DE1277901B - Fernsehaufnahmeroehre - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

BIBLIOTHEK

DESDEUTSCHEN

PATEHTAMrES

Int. CL:

HOIj

H04n

Deutsche Kl.: 21 al-32/35

Nummer: 1277 901

Aktenzeichen: P 12 77 901.0-31 (N 27855)

Anmeldetag: 7. Januar 1966

Auslegetag: 19. September 1968

Die Erfindung betrifft eine Fernsehaufnahmeröhre zum Umwandeln einer bilderzeugenden Strahlung im sichtbaren Teil des Spektrums in elektrische Signale, die eine lichtdurchlässige Stirnwand aus Glas enthält, auf deren Innenseite eine photoempfindliche Schicht aufgebracht ist. Die Erfindung ist hierbei besonders wichtig in bezug auf Aufnahmeröhren vom Vidicon-Typ, d. h. Aufnahmeröhren, bei denen die photoempfindliche Schicht eine photoleitende Schicht ist, deren von der Stirnwand abgewandte Oberfläche von einem Elektronenstrahl abgetastet werden kann, der von einer in dieser Röhre angebrachten Elektronenkanone erzeugt wird.

Beim Betrachten von Farbfernsehbildern sieht man oft, daß bestimmte Gebiete des Bildes einen unnatürlichen Farbton aufweisen, der der Farbe eines benachbarten, verschieden gefärbten Gebietes mit nicht allzu kleinen Abmessungen entspricht. Dieser Effekt, der sich am leichtesten mit Bezug auf fleischfarbige Gebiete bemerkbar macht, ist um so ao störender, je mehr sich die Farbwiedergabe des Bildes der Wirklichkeit nähert. Bei Schwarz-Weiß-Femsehen kann ein ähnlicher Effekt in Form von »Ergrauen« festgestellt werden, aber dieser Effekt stört im allgemeinen dann weniger, wenn keine Stellen mit hohem Lichtniveau vorhanden sind. Durch Erhöhung des Schwarzniveaus läßt sich die Wahrnehmbarkeit dieses Verfärbungseffektes herabsetzen, aber dies geht auf Kosten der Wiedergabe der weißen Gebiete.

Die Tatsache, daß bei der Verwendung von Vidicon-Röhren mit einer im wesentlichen aus Bleioxyd, insbesondere zu einem erheblichen Teil aus dessen tetragonaler, roter Modifikation, bestehenden photoleitenden Schicht eine solche unnatürliche Färbtöming offensichtlich in höherem Maße auftrat, während solche Röhren sich im übrigen als besonders geeignet für eine naturgetreue Farbwiedergabe bei Farbfernsehverfahren erwiesen, veranlaßte die Erfinder zu vermuten, daß dieser Effekt auf Lichthofbildung zurückgeführt werden könnte, d. h. auf Streulicht, hervorgerufen durch innere Reflexionen in der gläsernen Stirnwand der Röhre. In diesem Fall könnte die Tatsache, daß der Farbtönungseffekt bei einem Vidicon mit einer photoleitenden Schicht aus Bleioxyd deutlicher hervortrat, leicht dadurch erklärt werden, daß eine solche Bleioxydschicht, wenn man sie durch die gläserne Stirnwand der Röhre unter normalen Tageslichtbedingungen betrachtet, einen mehr oder weniger starken orangenroten Anblick bietet, was andeutet, daß diese Schicht insbesondere in diesem Bereich des sichtbaren Spektrums einen Fernsehaufnahmeröhre

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,

Eindhoven (Niederlande)

Vertreter:

Dr.-Ing. H.-D. Zeller, Patentanwalt,

2000 Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

Edward Fokko de Haan,

Johan Haantjes, Eindhoven (Niederlande)

nicht unbeträchtlichen Teil des von ihr empfangenen Lichtes reflektiert.

Die Lichthofbildung ist in der Photographic bekannt, und sie wurde bereits 20 oder mehr Jahre her auch bei Kathodenstrahlröhren für die Bildwiedergabe, bei denen ein Elektronenabtaststrahl auf einen auf einer gläsernen Stirnwand der Röhre angebrachten Leuchtschirm auftrifft, wahrgenommen, in der Form, daß das Licht des sich ergebenden Leuchtflecks dort, wo es unter Winkeln, die annähernd gleich dem Grenzwinkel der Totalreflexion oder sogar größer als dieser sind, auf die Außenfläche dieser Wand fällt, zum Schirm reflektiert wird und einen den Leuchtfleck umgebenden Lichtkreis, der als Haloring bezeichnet wird, erzeugt. Seinerzeit wurden mehrere Hinweise zum Überwinden der Lichthofbildung bei solchen Kathodenstrahlröhren gemacht, aber wenn nicht alle, so doch die meisten haben keinen Eingang in die Praxis gefunden. Eine dieser Anregungen bestand in der optischen Verdickung der gläsernen Stirnwand, und zwar entweder dadurch, daß die Röhre mit einer ausreichend dicken Stirnwand versehen wurde, oder dadurch, daß auf der Außenseite der Stirnwand eine verhältnismäßig dicke Schicht aus einem Material angebracht wurde, das eine Brechzahl hat, die sich nur in geringem Maße von der des Glases, aus dem die Stirnwand hergestellt ist, unterscheidet. Eine solche zusätzliche Schicht könnte aus einer lichtdurchlässigen Flüssigkeit oder aus einer Platte od. dgl. aus festem lichtdurchlässigem Material, z. B. Glas oder Kunststoff, bestehen.

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Die erwähnte Vermutung der Erfindung hat sich aufnahmeröhre gemäß der Erfindung in Form einer als richtig erwiesen, und die Erfindung besteht dem- Röhre vom Vidicon-Typ dargestellt ist.
entsprechend darin, daß die Halo-Effekte in der Die in der einzigen Figur der Zeichnung dargläsernen Stirnwand von Fernsehaufnahmeröhren gestellte Fernsehaufnahmeröhre hat einen entlüfteten auf eine in diesem Falle für die Praxis völlig an- 5 zylindrischen Glaskolben 1, der an einem Ende durch nehmbare Weise durch eine hinreichende Steigerung einen Glasboden 2 und am anderen Ende durch eine der Dicke des vor der photoempfindlichen Schicht flache Stirnwand 4 aus Glas abgeschlossen ist. Im befindlichen optischen Materials verringert werden. Boden 2 sind elektrische Verbindungsstifte 3 aufge-

Nach der Erfindung ist eine Fernsehaufnahme- nommen, die innerhalb der Röhre mit den verschieröhre der eingangs genannten Art dadurch gekenn- io denen Elementen eines Elektronenstrahlerzeugungszeichnet, daß die Außenseite der Stirnwand in an systems 5 und eines Elektrodengebildes 6 verbunden sich bekannter Weise mit einem aufgekitteten, licht- sind. Das System 5 besteht aus einer indirekt gedurchlässigen Feststoffkörper versehen ist, wobei der heizten Kathode 7, einer Steuerelektrode 8 und einer Brechungsindex des Festkörpermaterials und des durchlöcherten Anode 9. Das Elektrodengebilde 6, Kittes in an sich bekannter Weise annähernd gleich 15 das eine zweite Anode bildet, besteht aus einem demjenigen der Stirnwand ist und wobei der Fest- hohlen, im wesentlichen zylindrischen Teil 11, der körper in der Projektion einen erheblichen Teil die- an dem der Stirnwand 4 zugekehrten Ende mit einem ser photoempfindlichen Schicht bedeckt, wobei leitenden Ring 12 versehen ist, an dem eine Drahtdieser Körper am Umfang mit einem lichtabsorbie- netzelektrode 13 befestigt ist. Die verschiedenen EIerenden Material versehen ist, während die Gesamt- ao mente des Elektronenstrahlerzeugungssystems 5 und dicke der Stirnwand und des Körpers so groß ist, die zweite Anode 11 werden durch Glasstützorgane daß Licht, das durch diesen Körper und diese Stirn- 10 in Bezug aufeinander ausgerichtet,
wand in die Röhre eintritt und an der photoempfind- Die Innenfläche der Stirnwand 4 ist mit einer dünlichen Schicht reflektiert wird, dann, wenn es unter nen lichtdurchlässigen Elektrode 15 versehen, die die Winkern, die sich dem Grenzwinkel der Total- 35 Signalelektrode der Röhre bildet. Diese Elektrode reflexion nähern, wieder auf die von der Stirnwand 15, die in bekannter Weise aus einer dünnen Schicht abgekehrte Oberfläche dieses Körpers fällt, an dieser aus leitendem Zinnoxyd bestehen kann, ist mit in derartigen Richtungen reflektiert wird, daß es einem Verbindungsdraht 16 aus Platin versehen, der durch die Umfangsfläche des Körpers abgefangen sich durch den zylindrischen Teil 1 der Röhre hinwird. 30 durch erstreckt. Außerhalb der Röhre ist der Draht

Die Erfindung ist besonders vorteilhaft zum Über- 16 mit einem leitenden ringartigen Überzug 17 verwinden von unnatürlichen Farbtoneffekten bei der bunden, z. B. einem aufgebrannten Silberüberzug, der Verwendung von Aufnahmeröhren mit einer halb- auf dem TeE der Röhre angebracht ist, an dem die leitenden Speicherelektrode aus Bleioxyd. Deshalb Stirnwand 4 in den zylindrischen Teil 1 übergeht,
wird nach der Erfindung bei einer bevorzugten Aus- 35 Innerhalb der Röhre ist eine sich über die auf die führungsform derselben der Körper an der Außen- Innenfläche der Stirnwand 4 aufgebrachte Signalelekoberfläche der gläsernen Stirnwand einer Röhre vom trode 15 erstreckende photoleitende Schicht 18 ange-Vidicon-Typ befestigt, wobei diese Röhre auf der bracht, die durch einen Elektronenstrahl 19 abge-Innenoberfläche dieser Stirnwand mit einer photo- tastet werden kann, der auf diese Schicht 18 fokusleitenden Schicht versehen ist, die im wesentlichen 40 siert und vom Strahlerzeugungssystem 5 erzeugt wird, aus tetragonalem rotem Bleioxyd besteht, und diese Die Abtastbewegung und die Fokussierung des Elek-Schicht im normalen Tageslicht ein orangenrotes tronenstrahls 19 erfolgen durch die Röhre 1 umAussehen zeigt. gebende nicht dargestellte Fokussier- und Abtast-

Weiterhin kann die Umfangsfläche des Körpers spulen.

etwas aufgerauht sein, so daß sie, bevor das licht- 45 Die photoleitende Schicht 18 besteht im wesentabsorbierende Material auf ihr angebracht ist, ein liehen aus Bleioxyd (PbO), das zu einem beträchtmattiertes Aussehen zeigen. liehen Teil in Form der roten, tetragonalen Modifi-

Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann die kation vorhanden ist. Der Anteil dieser roten tetravon der erwähnten gläsernen Stirnwand abgekehrte gonalen Modifikation in der Auftreffschicht 18 kann Oberfläche des Körpers mit einem reflexvermindern- 50 in der Nähe von 90 °/o liegen. Die Schicht 18, die eine den Überzug versehen werden. gleichmäßige Dicke in der Größenordnung von 5

Für eine Fernsehaufnahmeröhre mit einer kreis- bis 30 Mikron, vorzugsweise 20 Mikron, aufweisen förmigen Stirnwand kann nach einer Ausbildung der kann, ist vorzugsweise durch Kondensation yer-Erfindung der zentral auf der Stirnwand gekittete dampften Bleioxydes auf die Innenseite der Stirn-Festkörper von einer kreisförmigen Scheibe gebildet 55 wand 4 aufgebracht. Wenn die Schicht 18 durch die werden, deren Durchmesser zwischen demjenigen der Stirnwand 4 hindurch betrachtet wird, hat sie unter Stirnwand und zwei Drittel des Stirnwanddurch- normalen Tageslichtbedingungen ein orangerotes messers liegt, wobei die Umfangsfläche dieser Scheibe Aussehen, was bedeutet, daß für diesen Teil des und der Teil der Außenoberfläche der Stirnwand, der sichtbaren Spektrums die Schicht 18 einen erhebnicht durch diese Scheibe bedeckt wird, mit einer 60 liehen Teil des auf sie fallenden Lichtes reflektiert. Schicht aus einem ..lichtabsorbierenden Material Die beschriebene Fernsehaufnahmeröhre ist im überzogen sein, während die Gesamtdicke der Stirn- wesentlichen gleich der unter der Marke »Plumbicon« wand und des scheibenförmigen Festkörpers min- von der N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Einddestens ein Drittel äes Durchmessers der Scheibe hoven, Niederlande, hergestellten und in den Handel beträgt. ~':.~ '.. ■ -.. 65 gebrachten Röhre. ". ""

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Das vorstehend erwähnte verhältnismäßig hohe

Zeichnung näher erläutert, in der schematisch ein Reflexionsvermögen der photoleitenden Schicht 18 Längsschnitt durch ein Beispiel einer Fernseh- kann bei der. üblichen Dicke von etwa 1,2mm der

Stirnwand 4 einen Halo-Effekt herbeiführen, der im Bild, das mit Hilfe der mittels dieser Aufnahmeröhre erhaltenen Signale wiedergegeben wird, deutlich bemerkbar ist. Dieser Halo-Effekt ist darauf zurückzuführen, daß an der photoleitenden Schicht 18 reflektiertes Licht, wenn es unter Winkeln, die sich dem Grenzwinkel der Totalreflexion nähern, auf die Außenoberfläche der Stirnwand 4 fällt, zur photoleitenden Schicht 18 reflektiert wird. Der Halbmesser des Haloringes beträgt bekanntlich

ίο

R = 2/itgsin-¹

wobei h die Dicke der gläsernen Stirnwand und η die Brechzahl des Glases ist. Wenn η «ί 1,5 ist, ist

sur

45°

und somit R ?» 2h. Für die erwähnte Wanddicke von etwa 1,2 mm beträgt R etwa 2,4 mm, so daß eine große Menge des an der Vorderfläche der Stirnwand total reflektierten Lichtes die photoleitende Schicht wieder innerhalb der Bildfläche erreicht, d. h. innerhalb des vom Elektronenstrahl 19 abgetasteten Gebietes der photoleitenden Schicht 18, das bei der beschriebenen Röhre 16 · 12 mm beträgt.

Um einen derartigen störenden Halo-Effekt wenigstens in erheblichem Maße zu vermeiden, ist die Röhre mit einer kreisförmigen Scheibe 20 versehen, die aus lichtdurchlässigem Glas mit einer Brechzahl von etwa 1,5 besteht. Diese Scheibe 20 ist in bezug auf die Stirnwand 4 zentral angeordnet und mittels einer dünnen Schicht 21 aus einem klaren lichtdurchlässigen Kitt von einer Art, wie sie allgemein zum Verkitten der Bestandteile eines optischen Linsensystemes benutzt wird, mit der Vorderfläche der Stirnwand verkittet. Die Schicht 21 besteht vorzugsweise aus einem unter der Marke »Lensbond type M 62« von Summers Laboratories Inc., Fort Washington, Pennsylvania, V. St. A., hergestellten und in den Handel gebrachten Material, das unter Tieftemperaturbedingungen, wie sie z. B. auftreten können, wenn die Röhre auf dem Luftweg über den Nordpol befördert wird, eine erwünschte Nachgiebigkeit beibehält. Die Umfangsfläche der Scheibe 20 und der Teil der Vorderfläche der Stirnwand 4, der nicht durch die Scheibe 20 und den lichtundurchlässigen ringartigen Überzug 17 bedeckt wird, sind mit einer Schicht 22 aus lichtabsorbierendem Material versehen, z. B. mit Wandtafellack oder einem Lack, der allgemein zum Schwärzen der inneren Teile von Photokameras benutzt wird. Vorzugsweise wird die Umfangsfläche der Scheibe 20 mattiert, z. B. durch Ätzen. Die Vorderfläche der Glasscheibe 20, d. h. die von der Stirnwand 4 abgekehrte Fläche, wird mit einem üblichen Antireflexüberzug 23 versehen, der vorzugsweise die Reflexion des von der aufzunehmenden Szene stammenden Lichtes maximal verringert. Der Überzug kann derartig sein, daß für Aufnahmeröhren zum Erhalten der roten, grünen und blauen Fernsehsignale eine maximale Reflexverringerung im roten, grünen bzw. blauen Teil des Spektrums erzielt wird. Der Durchmesser D der Scheibe 20 muß natürlieh so groß sein, daß die Scheibe das Gebiet der photoleitenden Schicht 18, das durch den Elektronenstrahl 19 abgetastet werden muß und das, wie erwähnt, im beschriebenen Fall 16 · 12 mm beträgt, wirksam bedeckt. Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel beträgt der Durchmesser D etwa 22 mm (er kann aber selbstverständlich größer sein) und ist somit gleich etwa drei Vierteln des Innendurchmessers der Röhre 1. Die Gesamtdicke d der Scheibe 20, der Kittschicht 21 (deren Dicke normalerweise vernachlässigbar ist) und der gläsernen Stirnwand 4 ist derartig, daß der größere Teil des von der Bildfläche der photoleitenden Schicht 18 und dann an der Vorderfläche der Scheibe 20 reflektierten Lichtes die photoleitende Schicht nicht wieder erreicht, weil dieses Licht durch die Umfangsoberfläche der Scheibe 20 abgefangen und absorbiert wird.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke der Glasscheibe 20 6 bis 7 mm, sie kann jedoch selbstverständlich leicht größer bemessen werden. Es wurde gefunden, daß sich eine Dicke von 6 mm in der Praxis sehr zufriedenstellend auswirkt. Da die Dicke der Stirnwand 4 etwa 1,2 mm ist, beträgt die Gesamtdicke d etwa 7,5 mm, was bedeutet, daß der Halbmesser des Haloringes etwa 15 mm, d.h. nahezu gleich der Länge des abgetasteten Gebietes der photoleitenden Schicht 18, ist.

Die Scheibe 20 besteht vorzugsweise aus klarem, d.h. farblosem Glas. Es dürfte jedoch erkennbar sein, daß die Scheibe gegebenenfalls aus Farbglas bestehen kann, so daß die als ein optisches Filter wirkt, das nur einen bestimmten Teil des Spektrums hindurchläßt.

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Glasscheibe 20 kreisförmig. Offensichtlich kann eine andere Form Verwendung finden, sofern die Scheibe in der Projektion wenigstens den Teil der photoleiten-Schichtl8 bedeckt, der vom Elektronenstrahl 19 abgetastet wird. Die Scheibe 20 kann z. B. von der Vorderseite her betrachtet rechteckig oder sechseckig sein oder irgendeine andere geeignete Form haben.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Fernsehaufnahmeröhre zum Umwandeln einer bilderzeugenden Strahlung im sichtbaren Teil des Spektrums in elektrische Signale mit einer lichtdurchlässigen Stirnwand aus Glas, auf deren inneren Oberfläche eine photoempfindliche Schicht angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite der Stirnwand (4) in an sich bekannter Weise mit einem aufgekitteten, lichtdurchlässigen Feststoffkörper (20) versehen ist, wobei der Brechungsindex des Festkörpermaterials (20) und des Kittes (21) in an sich bekannter Weise annähernd gleich demjenigen der Stirnwand (4) ist und wobei der Festkörper in der Projektion einen erheblichen Teil dieser photoempfmdlichen Schicht (18) bedeckt, wobei dieser Körper (20) am Umfang mit einem lichtabsorbierenden Material (22) versehen ist, während die Gesamtdicke der Stirnwand (4) und des Körpers (20) so groß ist, daß Licht, das durch diesen Körper und diese Stirnwand in die Röhre (1) eintritt und an der photoempfindlichen Schicht (18) reflektiert wird, dann, wenn es unter Winkeln, die sich dem Grenzwinkel der Totalreflexion nähern, wieder auf die von der Stirnwand abgekehrte Oberfläche dieses Körpers (20) fällt, an dieser in derartigen Richtungen reflektiert wird, daß es durch die Umfangsfläche des Körpers (20) abgefangen wird.

2. Fernsehaufnahmeröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (20) auf die Außenfläche der gläsernen Stirnwand (4) einer Röhre vom Vidicon-Typ gekittet ist, wobei diese Röhre (1) auf der Innenfläche dieser Stirnwand (4) mit einer photoleitenden Schicht (18) versehen ist, die im wesentlichen aus tetragonalem, rotem Bleioxyd besteht, und diese Schicht (18) im normalen Tageslicht ein orangerotes Aussehen zeigt.

3. Fernsehaufnahmeröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsfläche des Körpers (20) etwas aufgerauht ist, so daß sie, bevor das lichtabsorbierende Material (22) auf ihr angebracht ist, ein mattiertes Aussehen zeigt.

4. Femsehaufnahmeröhre nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von der gläsernen Stirnwand (4)

abgekehrte Oberfläche des Körpers (20) mit einem reflexvermindernden Überzug (23) versehen ist.

5. Fernsehaufnahmeröhre nach Anspruch 2 mit einer kreisförmigen Stirnwand, dadurch gekennzeichnet, daß der zentral auf die Stirnwand (4) gekittete Festkörper (20) von einer kreisförmigen Scheibe gebildet wird, deren Durchmesser (D) zwischen demjenigen der Stirnwand (4) und zwei Drittel des Stirnwanddurchmessers liegt, wobei die Umfangsfläche dieser Scheibe und der Teil der Außenoberfläche der Stirnwand, der nicht durch diese Scheibe bedeckt wird, mit einer Schicht (22) aus einem lichtabsorbierenden Material überzogen sind, während die Gesamtdicke {d) der Stirnwand (4) und des scheibenförmigen Festkörpers (20) mindestens ein Drittel des Durchmessers der Scheibe beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen