DE972956C - Elektronenoptische Einrichtung fuer Fernsehbildabtastroehren - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 5. NOVEMBER 1959

R 127'53 VIIIal'21 a¹

ist als Erfinder genannt worden

Gegenstand der Erfindung ist eine elektronenoptische Einrichtung für Fernsehaufnahmeröhren, in denen eine feine Elektronensonde eine Bildfläche abtastet und die Elektronen mit geringer Geschwindigkeit von nur wenigen Elektronenvolt (bis herab zu Null) die Speicherplatte treffen.

Die im sogenannten Orthicon, Image-Orthicon und Vidicon benutzte Abtastung mit langsamen Elektronen hat den großen Vorteil, daß eine nennenswerte Sekundäremission von der Speicherflache unterbleibt und damit keine sogenannten Störsignale durch Streuelektronen auftreten.

Andererseits bestehen bei dieser Abtastart gewisse Schwierigkeiten bezüglich der erreichbaren Auflösung, d. h. Feinheit (Fleckdurchmesser) der Elektronensonde.

Die bekannten Anordnungen benutzen zur Strahlenkonzentration eine lange Spule F, die sich von dem Strahlerzeugersystem S bis zum Bildschirm B erstreckt (vgl. Fig. 1). In einer solchen Anordnung ist elektronenoptisch eine Abbildung der Ebene in Höhe des Strahlerzeugersystems auf die Bild- (Speicher-) Schirmebene im Verhältnis ι : ι vorhanden. Die Größe des Fleckdurchmessers im Abtaststrahl ist nach wohlbekannten Gesetzmäßigkeiten letzten Endes durch die höchstzulässige spezifische Emission der Kathodenoberfläche im Strahlerzeugersystem begrenzt, die den Durchmesser des emittierenden Bereiches festlegt. Obwohl man natürlich in den technischen Röhren, bis zur Belastungsgrenze der Kathode geht, läßt die Schärfe der Bildabtaströhren mit Abtastung durch

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langsame Elektronen bei den hohen Anforderungen der modernen Fernsehtechnik mit hohen Zeilenzahlen zu wünschen übrig. Besonders deutlich ist diese Begrenzung in Röhren, die mit relativ hohen Abtaststrahlströmen von der Größenordnung eines Mikroamperes (Orthicon, C. P. S.-Emitron, Vidicon) arbeiten, weniger kritisch ist es in Röhren mit Signalableitung durch eingebaute Multiplier, wo man mit erheblich kleineren Strahlströmen auskommt (kleinerer emittierender Bereich der Kathode). Die einfachen Röhren ohne Multiplier gewinnen aber mehr und mehr an Bedeutung, insbesondere in Verbindung mit Halbleiterphotoschichten als Speicherplatte (Vidicon), und gerade hier macht sich der Mangel an Schärfe sehr störend bemerkbar, weil man für industrielle Zwecke z. B. besonders kleine Röhren baut, deren Schärfe entsprechend der Verkleinerung des Bildschirmes schlechter wird, da bei der übrigen und obenerwähnten 1 :1-Abbildung mit der langen Konzentrierspule der Fleckdurchmesser der Abtastsonde eine konstante Größe hat, der Bildpunkt der Speicherfläche hingegen verkleinert wird. Daran ändert sich auch nichts, wenn wie bei einer bekannten Anordnung mittels magnetischer Felder, die aus einer großflächigen Kathode austretenden Elektronen so gebündelt werden, daß sie möglichst alle durch die kleine Öffnung der Anode hindurchtreten. Obgleich man auf diese Weise starke Strahlströme geringen Querschnitts erhält, wird die Wiedergabe des getesteten Bildes qualitativ nicht besser, da ja auch hier der Strahlenquerschnitt, der durch die öffnung der Anode bestimmt wird, infolge des Abbildungsverhältnisses 1 :1 erhalten bleibt. Es ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, diesem Übelstand abzuhelfen.

Die elektronenoptische Einrichtung zur Strahlenbündelung im Falle der Abtastung mit langsamen Elektronen besteht erfindungsgemäß darin, daß an Stelle der üblichen, Abbildung im Verhältnis von etwa ι : 1 zwischen der Ebene des Strahlerzeugersystems und der Speicherplatte eine Verkleinerung tritt, die sich von dem Abbildungsverhältnis 1 :1 wesentlich unterscheidet, z. B. 2:1 ist. Die Verkleinerung wird hierbei durch eine geeignete Formgebung einer üblicherweise verwendeten langen Spule erreicht, d. h. durch eine entsprechende Verteilung der Windungszahl pro Längeneinheit, jedoch so, daß in unmittelbarer Nähe des BiIdschirmes die Feldlinien parallel zur Röhrenachse laufen. Diese lange Spule zur Strahlenbündelung kann in Einzelspulen unterteilt sein mit verschiedener Windungszahl pro Längeneinheit und/oder mit verschiedener Stromstärke in den Teilspulen. Γη Röhren mit elektrischen Feldern zur Strahlenbündelung wird die Verkleinerung durch entsprechende Wahl der Form und Potentiale der Linsenelektroden erreicht. Gleichermaßen kann eine Verkleinerung auch durch eine Kombination aus beiden, also magnetisch und elektrisch, erzielt werden.

Die vorgeschlagene Maßnahme ist in Fig. 2 an Hand eines Beispiels erläutert. Das Beispiel bezieht sich auf die bereits in Fig. 1 gezeigte Bildabtaströhre mit Abtastung durch langsame Elektronen und Strahlenbündelung mit Hilfe einer langen Spule. Die Röhre enthält das Strahlerzeugersystem vS" und die Speicherplatte B, auf der das zu übertragende Bild mit Hilfe einer Optik O entworfen wird. Es treten nun an Stelle der einfachen Spule F in Fig. 1 zwei Spulen F₁ und F₂ derart, daß im Raum vor der Speicherplatte ein stärkeres Magnetfeld vorhanden ist als in dem mittleren und zum Strahlerzeugersystem hin liegenden Teil. Dadurch wird die gewünschte verkleinerte Abbildung erreicht. Die Dimensionen müssen dabei so· gewählt werden, daß vor dem Bildschirm die Feldlinien wieder parallel zur Röhrenachse verlaufen, um den notwendigen normalen Einfall des Abtaststrahles an allen Stellen des Bildfeldes zu erhalten.

Die Ablenkung des Elektronenstrahls wird in üblicher Weise durch zwei Paar Ablenkspulen A erreicht, die sich z. B. in dem Raum mit kleinerer Feldstärke befinden. Die Ablenkleistung wird bei Vorhandensein der Verkleinerung größer— gleiche Abtastfläche vorausgesetzt —, diesbezüglich sind aber bei dem hochentwickelten Stand der Kippgeräte keine Schwierigkeiten zu befürchten.

In einer anderen Ausführungsart kann die lange Spule unterteilt werden, und die einzelnen Teile werden mit verschiedenen Stromstärken beschickt. Die vorgeschlagene Verkleinerung der Abbildung kann auch in Röhren mit Strahlbündelung durch elektrische Linsenfelder durchgeführt werden, allerdings sind derartige Röhren mit Abtastung durch langsame Elektronen in der Praxis noch nicht bekannt. Schließlich können auch kombinierte elektrische und magnetische Felder verwendet werden.

Die vorgeschlagene Maßnahme hat über die Verbesserung der Bildschärfe hinaus noch eine weitere wichtige Bedeutung. Durch die erreichbare Verkleinerung des Sondendurchmessers wird die Stromdichte pro Bildpunkt vergrößert, wodurch eine vollständigere Entladung des Bildelementes der Speicherfläche erreicht wird. Dies wiederum verringert merklich die sogenannten »Nachzieheffekte«, die in gewissen Bildabtaströhren mit Ladungsspeicherung zum großen Teil von der unvollständigen Entladung bei einer Abtastung herrühren.

Mit einer solchen Maßnahme nach der Erfindung ist es demnach möglich, sehr viel kleinere Querschnitte der Abtastsonde und damit sehr viel größere Bildschärfe zu erreichen bis zu der Begrenzung durch die gegenseitige Abstoßung der Elektronen, die allerdings bei den in Frage kommenden Stromdichten noch keine entscheidende Rolle spielen.

Claims (5)

130 PATENTANSPRÜCHE:

i. Elektronenoptische Einrichtung für Fernsehaufnahmeröhren, in denen eine feine Elektronensonde eine Bildfläche abtastet und die

Elektronen mit geringer Geschwindigkeit von nur wenigen Elektronenvolt (bis herab zu Null) die Speicherplatte treffen (sogenannte Abtastung mit langsamen Elektronen), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Strahlerzeugersystem und Speicherplatte eine elektronenoptische Verkleinerung besteht, die sich von dem Abbildungsverhältnis ι : ι wesentlich unterscheidet.

2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleinerung durch eine geeignete Formgebung einer üblicherweise verwendeten langen Spule erreicht wird, d. h. durch entsprechende Verteilung der Windungszahl pro Längeneinheit, jedoch so, daß in unmittelbarer Nähe der Speicherplatte die Feldlinien parallel zur Röhrenachse laufen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lange Spule zur Strahlbündelung unterteilt ist in Einzelspulen mit verschiedener Windungszahl pro Längeneinheit und/oder mit verschiedener Stromstärke in den Teilspulen.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Röhren mit elektrischen Feldern zur Strahlbündelung die Verkleinerung durch entsprechende Wahl der Form und Potentiale der Linsenelektroden erreicht ist.

5. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleinerung mit kombinierten elektrischen und magnetischen Feldern erreicht ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 839 678, 688 644, 704648;

französische Patentschrift Nr. 947 716;

britische Patentschrift Nr. 628 745;

deutsche Patentanmeldungen R 4510 VIII a/21 a¹ (bekanntgemacht am 21. 5. 53), E 2001 Villa/21 a¹ (bekanntgemacht am 12. 7. 51).

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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