DE1064555B - Selbsttaetige Lichtstaerkeregeleinrichtung fuer Lichtpunktabtaster mit einer Kathodenstrahlroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätige Lichtstärkeregeleinrichtung für Lichtpunktabtaster mit einer Kathodenstrahlröhre. Mit ihrer Hilfe kann vor allem die Wirkung der örtlichen Verschiedenheiten des Wirkungsgrads des Leuchtschirms einer zur Abtastung z. B. in der Fernsehtechnik dienenden Kathodenstrahlröhre herabgemindert werden.

In einem Fernsehsystem oder in ähnlichen Anordnungen, wie z. B. bei nach dem Lichtpunktabtastverfahren arbeitenden Mikroskopen und bei den Apparaten zur elektronischen Korrektur von Farbdrucknegativen, wird die Kathodenstrahlröhre häufig als Abtastgerät verwendet. Hierbei hat es sich als nachteilig erwiesen, daß die auf dem Fluoreszenzschirm auftretenden lokalen Unterschiede in der Wirksamkeit das abgeleitete Signal verfälschen. Es ist bekannt, diesen Fehler dadurch zu verhüten oder wenigstens zu verringern, daß man mit einer Fotozelle, auf die das von dem Schirm kommende Licht einfällt, eine negative Rückkopplung anwendet.

Bei Anordnungen, in welchen zwischen den Abtastperioden durch die Unterdrückung des Elektronenstrahls der Kathodenstrahlröhre eine Austastung erfolgt, kann jedoch die einfache negative Rückkopplung nicht angewandt werden, da Rückkopplung und Austastung einander entgegenwirken. Ein weiterer Nachteil der einfachen Negativ-Rückkopplung erwächst aus der Tatsache, daß mikroskopisch kleine Teilchen des Röhrenschirms dem Elektronenbeschuß gegenüber völlig unempfindlich sein können. Wenn solch eine tote Stelle des Schirms von dem abtastenden Elektronenstrahl getroffen wird, dann sucht die Rückkopplungsschaltung einen übermäßig hohen Strahlstrom zu erzeugen, um die von der Röhre zu gewinnende Lichtausbeute konstant zu halten. Gemeinhin ist dieser Effekt bei einer normalen fernsehtechnischen Anwendung belanglos, da die Lineargeschwindigkeit des abtastenden Strahls so groß ist, daß der der Kathodenstrahlröhre zugeführte Spannungsimpuls von zu kurzer Dauer ist, um Schaden zu verursachen. Wenn aber die Abtastung mit geringer Geschwindigkeit erfolgt, können beträchtliche Schirm Verbrennungen entstehen.

Es ist bereits eine Anordnung mit einer Kathodenstrahlröhre bekannt, in der ein Elektronenstrahl die Fläche eines Fluoreszenzschirms abtastet und die mit einer lichtempfindlichen Vorrichtung versehen ist. Diese lichtempfindliche Vorrichtung wird dem von dem Schirm ausgesandten Licht ausgesetzt, um ein mit der jeweiligen Schirmhelligkeit veränderliches Signal zu erzeugen. Durch dieses Signal wird der Strahlstrom der Kathodenstrahlröhre in Abhängigkeit von den Helligkeitsschwankungen des Schirms gesteuert. Diese Helligkeitssteuerung des Kathoden-Selbsttätige Lichtstärkeregeleinrichtung

für Lichtpunktabtaster
mit einer Kathodenstrahlröhre

Anmelder:
Rank Cintel Limited, London

Vertreter: Dr.-Ing. W. Lampert, Patentanwalt,
Stuttgart-W, Breitscheidstr. 4

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 11. Januar 1956

Denis Edward Urry, London,
ist als Erfinder genannt worden

Strahls, die periodisch unterbrochen wird, erfolgt jeweils am Ende einer Zeile, und zwar unter Zugrundelegung der am !land einer jeden Zeile, also in einer Randzone des Leuchtschirms, bestehenden Lichtstärke. Während der Korrekturpausen wird der Kathodenstrahl unterdrückt. Diese bekannte Methode ist jedoch in zweifacher Hinsicht sehr nachteilig.

Erstens ist die in den Randgebieten des Leuchtschirms erzeugte Lichtstärke selbst nach erfolgter Nachfokussierung wegen der gegenüber den mittleren Schirmregionen immer etwas mangelhaften Strahlfokussierung unter der Voraussetzung gleicher Fluoreszenzfähigkeit der einzelnen Leuchtelemente stets geringer als in den zentral gelegenen Teilen des Schirms, so daß die Lichtstärkeregelung nur in roher Annäherung an die wirklichen innerhalb einer Zeile vorliegenden Intensitätsverhältnisse durchgeführt werden kann. Zweitens genügt eine derartige Regelung, die nur auf die Änderungen der optischen Güte in vertikaler Abtasteinrichtung anspricht, in vielen Fällen nicht den in der Fernsehtechnik gestellten Anforderungen. Gerade bei einem fernsehtechnischen Lichtpunktabtastsystem ist es häufig besonders wichtig, die Entstehung einer die Stärke des abtastenden Lichtstrahls modulierenden Rauschspannung zu verhindern, die durch von Punkt zu Punkt des Leuchtschirms mögliche Unregelmäßigkeiten der Fluoreszenzwirkung erzeugt wird.

Die Anordnung gemäß der Erfindung verfolgt nun den Zweck, diese erwähnten, besonders auch für die

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fernsehtechnische Lichtpunktabtastung bedeutungs- 12 arbeitenden Elektronenröhre 11 zugeführt. Das vollen Nachteile auszuschalten. Gitter dieser Röhre 11 ist außerdem mit der Anode In der selbsttätigen Lichtstärkeregeleinrichtung einer Diode 13 verbunden. Die Kathode dieser Diode für Lichtpunktabtaster mit einer Kathodenstrahl- ist an einer von dem Kathodenkreis einer Kathodenröhre, deren Strahl auf den Leuchtschirm der Ka- 5 verstärkerröhre 14 gebildeten Spannungsquelle mit thodenstrahlröhre ein Raster schreibt und während geringem Innenwiderstand angeschlossen. In der der Dauer von Austastlücken periodisch unterdrückt Kathodenleitung der Röhre 14 befindet sich ein wird, und mit einer lichtempfindlichen Vorrichtung Arbeitswiderstand 15, und ihr Gitterpotential wird zur Gewinnung einer Regelspannung wird daher er- mit Hilfe eines von der schon oben erwähnten negafindungsgemäß während praktisch der ganzen Ab- io tiven Spannungsquelle gespeisten Potentiometers 16 tastung der Rasterfläche eine mit der jeweiligen gesteuert.

Schirmhelligkeit veränderliche Regelspannung er- Das an der Kathode der Röhre 11 entstehende

zeugt, die aber nur mit einem Teil ihrer möglichen Signal wird bei wachsender Lichtstrahlung der

Größe eine Regeleinrichtung und über diese Regel- Röhre 1 negativ und bei abnehmender Strahlung po-

einrichtung den Strahlstrom der Röhre derart steuert, 15 sitiv. Die Diode 13 dient nach einem Merkmal der

daß die über der ganzen Fläche des Schirms von Erfindung der Begrenzung des positiv gerichteten

Punkt zu Punkt bzw. von Zone zu Zone auftretenden Amplitudenwertes des Gitters und damit auch der

Helligkeitsschwankungen herabgemindert werden. Kathode der Röhre 11. Die Begrenzung erfolgt auf

Die Helligkeitssteuerung erfolgt also im Gegensatz einen Wert, der durch die Einstellung am Potentio-

zu der bekannten, nach jeder Zeile durchgeführten 20 meter 16 bestimmt ist. Diese Anordnung verhindert,

Regelung hier von Punkt zu Punkt, so daß eine Ver- daß die die Helligkeit stabilisierende, unten beschrie-

fälschung der Gradation des abgetasteten Bildes bene Schaltung schädlich hohe Strahlstromstöße in

durch Helligkeitsschwankungen des Lichtstrahls, die der Röhre 1 auslöst, wenn eine unempfindliche Fläche

auf UYieinheitlichkeiten innerhalb der Feinstruktur auf dem Schirm beaufschlagt wird,

des Leuchtschirms zurückzuführen sind, ganz sicher 25 Von der Kathode der Röhre 11 stammende Signale

ausgeschlossen wird. werden an das Gitter der Röhre 17 geleitet und er-

Im folgenden wird die Erfindung in ihren Einzel- scheinen unter normalen Bedingungen verstärkt und

heiten an Hand der Zeichnung beschrieben, die ein in umgekehrter Polarität an dem Anodenausgangs-

Ausführungsbeispiel darstellt und in der ein Foto- widerstand 18 dieser Röhre. Diese verstärkten Signale

vervielfacher als lichtempfindliches Element ange- 30 werden über die aus den Widerständen 19 und 20

wendet wird. bestehende galvanische Kopplung dem Gitter einer

In der Zeichnung ist eine Kathodenstrahlröhre 1 Kathodenverstärkerröhre 21 zugeführt, in deren Kaangegeben, die als Abtastelement für irgendeinen thodenleitung ein Arbeitswiderstand 22 liegt. Die an außerhalb des Erfindungsgedankens liegenden Zweck diesem auftretenden Signale werden an die Kathode dienen mag, bei der aber die Lichtemission des Roh- 35 der Kathodenstrahlröhre 1 gelegt,
renschirms konstant sein soll. Um dies zu erreichen, Die Gitterspannung der Röhre 1 wird mittels eines wird erfindungsgemäß ein Teil des von dem Röhren- an der positiven Spannungsquelle liegenden Spanschirm ausgestrahlten Lichtes durch einen Spiegel 2 nungsteilers 23 gesteuert, während die Hochspannung auf die fotoelektrisch empfindliche Kathode 3 einer für die Anode der Röhre 1 von einer geeigneten, Vervielfacherfotozelle 4 abgelenkt. Diese Zelle ent- *o nicht eingezeichneten, mit der Klemme 24 verbundehält eine Anzahl Dynoden, die durch eine geeignete nen Spannungsquelle abgeleitet wird.
Spannungsquelle 5 auf im Vergleich zu der Kathode In dieser bis dahin beschriebenen Schaltung wird zunehmend positiven Potentialen gehalten werden, so irgendeine Abnahme des von der Röhre 1 ausgestrahldaß die von der Kathode 3 ausgehende Elektronen- ten Lichtes eine proportionale Veränderung des Kaemission stark anwächst und ein viel größerer Signal- 45 thodenpotentials der Röhre in negativer Richtung strom zu der Auffangelektrode 6 der Röhre hinfließt. nach sich ziehen, und diese wird ein Anwachsen des Die Spannungsquelle 5 ist wie üblich so geschaltet, Strahlstroms hervorrufen, um die ursprüngliche HeI-daß die Spannungen, die sie an die aufeinanderfolgen- ligkeit wiederherzustellen. Dieser Vorgang währt so der Dynoden liefert, zur Regelung der vom Verviel- lange, bis die durch die Diode 13 gegebene Grenze fächer geleisteten Verstärkung gleichzeitig verändert 50 erreicht ist, so daß kein weiteres Anwachsen des werden können. Kathodenpotentials nach negativen Werten eintreten

Die letzte und am stärksten positive, von dem kann.

Elektronenstrom getroffene Dynode ist mit der am Mit Hilfe eines in ihrer gemeinsamen Kathodenstärksten positiven Klemme der Quelle 5 verbunden leitung liegenden Widerstandes 25 ist die Röhre 17 und außerdem mit der negativen Klemme 7 einer 55 außerdem mit einer weiteren Röhre 26 gekoppelt. Das Spannungsquelle, deren positive Klemme geerdet ist. Gitter der Röhre 26 wird durch Impulse in positiver Die Spannung dieser Quelle liegt vorteilhafterweise Richtung gesteuert, die von der Klemme 27" über das bei — 85 V. Die Auffangelektrode 6 der Verviel- Potentiometer 28 an das Gitter angelegt werden, facherfotozelle 4 ist mit einem Spannungsteiler ver- wenn die von der Röhre 1 ausgehende Lichtemission bunden, der aus den mit einer Spannungsquelle in ^5o unterdrückt werden soll. Dies wird bei den Anwen-Reihe geschalteten Widerstandene und 9 besteht. düngen meist während der sogenannten Austastlücken Der negative Anschluß dieser letzteren Spannungs- zwischen den Takten eines Abtastvorganges der Fall quelle, die zweckmäßig eine Spannung von +250V sein.

hat, liegt an Erde. Die Widerstände 8 und 9 sind der- Wenn das Gitter der Röhre 26 genügend große

art dimensioniert, daß die Auffangelektrode unter ⁶5 positive Werte erhalten hat, dann ist der in dem

normalen Arbeitsbedingungen angenähert auf Erd- Widerstand 25 hervorgerufene Spannungsabfall groß

potential liegt. genug, um die Röhre 17 zu sperren. Die Anode der

Die an der Auffangelektrode 6 auftretende Span- Röhre 17 wird daher positiv und in der Folge auch

nung wird über den Widerstand 10 dem Gitter der die Kathode der Röhre 1, so daß der Elektronenstrahl als Kathodenverstärker mit einem Arbeitswiderstand 7° unterdrückt wird. Wenn der an die Anschlußklemme

27 geführte Austastimpuls zu Ende ist, so kann durch die Röhre 17 wieder ein Strom fließen, und zwar in einem Maße, das durch das Gitterpotential bestimmt wird. Die Anordnung beginnt dann wieder normal zu arbeiten.

Um eine exakte Funktion der Schaltung zu erreichen, sind die folgenden Einstellmaßnahmen zu empfehlen.

Die Schaltung ist so einzurichten, daß ihr im Augenblick des Einschaltens kein Austastimpuls über die Klemme 27 zugeführt wird; die Klemme 27 soll also zu Beginn der Funktion der Schaltung auf ein in bezug auf Erde positives Potential festgelegt sein. Das Gitter der Röhre 17 wird dann geerdet und das Potentiometer 28 so eingeregelt, bis die Kathode der Kathodenstrahlröhre 1 die gewünschte, über dem Erdpotential liegende Spannung annimmt.

Der Strahlstrom, der unter diesen Bedingungen durch die Röhre fließt, wird jetzt mit Hilfe des Potentiometers 23 auf den erforderlichen Wert eingestellt.

Das Gitter der Röhre 17 liegt nun nicht mehr an Erde, und die Verstärkung des Fotovervielfachers wird mittels der veränderlichen Spannungsquelle 5 so eingeregelt, bis der Strahlstrom wieder den erforderlichen Wert erreicht.

Die Schaltung wird jetzt in der Weise arbeiten, daß eine konstante Helligkeit auf dem Schirm der Röhre 1 aufrechterhalten wird, außer an den Stellen, wo eine große Herabminderung der Helligkeit entsteht, die davon herrührt, daß der Strahl auf eine tote Stelle des Schirms trifft, und außerhalb der Zeiten, in denen die Austastlücken erscheinen. In diesen Fällen wird die Entstehung einer übermäßigen Rückkopplungsspannung durch die Funktion der Diode 13 verhindert oder die Rückkopplung durch die Austastwirkung der Röhre 26 vermieden, wobei ihrem Gitter ein positiver Impuls zugeführt wird.

Claims (8)

Patentansprüche: 40

1. Selbsttätige Lichtstärkeregeleinrichtung für Lichtpunktabtaster mit einer Kathodenstrahlröhre, deren Strahl auf den Leuchtschirm der Kathodenstrahlröhre ein Raster schreibt und während der Dauer von Austastlücken periodisch unterdrückt wird, und mit einer lichtempfindlichen Vorrichttung zur Gewinnung einer Regelspannung, dadurch gekennzeichnet, daß während praktisch der ganzen Abtastung der Rasterfläche eine mit der jeweiligen Schirmhelligkeit veränderliche Regelspannung erzeugt wird, die aber nur mit einem Teil ihrer möglichen Größe eine Regeleinrichtung und über diese Regeleinrichtung den Strahlstrom der Röhre derart steuert, daß die über der ganzen Fläche des Schirms von Punkt zu Punkt bzw. von Zone zu Zone auftretenden Helligkeitsschwankungen herabgemindert werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Begrenzerschaltung bei einem bestimmten Helligkeitswert des Schirms die Amplitude der Regelspannung begrenzt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von der lichtempfindlichen Vorrichtung abgeleitete Regelspannung mit positiver Polarität der Steuerelektrode einer Elektronenröhre zugeführt wird und die positiven Spannungswerte dieser Elektrode mit Hilfe einer entsprechend vorgespannten Diode auf eine vorbestimmte Höhe begrenzt werden.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel, auf den die Begrenzerschaltung anspricht, wahlweise und kontinuierlich entsprechend einem bestimmten Helligkeitswert des Schirms einstellbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Vorrichtung ein Fotovervielfacher ist, dessen auf die Kathode folgenden Dynoden durch eine Spannungsquelle der Reihe nach auf zunehmend positive Potentiale gehalten werden.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine derartige Schaltung der den Fotovervielfacher speisenden Spannungsquelle, daß die zwischen den aufeinanderfolgenden Dynoden bestehenden Potentiale gleichzeitig im gleichen Verhältnis geändert werden können.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung eine die Polarität umkehrende, über die Kathode mit einer weiteren Röhre gekoppelte Röhre enthält und daß an die Steuerelektrode dieser weiteren Röhre während der Intervalle, in denen der Elektronenstrahl unterdrückt werden soll, positive Signale angelegt werden, wodurch die Funktion der Regeleinrichtung unterbrochen wird.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die positiven Signale der Steuerelektrode dieser weiteren Röhre während der Austastlücken des Abtastvorganges, welchem der Elektronenstrahl ausgesetzt ist, zugeführt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 931 236.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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