DE2320533C3 - Anastigmatische Ablenkspuleneinrichtung für Kathodenstrahlröhren - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine anastigmatische Ablenkspuieneinrichtung für Kathodenstrahlröhren mit zwei zueinander senkrechten Ablenkrichtungen, bei der die Ablenkspulen so ausgelegt sind, daß in den Diagonalen des Bildes Anastigmatismus und in den beiden Ablenkrichtungen Astigmatismus vorhanden ist, und mit auf dem Kern der Ablenkspulen symmetrisch zu den Ablenkrichtungen angeordneten und mit Korrekturströmen gespeisten Korrekturspulen, deren Korrektur- felder in den Diagonalen unwirksam sind, wenn sich der Elektronenstrahl der Kathodenstrahlröhre infolge der Ablenkung durch die Ablenkspulen gerade dort befindet, und deren Korrekturfelder dem Ablenkfeld der Ablenkspulen in einer gemeinsamen Ablenkebene überlagert sind.

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. Dabei treten Ablenlcfebler 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 Leuchttieck 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 Ablenkspuieneinrichtung erforderlich.

Beim Farbfernsehen 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 Farbreinheit Das Aufixeten von Astigmatismus macht sich dadurch bemerkbar, daß die von den Elektronenstrahlen erregten Farbpunkte (Farbtripel) auf einer Ellipse statt auf einem Kreis liegen. Es besteht auch hier der Wunsch, die Ablenkspuieneinrichtung anastigmatisch auszulegen.

Es ist bekannt (DE-OS 15 14 896), eine anastigmatische Ablenkspuieneinrichtung dadurch zu erreichen, daß die Form des auf den Elektronenstrahl einwirkenden Magnetfeldes für die eine Ahienkrichtung (z. B. horizontal oder vertikal) in Abhängigkeit 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.

Es ist weiterhin eine anastigmatische Ablenkspuieneinrichtung bekannt (DE-OSi 19 42 735), bei der in Strahlrichtung vor den Ablenkspulen Korrekturspulenpaare vorgesehen sind. Die Ablenkspulen sind so ausgelegt, daß in den Diagonalen des Bildes Anastigmatismus und in den Ablenkrichtungen Astigmatismus vorhanden ist. Die Korrekturspulenpaare erzeugen ein Korrekturfeid, 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. Bei der bekannten anastigmatischen Ablenkspuieneinrichtung wird der ursprünglich kreisförmige Querschnitt des Elektronenstrahlbündels oder — bei Mehrstrahlröhren — die auf dem Kreisumfang liegenden Einzelstrahlen zu

einer Ellipse verformt, bevor er von dem Ablenkfeld der Ablenkspulen abgelenkt wird. Da die Ablenkspule, von der der Elektronenstrahl anschließend abgelenkt wird, den entgegengesetzten Fehler erzeugt, also eine Ellipse, die um 90° gegenüber der zuerst genannten Ellipse gedreht ist, wird der astigmatische Fehler aufgehoben. Bei diagonaler Ablenkung wird das Korrekturfeld zu Null, so daß keine Vorverzerrung durch die Korrekturspulenpaare auftritt.

Bei der zuleizt beschriebenen Ablenkspuleneinrichtung tritt jedoch der Nachteil auf, daß der bzw. die Elektronenstrahlen räumlich nacheinander von dem Korrekturfeld der Korrekturspulenpaare und dem Feld der Ablenkspulen abgelenkt werden, daß also Korrekturfeld und Ablenkfeld räumlich hintereinander liegen und ihre Ablenkmittelpunkte nicht zusammenfallen. Dadurch ergibt sich eine schlechte Landung der Elektronenstrahlen, was nachteilig für die Farbreinheit ist.

Es ist auch eine Farbfernsehwiedergabevorrichtung mit einer Elektronenstrahlröhre mit einem Wiedergabeschirm und einem Ablenkspulensystem bekannt (Dh-OS 20 31 837), bei der eine Korrektur in der Abrenkebene selbst stattfindet Das Ablenkspulensystem besteht aus einer ersten und einer zweiten Ablenkspuleneinheit, wobei jede Einheit zwei symmetrische Spulenhälften enthält, die einander gegenüber angeordnet sind, und wobei die erste Einheit um 90° in tangentieller Richtung gegenüber der zweiten verschoben ist. Zur Korrektur des sogenannten isotropen Astigmatismus ist das Ablenkspulensystem mit mindestens vier Wicklungen versehen, die in einem Winkel von 90° tangentiell einander gegenüber angeordnet sind, und zwar derart, daß zwei dieser einander gegenüberliegenden Wicklungen bei den zwei Spalten zwischen den symmetrischen Spulenhälften einer der beiden Ablenkspuleneinheiten liegen. Dabei sind Schaltmittel vorhanden, um durch die vier Wicklungen einen Korrekturstrom zu schicken, der von einem Strom abhängig ist, der im wesentlichen dem Quadrat des Ablenkstromes durch die erste und/oder von einem Strom, der im wesentlichen dem Quadrat des Stromes durch die zweite Ablenkspuleneinheit proportional ist. Dadurch wird an der Stelle der Ablenkebene des Elektronenstrahles von den vier Wicklungen ein den genannten Strömen proportionales Vierpolfeld erzeugt.

Auf Seite 3 der DE-OS 20 31 837 i?t erwähnt, daß die gewünschte Korrektur in jedem Fall notwendigerweise mit einem Vierpolfeld durchgeführt werden muß, wie es beispielsweise in den F i g. 4 und 8 der DE-OS 20 31 837 dargestellt ist. Eis besteht hierbei nun aber die Forderung, daß die an sich fehlerfreie Ablenkung in den Diagonalen durch das Vierpolfeld nicht zerstört werden darf. Deshalb ist der die vier Wicklungen durchfließende Korrekturstrom so gewählt, daß sein Wert zu Null wird, wenn der Elektronenstrahl bzw. die Elektronenstrahlen sich infolge der Ablenkung gerade auf der Diagonalen befinden. Es ist dann kein Vierpolfeld vorhanden. Dies wird durch eine Mischschaltung erreicht, in der die aus den Ablenkströmen gewonnenen Anteile des Korrekturstroms entsprechend dieser Forderung gemischt werden.

Es ist jedoch ein Nachteil, daß der Aufwand des bekannten Ablenksystems durch die aufwendige Mischschaltung relativ groß ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß in die vier Wicklungen Spannungen auf Grund der AblenK^felder der Ablenkspule induziert werden können. Dies führt u. a. zu einem erhöhten Leistungsbedarf für die Aulenkspulen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne eine solche Mischschaltung bei einer anastigmatischen Ablenkeinrichtung auszukommen, und auch den Leistungsbedarf für die Ablenkspulen nicht unzulässig zu erhöhen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Bei der Erfindung ist für jede Ablenkrichtung ein getrenntes Korrekturspulenpaar vorgesehen. Jedes Korrekturspulenpaar wird mit einem eigenen Korrekturstrom gespeist, der für das Korrekturspulenpaar für die horizontale Ablenkrichtung aus dem Horizontalablenkstrom und für das Korrekturspulenpaar für die vertikale Ablenkrichtung aus dem Vertikalablenkstrom abgeleitet ist. Die Korrekturspulen der einzelnen Korrekturspulenpaare selbst sind mit entgegengesetztem Wickelsinn in Serie geschaltet und die Korrekturströme sind entweder nur positiv oder nur negativ. Durch den erwähnten entgegengesetzten Wickelsinn der Korrekturspulen wird erreicht, ^;.;8 auf Grund des Abienkfeldes in den Korrekturspulen ini'uzierte Spannungen sich aufheben und deshalb ohne störenden Einfluß sind. Die von den Korrekturspulenpaaren erzeugten Magnetfelder löschen sich in den Diagonalen aus, w^nn sich der Elektronenstrahl infolge der Ablenkung gerade dort befindet. Das resultierende wirksame Ablenkfeld wird durch das von den Korrekturspulen erzeugte Korrekturmagnetfeld mit Ausnahme der Diagonalen in den Ableukrichtungen so verstärkt oder geschwächt, daß der durch die Ablenkspulen allein verursachte Astigmatismus beseitigt wird.

In der Beschreibung der oben angegebenen DE-OS 20 31 837 ist auf Seite 10 zwar auch die Möglichkeit erwähnt, jede der vier Wicklungen durch zwei Wicklungen zu ersetzen, so daß insgesamt zwei Wicklungssysteme mit je vier Wicklungen entstehen. Das eine System muß dann von einem der Zeilenfrequenz proportionalen Strom und das andere von Einern der Rasterfrequenz proportionalen Strom durchlaufen werden. Zwar könnte in diesem Fall auf eine Misjhschaltung verzichtet werden, jedoch besteht dann der Nachteil, daß das Korrektursystem sehr aufwendig ist, weil wegen der zv/ei Wickelungssysteme zu je vier Wicklungen insgesamt acht einzelne Wicklungen erforderlich sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 die durch die Ablenkspulen hervorgerufenen Ablenkfehler, von denen die Erfindung ausgeht,

Fi ~. 2 je ein Korrekturspulsnpaar für die beiden Ablenkrichtungen,

F i g. 3 ein astiginatisches und ein anasiigmatischcs Farbtripel,

F i g. 4 ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Ablenkspuleneinrichtung mit Korrekturspulen für die horizontale Ablenkung

In F i g, 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-Astigmatismus in der O- W-Achse. Entsprechend ist in der /V-S-Achse Vertikal-Astigmatismus

vorhanden. In den Diagonalen des Bildschirmes liegen die Farbtripel 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 F i g. 2a gezeigten Korrekturspulen 5a, 56, 6a, 6i> ermöglicht. Sie werden mit aus den Ablenkströmen der zugehörigen Ablenkrichtungen abgeleiteten Korrekturströmen gespeist und bewirken Korrekturfelder, die dem Ablenkfeld in den Ablenkrichtungen überlagert werden, so daß dort 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 dort der Anastigmatismus erhalten. In den Ablenkrichtungen wird durch die Feldverstärkung erreicht, daß aus den Ellipsen 2, 3 Kreise werden, wie in F i g. 3 zu sehen ist. Die ursprünglich auf einer Ellipse liegenden F'arbpunkte R, G, flliegen nach der Korrektur auf einem Kreis. jo

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 /V-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.

Die in F i g. 2 bei a gezeigten Korrekturspulen 5a, 5b für die Vertikalkorrekuir und 6a, 6i> 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 Elektronenstrahl. Das ist in einem Farbfernsehgerät besonders vorteilhaft für die Landung der Elektronenstrahlen und damit für die Farbreinheit.

Um zu vermeiden, daß in den Korrekturspulen 5a. 5b und 6a, 6b Spannungen von den Ablcnkspulen induziert werden, sind die Korrekturspulen 5a, 5b bzw. 6a. bb entgegengesetzt in Serie geschaltet, wie in Fig. 2b für die Korrekturspulen 6a, bb für die horizontale Korrektur gezeigt ist. Die induzierten Spannungen heben sich dann auf. Insbesondere für die Korrekturspulen 6a, %b für die horizontale Korrektur ist es wichtig, daß in ihnen keine Spannung von der Ablenkspule induziert wird, weil dabei hohe Verluste entstehen wurden. Dabei ist es erforderlich, statt des linearen Ablenkstromes den in F i g. 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 Korrekturspulen das gleiche Korrekturfeld zu erhalten, wie mit normal in Serie geschalteten Korrekturspulen, die mit einem linear abfallenden Strom gespeist werden (vergleiche gestrichelte Linien la).

Es ist auch möglich, wie F'ig. 4 als Beispiel für die Horizontalablenkrichtung zeigt, statt des Korrekturstromes 7 einen parabelförmigen Korrekturstrom 8 zui Speisung der Korrekturspulen 6a, bb für die horizontale Korrektur zu verwenden.

Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Ablenkspuleneinrichtung kann die Konvergenzeinheit, d. h Konvergenzschaltung und Konvergenztopf, entfallen Dadurch wird der Preis eines Farbfemsehgeräte« erheblich niedriger.

Wenn überall auf dem Bildschirm Anastigmatismui herrscht, ist es lediglich noch erforderlich, eine geeignete Fokussierung mit einer elektrischen odei magnetischen Linse vorzunehmen, die durch eine odei zwei Wicklungen gebildet wird. Die Wicklung bzw. die Wicklungen werden mit einstellbaren parabelförmiger Strömen gespeist (horizontal- bzw. vertikalfrequent).

Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Ablenkspu leneinrichtung bei In-Iine-Röhren kann auf die Fokussie rung verzichtet werden. Allerdings ist dann im Vergleich zu den herkömmlichen Bildröhren mit Delta-System eir starker Astigmatismus erforderlich (Astigmatismusfigu ren müssen überall zu vertikalen Strichen werden).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche;

1. Anastigmatische Ablenkspuleneinrichtung für Kathodenstrahlröhren mit zwei zueinander senk- s rechten Ablenkrichtungen, bei der die Ablenkspulen so ausgelegt sind, daß in den Diagonaien des Bildes Anastigmatismus und in den beiden Ablenkrichtungen Astigmatismus vorhanden ist, und mit auf dem Kern der Ablenkspulen symmetrisch zu den Ablenkrichtungen angeordneten und mit Korrekturströmen gespeisten Korrekturspulen, deren Korrekturfelder in den Diagonalen unwirksam sind, wenn sich der Elektronenstrahl der Kathodenstrahlröhre infolge der Ablenkung durch die Ablenkspulen gerade dort befindet, und deren Korrekturfelder dem Ablenkfeld der Ablenkspulen in einer gemeinsamen Ablenkebene überlagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ablenkrichtung ein eigenes Korrekturspulenpaar (5a, 56; 6a, 6b) zugeordnet «t, dessen Korrekturstrom jeweils aus dem Abienkstrom der zugehörigen Ablenkrichtung abgeleitet rt, daß die Korrekturspulen jedes Korrekturspulenpaares (5a, Sb; 6a, 6b) mit entgegengesetztem Wickelsinn in Serie geschaltet und die Korrekturströme nur positiv oder nur negativ sind, und daß sich die von den Korrekturspulenpaaren erzeugten Korrekturmagnetfelder in den Diagonalen auslöschen, wenn sich der Elektronenstrahl infolge der Ablenkung gerade dort befindet, so daß das resultierende wirksame Ablenkfeld mit Ausnahme der Diagonalen in den Ablenkrichtungen so verstärkt oder geschwächt if· daß der durch die Ablenkspulen allein verursachte Astigmatismus beseitigt ist.

2. Anastigmatische Ablenkspuieneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturströme aus dem abfallenden bzw. ansteigenden Teil und dem ansteigenden bzw. abfallenden Teil eines Sägezahnstromes (7, 7a_/)zusammengesetzt sind (F ig. 4).

3. Anastigmatische Ablenkspuieneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dip Korrekturströme parabelförmig (8) sind (F i g. 4).

4. Anastigmatische Ablenkspuieneinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden abfallenden bzw. ansteigenden Teile der Korrekturströme getrennt einstellbar sind.

5. Anastigmatische Ablenkspuieneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Sattelspulen in der Ablenkspuieneinrichtung die Korrekturspulen Toroidspulen sind.