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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wiedergabe von auf
einem dielektrischen Aufzeichnungsträger in Form von elektrostatischen Ladungen
gespeicherten Signalen sowie auf Vorrichtungen zur Ausführung eines derartigen Verfahrens.
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Zur bleibenden Aufzeichnung von Bildern u. dgl. ist es bereits bekannt,
auf einen dielektrischen Aufzeichnungsträger, z. B. einem Blatt Papier, elektrostatische
Ladungen in dem Muster des Bildes zu erzeugen und anschließend den Aufzeichnungsträger
mit einem Ladungspulver zu bestäuben, so daß schließlich ein entsprechendes Puderbild
entsteht. Um dabei die elektrostatischen Ladungen in dem Papier auszubilden, ist
es bereits bekannt, das Papier über die Stirnwand einer Kathodenstrahlröhre zu führen,
in welcher mehrere isoliert eingebettete Drähte vorgesehen sind, die zyklisch durch
den Elektronenstrahl abgetastet werden. Auf der Rückseite des Papiers ist dabei
eine Gegenelektrode vorgesehen, die mit der Elektronenstrahlquelle elektrisch verbunden
ist.
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Es ist ferner bereits eine ähnliche Vorrichtung bekannt, bei welcher
über die mit eingebetteten Drähten versehene Stirnwand einer Kathodenstrahlröhre
ein Metallpapier geführt wird, das leitend mit der Elektronenstrahlquelle verbunden
ist, so daß über die durch den Elektronenstrahl abgetasteten Drähte der Strahlstrom
zur Metallschicht fließt und auf dieser eine Spur durch Schmelzen oder Verbrennen
hinterläßt.
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Alle diese bekannten Anordnungen dienen lediglich zum Aufzeichnen
von entsprechenden Bildern auf einem Aufzeichnungsträger.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Verfahren aufzuzeigen,
nach welchem solche auf einem dielektrischen Aufzeichnungsträger in Form von elek-
; tro statischen Ladungen gespeicherte Signale auch wiedergegeben werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß der die Signale in
Form von elektrostatischen Ladungen speichernde dielektrische Aufzeichnungsträger
über die aus einem Wandteil einer Kathodenstrahlröhre herausragenden Enden von mehreren
in der Wand isoliert eingebetteten Drähten geführt, die Drähte an ihren in das Röhreninnere
ragenden Drahtenden zyklisch durch den Elektronenstrahl abgetastet und daß mit einer
Elektrode, welche auf die von den Ladungen, die in den Drähten :durch die Ladungen
des Aufzeichnungsträgers induziert werden, bewirkten Änderungen des Elektronenstrahls
selbst oder der Potentialverhältnisse eines den Elektronenstrahl enthaltenden Stromkreises
anspricht, ein der Ladung des jeweils abgetasteten Drahts entsprechendes elektrisches
Ausgangssignal erzeugt. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können von einem beispielsweise
bandförmigen dielektrischen Aufzeichnungsträger, auf welchem Signale, beispielsweise
Fernsehsignale od. dgl., in Form von elektrostatischen Ladungen gespeichert sind,
praktisch verlustfrei und verzerrungsfrei wiedergegeben werden.
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Zur Ausführung eines derartigen erfindungsgemäßen Verfahrens sind
die verschiedensten Anordnungen möglich. So kann beispielsweise eine Anordnung Anwendung
finden, bei der innerhalb der Kathodenstrahlröhre eine Auffangelektrode angeordnet
ist, auf welche der Elektronenstrahl in Abhängigkeit von den in den Drähten induzierten
Ladungen gelenkt wird, und an welcher das Ausgangssignal abgegriffen wird. Es kann
aber auch eine Kathodenstrahlröhre Anwendung finden, in deren Stirnwand die Drähte
isoliert eingebettet sind, wobei auf der der Stirnwand der Kathodenstrahlröhre abgewandten
Fläche des Aufzeichnungsträgers eine den Aufzeichnungsträger gegen die Drähte drückende
Außenelektrode angeordnet ist, welche an ein gegenüber dem Elektronenstrahlerzeugungssystem
festes Potential angeschlossen ist, deren Potential sich auf Grund der kapazitiv
wirkenden Ladung des jeweils von Elektronenstrahl getroffenen und dadurch angeschlossenen
Drahts ändert, und daß das Ausgangssignal an dieser Außenelektrode abgegriffen wird.
Sollen z. B. Fernseheinzelbilder wiedergegeben werden, die auf einem dielektrischen
Aufzeichnungsträger nach dem Zeilensprungverfahren gespeichert sind, so können beim
erfindungsgemäßen Verfahren auch der Anzahl der Teilbilder entsprechend viele Wiedergaberöhren
längs der Bewegungsbahn des Aufzeichnungsträgers angeordnet sein.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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F i g. 1 bis 4 zeigen mögliche Ausführungsformen einer Wiedergabeanordnung
in Form einer Kathodenstrahlröhre mit in deren Stirnwand eingesetzten Drähten; F
i g. 5 und 6 zeigen die Anordnung zur Wiedergabe von zusammengesetzten Fernsehbildern.
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F i g. 1 zeigt eine Kathodenstrahlröhre 310 mit mehreren in die Stirnwand
eingebetteten Drähten 311, die sich durch die Stirnfläche der Röhre nach außen erstrecken.
Die Kathode 312 ist über eine Leitung 314 geerdet, das Steuergitter 316 ist über
eine Leitung 319 mit dem Spannungsteiler 318 verbunden, so daß eine geeignete negative
Vorspannung vorhanden ist, und die Beschleunigungsanode 321 ist über eine Leitung
323 an den Widerstand 318 angeschlossen. Das Band 325 kann in der Richtung des Pfeils
326 über die Drähte 311 laufen und durch eine schneidenförmige Elektrode 328 gegen
die Enden der Drähte gedrückt werden; die Elektrode 328 erstreckt sich über die
Breite des Bandes. Die Elektrode 328 kann gegenüber der Kathode 312 auf einem geeigneten
positiven oder negativen Potential gehalten werden; zu diesem Zweck sind Batterien
330 und 331 vorgesehen, die in Reihe geschaltet sind und an einem
Widerstand 335 liegen, an den die Elektrode 328 über eine Leitung 337 und einen
verschiebbaren Kontakt angeschlossen ist. Die Batterien 330 und 331 sind über eine
Leitung 339 geerdet. Die Kathode 312 sendet einen Elektronenstrahl 341 aus, der
durch die Drähte 311 längs eines Rücklaufweges 342 reflektiert wird, so daß die
Elektronen auf eine Sammelelektrode 343 auftreffen. Eine Leitung 345 führt von der
Sammelelektrode zu einem geeigneten Verstärker für die Wiedergabe des aufgezeichneten
Signals. Ferner ist eine Vorrichtung vorgesehen, um den Strahl 341 zu veranlassen,
eine Abtastung der Drähte 311 rechtwinklig zur Zeichenebene von F i g. 1 durchzuführen.
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Wenn das Band 325 beim Betrieb der Anordnung nach F i g. 1 an den
Drähten 311 vorbeiläuft, bewirken die Ladungen auf dem Band kurzzeitige Änderungen
des Potentials an den Drähten 311, wobei diese Änderungen z. B. einer Zeile eines
aufgezeichneten Fernsehsignals entsprechen. Der Strahl wird nahe der Reihe von Drähten
verzögert, so daß er kurz vor dem Erreichen der Drähte reflektiert wird, und die
Stärke des zurücklaufenden Strahls variiert in Abhängigkeit von dem an jedem Draht
311 wähsend
der Abtastung herrschenden Potential. Der reflektierte
Strahl wird von den Elektroden 343 aufgenommen und über die Leitung 345 an
einen außenliegenden Verstärker abgegeben. Alternativ kann man in die Röhre 310
einen Elektronenstrahlvervielfacher in bekannter Weise einbauen, um den zurücklaufenden
Strahl 342 zu verstärken.
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Bei der in F i g. 2 gezeigten abgeänderten Wiedergaberöhre folgt der
Strahl 360 in der Röhre 361. einer gekrümmten Bahn; dies ist darauf zurückzuführen,
daß ein stetiges Magnetfeld rechtwinklig zur Zeichenebene von F i g. 2 wirkt. Ferner
kann man ein geeignetes Ablenkungsmagnetfeld vorsehen, damit der Strahl 360 die
Drähte 362 in einer zur Zeichenebene rechtwinkligen Ebene ablenkt. Die Außenelektrode
364 drückt das laufende Band 365 wie bei den schon beschriebenen Anordnungen gegen
die Drähte 362, und das Band kann sich in Richtung des Pfeils 366 bewegen.
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Die Außenelektrode 364 wird mittels einer Schaltung entsprechend F
i g. 1 auf einem geeigneten Potential gehalten; in F i g. 2 sind die entsprechenden
Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet wie in F i g. 1. Wenn sich der Strahl
an der Reihe von Drähten 362 vorbeibewegt, wird er infolge der den Drähten durch
das Band 365 mitgeteilten Ladungen mehr oder weniger stark abgelenkt. Der Strahl
trifft dann auf die Sammelelektrode 370 auf, und Elektronen treffen in größerer
oder kleinerer Anzahl auf die Platte 370, was sich jeweils nach der Gröle der Ablenkung
richtet, die der Strahl in der Nähe der Drähte 362 erfährt. Die Sammelelektrode
371 dient zum Aufnehmen der übrigen Elektronen des Strahls und kann mit einer Quelle
für eine geeignete positive Spannung verbunden sein. Der von der Sammelplatte
370 kommende Elektronenstrom wird über einen Kopplungskondensator 374 an
das Gitter der Verstärkerröhre 373 angelegt. Gegebenenfalls kann man die beiden
Sammelplatten in einer Gegentaktschaltung anordnen, so daß eine Vermehrung der Elektronen
an der einen Platte und eine Abnahme der Elektronenzahl an der anderen Platte ein
symmetrisches Ausgangssignal ergibt.
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F i g. 3 zeigt eine weitere Ausbildungsform einer Wiedergabeeinrichtung
mit einer Röhre 380; diese Röhre besitzt eine Elektronenschleuder 382 zum Erzeugen
eines relativ schmalen, jedoch in der senkrechten Richtung langgestreckten Elektronenstrahls
383. Geeignete Abschirmplatten 385 und 386 können den die Sekundäremitterplatte
388 erreichenden Teil des Strahls begrenzen. Das Band 390 kann sich in Richtung
des Pfeils 391 an einem Satz von Drähten 392 vorbeibewegen, die auf einer quer zur
Länge des Bandes verlaufenden Linie angeordnet sind, wie es bei den schon beschriebenen
Anordnungen der Fall ist. Der Strahl 383 wird rechtwinklig zur Zeichenebene
von F i g. 3 synchron mit der Zeilenfrequenz des Fernsehsignals zyklisch abgelenkt,
um die Drähte 392 nacheinander abzutasten. Die kurzzeitig auf den Drähten 392 erzeugten
Ladungen dienen dazu, den Strahl in der Zeichenebene mehr oder weniger stark abzulenken,
so daß die Abschirmplatte 386 eine größere oder kleinere Zahl von Elektronen abfängt,
die Zahl der den Sekundäremitter 388 erreichenden Elektronen ist somit eine Funktion
des auf dem Band 390
aufgezeichneten Signals, und die die Sammelplatte 395
erreichenden Sekundärelektronen sind ebenfalls eine Funktion des aufgezeichneten
Signals. Die Leitung 396 kann entsprechend F i g. 2 an eine geeignete Verstärkerschaltung
angeschlossen sein, oder an Stelle der Sammelplatte 395 kann ein Satz von Elektronenvervielfachern
vorgesehen sein, um eine weitere Verstärkung innerhalb der Röhre 380 zu bewirken.
Die Außenelektrode 398 ist ebenso ausgebildet wie die schon beschriebenen
Außenelektroden, und sie kann an eine Schaltung angeschlossen sein, mittels deren
ihr Potential geregelt wird; zu diesem Zweck kann sie über eine Leitung 399 mit
einer Schaltung nach F i g. 1 bzw. 2 verbunden sein, wobei die Leitung 399 den in
F i g. 1 und 2 gezeigten Leitungen 337 entspricht.
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Die Anordnung nach F i g. 3 bietet den Vorteil, daß der Sekundärstrahler
388 das Elektronenstrahlsignal verstärkt, um ein größeres Ausgangssignal zu erzeugen,
und daß es außerdem nicht erforderlich ist, ein Feld zum Krümmen des Strahls vorzusehen,
wie es bei der Anordnung nach F i g. 2 benötigt wird. Die Platten 385 und
386 begrenzen einen Weg des Strahls, der relativ unempfindlich für Schwankungen
der Speisespannung sowie für Störfelder ist. Eine unerwünschte Aufnahme von Störungen
läßt sich weiter dadurch einschränken, daß man die Platten in einem geringeren Abstand
voneinander sowie von dem Geberorgan anordnet. Erforderlichenfalls kann man die
Abschirmungselektroden an ein automatisches Regelsystem anschließen, um den Elektronenstrahl
zu regeln.
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F i g. 4 zeigt eine weitere Wiedergaberöhre 405 mit einer Kathode
406, einem Steuergitter 407 und einer Anode 408, mittels deren
ein Elektronenstrahl 410
gegen einen Satz von elektrisch leitenden Drähten
412
geschleudert wird. Die Leitung 413 verbindet die Kathode mit dem
Spannungsteiler 417, während das Steuergitter 407 ebenfalls über eine
Leitung 415 mit dem Spannungsteiler verbunden ist. Die Anode 408 ist über
eine Leitung 419 an den Spannungsteiler 417
angeschlossen, und ein
leitfähiger Überzug auf der Innenwand der Röhre, der in F i g. 4 mit 420
bezeichnet ist, ist durch eine Leitung 421 mit einem unter einer höheren
positiven Spannung stehenden Punkt des Spannungsteilers 417 verbunden. Magnetische
Ablenkwicklungen 425 und 426 dienen dazu, den Strahl 410 rechtwinklig
zur Zeichenebene von F i g. 4 und synchron mit der Zeilenfrequenz eines Fernsehsignals
abzulenken. Das Band 428 läuft in Richtung des Pfeils 429 und wird durch
eine Außenelektrode 430 gegen die Enden der Drähte 412 gedrückt; die
Außenelektrode kann eine dünne Schicht aus elektrisch leitendem Material umfassen,
das sich über die ganze Breite des Bandes erstreckt und in ein isolierendes Gehäuse
431. aus Epoxyharz od. dgl. eingebettet ist. Alternativ kann die Außenelektrode
die Form eines nachgiebigen Polsters erhalten, wobei das Polster mit einem leitfähigen
Material imprägniert ist.
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Die Außenelektrode 430 ist gegenüber der Elektronenstrahlspannung
über den verstellbaren Kontakt der Leitung 440 von dem Spannungsteiler 417 aus vorgespannt.
Diese Spannung kann positiv oder negativ oder gleich Null sein. Ein Abschirmungsorgan
441, das auf die gleiche Spannung gebracht wird wie das Gitter, umschließt
die empfindliche Elektrode 430, um deren Kapazität zu neutralisieren. Die Ausgangsspannung
wird an dem Widerstand 444 entwickelt und über einen Kopplungskondensator
445 an das Gitter der Verstärkerröhre 446 abgegeben. Das Ausgangssignal des
Verstärkers wird über den
Kondensator 448 und Ausgangsleitungen
449 und 450
an ein geeignetes Gerät, z. B. ein Fernsehwiedergabegerät,
abgegeben. Die leitende Verbindung zwischen der Außenelektrode 430 und dem
Gitter der Röhre 446 kann in der bei 452 angedeuteten Weise abgeschirmt sein;
die Abschirmung 452 kann in der gezeigten Weise mit der Kathode der Röhre
sowie mit der Abschirmung 441 verbunden sein, um die Abschirmung auf der
Kathodenspannung zu halten.
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Bei allen bis jetzt beschriebenen Anordnungen kann man das sich durch
die Röhrenwand erstrekkende Drahtsystem im Wege der Photoätzung und mit Hilfe von
Aufdampfverfahren herstellen; hierbei wird ein geeignetes Material in den mit Hilfe
dieser Verfahren in der Röhre ausgebildeten Öffnungen angeordnet. Beispielsweise
ist Indium oder Indiumlot geeignet, um leitfähige Bahnen herzustellen, welche die
Wand der Röhre durchsetzen.
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In F i g. 5 sind die drei Kathodenstrahlröhren 280,
281
und 282 dargestellt, die jeweils Drahtsysteme 284
bzw. 285 bzw.
286 und Außenelektroden 288 bzw. 289 bzw. 290 aufweisen,
welch letztere das Band 291
gegen die Drähte drücken. Die Laufrichtung .des
Bandes 291 ist durch den Pfeil 293 bezeichnet; in F i g. 6 ist die
Lage der Drahtsysteme 284, 285 und 286
gegenüber dem Band angedeutet.
Die Anordnung nach F i g. 5 und 6 ermöglicht es, drei Teilbilder eines Fernsehsignals
nach dem Zeilensprungverfahren wiederzugeben; in diesem Fall wird das erste Teilbild
mit Hilfe der Röhre 280, das zweite Teilbild mittels der Röhre 281 und das
dritte mit Hilfe der Röhre 282 wiedergegeben, wobei geeignete elektronische Schaltmittel
das nacheinander erfolgende Einschalten der Röhren entsprechend dem Fernsehsignal
steuern.
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Gemäß F i g. 6 dienen die Drähte 284 zur Wiedergabe der bei
295 als Vollinien wiedergegebenen Zeilen, die Drähte 285 für die bei
296 gestrichelt angedeuteten Zeilen und die Drähte 286 für die bei
297
als strichpunktierte Linien wiedergegebenen Zeilen. Bei einem Farbfernsehsystem
könnte man z. B. das Drahtsystem 284 dem roten Bild, das Drahtsystem 285
dem grünen Bild und das Drahtsystem 286 dem blauen Bild zuordnen. Wie zuvor würde
man die Drahtsysteme 285, 284 und 286 in einem Abstand anordnen, der
der Länge eines Bildes abzüglich einer Zeile auf dem Band 291 entspricht.
Ferner kann man das in F i g. 5 und 6 veranschaulichte Verfahren auf die Wiedergabe
farbiger Fernsehbilder nach dem Zeilensprungverfahren usw. ausdehnen.