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Verfahren zur Abtastung von Fernsehbildern Bei der Verwendung von
Kathodenstrahlröhren bei Senderanordnungen zur Abtastung von Filmbildern oder sichtbarer
Vorgänge ist es von grundlegender Bedeutung, daß: alle Organe die geringste Arbeitsträgheit
aufweisen. Insbesondere verdient hierbei das Lumineszenzmaterial der Kathodenstrahlröhmen
eine besondere Beachtung. Bei den bisher verwendeten Fernsehsendereinrichtungen
mit Kathodenstrahlröhren wurde die Phosphbreszenzerscheinung, welche. allein erhebliche
Lichtenergien liefert, .bentzt. Unter der Phosphoresienzerscheinung " bei deri fälschlicherweise
Fluoreszenzschirm- genannten Schirmen wird `bekanntlich ein Leuchten verständen,
welches nicht momentan der Ka.tho:denstrahlerregung folgt und auch eine gewisse
Zeit zum Abklingen benötigt. Bei Silicaten, beispielsweise Zinksilicat, liegen diese
Abklingzeiten, die sog. Ausleuchtzeiten, in der Größenoridnung 1/1o Sekunde und
sind teilweise sogar von noch höherer Größenordnung: .
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Für Empfängerröhren mag eine derartige Nachleuchtdauer der Schirmsubstanz
durchaus zulässig und brauchbar sein, um die Flimmerwirkung zu beseitigen; jedoch
ist bei der Verwendung von Kathodenstrahlröhren 'auf der Senderseite ein Nachleuchten
von einer derartigen Dauer schädlich, da hierdurch Fälschungen der tatsächlichen
Helligkeit der einzelnen Punkte eintreten.
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Bei der Trägheit des menschlichen Auges wird Büiberdies bei Empfängerröhren
die Nachleuchtdiauer bis zu einem gewissen Grade nicht als störend empfunden. Im
Gegensatz dazu ist aber auf der Sendeseite bei .der Verwendung von Photozellenanordnungeneuie
Nachleuchtdauer außerordentlich schädlich, da die Photozellenanordnung bei dem Nachleuchten,
welches von der Größe ,und Dauer der jeweiligen Leurhtschirmanregumg der betreffenden
Schirmpunkte abhängt, die einzelnen _ Punkte nicht '-entsprechend ihrer tat- . sächlichen
Helligkeit abtasten würde. Bekanntlich wird der Leuchtschirm durch eime Abbildungsoptik
punktweise auf d,ie Photozell:en.anordnung abgebildet, welche ihrerseits den Absolutwext
der tatsächlichen Belichtung in .elektrische Spannungsschwankungen umsetzt. Ein
schädliches, von der Dauer und Größe der Bestrahlung eines Bildpunktes abhängiges
Nachleuchten wird ebenfalls von der Photozellenanordnung aufgenommen und
in
elektrische Spannungswerte umgesetzt. Hierdurch entstehen die genannten Störungen.,
so daß es erforderlich ist, auf der Sendeseite für die Leuchtschirmsubstanz Mate.=
rialien zu verwenden, deren Fluoreszenzer scheu. nungen gegenüber den Phosp:horeszenzerschei;;
nungen bei Kathodenstrahlanre;gung relativ groß sind.
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Die obenerwähnten Materialien, insbesondere also Zinksilicat, kommen
demzufolge als Schirmmaterial für Fernsehsender nicht in Frage: Wesentlich günstigere
Eigenschafteil für den vorliegenden Zweck zeigen, wie Untersuchungen ergeben haben,
Caicium- und Cadmiumwölfrainat. Fei reinem Calcium- und Cadmiumwo.lframat liegen
die Ein- und Ausleuchtzeiten in der Größenordnung von i o-5 Sekunden. Für detailreiches
Fernsehen ist jedoch auch die Trägheit dieser Materialien an sich noch zu .groß.
Ideal für den Schirau eines Katho-denstrahlfernsehsenders wäre ein Schirmmaterial,
welches lediglich die Fluoreszenzerscheinung ausnutzt, wobei unter Fluoreszenz im
üblichen Sinne eine Leuchtersch einung verstanden ist, die momentan mit der Erregung
einsetzt und momentan bei der Beendigung der Erregung aussetzt. .Durch Beimischungen
von Molybdän, Vanadium-ünd Spuren von Zinksilicat zum Calciumwolframat hat man erreicht,
den Fluoreszenzeffekt gegenübex dem Phosphoreszenz,effekt wesentlich' zu steigern
und so das Nachleuchten praktisch zu unterdrücken oder herabzumindern.
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Es ist. schwierig, die Grenze zwischen der Leuchtwirkung, welche durch
Fluoreszenz einerseits und Phosphoreszenz andererseits bei Kathodenstxa;hlerregung
hervorgerufen wird, exakt zu ziehen. Mit Hilfe besonderer Meßenrichtungen, welche
die quantitative Erfassung. hochfrequenter Lichtschwankungen erlauben, ist es nun
gelungen, den zeitlichen Verlauf beider Effekte aufzunehmen. Dabei zeigt sich, daß
bei dem untersuchten Matexial die Fluoreszenz immer noch etwa i bis 2 Zehnerpotenzen
weniger Licht liefert als die Phosphoreszenz. Dies dürfte auch der Grund sein, weshalb
man bisher vielfach angenommen hat; daß im wesentlichen nur die Phosphoreszenz wirksam
ist. Die helle Phosphoreszenz überdeckt die schwache Fluoreszenz, wie an Hand der
Abb. i und 2 näher erörtert sein soll.
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In Abb. i ist die stoßartige Kathodenstrahlerregung eines Schirmflächenelementes
in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Beispielsweise möge dieser Erregungsstoß
1/i000000 Sekunde betragen. Dann erfolgt eine momentane Erregung des Schirmflächenelementes
zur Fluoreszenz und eine langsam anklingende, jedoch wesentlich stärker verlaufende
und sehr langsam abklingende Phosphoreszenzerscheinung. Dies ist in Abb.2 näher
dargestellt, wo die Lichtmenge in Ab-
hängigkeit der Zeit einerseits für die
Flüores-@.zenzerscheinung, andererseits für die Phosioreszenzerscheinung dargestellt
ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung soll nun bei der Abtastung von Fernsehbildern
auf der Sendeseite unter Verwendung von Kathodenstrahlröhren, deren Kathodenstrahl
die Abtastung des Bildes vornimmt, in Verbindung mit zur Bildabtastung dienenden
Photozellenanor dnungen und nachgeschaltetem Verstärker, bei Verwendung von Leuchtschirmsubstanzen,
deren Fluoreszenzerscheinung gegenüber der Phosphoreszenz:erscheinung bei Kathodenstrahlanregung
relativ groß ist, der nachgeschaltete Verstärker eine derartige Frequenzcharakteristik
aufweisen, daß die sich bei langsamen Hlelligkeitswechseln ergebenden Fernsehbildfrequenzen
unter etwa 100 000 Hertz eine geringere Verstärkung erfahren: als die sich
bei schnelleren Helligkeitswechseln ergebenden Frequenzen.
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Gemäß der Erfindung soll insbesondere die Verstärkereinrichtung eine
Charakteristik aufweisen, welche im langsamen Frequenzbereich in eine parallel zurAbzisse
liegende, darauf ansteigende und für den hohen Frequenzbereich wieder in eine zur
Abszisse parallel laufende Verstärkungskurve übergeht.
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In Frequenzgebieten unterhalb von too ooo Hertz ist die starke Phosphoreszenzerscheinung
nicht schädlich, da es gelingt, mit Hilfe der modernen Entzerrungsmethoden im Verstärker
diesem eine Frequenzcharakteristik zu geben, daß die starke Phosphoreszenzerscheinung
bei tiefen Frequenzen die gleichen Ausgangsspannungen wie die schwache Fluoreszenzerscheinung
bei höheren Frequenzen ergibt. Die Trennung von Phosphoreszenz- und Fluoreszenzerschei;nung
bei niedrigeren Frequenzen ist schwieriger und auch nicht erforderlich, während
sie bei hohen Frequenzen sich automatisch ergibt, da die -Phosphoreszenzerscheinung
derart träge ist, daß sie .gegenüber den schnell erfolgenden Erregungsänderungen
eine konstante Helligkeitsamplitude liefert.
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Man verwendet demzufolge zweckmäßig einen Verstärker für die Photozellenspannung;
der etwa eine Frequenzcharakteristik aufweist, wie sie in der Abh.3 dargestellt
ist. Hier ist der Verstärkungsgrad V in Abhängigkeit von f (in Hertz) angegeben
Um zu bewirken, daß auch die schwächere Fluoreszenzerscheinung in dem Photozellenverstärker
des Senders noch Spannungen hervorruft, welche oberhalb des Schrotpegels liegen,
sind gegebenenfalls in der Kathodenstrahlröhre des Senders besonders große
Strahlenenergien
umzusetzen, beispielsweise Strahlströme von 1/1o bis i Miniampere bei 3 bis io'11V
Geschwindigkeit.
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Damit nicht allzu große Unterschiede der Frequenzcharakteristik des
Sendeverstärkers erforderlich werden, verwendet man zweckmäßig Materialien, bei
denen die Phosphoreszenzerscheinung im Vergleich zur Fluoreszenzerscheinung möglichst
klein bleibt. Die meisten der hierfür in Frage kommenden Materialien wurden bisher
wegen ihrer absolut genommen geringeren Lichtmenge als Schirmmaterial vernachlässigt.
Sie gewinnen erst durch die in der vorliegenden Erfindung niedergelegten Erkenntnisse
an Bedeutung. Ein Material, welches fast keine Pliosphoresz.enz aufweist, ist beispielsweise
Gips, welches sich somit vorzugsweise als Schirmmaterial für als Fernsehsender verwendete
Kathodenstrahlabtaströhren eignet.