Fernsebzerleger. Bei dem sogenannten Ikonoskop wird das zu übertragende Fernsehbild auf eine Fläche projiziert, die aus einem Mosaik winziger photoelektrischer Zellen besteht. Jede dieser kleinen Zellen stellt einen Miniaturkonden- sator dar, welcher die Wirkung der photo elektrischen Elektronenemission über die un gefähre Dauer der Bildabtastung, zum Bei spiel '/2s Sekunde, speichert.
Die auf diese Weise aufgehäuften Ladungen werden zum Zwecke der Sendermodulation durch einen in Parallelzeilenbewegung über die Mosaik fläche gleitenden Kathodenstrahl abgetastet, der synchron mit dem in der Braunsehen Röhre des Bildempfängers läuft.
Bei dieser Anordnung ergeben sich grosse Schwierigkeiten aus der Ungleichförmigkeit der äusserst dünnen photoelektrischen Sensi- bilisierungsschicht (Cäsiumschicht) der Mo saikfläche und aus der schädlichen, ihre Empfindlichkeit schnell aber ungleich her- absetzenden Zerstäubungswirkung des ein fallenden Elektronenbündels. Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Schwierig keiten und die Steigerung und Erhaltung der bei dem Ikonoskop grundsätzlich aber nur kurzdauernd vorhandenen Lichtempfindlich keit über ausreichende Zeiträume.
Gemäss der Erfindung wird ein Fernseh- zerleger vorgeschlagen, bei dem von der An ordnung eines Elektronenmikroskopes Ge brauch gemacht wird, dessen im Hoch vakuum befindliche Elektronenquelle eine photoelektriseh aktivierte Kathode ist, auf die das zu übertragende Bild projiziert wird, und die elektronenoptisch vergrössert auf ein Mosaik von mit Kapazität behafteten, von einander isolierten Auffangelektroden abge bildet wird, welche durch einen synchron und konphas mit dem des bilderzeugenden Empfängers bewegten,
unabhängig erzeug- ten Kathodenstrahl innerhalb der gleichen Röhre nacheinander abgetastet werden.
Ein Ausführungsbeispiel eines derarti gen Fernsehzerlegers gemäss der Erfindung sei anhand der Abbildung erläutert.
Die Elektronenquelle wird hier gemäss der Abbildung durch eine photoelektrische Kathode 1 dargestellt, auf die das zu über tragende Bild. oder ein Teil desselben, am zweckmässigsten eine ganze Bildzeile 2, durch eine Optik 3 passend verkleinert projiziert wird. In der folgenden Beschrei bung soll nur der zuletzt genannte Fall wei ter behandelt werden, das heisst es wirkt auf die Photokathode jeweils eine einzige Zeile.
Der Zeilenwechsel wird beim Zerlegen eines Filmes durch dessen kontinuierliche Weiter verschiebung bewerkstelligt; bei Abtastung eines im Raume stationären zweidimensiona len Bildfeldes durch Zwischenschaltung einer die zweite Zerlegungskomponente liefernden Optik, zum Beispiel eines prismatischen Spie gelrades.
Dort, wo die Photokathode 1 vom Licht der Bildzeilenprojektion getroffen wird, entsteht eine längs derselben entspre chend der Helligkeitsverteilung in ihrer Dichte variierende photoelektrische Emission, deren linearer Verlauf durch das Elektro nenmikroskop (Elektroden 4, 5, ö) vergrö ssert auf ein getrenntes Mosaik 7 von mit Kapazität behafteten, voneinander isolierten Auffangelektroden abgebildet wird.
Letzte res besteht zum Beispiel aus einer in die Hochvakuumröhre eingebauten Zeile von ein zelnen voneinander isolierten makrosko- pischeu Elektroden 8, die von den beschleu nigten Photoelektronen getroffen und auf geladen werden. Diese Einzelelektroden 8 nehmen daher, je nach dem Intensitätsver lauf in der Bildzeile, eine verschiedene La dungsmenge auf.
Dabei kann ihre Kapazität gegenüber einer gemeinsamen positiven Sam- melelektrode 9 zur Speicherung in gleicher Weise wie bei einem Fernsehzerleger nach Art des Ikonoskopes ausgenutzt werden, so dass in dem hier ausgeführten Falle die Akkumulierung des Lichteffektes über die Übertragungsdauer einer Bildzeile erfolgt und demnach gegenüber dem bisherigen Prin zip des Punkt für Punkt abgetasteten Fern sehbildes ein grosser Gewinn an Lichtemp findlichkeit resultiert.
Die im Elektronen mikroskop durch die elektrische Beschleuni gung bewirkte Energieverstärkung der Photo elektronen wird weitgehend ausgenutzt, da es auf diese Weise möglich ist, die Einzelelek troden 8 auf eine relativ zur Gegenelektrode 9 ziemlich hohe negative Spannung aufzu laden.
Um die längs der Kontaktzeile 7 variie renden gespeicherten Ladungen für die Mo dulation des Fernsehsenders auszuwerten, be nutzt man einen selbständigen konstanten Kathodenstrahl von genügend kleinem Auf treffquerschnitt. Dieser durch die gestrichelte Linie 10 angedeutete Kathodenstrahl stammt aus einer unabhängigen Quelle (Glühkathode 11) und wird längs 7 synchron und in Phase mit dem zeilenschreibenden Strahl der Bildempfangsröhre bewegt. Da es hierbei darauf ankommt, die mehr oder weniger gro ssen negativen Ladungen der Einzelkonden satoren 8 zu neutralisieren, muss von dem einfallenden. Strahl 10 eine entsprechende positive Ladung freigemacht werden.
Dies geschieht vorteilhaft mit Hilfe von Sekun- därelektronenemission, die der primäre Elek tronenaufprall an den Elektroden 8 der Kon taktzeile, besser an damit einzeln verbunde nen besonderen Kontaktflächen 12 auslöst.
Man kann die .Sekundäremission dadurch fördern, dass man die Flächen 12 aus geeig netem Metall herstellt oder mit' Überzügen versieht, welche die Elektronenabgabe be günstigen; ferner dadurch, dass man für pas sende Teilchengeschwindigkeit in dem ab tastenden Kathodenstrahl sorgt und den Prallflächen 12, eine relativ dazu stark posi tive Sammelelektrode 13 gegenüberstellt, die durch ihr Feld das Absaugen der Sekundär elektronen ermöglicht.
Umgekehrt kann. man bei der elektronenmikroskopischen "Abbil- dung" der Photoelektronenquelle 1 auf die Elektroden 8 eine schädliche Sekundäremis sion dieser Kontaktreihe durch eine stark negative Sammelelektrode 14 verhindern, die den Elektroden 8 gegenübersteht und wie das Fanggitter einer Pentode wirkt.
Durch starke Sekundäremission an den Abtastflächen 12 wird bewirkt, dass diese letzteren in der Zeiteinheit eine höhere Zahl von Elektronen abgeben, als der Strahl 10 ihnen zuführt. Das heisst es wird positive Ladung zur Kompensation der negativen Aufladung der Elektroden 8 frei, wobei der für die Sendermodulation auszunützende Ausgleichsvorgang wunschgemäss in seiner Intensität gemäss der Helligkeitsverteilung längs der Bildzeile variiert.
Unterbricht man bei der Abtastung den Kathodenstrahl 10 durch bekannte Mittel (Hilfselektrode nahe der Kathode 11) im Rhythmus einer hohen Frequenz, deren Pe riodendauer ein ganzzahliger Bruchteil der Dauer der Überquerung des einzelnen Flä chenelementes 12 sein soll (um störende In terferenz zwischen der Unterbrechungsperiode und dem Raster der Kontaktzeile zu verhü ten), so erhält man ohne weiteres die für die Weiterverstärkung der Bildsignale er wünschte Trägerschwingung.
Ein Vorteil der beschriebenen Anord nung besteht darin, dass die lichtelektrisch wirksame Fläche 1 nicht dauernd von schnel len Elektronen getroffen und dadurch des aktiviert wird, wie beim Ikonoskop. Positive Ionen landen überwiegend an der stark nega tiven Zwischenelektrode 5, die die Photo kathode 1 vor raschem Angriff schützt. Wird, wie gesagt, nur eine einzige Bildzeile auf 1 entworfen, so ist es leicht, auf dieser eine Zone genügend gleichförmiger photo elektrischer Empfindlichkeit zu finden. Fer ner wäre es möglich, die Bildzeile auf der Fläche 1 zu verlagern, zum Beispiel dadurch, dass man diese von aussen her verschiebbar oder verdrehbar macht, etwa in Form einer rotierenden Scheibe.
Die lineare Homogeni tät der lichtelektrischen Wirkung kann noch weiter gefördert werden, indem man den me tallischen Träger der aktivierenden Substanz (zum Beispiel Cäsium) aufrautet bezw. mit einem sehr feinen Raster von scharfen Kan ten oder Schneiden versieht, an denen eine besonders hohe und gleichmässige Photo- elektronenemission entsteht.
Ein zweiter Vorteil der dargestellten An ordnung besteht darin, dass von den immer hin zahlreichen einzelnen Elementen 8 der Kontaktzeile 7 aus keine getrennten, isolier ten Durchführungen durch die Kolbenwand der Röhre zu erfolgen brauchen, wodurch deren Herstellung ausserordentlich erschwert würde. Arbeitet man mit Abbildung grö sserer Bildteile auf die Photokathode 1, so muss an die .Stelle der linearen Kontaktreihe 7 ein entsprechendes zweidimensionales Raster von sehr vielen Einzelelektroden tre ten.
Man bildet dann die gemeinsam positive Gegenbelegung 9 als feines Netz aus, durch dessen Maschen der Abtaststrahl 10 hin durchgehen kann, die Einzelelektroden 8 als getrennte Leiter, die durch eine isolie rende Trägerschicht (zum Beispiel Glimmer) hindurchgeführt sind und auf der Rückseite in Spitzen endigen, welche frei in den Maschen des Netzes 9 stehen. An diesen Spitzen findet beim Auftreffen des Katho denstrahls 10 die gewünschte Sekundär emission statt, durch welche die individuellen Ladungen der Elektroden 8 momentan ver nichtet werden. In gleicher Weise kann man natürlich vorgehen, wenn 7 eine einzige Kon taktzeile darstellt, wie vorstehend zugrunde gelegt.
Die bei der Entladung der einzelnen Elemente 8-9 der Kontaktzeile oder des Kontaktrasters entstehenden Ausgleichs stromstösse wirken über einen Koppelwider stand 15 auf die Eingangsröhre 16 des Bild verstärkers 17. Durch geeignete Schaltmäss- nahmen sorgt man dafür, dass der Koppel widerstand 15 nur von den erwünschten, in ihrer Frequenz bestimmten Stromimpulsen der Bildpunktabtastung durchflossen wird, während die .Summe der positiven Ruflade ströme, die von den Photoelektronen in 9 ausgelöst werden,
und deren Periode durch die Bildzeilenübertragungsdauer gegeben ist, durch Einführung einer frequenzabhängigen Weiche oder auf äquivalentem Wege für die Modulation wirkungslos gemacht wird.
Man kann die von den Photoelektronen getroffenen Flächen 8 selber für die Ab tastung durch den Kathodenstrahl 10 aus nutzen, der dann von der Vorderseite kom men muss, und ihnen hierzu eine gemeinsame Hilfselektrode gegenüberstellen, die während des Einfalls der Photoelektronen überwie gend negativ gehalten wird, wogegen sie während des Auftreffens des abtastenden Kathodenstrahls zwecks Absai bgung der Se kundärelektronen stark positiv ist.
In die sem Falle erscheint es aber unerlässlich, die Beleuchtung auf einen Bruchteil, zum Bei spiel 10i%, der Übertragungsdauer jeder Zeile zu beschränken, damit während der restlichen Zeit die Abtastung durch 10 er folgen kann.
Die abwechselnd positive oder negative Vorspannung an der gemeinsamen Hilfselektrode kann zum Beispiel durch eine mäanderförmig verlaufende Wechselspan nung geliefert werden. Eine geeignete Wechselspannung dieser Art tritt zum Bei spiel bei magnetischer Ablenkung an. den Enden der von einem sägezahnförmigen Strom durchflossenen Ablenkspule auf.
TV decomposer. In the so-called iconoscope, the television picture to be transmitted is projected onto a surface that consists of a mosaic of tiny photoelectric cells. Each of these small cells represents a miniature capacitor which stores the effect of the photoelectric electron emission over the approximate duration of the image scan, for example 1/2 second of a second.
The charges accumulated in this way are scanned for the purpose of transmitter modulation by a cathode ray gliding in parallel lines over the mosaic surface, which runs synchronously with the one in the Braunsehen tube of the image receiver.
With this arrangement, great difficulties arise from the non-uniformity of the extremely thin photoelectric sensitization layer (cesium layer) of the mosaic surface and from the harmful sputtering effect of the incident electron beam, which quickly but unequally reduces its sensitivity. The aim of the invention is to avoid these difficulties and to increase and maintain the light sensitivity that is basically present in the iconoscope but only briefly over sufficient periods of time.
According to the invention, a television decomposer is proposed in which the arrangement of an electron microscope Ge is made use of, the high vacuum electron source of which is a photoelectrically activated cathode onto which the image to be transmitted is projected and which is magnified electronically Mosaic of capacitive, isolated collecting electrodes is formed, which are moved by a synchronous and concurrent with that of the image-generating receiver,
independently generated cathode rays can be scanned one after the other within the same tube.
An embodiment of such a television dismantling device according to the invention will be explained with reference to the figure.
The electron source is represented here as shown in the figure by a photoelectric cathode 1, onto which the image to be transmitted. or a part of it, most expediently a whole image line 2, is projected by an optics 3 in a suitably reduced size. In the following description, only the last-mentioned case will be treated further, that is, a single line acts on the photocathode.
The line change is achieved when a film is dismantled by continuously shifting it; when scanning a two-dimensional image field that is stationary in space by interposing an optical system that supplies the second decomposition component, for example a prismatic mirror wheel.
Where the photocathode 1 is struck by the light of the image line projection, a photoelectric emission that varies along the same according to the brightness distribution in its density occurs, the linear course of which through the electron microscope (electrodes 4, 5, 6) enlarged to a separate mosaic 7 is imaged by collecting electrodes that have capacitance and are isolated from one another.
The latter consists, for example, of a row of individual macroscopic electrodes 8 built into the high vacuum tube, which are isolated from one another and which are hit and charged by the accelerated photoelectrons. These individual electrodes 8 therefore take on a different amount of charge, depending on the course of the intensity in the image line.
Their capacity compared to a common positive collecting electrode 9 can be used for storage in the same way as with a television dismantling device like the iconoscope, so that in the case described here the light effect is accumulated over the transmission time of an image line and therefore compared to the previous one The principle of the point-by-point scanned television image results in a large gain in light sensitivity.
The energy amplification of the photo electrons caused by the electrical acceleration in the electron microscope is largely exploited, as it is possible in this way to load the single electrodes 8 onto a relatively high negative voltage relative to the counter electrode 9.
In order to evaluate the stored charges varying along the contact line 7 for the modulation of the television transmitter, an independent, constant cathode ray of sufficiently small cross-section is used. This cathode ray indicated by the dashed line 10 comes from an independent source (hot cathode 11) and is moved along 7 synchronously and in phase with the line writing ray of the image receiving tube. Since it is important here to neutralize the more or less large negative charges of the individual capacitors 8, the incident must be Beam 10 a corresponding positive charge can be released.
This is advantageously done with the aid of secondary electron emission, which the primary electron impact triggers on the electrodes 8 of the contact line, better on special contact surfaces 12 connected to them individually.
You can promote the .Sekundäremission in that the surfaces 12 are made of suitable metal or provided with 'coatings that favor the electron release; also by ensuring that the particle speed is appropriate in the scanning cathode ray and the baffles 12, a relatively strong positive collecting electrode 13, which enables the suction of the secondary electrons through its field.
Vice versa can. in the electron microscopic "imaging" of the photoelectron source 1 on the electrodes 8, a harmful secondary emission of this series of contacts is prevented by a strongly negative collecting electrode 14 which faces the electrodes 8 and acts like the catching grid of a pentode.
The strong secondary emission at the scanning surfaces 12 causes the latter to emit a higher number of electrons per unit of time than the beam 10 supplies to them. This means that positive charge is released to compensate for the negative charge of the electrodes 8, the compensation process to be used for the transmitter modulation varying as desired in its intensity according to the brightness distribution along the image line.
If you interrupt the scanning of the cathode ray 10 by known means (auxiliary electrode near the cathode 11) in the rhythm of a high frequency, the period duration should be an integral fraction of the duration of the crossing of the individual surface element 12 (to disruptive interference between the interruption period and To prevent the grid of the contact line), the carrier oscillation desired for the further amplification of the image signals is easily obtained.
One advantage of the described arrangement is that the photoelectrically effective surface 1 is not constantly hit by fast electrons and thereby activated, as is the case with the iconoscope. Positive ions land mainly on the strongly negative intermediate electrode 5, which protects the photo cathode 1 from rapid attack. If, as stated, only a single image line is designed on 1, it is easy to find on this one zone of sufficiently uniform photoelectric sensitivity. Furthermore, it would be possible to shift the image line on the surface 1, for example by making it displaceable or rotatable from the outside, for example in the form of a rotating disk.
The linear homogeneity of the photoelectric effect can be further promoted by roughening the metallic carrier of the activating substance (for example cesium) or. provided with a very fine grid of sharp edges or cutting edges, on which a particularly high and even photo-electron emission occurs.
A second advantage of the arrangement shown is that of the numerous individual elements 8 of the contact line 7, no separate, isolated bushings need to be made through the piston wall of the tube, which would make their production extremely difficult. If one works with the mapping of larger parts of the image onto the photocathode 1, a corresponding two-dimensional grid of very many individual electrodes must be placed at the point of the linear contact row 7.
The mutually positive counter-occupancy 9 is then formed as a fine network through the mesh of which the scanning beam 10 can pass, the individual electrodes 8 as separate conductors, which are passed through an insulating carrier layer (for example mica) and end in tips on the back which are free in the mesh of the network 9. At these tips, when the cathode ray 10 hits, the desired secondary emission takes place, through which the individual charges of the electrodes 8 are momentarily destroyed. You can of course proceed in the same way if 7 represents a single contact line, as stated above.
The compensating current surges that arise when the individual elements 8-9 of the contact line or the contact grid are discharged act via a coupling resistor 15 on the input tube 16 of the image amplifier 17. Suitable switching measures ensure that the coupling resistor 15 is only used by the desired current pulses of the pixel scanning with a specific frequency flowing through it, while the sum of the positive call charge currents that are triggered by the photoelectrons in 9,
and the period of which is given by the picture line transmission time, is made ineffective for the modulation by introducing a frequency-dependent crossover or in an equivalent way.
You can use the areas 8 hit by the photoelectrons yourself for scanning from the cathode ray 10, which then has to come from the front, and for this purpose you can contrast them with a common auxiliary electrode that is kept negative during the incidence of the photoelectrons, whereas it is strongly positive during the impact of the scanning cathode ray for the purpose of Absai bgung the secondary electrons.
In this case, however, it appears essential to limit the lighting to a fraction, for example 10%, of the transmission time of each line so that the scanning can be followed by 10 during the rest of the time.
The alternating positive or negative bias voltage on the common auxiliary electrode can be supplied, for example, by a meandering alternating voltage. A suitable alternating voltage of this type occurs, for example, with magnetic deflection. the ends of the deflection coil through which a sawtooth-shaped current flows.