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Rückblick: Das "Ikonoskop". - Eine Beschreibung aus 1953 !!

hier im Bild ein Supericonsocope

Das ist der Originaltext von 1955 immer noch mit der reichsdeutschen Benamung "Ikonoskop".

Das Ikonoskop gehört zu den modernen vollelek- tronischen Bildabtastern, ist heute (Anmerkung: Dieser Text ist aus 1953) jedoch bereits durch gewisse Neuentwicklungen, von denen später die Rede sein wird, überholt. Da es trotzdem noch vielfach verwendet wird und die Grundlage aller modernen elektronischen Bildabtaster darstellt, wollen wir es nachfolgend ausführlich beschreiben.

In Bild 16 ist der Aufbau des Ikonoskops schematisch dargestellt. Wir sehen ein kugelförmiges Glasgefäß mit einem angeschmolzenen Ansatz, der seitlich schräg nach unten aus dem Glaskörper ragt. In dem zylinderförmigen Ansatz sind verschiedene, uns schon von der Kathodenstrahlröhre her bekannte Elektroden enthalten. So stellt a die Kathode dar, der Heizfaden ist der Einfachheit halber fortgelassen.

Die Elektronen verlassen die Kathode unter dem Einfluß einer hohen Anodenspannung. Die Anode selbst wird durch einen Belag i gebildet, der aus Metall besteht und auf das Innere der Röhrenwand gespritzt ist. Der Kathodenstrahl erfährt nun auf seinem Weg durch den Röhrenhals eine Ablenkung in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen, ebenso, wie wir das bei der gewöhnlichen Kathodenstrahlröhre schon kennengelernt haben.

Ablenkung durch Spulen

Die Ablenkung erfolgt hier jedoch nicht durch Ablenkplatten, sondern durch Ablenkspulen. So dienen zum Beispiel die Spulen bbt zur Ablenkung des Kathodenstrahls in horizontaler Richtung. Elektronen kann man nämlich nicht nur durch elektrische Felder beeinflussen, wie sie durch eine an zwei Ablenkplatten gelegte Spannung hergestellt werden, sondern eine Ablenkung ist auch mit magnetischen Feldern möglich. Diese Felder werden durch Spulen hervorgerufen, in denen ein elektrischer Strom fließt. Der Strom muß genau dieselbe Form haben wie die uns schon bekannten Kippspannungen für die Ablenkplatten bei der Kathodenstrahlröhre. Ist das der Fall, dann wird der Elektronenstrahl mit einer durch die Frequenz des Stromes bestimmten Geschwindigkeit von links nach rechts abgelenkt, um danach wieder mit wesentlich größerer Geschwindigkeit auf den Anfangswert zurückzufallen.

Die Spulen c ct dienen zur Ablenkung in vertikaler Richtung, also zur Bildablenkung. Die in diesen Spulen fließenden Ströme müssen, wie wir schon erfahren haben, eine 600mal kleinere Frequenz aufweisen.

Der Elektronenstrahl fällt nun auf eine ziemlich komplizierte Platte im Inneren des kugelförmigen Teils der Röhre. Sie besteht aus drei Schichten e, f und g. Die Schicht e setzt sich aus winzigen, voneinander isolierten Cäsiumtröpfchen oder aktivierten Silber-Körnchen zusammen, die nach einem Spezialverfahren auf die Schicht f gespritzt werden. Jedes dieser Cäsiumtröpfchen, das etwa die Größe eines Bildpunktes hat, bildet für sich eine kleine Fotozelle. Die Trägerschicht f ist eine Isolierplatte, kann also zum Beispiel aus Glimmer bestehen. Die Schicht g ist eine dünne Metallplatte.

Lauter kleine Tröpchen .....

Der durch die schon besprochenen Spulen rasterförmig abgelenkte Elektronenstrahl fällt nun zuerst auf die Schicht e und erzeugt dort ein uns schon von der Kathodenstrahlröhre her bekanntes Fernsehraster. Gleichzeitig wird auf die Schicht e mit Hilfe einer Linse d das zu übertragende Bild optisch projiziert. Die Lichtstrahlen L sind in der Zeichnung angedeutet. Nunmehr spielt sich folgender Vorgang ab:

Je nach der Art des zu übertragenden Bildes gelangen auf die Cäsiumtröpfchen mehr oder weniger große Helligkeiten. Wir wissen, daß Cäsium unter dem Lichteinfluß Elektronen abgibt, die man auch Fotoelektronen nennt. Jedes der kleinen Cäsiumtröpfchen wird, seiner jeweiligen Bestrahlung entsprechend, mehr oder weniger Elektronen nach außen abgeben. Nun bilden die Tröpfchen in Verbindung mit der Glimmer platte und dem dahinter angeordneten Metallbelag jeweils einen winzig kleinen Kondensator.

Ist der Elektronenverlust eines bestimmten Tröpfchens besonders groß, so ist der zugehörige kleine Kondensator stark aufgeladen. Hat ein anderes bestrahltes Cäsiumtröpfchen weniger Elektronenverluste, so ist die Ladung des zugehörigen Kondensators geringer. Wir sehen, daß unter dem Einfluß des auf die Schicht e projizierten Lichtbildes auf der gesamten Fotozellenplatte ein originalgetreues „elektrisches Ladungsbild" entstanden ist.

Die eigentliche Abtastung

Nun kommen wir zur Wirkungsweise des rasterförmig abgelenkten Elektronenstrahls. Er bestreicht die Cäsiumschicht e Punkt für Punkt und Zeile für Zeile und ruft immer dann, wenn er auf ein belichtetes Cäsiumtröpfchen fällt, eine Entladung des zugehörigen Kondensators hervor. Die Ladung rührte ja von einem Elektronenverlust her, und der Elektronenstrahl ersetzt beim Auftreffen auf das Cäsiumtröpfchen die verlorengegangenen Elektronen, so daß die Ladung wieder beseitigt wird.

Wir sehen nun in Bild 16, daß der Metallbelag g über einen Widerstand R mit der Anode i verbunden ist. Jeder der winzigen Kondensatoren kann daher, wenn er vom Elektronenstrahl getroffen wird, seine Ladung über den äußeren Stromkreis ausgleichen, so daß jedes Cäsiumtröpfchen nacheinander Spannungsstöße am Widerstand R hervorruft. Die Spannungsstöße sind um so größer, je größer die Ladung des Kondensators ist, je heller also das zugehörige Cäsiumtröpfchen vorher belichtet war.

Mit den schwankenden Spannungen am Widerstand R haben wir nun das gewünschte Ziel, nämlich eine vollelektronische Abtastung des fernzusehenden Objektes, erreicht. Die Spannungen am Widerstand R können verstärkt und schließlich zur Modulation des Fernsehsenders herangezogen werden. Sie stellen in elektrischer Form den gesamten Inhalt des abgetasteten Bildes dar.

Die Schwächen des Ikonoskops

Das Ikonoskop bedeutete gegenüber den früheren Abtastvorrichtungen einen ganz gewaltigen Fortschritt. Man braucht nicht erst den abzutastenden Gegenstand mit einem Fernsehraster zu belichten und die reflektierten Lichtstrahlen mit einer Fotozelle aufzufangen, sondern man kann das Ikonoskop genau so benützen wie eine gewöhnliche Film-Aufnahmekamera. Man richtet das Objektiv d der Bild 16 einfach auf den fernzusehenden Gegenstand, stellt mit geeigneten optischen Hilfsmitteln das Bild scharf auf der Schicht e ein und erhält dann bereits die gewünschten Spannungen am Widerstand R. Trotz der unbestreitbaren Vorzüge haften jedoch dem Ikonoskop verschiedene Nachteile an.

So ergibt sich z.B. immer dann, wenn ein schneller Elektronenstrahl auf ein Cäsiumtröpfchen fällt, eine merkwürdige Erscheinung. Beim Auftreffen der Elektronen schlagen diese nämlich aus der festen Substanz neue Elektronen, die sogenannten Sekundärelektronen, heraus, die nun teils zur Anode gelangen, teils jedoch wieder zur Fotozellenschicht e zurückkehren. Dieses Rückkehren geschieht in ziemlich ungleichmäßiger Form und entspricht in seiner Wirkung dem Auftreten von zusätzlichen Spannungsimpulsen am Widerstand R, die nichts mit dem Bildinhalt zu tun haben und recht störend wirken können.

Sie rufen im Fernsehbild Flecken und Wolken hervor, die gar nicht zum Bild gehören. Eine Beseitigung ist zwar durch gewisse Maßnahmen im anschließenden Verstärker möglich („Schatten-Signale" zur Kompensation). Man hat aber schon bald bessere Abtaster gefunden. Bevor wir davon sprechen, sei jedoch noch eine besondere Eigenschaft des Ikonoskops hervorgehoben.

Speicherprinzip und Wirkungsgrad

Nachdem ein Bild innerhalb 1/25 Sekunde geschrieben wird, trifft der Elektronenstrahl in einer Sekunde fünfundzwanzigmal auf ein und dasselbe Cäsiumtröpfchen. In der Zwischenzeit kann es sich daher unter dem Einfluß des Lichtes wieder reichlich aufladen.

Es wird also während der Abwesenheit des Elektronenstrahls elektrische Ladung in jedem Kondensator der Fotozellenplatte gespeichert, so daß der schließlich wieder eintreffende Elektronenstrahl eine sehr kräftige Entladung und damit einen großen Spannungsimpuls am Widerstand R hervorrufen kann.

Dieses Speicherprinzip erhöht den Wirkungsgrad außerordentlich, so daß das Ikonoskop in dieser Hinsicht theoretisch all den Anordnungen, die sich dieses Prinzips nicht bedienen, überlegen ist. Die moderneren Abtaster haben jedoch noch andere und so entscheidende Vorzüge, daß man das Ikonoskop in seiner ursprünglichen Form heute nicht mehr oft verwendet.

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