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Fernsehaufnahmeeinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf Fernsehaufnahmeeinrichtungen
und hat eine verbesserte Methode zum Ziele, welche die Beeinflussung der Leitfähigkeit
durch Bestrahlung für die Bildauflösung und -verstärkung benutzt im Unterschied
zu anderen Typen von Fernsehaufnahmeröhren, wie sie z. B. bekannt und im Gebrauch
sind, welche den lichtelektrischen Effekt, z. B. einer Photokathode oder eines photoelektrischen
.Speicherschirmes, 7u diesem Zwecke ausnutzen.
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Entsprechend dem vorliegenden Erfindungsgedanken wird eine Fernsehaufnahmeapparatur
vorgeschlagen, bei der ein optisches Bild des zu übertragenden Gegenstandes auf
die eine Seite eines Bildschirmes projiziert wird, um durch Abtastung der anderen
Seite in elektrische Bildsignale zerlegt zu werden, die so ausgebildet ist, daß
der Bildschirm zwei hintereinander in einen Stromkreis geschaltete Schichten aufweist,
deren Leitfähigkeit durch Bestrahlung beeinflußt werden kann, und daß die eine Schicht
in ihrer Leitfähigkeit über die Oberfläche in Übereinstimmung mit der ßelligkeitsverteilung
des auf sie projizierten, zu übertragenden Bildes beeinflußt wird, während die zweite
Schicht durch einen sie punktweise abtastenden Strahl, beispielsweise Elektronenstrahl,
oder durch einen wandernden Lichtfleck Punkt für Punkt kurzzeitig leitend gemacht
wird, so daß der Strom in dem die beiden Schichten des Bildschirmes enthaltenden
Stromkreis ein Maß für die Helligkeit des jeweils abgetasteten Bildpunktes ergibt.
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Eine Ausführung des vorliegenden Erfindungsgedankens enthält zwei
Schichten einer durch Bestrahlung in ihrer Leitfähigkeit zu beeinflussenden
Substanz,
welche durch eine undurchsichtige Schicht voneinander getrennt und optisch gegeneinander
abgeschirmt sind. Diese undurchsichtige Schicht grenzt an beide Schichten unmittelbar
an und besitzt ihrerseits einen großen Widerstand parallel zu ihrer Oberfläche,
dagegen eine hohe Leitfähigkeit senkrecht dazu. Die beiden Schichten sowie die undurchsichtige
Schicht sind zwischen zwei durchsichtige, leitende Schichten eingeschaltet, welche
Elektroden bilden und in einen äußeren Stromkreis einbezogen sind, der aus einer
getrennten Stromquelle versorgt wird.
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Alle obenerwähnten Schichten können zweckmäßigerweise auf einer Seite
eines geeigneten durchsichtigen Trägers angeordnet werden, z. B. einer Glimmerplatte,
auf die die verschiedenen Schichten niedergeschlagen oder in anderer Weise aufeinanderfolgend
als Filme, Überzüge oder auf eine sonstige Art aufgetragen werden können. Die Schichten
veränderbarer Leitfähigkeit können z. B. aus Selen oder Cadmiumsulfid bestehen,
während die undurchsichtige Schicht z. B. aus einem geeigneten dünnen, halbleitenden
Glas hergestellt ist. Diese Schicht muß genügend dünn sein, um jeden Verlust an
Bildschärfe auszuschließen. Die durchsichtigen, leitendenSchichten müssen inForm
eines durchsichtigen, leitenden, metallischen Films, z. B. aus Aluminium, aufgetragen
werden, wie es bereits bei der Herstellung von Fernsehaufnahmeröhren bekannt ist.
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Bei der praktischen Ausführung werden die beiden Elektroden an den
erwähnten Stromkreis angeschlossen, und ein optisches Bild der zu übertragenden
Szene wird auf die eine Seite der Anordnung projiziert, d. h. durch die durchsichtige
Trägerschicht hindurch, wodurch ein originalgetreues optisches Bild auf einer der
Schichten mit veränderbarer Leitfähigkeit durch die anliegende durchsichtige Elektrodenschicht
hindurch erzeugt wird, während die andere Schicht auf der gegenüberliegenden Seite
der Anordnung von einem Lichtpunkt konstanter Helligkeit abgetastet wird. Unter
dem Einfluß des projizierten Bildes wird die Leitfähigkeit der Schicht 3, auf welche
dieses Bild trifft, mehr oder weniger geändert, und zwar von Punkt zu Punkt über
die gesamte Fläche entsprechend der in dem Bild vorhandenen Helligkeitsverteilung.
Zur gleichen Zeit tastet ein Lichtpunkt die andere Schicht mit veränderbarer Leitfähigkeit
ab, wobei der jeweils berührte Punkt dieser Schicht kurzzeitig leitend wird, so
daß ein momentaner Stromfluß zwischen beiden Elektroden durch den erwähnten Punkt
der von dem Lichtpunkt abgetasteten Schicht 5, den Punkten der undurchsichtigen
Zwischenschicht q. und der anderen Schicht 3 mit veränderbarer Leitfähigkeit zustande
kommt, welche sich unmittelbar gegenüber dem abgetasteten Punkt der erstgenannten
Schicht 5 befinden. Daraufhin wird in dem äußeren Stromkreis ein Stromfluß erzeugt,
dessen Größe von der von Punkt zu Punkt sich unter dem Einfluß der Helligkeitsverteilung
des projizierten Bildes ändernden Leitfähigkeit der Schicht 3 abhängig ist. Auf
Grund der beschriebenen Eigenschaften der undurchsichtigen Zwischenschicht wird
der Stromfluß zwischen zwei entsprechenden Punkten der Schichten 3 und 5 durch die
Zwischenschicht nicht beeinträchtigt, jedoch wird auf der anderen Seite eine Streuung
senkrecht zur Oberfläche in der Richtung zu angrenzenden Punkten der Fläche vermieden.
Diese Schicht wird undurchsichtig ausgeführt, um zu verhindern, daß Lichtanteile
des projizierten Bildes die abzutastende Schicht 5 auf Umwegen erreichen, und um
gleichfalls zu vermeiden, daß Licht von dem abtastenden Lichtpunkt die Schicht 3
erreicht, auf welche das zu übertragende Bild projiziert wird. Aus dem Vorangegangenen
ist ersichtlich, daß, während der Lichtpunkt von Punkt zu Punkt über die abzutastende
Schicht 5 streicht, ein entsprechender Signalstrom in dem angeschlossenen Kreis
auftritt, dessen Modulation davon abhängt, in welchem Umfang die jeweiligen Punkte
der vom projizierten Bild getroffenen Schicht 3 der jeweiligen Helligkeitsverteilung
entsprechend leitend geworden sind. Dieser modulierte Strom stellt somit die Bildausgangsspannung
der Anordnungen dar, welche in bekannter Weise verstärkt und gesendet werden kann.
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Der abtastende Lichtstrahl kann durch in der Fernsehpraxis bekannte
Methoden erzeugt werden und läßt sich z. B. auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre
erzeugen. Der auf dem Bildschirm durch den abtastenden Strahl erzeugte Raster kann
mittels einer geeigneten Linsenanordnung auf die abgetastete Schicht 5 der beschriebenen
Aufnahmeeinrichtung projiziert werden.
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Ein Vorteil der beschriebenen Aufnahmeeinrichtung besteht darin, daß
dieselbe nicht in einem evakuierten Glaskörper angeordnet werden muß, wie es bei
den bekannten Aufnahmeverfahren der Fernsehtechnik erforderlich ist. Falls der abtastende
Lichtstrahl durch andere Vorrichtungen als durch eine Kathodenstrahlröhre erzeugt
wird, z. B. durch mechanische Einrichtungen, kann der ganze Aufnahmeapparat ohne
oder wenigstens ohne komplizierte Vakuumeinrichtungen ausgeführt werden.
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Der Erfindungsgedanke ist jedoch in dieser Hinsicht nicht beschränkt,
da auch solche Abtasteinrichtungen angewendet werden können, welche die Verwendung
einer Vakuumröhre vorsehen, wobei in diesem Fall die beschriebene Aufnahmeeinrichtung
in der gleichen Röhre untergebracht werden kann. Zum Beispiel kann in dem bereits
beschriebenen Fall, in welchem der abtastende Lichtstrahl mittels einer Kathodenstrahlröhre
erzeugt wird, die beschriebene Aufnahmeeinrichtung innerhalb dieser Röhre in unmittelbarer
Nähe des Fluoreszenzschirmes angeordnet werden. Der Fluoreszenzschirm kann in diesem
Fall als eine Schicht ausgebildet werden, die sich auf der Schicht 5 befindet, welche
abgetastet wird.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung soll sie unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen, welche einige besondere Ausführungsarten als Beispiele erläutern,
im einzelnen erläutert werden.
Fig. i stellt ein komplettes Bauelement
dar, wie es in der beschriebenen Erfindung benutzt wird; Fig. 2 zeigt schematisch
eine Anordnung, die die der Erfindung zugrunde liegenden Prinzipien darlegt; Fig.
3 zeigt eine von Fig. 2 abweichende Ausführungsweise; Fig.4 und 5 zeigen abgewandelte
Ausführungsformen des kompletten Elementes.
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In Fig. i ist ein komplettes Aufnahmeelement dargestellt, welches
aus einer durchsichtigen. Trägerschicht i aus Glimmer besteht, auf welcher nacheinander
eine ebenfalls durchsichtige, leitende Schicht 2 aus einem Aluminiumfilm, eine Bildschicht
3 veränderbarer Leitfähigkeit aus Selen oder Cadmiumsulfid, eine undurchsichtige
Zwischenschicht q., welche eine hohe Leitfähigkeit senkrecht zu ihrer Oberfläche,
dagegen eine geringe Leitfähigkeit parallel zu ihrer Fläche besitzt und z. B. aus
einer dünnen Schicht einer halbleitenden Glassorte bestehen kann, eine Schicht 5
von durch Beleuchtung veränderbarer Leitfähigkeit aus Selen oder Cadmiumsulfid und
eine durchsichtige, leitende Schicht 6, ebenfalls aus dünner Aluminiumfolie, vorgesehen
sind. Ein elektrischer Stromkreis aus Batterie 12, Belastungswiderstand 13 und einem
Verstärker 1,4 wird an die durchsichtige, leitende Schicht 2 und die ebenfalls leitende
Schicht 6 angeschlossen.
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Fig. 2 zeigt, wie das in Fig. i beschriebene kompletteSchaltelement
bei einer fürFernsehaufnahmezwecke bestimmten Einrichtung angewendet wird. In dieser
Figur bedeutet 7 einen Gegenstand bzw. eine Szene, die übertragen werden soll, 8
ein Linsensystem, um ein naturgetreues Bild der Szene 7 auf dem kompletten Element
9 abzubilden, welches identisch mit der in Fig. i wiedergegebenen Ausbildung ist.
Eine Kathodenstrahlröhre i i mit dem üblichen Fluoreszenzschirm i 1a wird mit Hilfe
der bekannten Ablenkorgane betrieben, wodurch in bekannter Weise auf dem Ablenkschirm
i ja ein Fernsehraster erzeugt wird. Dieser Raster wird mittels eines optischen
Systems io auf das komplette Element 9 projiziert. Das optische Bild des Gegenstandes
7 wird somit durch die durchsichtige Schicht i und die gleichfalls durchsichtigeSchicht2
und weiter auf die Schicht 3 projiziert. Der abtastende Lichtstrahl, der mittels
des optischen Systems fokussiert ist, tastet die Schicht 5 mit einem Lichtpunkt
gleichbleibender Intensität ab.
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Unter dem Einfluß des von dem optischen System 8 projizierten Bildes
wird die Leitfähigkeit der Schicht 3, auf welche dieses Bild trifft, mehr oder weniger
geändert, und zwar von Punkt zu Punkt über die gesamte Fläche entsprechend der in
dem Bild vorhandenen Helligkeitsverteilung. Zur gleichen Zeit tastet ein mit Hilfe
des Linsensystems io fokussierter Lichtpunkt die andere Schicht 5 ab, wobei der
jeweils berührte Punkt dieser Schicht kurzzeitig leitend wird, so daß ein momentaner
Stromfluß zwischen den beiden Elektroden 2 und 6 durch den erwähnten Punkt der von
dem Lichtpunkt abgetasteten Schicht 5, den Punkten der undurchsichtigen Zwischenschicht
q. und der Bildschicht 3 zustande kommt, welche sich unmittelbar gegenüber dem abgetasteten
Punkt der ersten Schicht 5 befindet. Daraufhin wird in dem äußeren Stromkreis 12,
13 ein Strornfluß erzeugt, dessen Größe von der von Punkt zu Punkt sich unter dem
Einfluß der Helligkeitsverteilung des projizierten Bildes ändernden Leitfähigkeit
der Bildschicht 3 abhängig ist. Auf Grund der beschriebenen Eigenschaften der undurchsichtigen
Zwischenschicht q. wird der so zustande kommende Strom durch die Dicke dieser Schicht
an dem in Frage kommenden Punkt zwischen den gegenüberliegenden Punkten der beiden
Schichten 3 und 5 keine nennenswerte Schwächung erfahren, jedoch wird auf der anderen
Seite eine Streuung senkrecht zur Oberfläche in der Richtung zu angrenzenden Punkten
der Fläche vermieden. Diese Schicht q. wird undurchsichtig ausgeführt, um zu verhindern,
daß Lichtanteile des projizierten Bildes die abzutastende Schicht 5 auf Umwegen
erreichen, und um gleichfalls zu vermeiden, daß Licht von dem abtastenden Lichtpunkt
die Bildschicht 3 erreicht, auf welche das zu übertragende Bild projiziert wird.
Aus dem Vorangegangenen ist ersichtlich, daß, während der Lichtpunkt von Punkt zu
Punkt über die abzutastende Schicht 5 streicht, ein entsprechender Signalstrom in
dem angeschlossenen Kreis 12, 13 auftritt, dessen Modulation davon abhängt, in welchem
Umfang die jeweiligen Punkte der vom projizierten Bild getroffenen Schicht 3 der
jeweiligen Helligkeitsverteilung entsprechend leitend geworden sind. Dieser modulierte
Strom stellt somit die Bildausgangsspannung der Anordnung dar, die durch die Anordnung
14 verstärkt und in bekannter Weise gesendet werden kann. Der Verstärker 14 enthält,
wie in der Zeichnung dargestellt, eine Triodenstufe mit der Kathode iq.a, einem
Steuergitter 1q. b und der Anode 14c, an welch letzterer die verstärkte Ausgangsspannung
abgenommen werden kann.
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Der abtastende Lichtstrahl kann außer mit Hilfe eines Fernsehrasters
auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre auch in anderer passender Weise erzeugt
werden.
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Einbedeutender Vorteil der beschriebenen Fernsehaufnahmeanordnung
ist der, daß sie ohne einen evakuierten Hüllkörper verwendet werden kann, welcher
bekanntlich bei den üblichen Fernsehaufnahmeröhren erforderlich ist. Wenn der abtastende
Lichtstrahl durch andere Mittel als durch eine Kathodenstrahlröhre erzeugt wird,
z. B. durch mechanische Einrichtungen, kann die ganze Aufnahmeapparatur ohne jede
Vakuumgeräte oder wenigstens ohne komplizierte Vakuumgeräte ausgeführt werden.
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In einer abgewandelten Ausführungsform des beschriebenen Aufnahmeelementes
erhalten die Schichten 3 und 5 verschiedene Empfindlichkeitsverteilung, so daß auf
diese Weise Streulicht vom Bild 7 die Schicht 5 nicht zum Ansprechen bringt. In
ähnlicher Weise wird Nebenlicht von dem abtastenden Lichtstrahl keine Komponente
aufweisen,
welche die Schicht 3 beeinflußt. Insbesondere kann normales
weißes Licht in Verbindung mit einer für solches Licht besonders empfindlichen Schicht
3 auf der Bildseite verwendet werden und ultraviolette oder infrarote Strahlung
mit einer Schicht 5 aus entsprechendem selektivem Material auf der Abtastseite verwendet
werden. Da bei dieser Ausführungsweise eine Trennung der zu beiden Seiten der Symmetrieebene
des Aufnahmeelementes angewendeten Lichtstrahlen wie durch die undurchsichtige Schicht
4 in dem Ausführungsbeispiel 2 nicht mehr erforderlich ist, so@ kann diese undurchsichtige
Zwischenschicht bei dieser Ausführung weggelassen werden, da diese keine wichtige
Funktion mehr erfüllt.
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Bei einer alternativen Lösung entsprechend der Erfindung kann das
Aufnahmeelement oder die Aufnahmeeinrichtung auch innerhalb eines evakuierten Hüllkörpers
untergebracht werden, z. B. kann das Aufnahmeelement in den gleichen Glaskörper
eingebaut werden, in welchem auch die Kathodenstrahlröhre untergebracht ist, welche
auf ihrem Bildschirm die für die Bildabtastung erforderlichen Lichtpunkte erzeugt.
Der Fluoreszenzschirm kann in diesem Fall als eine Schicht unmittelbar hinter der
abzutastenden Schicht 5 ausgebildet werden.
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Eine Anwendung dieser alternativen Lösung ist in Fig. 3 gezeigt, in
welcher die zu übertragende Szene mit 15 angedeutet ist. Diese Szene wird mittels
eines optischen Linsensystems 16 auf das Aufnahmeelement 17 übertragen, welches
eine Schicht eines fluoreszierenden Materials aufweist und innerhalb der Kathodenstrahlröhre
18 untergebracht ist.
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Das komplette Aufnahmeelement, wie es bei dieser letzteren alternativen
Lösung benutzt wird, ist in Fig. 4 abgebildet und enthält alle in Fig. i dargestellten
Elemente und außerdem eine fluoreszierende Schicht 15. Die gleichen Bezugszeichen,
wie sie in Fig. i verwendet werden, werden für die entsprechenden Teile auch hier
benutzt.
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Es ist klar, daß die Schicht 4 fortfallen kann, wenn die Schichten
3 und 5, wie oben beschrieben, für verschiedene Spektralgebiete ausgelegt werden.
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In einer weiteren Ausführungsart kann an Stelle eines Lichtstrahles
auch ein Elektronenstrahl zur Abtastung benutzt werden. In diesem Fall tritt an
die Stelle der abgetasteten Schicht 5 eine dünne Schicht eines sonst isolierenden
Materials, welches die Fähigkeit besitzt, unter dem Einfluß eines Elektronenbombardements
seine Leitfähigkeit zu ändern.
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Diese Ausführungsweise ist in Fig. 5 dargestellt. Hier bedeutet i
die durchsichtige Trägerschicht, 2 eine durchsichtige; leitende Schicht, 3 eine
photoleitfähige Schicht und 6 eine durchsichtige leitende Schicht, wobei die bei
Fig. i benutzten Bezugszeichen auch für diesen Fall gelten. An die Stelle der Schicht
5 tritt hier jedoch die Schicht ig, welche in der Lage ist, unter dem Einfluß von
Elektronenstrahlen ihre Leitfähigkeit zu ändern. Quarz in der Form einer sehr dünnen
Schicht ist hierfür ein geeignetes Material, da es die erforderliche Eigenschaft
besitzt. Das gleiche gilt für Magnesiumfluorid. Die isolierende Schicht ig kann
dementsprechend aus einer dieser beiden Substanzen bestehen. Der elektrische Stromkreis
zwischen den Schichten 2 und 6 ist so aufgebaut, wie schon zu Fig. i und 2 beschrieben.
Das Element kann, wie in dem Beispiel der Fig.3, innerhalb einer Kathodenstrahlröhre
angeordnet werden, wobei die isolierende Schicht i9 durch den Elektronenstrahl abgetastet
wird. Da ein abtastender Lichtstrahl und eine abgetastete, durch Lichteinwirkung
hinsichtlich ihrer Leitfähigkeit beeinflußte Schicht bei dieser Ausführungsart nicht
verwendet werden, kann die Zwischenschicht 4, welche die erwähnte isolierende Schicht
von der Schicht 3, auf welche das Bild projiziert wird, trennt, hier, wie gezeigt,
fortgelassen werden. Falls sie jedoch eingefügt wird, braucht dieselbe nicht aus
einem undurchsichtigen Material bestehen, da ein optischer Schirm nicht mehr erforderlich
ist. In diesem Fall kann die Schicht 4 aus einem Mosaik von gegeneinander isolierten,
leitenden Partikeln bestehen, z. B. winzigen Silberkugeln, wie sie in einer in der
Fernsehtechnik bekannten Weise hergestellt werden. Auf diese Weise wird eine wirksame
Abschirmung der Schicht 3 von dem Elektronenstrahl herbeigeführt. Es empfiehlt sich
jedoch, dieselbe einzusparen, da es im allgemeinen nicht stört, wenn der Elektronenstrahl
die Schicht 3 erreicht und auch teilweise in dieselbe eindringt, vorausgesetzt,
daß die Eindringtiefe nicht so groß ist, daß ein Kurzschluß entsteht. Wird das Aufnahmeelement
in dieser abgewandelten Ausführung in einem evakuierten Hüllkörper, welcher ein
Strählerzeugungssystem enthält, untergebracht, so müssen natürlich die erforderlichen
Mittel zur Fokussierung und Ablenkung des Elektronenstrahles zur Erzeugung des abtastenden
Rasters vorhanden sein, wobei die Ausführung so getroffen werden muß, daß ein originalgetreues
Abbild auf die Schicht 3 an einer Seite der Anordnung fokussiert werden kann, während
die isolierende Schicht ig an der anderen Seite der Anordnung von dem Elektronenstrahl
abgetastet wird.