432; »Optik«, 1946, S. 406 bis 409;
schweizerische Patentschrift Nr. 261 240.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 608 9.56