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Ablenkspuleneinrichtung für Kathodenstrahlröhren In Fernsehgeräten
sind bekanntlich Mittel erforderlich, einen oder mehrere Elektronenstrahlen abzulenken.
Die Ablenkung erfolgt durch magnetische Felder, die durch Ablenkspulen erzeugt werden
und den oder die Elektronenstrahlen in zwei zueinander senkrechten Richtungen ablenken.
Dabi treten Ablenkfehler auf, weil die Bildfläche des Bildschirmes bezüglich des
Ablenkmittelpunktes keine Kugeloberfläche darstellt und weil wegen des nicht homogenen
Ablenkfeldes verschiedene Elektronen des Elektronenstrahls verschieden stark abgelenkt
werden. Ein runder Elektronenstrahl erzeugt dadurch beispielsweise einen Leuchtfleck
auf dem Bildschirm, der ellipsenförmig ist. Man spricht dann in Anlehnung an die
aus der Optik bekannten Abbildungsfehler von einem astigmatischen Fehler oder einfach
von Astigmatismus. Um überall auf dem Bildschirm einen runden Leuchtfleck zu erzeugen,
ist eine anastigmatische Ablenkspuleneinrichtung erforderlich.
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Beim Farbernschen mittels Lochmaskenröhre machen sich die Ablenkfehler
außer bei den einzelnen Elektronenstrahlen selbst auch beim Zusammenwirken der drei
Elektronenstrahlen bemerkbar. Man kann sich dabei die Elektronenstrahlen als ein
einziges Elektronenstrahlbündel vorstellen. Die Ablenkfehler äußern sich in Schwierigkeiten
der Einstellung der
Konvergenz und der Farbeinheit. Das Auftreten
von Anstigmaptismus macht sich dadurch bemerkbar, daß die von den Elektronenstrahlen
errregten Farbpunkte (Farbtripel) auf einer Ellipha statt auf einem Kreis liegen.
Es besteht auch hier der Wunsch, die Ablenkspuleneinrichtung anastigmatisch ansäulegen.
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Es ist bekannt (DT-OS 1 514 896), eine anastigmatische Ablenkspuleneinrichtung
dadurch zu erreichen, daß die Form des auf den Elektronenstrahl einwirkenden Magnetfeldes
für die eine Ablenkrichtung (z.B. horizontal oder vertikal) in Abhänhihkeit von
der Stärke des Ablenkfeldes für die zweite Ablenkrichtung (vertikal, horizontal)
verändert wird. Zu diesem Zweck sind zusätzliche Korrekturspulenpaare auf dem Kern
der Ablenkspulen symmetrisch zu den Ablenkrichtungen vorgesehen. Hierbei sind die
Ablenkspulen so ausgelegt, daß in den beiden Ablenkrichtungen Anastigmatismus und
in den Diagonalen Astigmatismus vorhanden ist. Die Korrekturspulenpaare werden z.B.
über aktive Elemente mit modulierten Strömen gespeist. Die bekannte Ablenkspuleneinrichtung
erfordert besondere Modulationsschaltungen und ist deshalb relativ aufwendig und
teuer.
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Es ist weiterhin eine anastigmatische Ablenkspuleneinrichtung bekannt
(DT-OS 1 942 735), bei der in Strahlrichtung vor den Ablenkspulen Korrekturspulenpaare
vorgesehen sind.
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Die Ablenkspulen sind so ausgelegt, daß in den Diagona en des Bildes
Anastigmatismus und in den Ablenkrichtungen Astigmatismus vorhanden ist. Die Korrekturspulenpaare
erzeigen ein Korrekturfeld, Welches eine solche Vorverzerrung bewirkt, daß die von
den Ablenkspulen in den beiden Ablenkrichtungen verursachte Verzerrung kompensiert
wird Es ist hierbei ebenfalls erforderlich, die Ströme für die
Korrekturspulenpaare
zu modulieren. Es hat sich jedoch gezeigt, daß dazu aufwendige Modulationsschaltungen
erforderlich sind. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der bzw. die Elektronenstrahlen
nacheinander von dem Magnetfeld der Korrekturspulenpaare und dem Feld der Ablenkspulen
abgelenkt wird, daß also Korrekturfeld und Ablenkfeld rämlich hintereinander liegen
und ihre Ablenkmittelpunkte nicht zusammenfallen. Es ist aber für eine gute Landung
der Elektronenstrahlen (Farbreinheit) wichtig, daß sie denselben einzigen Ablenkmittelpunkt
haben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der beiden
bekannten Ablenkspuleneinrichtungen zu vermeiden und eine anastigmatische Ablenkspuleneinrichtung
zu schaffen, die einfach im Aufbau ist und trotzdem eine optimale Konvergrenz und
Farbreinheit gewährleistet.
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Die Erfindung geht aus von einer Ablenkspuleneinrichtung für Kathodenstrahlröhren
mit zwei zueinander senkrechten Ablenkrichtungen, bei der auf dem Kern der Ablenkspulen
zusätzliche Korrekturspulenpaare symmetrisch zu den Ablenkrichtungen angeordnet
sind.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkspulenso
ausgelegt sind, daß in den Diagonalen des Bildes Anastigmatismus und in den Ablenkrichtungen
Astigmatismus vorhandenen ist, und daß in jeder Ablenkrichtung nur das zugehörige
Korrekturspulenpaar mit Korrekturströmen gespeist wird, die aus den zugehörigen
Ablenkströmmen abgeleitet sind, und daß die beiden Korrekturspulenpaare so gewählt
sind, daß sich ihre Korrekturfelder in den Diagonalen gegeneinander auslöschen.
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Das Korrektur überlagert sich dem Feld der Ablenkspulen derart, daß
in den beiden Ablenkrichtungen die Ablenkung anastigmaitsch erfolgt. In den Diagonalen
heben sich die Korrekturfelder dagegen auf, do daß hier der vorhandene Anastigmatismus
erhelten bleibt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
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Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nachstehend an Hand der
Zeichnet näher erläutert. Diese zeigt in Fig. 1 die durch die Ablenkspulen hervorgerufenden
Ablenkfehler, von denen die Erfindung ausgeht, Fig. 2 je ein Korrekturspulenpaar
für die beiden Ablenkrichtungen, Fig. 3 ein astigmatisches und ein anastigmatisches
Farbtripel, Fig. 4 ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Ablenkspuleneinrichtung
mit Korrekturspulen für die horizontale Ablenkung, Fig. 5 die gleichzeitige Verwendung
von Toroidablenkspulen als Korrekturspulen.
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Fig. .6 ein Schaltbild bei Verwendung der Toroidablenkspulen als Korrekturspulen,
In Fig. 1 sind die Ablenkfehler dargestellt, von denen die Erfindung ausgeht. Die
Ablenkspulen (nicht dargestellt) lenken die beispielsweise drei Elektronenstrahlen
in den beiden Ablenkrichtungen astigmatisch ab, d.h., die Farbtripel liegen auf
Ellipsen 2 und 3. Wegen der liegenden Ellipsen 2 spricht man von Horizontal-Astigmastismus
i in der O-W-Achse. Enstsprechend ist in der N-S-Achse Vertikal-Astigmastimus vorhanden.
In den Diagonalen des Bildschirmes liegen
die Farbtripol auf Kreisen
4. Die Ablenkung erfolgt hier anastigmatisch. Um überall Anastigmatismus zu erreichen,
ist es erforderlich, daß aus den Ellipsen 2 und 3 Kreise werden. Dies wird durch
die in Fig. 2a gezeigten Korrekturspulen 5a, 5b, 6a, 6b ermöglicht. Sie werden beispielsweise
mit den der entsprechenden Ablenkrichtung zugeordneten Ablenkströmen gespeist und
bewirken Korrekturfelder, die dem Ablenkfeld in den Ablenkrichtungen überlagert
werden, so daß dert eine Feldverstärkung stattfindet, und die sich in diagonaler
Richtung aufheben. Dies ist an den eingezeichneten magnetischen Feldlinien in Fig.
2a deutlich zu erkennen. Da in diagonaler Richtung keine Korrektur stattfindet (Korrekturfelder
heben sich auf), bleibt dert der Anastigmatismus erhalten. In den Ablenkrichtungen
wird durch die Feldverstärkung erreicht, daß aus den Ellipsen 2, 3 Kreise werden,
wie in Fig. 3 zu sehen ist. Die ursprünglich auf einer Ellipse liegenden Farbpunkte
R, G, B liegen nach der Korrektur auf einem Kreis.
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Es ist auch möglich, Korrekturfeld und Ablenkfeld in den Ablenkrichtungen
so zu überlagern, daß eine Feldschwächung auftritt. Es ist dann jedoch erforderlich,
in der O-W-Achse Vertikalastigmatismus und in der N-S-Achse Horizontalastigmatismus
vorzusehen, damit durch die Feldschwächung Anastigmatismus erreicht werden kann.
Diese Möglichkeit hat aber den Nachteil, daß sie die an sich schon vorhandene Kissenverzeichnung
vergrößert, während es umgekehrt durch die Überlagerung von Korrektur- und Ablenkfeld
im Sinne einer Feldverstärkung möglich ist, vorhandene Kissenverzeichnungen zu korrigieren
und zu beseitigen.
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Die in Fig. 2 bei a gezeigten Korrekturspulen 5a, 5b für die Vertikalkorrektur
und 6a, 6b für die Horizontalkorrektur sind
als Toroidspulen auf
den Kern 9 gewickelt, auf dem sich auch die Ablenkspulen (nicht dargestellt) befinden.
Korrekturfeld und Ablenkfeld haben deshalb denselben Ablenkmittelpunkt für den oder
die abzulenkenden Elektronenstrahlen. Das ist in einem Farbfernsehgerät besonders
vorteilhaft für die Landung der Elektronenstrahlen und damit für die Farbreinheit.
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Um zu vermeiden, daß in den Korrekturspulen 5a, 5b und 6a, 6b Spannungen
von den Ablenkspulen induziert werden, kann man die Korrekturspulen 5a, 5b bzw.
6a, 6b entgegengesetzt in Serie schalten, wie in Fig. 2b für die Korrekturspulen
6a, 6b für die horizontale Korrektur gezeigt ist. Die induzierten Spannungen heben
sich dann auf. Insbesondere für die Korrekturspulen 6a, 6b für die horizontale Korrektur
ist es wichtig, daß in lhslen keine Spannung von der Ablenkspule induziert wird,
weil dabei hohe Verluste entstehen würden. Es ist jedoch dann erforderlich, statt
den linearen Ablenkstromes den in Fig. 4 gezeigten Korrekturstrom 7 zur Speisung
der Korrekturspulen zu verwenden. Der zunächst abfallende Strom muß nämlich in Bildmitte
wieder ansteigen, um trotz der entgegengesetzt geschalteten Korrekturspulne das
gleiche Korrektur zu erhalten, wie mit normal in Serie geschalteten Korrekturspulen,
die mit einem linear abfallenden Strom gespeist; worden (vergleiche gestrichelte
Linien 7a).
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Es ist auch möglich, wie Fig. 4 als Beispiel für die Horizontalablenkrichtung
zeigt, statt des Korrekturstromes 7 einen parabelförmigen Korrekturstrom 8 zur Speisung
der Korrekturspulen 6a, 6b für die horizontale Korrektur zu verwenden.
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Bei Verwendung von Toroidspulen als Ablenkspulen können die Toroidspulen
gleichzeitig als Korrekturspulen benutzt werden, wodurch ein Mehraufwand in der
Ablenkspuleneinrichtung vermieden wird. Dazu müssen die Toroidspulen entgegengesetzt
wie für die Ablenkung erforderlich geschaltet werden. Wie in Fig. 5 gezeigt, bietet
sich hierzu auf besonders einfache Weise eine sogenannte Differenzstromsteuerung
der Toroidspulen 10 an. Der Stromrückfluß erfolgt über die Horizontal- bzw. Vertikalablenkschaltung
nach Masse.
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Der Korrekturstrom ist in Fig. 5 mit Ikorr und der Ablenkstrom mit
Iabl bezeichnet. Die auf den Kern 9 gewickelten Toroidspulen 10 sind beispielsweise
die Horizontalablenkspulen.
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Wie weiterer oben erwähnt wurde, werden die Ablenkfelder in den Ablenkrichtungen
erfindungsgemäß entweder verstärkt oder abgeschwächt. Eine Abschwächung des Ablenkfeldes
läßt sich ohne Verwendung von Korrekturspulen 5a, 5b und 6a, 6b auch dadurch erreichen,
indem man den entsprechenden Ablenkstrom der Ablenkspulen gegenüber seiner ursprünglichen
Größe mit zunehmender Auslenkung verringert. Dies ist beispielsweise für die Vertikalablenkung
in Fig. 6 dargestellt. Es sind zwei Endstufen 11, 12 mit Halbspulen 13, 14 für die
Vertikalablenkung gezeigt, die mit einer Steuerspannung USt (Sägezahn) über Widerstände
15, 17, 19, 21 und antiparallel geschaltete Dioden 16, 18 und 20, 22 angesteuert
werden.
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Die Wiederstände 15, 17, 19, 21 sind so dimensioniert, daß sich die
gezeigten Verläufe der Steuerspannungen USt1 und USt2 ergeben, d.h., die Ablenkströme
(und damit auch das Ablenkfeld) werden abgeschwächt. Die Schaltung gemäß Fig. 6
läßt sich auch in matrizierter Form aufbauen, wie in Fig. 7 dargestellt ist. Mit
dem Potentiometer 24 erfolgt die Anastigmatismuseinstellung am unteren, mit dem
Potentiometer 25 am
oberen Bildrand. Die Vertikalablenkamplitude
ist mit dem Potentiometer 23 einstellbar.
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Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Ablenkspuleneinrichtung kann
die Konvergenzeinheit, d.h. Konvergenzschaltung und Konvergenztopff, entfallen.
Dadurch wird der Preis eines Farbfernsehgerätes erheblich niedriger.
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Wenn überall auf dem Bildschirm Anastigmatismus berrecht, ist es lediglich
noch erforderlich, eine geeignete Fokussierung mit einer elektrischen oder magnetischen
Linse vorzunehmen, die durch eine oder zwei Wicklungen gebildet wird.
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Die Wicklung bzw, die Wicklungen werden mit einstellbaren parabelförmigen
Strömen gespeist (horizontal- bzw. vertikalfrequent).
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Die magnetische Linse zur Fokussierung läßt sich In vorteilhafter
Weise durch die an sich vorhandenen, jedem Elektronenstrahl zugeordneten Konvergenzspulen
bilden, die dazu einfach in Serie geschaltet werden können und mit parabelförmigen
Strömen gespeist werden.
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Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Ablenkspulleneinrichtung bei In-line-Röhren
kann auf die Fokussierimg verzichtet wer den. Allerdings ist daun im Vergleich zu
den herkömmlichen Bildröhren mit Delta-System ein starker Astigmatismus erforderlich
(Astigmatismusfiguren müssen überall zu vertikalen Strichen werden).
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Es ist auch möglich, die erfindungsgemäße Ablenkspuleneinrichtung
beio Bildröhren mit nur einem Elektronenstrahlsystem (Schwarz-Weiß-Fernsehgeräte)
zur Kissenentzerrung zu verwend