DE2544294A1

DE2544294A1 - Farbbild-sichtgeraet

Info

Publication number: DE2544294A1
Application number: DE19752544294
Authority: DE
Inventors: William Henry Barkow; Josef Gross
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1974-10-04
Filing date: 1975-10-03
Publication date: 1976-04-08
Also published as: NZ178848A; PL113840B1; DK144155C; JPS5811070B2; FR2287105A1; US3984723A; BR7506277A; SE409801B; FI752722A7; DD122007A5; FI60085B; ZA755791B; NL7511669A; CA1065383A; DK144155B; ES441342A1; BE834207A; ATA740775A; SE7510831L; AT352794B

Description

7837-75 K/sta _Λ , ρ«·»«««"«· oc/ / on/

, j, ι; VSKi₁ Dr.-Fn₀. Ernst SommerWd 2544294

RCA No. 68 877 Dr. Dicier v. Bozold

USA-Anm. No. 512226 _n. ^Γ'^ίρ'·'^lnö· ^ρ?ίΟΓ ^Cci^t«

Djpl.-Ing. Wolfgang Housler vom 4. Oktober 1974 β München 86, Postfach 860668

RCA Corporation

Farbbild-Sichtgerät

Die Erfindung betrifft ein Farbbild-Sichtgerät mit einem astigmatischen Ablenkungsfeld, um eine Strahlkonvergenz und —vorverzerrung jeder Strahlform bei einem in einer Ebene angeordneten Elektronenstrahlsystem zur Kompensation der durch die Strahlablenkung induzierten Strahlverzerrung zu erreichen.

Bisher wird die Konvergenz der Strahlen in Farbbildröhren, wie sie beispielsweise in Farbfernsehempfängern verwendet werden, im allgemeinen durch die Verwendung magnetischer Polstücke erreicht, die in dem Hals der Bildröhre angeordnet und durch externe Elektromagneten erregt werden, die durch für die Konvergenzkorrektur dienende Wellenformen sowohl mit der Frequenz der Zeilenablenkung als auch mit der Frequenz der Bildabtastung angetrieben werden, um die Konvergenz der Strahlen zu bewirken, wie sie auf dem Bildschirm der Bildröhre erscheinen. Man kann dies als "dynamische Konvergenzkorrektur auf der Achse" (onaxis dynamic convergence correction) bezeichnen. Zur Korrektur von fehlender Konvergenz an den Eckenbereichen war es gelegentlich zusätzlich erforderlich, weitere Korrekturwellenformen zu verwenden, die durch eine Kombination der Wellenformen mit der Zeilenablenkungsfrequenz und mit der Bildabtastfrequenz abgeleitet werden. Offenbar ist eine Anordnung dieser Art teuer und erfordert gewöhnlich die Einstellung vieler Steuereinrichtungen, um die Strahlen ordnungsgemäß konvergent zu machen.

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Farbbildröhren mit in einer Ebene horizontal angeordneten Strahlen geben insbesondere in Verbindung mit vertikal angeordneten Leuchtstoffstreifen auf dem Bildschirm die Möglichkeit, dynamische Konvergenzanordnungen zu verwenden, die einfacher als die oben beschriebenen Anordnungen sind, die bei Bildröhren mit dreieckiger Anordnung der Elektronenstrahlen und punktförraigen Leuchtstoffelementen, die in Dreiecksanordnungen gruppiert sind, eingesetzt werden. Es ist bekannt, daß Wicklungen, die ein Quadrupol-Magnetfeld erzeugen, in Verbindung mit dem Ablenkungsjoch verwendet werden können, um die Konvergenz von in einer Ebene angeordneten Strahlen zu erreichen. Im allgemeinen müssen Quadrupolwicklungen mit Wellenformen sowohl mit der Zeilenablenkungsfrequenz als auch der Bildabtastfrequenz erregt werden, und es sind eine Anzahl einstellbarer Steuereinrichtungen erforderlich, um die gewünschte Konvergenz der Strahlen zu erreichen. Alternativ kann zusätzlich zu der Quadrupο!wicklung der Abtaststrom durch die tatsächlichen Ablenkwicklungen gesteuert werden, um die Konvergenz zu erreichen. Diese Lösung erfordert jedoch ebenfalls eine Anzahl einstellbarer Steuereinrichtungen, die alle zu den Kosten und der Kompliziertheit bei der Herstellung und Wartung des Fernsehempfängers beitragen.

In der US-PS 3 800 176 ist ein System beschrieben, das eine Selbstkonvergenz von drei in einer Ebene liegenden Strahlen einer Farbbildröhre ohne die Verwendung einer dynamischen Konvergenzeinrichtung liefert. In dieser Patentschrift ist auch beschrieben, daß bei Bildröhren mit verhältnismäßig großem Bildschirm, beispielsweise bei Bildröhren, die einen Bildschirmdurchmesser in der Diagonalen von etwa&3 cm haben, es erwünscht

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sein kann, eine vereinfachte, dynamische Konvergenzeinrichtung zu verwenden, um die Strahlen an allen Punkten des Bildschirms im wesentlichen konvergent zu machen.

Die Selbstkonvergenz der drei in einer Ebene angeordneten Strahlen wird durch Erzeugung eines astigmatischen Ablenkfeldes erzeugt, wobei das Feld im allgemeinen ein kissenförmiges Feld,

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das durch die horizontalen Ablenkkomponenten erzeugt wird, und ein tonnenförmiges Feld ist, das durch die vertikalen Ablenkkomponenten erzeugt wird. Dieser Astigmatismus wird durch die Leiterverteilung der Wicklungskomponenten erzeugt und gesteuert, die um den Halsbereich der Bildröhre herum angeordnet sind. Die Selbstkonvergenz ist außerordentlich erwünscht, da sie den Aufwand für die dynamische Konvergenzschaltung und den damit verbundenen Bauaufwand und die Wartungszeit eliminiert oder im Fall vereinfachter, dynamischer Konvergenzsysteme stark reduziert. Bei Bildröhren, bei denen größere Ablenkwinkel, beispielsweise 110 Grad, und größere Bildschirme, beispielsweise Bildschirme mit einer Abmessung von etwa 63 cm in der Diagonalen, verwendet werden, und unabhängig davon, ob eine vereinfachte dynamische Konvergenzeinrichtung in Zusammenhang mit einer Selbstkonvergenz erzeugenden Wicklungskomponenten verwendet wird, kann die Elektronenstrahlform jedoch in unerwünschter Weise von einem im wesentlichen kreisförmigen Punkt an dem Mittelbereich des Bildschirmes in eine horizontale Ellipse als Funktion des Abstandes von der horizontalen Ablenkachse verzerrt sein. Unter diesen Bedingungen kann die horizontale Auflösung des Sichtgerätes bis zu einem Maße beeinträchtigt sein, daß das reproduzierte Bild im kommerziellen Bereich unannehmbar ist. Ein demgegenüber verbessertes Farbbild-Anzeigegerät ist in dem Hauptanspruch gekennzeichnet, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen in den Unteransprüchen charakterisiert sind.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist ein Farbbild-Sichtgerät mit Strahlformkorrektur eine Farbbildröhre auf, die ein Elektronenstrahlsystem mit in einer Ebene liegenden

Elektronenstrahlen hat, das in der Röhre zur Erzeugung von drei Strahlen montiert ist, die auf einem mit Leuchtetoffelementen versehenen Schirm der Röhre auftreffen. Es ist eine Einrichtung vorgesehen, um die Strahlen an dem Mittelbereich des Leuchtschirmes statisch konvergent zu machen. Eine Ablenkjocheinrichtung ist um den Hals der Röhre herum angeordnet, und die Leiterverteilung der Jocheinrichtung ist so gewählt, daß ein kissenförmiges, horizontales Ablenkfeld erzeugt wird, um zu bewirken,

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daß die drei Strahlen entlang der horizontalen Ablenkachse im wesentlichen konvergent gemacht werden, wobei dieser Astigmatismus auch bewirkt, daß jeder der Strahlen horizontal aufgespreizt wird, während sie den Leuchtschirm erreichen, wenn die Strahlen horizontal von dem Mittelpunkt des LeuchtSchirmes weg abgelenkt werden. Das Elektronenstrahlsystem weist Öffnungen in wenigstens einer Elektrode auf, die in senkrechter Richtung eine elektrische Form haben, um in senkrechter Richtung elliptisch geformte Strahlen an der Mitte des Leuchtschirmes zu bilden, um die horizontale Verzerrung der Strahlen zu reduzieren, die durch die Ablenkeinrichtung erzeugt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Sichtgerät;

Figuren 2 a bis 2 c die horizontalen Ablenkmagnetfelder, die bei dem Sichtgerät von Figur 1 verwendet werden;

Figuren 3 a bis 3 c die vertikalen Ablenkmagnetfelder, die bei dem Sichtgerät von Figur 1 verwendet werden;

Figur 4 ein Quadrupolmagnetfeld, das bei dem Sichtgerät von Figur 1 verwendet wird;

Figur 5 die Darstellung eines Problems mit dem Strahlpunkt, das auf der Bildröhre ohne Verwendung der Erfindung auftritt;

Figuren 6 a bis 6 c ein Elektronenstrahlsystem, das in dem Sichtgerät von Figur 1 verwendet wird;

Figur 7 den Zustand des Strahlpunktes, wie er auf der Bildröhre in dem Sichtgerät von Figur 1 zu beobachten ist; und

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Figuren 8 a und 8 b die Leiterverteilung eines Ablenkjoches, das sich für die Verwendung in dem Sichtgerät von Figur 1 eignet.

Figur 1 zeigt in Draufsicht einen Schnitt eines Sichtgerätes gemäß der Erfindung. Eine Farbbildröhre 20 weist einen Glaskolben 70 und eine Frontplatte 21 auf. Auf der Innenseite der Oberfläche der Frontplatte 21 sind eine Reihe von sich wiederholenden Gruppen von blauen, grünen und roten Leuchtstoffelementen 22 a, 22 b und 22 c angeordnet. In dem Halsbereich der Bildröhre 20 ist ein Elektronenstrahlsystem 25 angeordnet, das drei in einer Ebene angeordnete, horizontale Strahlen B, G und R erzeugt, die durch Öffnungen 24 einer Lochmaske 23 hindurchtreten, um auf entsprechende Farb-Leuchtstoffelemente aufzutreffen. Um den Hals der Bildröhre 20 ist ein Ablenkjoch mit einem Ferritkern 26 angeordnet, um den Leiter 27 gewickelt sind, die die vertikale und die horizontale Ablenkspule bilden. Das Ablenkjoch selbst kann Leiter zur Erzeugung eines Quadru polmagnetfeldes aufweisen, die noch beschrieben werden. Hinter dem Ablenkjoch ist um den Hals der Bildröhre eine statische Konvergenz— einrichtung 28 angeordnet, die einstellbare Quadrupolfeider und hexapolare Felder erzeugt, um die zwei außen liegenden Elektronenstrahlen gegenüber dem mittleren Elektronenstrahl auszurichten. Hinter der statischen Konvergenzeinrichtung 28 ist eine Einstellvorrichtung 29 für die Farbreinheit vorgesehen. Diese Vorrichtung kann zwei drehbare Metallringe aufweisen, von denen jeder über seinen Durchmesser mit entgegengesetzten Polen magnetisiert ist. Die Vorrichtung 29 mit den Ringen für die Einstellung der Farbreinheit dient dazu, alle drei in einer Ebene an-

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geordneten Strahlen gemeinsam zu bewegen. Es ist zu beachten, daß die statische Konvergenzeinrichtung 28 und die Vorrichtung 29 getrennte Anordnungen sein können, wie es hier gezeigt ist, oder sie können auch in einer Anordnung kombiniert sein.

Figur 2 a zeigt das Ablenkfeld, das von der Ablenkjocheinrichtung von Figur 1 erzeugt wird und das erforderlich ist, um die

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Elektronenstrahlen horizontal abzulenken und gleichzeitig eine Selbstkonvergenz der Strahlen entlang der horizontalen Ablenkachse ohne das Erfordernis einer zusätzlichen dynamischen Konvergenzkorrektureinrichtung zu erzeugen. Es ist ersichtlich, daß die magnetischen Flußlinien 30 ein kissenförmiges Ablenkfeld bilden, dessen Intensität in horizontaler Richtung mit zunehmendem Abstand von der Mitte des Feldes zunimmt. Das horizontale Gesamtablenkfeld, das in Figur 2 a gezeigt ist, besteht im wesentlichen aus der Überlagerung der Teilfelder, die in den Figuren 2 b und 2 c gezeigt sind. In Figur 2 b ist ein gleichförmiges Ablenkfeld, beispielsweise das integrierte Feld, das von den horizontalen Ablenkspulen erzeugt wird, gezeigt, das einen anisotropen Astigmatismus hat. Die Ablenkkraft steht unter einem rechten Winkel zu den vertikal angeordneten, gleichförmigen Flußlinien 33. Solch ein gleichförmiges Feld, das auf drei Elektronenstrahlen wirkt, die auf die Mitte des Leuchtschirmes durch eine herkömmliche, statische Konvergenzeinrichtung gesammelt werden, würde zu Strahlen führen, die überkonvergent sind, da sie von der Mitte des Leuchtschirmes in einer horizontalen Richtung weg abgelenkt werden, da das Bildfeld gekrümmt ist. Um die Strahlen entlang der horizontalen Achse konvergent zu machen, muß eine Kraft auf die Strahlen ausgeübt werden, um sie auseinanderzuziehen, so daß die durch die Bildfeldkrümmung erzeugte Überkonvergenz kompensiert wird. Dies kann, wie in der US-PS 3 800 176 beschrieben ist, dadurch erreicht werden, daß das horizontale Gesamtablenkfeld astigmatisch gemacht. Insbesondere muß das Feld in horizontaler Richtung einen negativen, isotropen Astigmatismus haben, wie in Figur 2 a gezeigt ist. Dieses astigmatische Feld kann auf verschiedene Weise erreicht werden.

Wie in Figur 2 c gezeigt ist, kann ein hexapolares Feld durch die Energie des dritten harmonischen Zustandes der erregten Ablenkspulen für die horizontale Ablenkung dadurch erzeugt werden, daß die Leiter der Spule in dem Ablenkjoch entsprechend angeordnet werden. Ein Beispiel für eine geeignete Leiterverteilung ist in den Figuren 8 a und 8 b gezeigt. Die

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Flußlinien. 31 von Figur 2 c sind entlang den. Linien 32 konzentriert und ergeben in Kombination mit dem gleichförmigen Feld von Figur 2 b das erforderliche, astigmatische Ablenk— und Selbstkonvergenzfeld von Figur 2 a. Statt eines hexapolaren Feldes kann eine Quadrupolwicklung, die auf dem Ablenkjoch zusammen mit den Ablenkspulen gewickelt ist oder die eine getrennte Wicklung aufweisen kann, um die Bildröhre herum neben dem Ablenkjoch gewickelt ist, zur Erzeugung einer nicht gleichförmigen Feldkomponente verwendet werden, um die Selbstkonvergenz zu erreichen. Die vier Pole solch einer Wicklung würden dann um etwa 45 Grad gegen die horizontale und die vertikale Ablenkachse versetzt angeordnet. Das richtige Feld wird dann erzeugt, wenn diese Wicklung durch einen Strom mit der Frequenz der horizontalen Ablenkung erregt wird. Beispielsweise würde die Quadrupölwicklung einen im allgemeinen parabolischen Strom und die hexapolare Wicklung einen Sägezahnstrom erfordern, der der normale Abtaststrom ist.

Selbstverständlich müssen die drei Strahlen an allen Punkten auf dem Raster und nicht nur entlang der horizontalen Achse konvergent gemacht werden. Selbst wenn die Strahlen entlang der horizontalen Achse entsprechend den Erläuterungen in Zusammenhang mit den Figuren 2 a bis 2 c konvergent gemacht werden, sind die Strahlen in den Ecken des Rasters und an den Enden der senkrechten Ablenkachse überkonvergent, und zusätzlich sind "Trap"-Zustände vorhanden. Ein "Trap"-Zustand ist ein solcher Zustand, bei dem die horizontalen Feldlinien an anderen Stellen als entlang den beiden Ablenkachsen voneinander getrennt sind. Um diese Zustände zu korrigieren, muß der Astigmatismus des vertikalen Ablenkfeldes gesteuert werden.

Die Figuren 3 a bis 3 c zeigen die Eigenschaften des vertikalen Ablenkfelden. Figur 3 a zeigt das gesamte Ablenkfeld, das ton— nenförmig iot und daher einen positiven, vertikalen, isotropen Astigmatismus zeigt. Die Flußlinien 34 liegen zur Mitte des Feldes hin dichter, und die Feldintensität nimmt in vertikaler Richtung mit dem Abstand von der Mitte ab. Das Feld übt eine

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Kraft auf die drei Strahlen aus, die versucht, die horizontale Überkonvergenz der Strahlen in den Ecken und an den oberen und unteren Randbereichen des LeuchtSchirmes zu korrigieren. Das Feld von Figur 3 ä besteht aus einer Überlagerung der Felder der Figuren 3 b und 3 c.

In Figur 3 b ist ein gleichförmiges, vertikales Ablenkfeld gezeigt, das Flußlinien 35 aufweist, die sich in horizontaler Richtung erstrecken. Solch ein anastigmatisches Feld würde die Strahlen ablenken, aber die horizontalen Überkonvergenz- und "Trap"-Strahlzustände in den oberen und unteren Randbereichen des abgetasteten Rasters nicht korrigieren. Figur 3 c zeigt ein hexapolares Feld mit Flußlinien 36» das zu einer Konzentrierung des Feldes in den Richtungen der Pfeile an den Linien 37 führt. Dieses Feld erzeugt eine Ungleichförmigkeit, die bei Überlagerung mit dem gleichförmigen Feld von Figur 3 b das gewünschte Konvergenz- und Ablenkfeld von Figur 3 a erzeugt. Das hexapolare Feld von Figur 3 c wird durch die Harmonischen der Energie in den vertikalen Ablenkspulen bei Erregung der Spulen erzeugt und sie können durch eine geeignete Anordnung der in den vertikalen Ablenkspulen enthaltenen Leiter um den Ferritkern des Ablenkjoches erzeugt werden, wie in den Figuren 8 a und 8 b gezeigt ist.

Ähnlich, wie bei dem horizontalen Ablenkfeld beschrieben wurde, kann das tonnenförmige, vertikale Feld dadurch erzeugt werden, daß die Ungleichförmigkeit durch andere Mittel als durch Steuerung der Verteilung der Ablenkspulenwicklung aufgebracht wird. Beispielsweise können die vertikalen Spulen so gewickelt sein, daß ein anantigmatisches Feld gemäß Figur 3 b erzeugt wird, und eine Quadrupolwicklung kann verwendet werden, die auf dem Ablenkjoch liegt oder als getrennte Wicklung neben dem Ablenkjoch angeordnet ist. Die Quadrupolwicklung wäre dann mit ihren Polen unter etwa 45 Grad zwischen der horizontalen und der vertikalen Ablenkachse angeordnet, wie in Figur 4 gezeigt ist.

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In der US-PS 3 800 176 ist eine Anordnung "beschrieben, die vollständig selbstkonvergierend ist. Dies bedeutet, daß keine dynamische Konvergenzeinrichtung erforderlich ist. Die in an sich bekannter Weise erregten Ablenkspulenwicklungen werden so ausgeführt, daß die erforderlichen, speziellen, asthmatischen Felder geliefert werden, um die Strahlen konvergent zu machen _w In solch einer Anordnung wird, wenn diese in Bildröhren mit* kleinen Bildschirmen verwendet wird, im wesentlichen eine Konvergenz an allen Punkten des Bildschirmes dadurch erzielt, daß die Konvergenzbedingung so ausgeglichen wird, daß die Strahlen an den Enden der horizontalen Ablenkachse etwas unterkonvergent und an den Enden der vertikalen Ablenkachsen etwas überkonvergent sind. Dieser Kompromiß, der zu Kostenersparnissen und geringerem Bauaufwand führt, in dem alle dynamischen Konvergenzeinrichtungen und die zugehörige Apparatur und Bedienungseinstellungen eliminiert werden, führt auch zu kommerziell akzeptablen, reproduzierten Bildern auf dem Bildschirm. Bei größeren Bildschirmen mit einem größeren Abstand zwischen der Ablenkebe— ne C (Figur 1) und dem Bildschirm, beispielsweise bei einer Bildröhre mit einem Bildschirm, dessen Abmessung in der Diagonalen 63 cm beträgt, werden jedoch jegliche Konvergenzfehler vergrößert und können zu einem nicht annehmbaren Bild führen. In dieser Situation kann die Eigenschaft der Selbstkonvergenz durch eine vereinfachte, dynamische Konvergenzeinrichtung ergänzt werden, bei der die dynamische Konvergenz nur entlang einer Ablenkachse benutzt wird. Mit solch einer Anordnung können die horizontalen Ablenkspulen so ausgeführt werden, daß die Selbstkonvergenz entlang der horizontalen Ablenkachse erreicht wird. Die vertikalen Ablenkspulen können so ausgeführt werden, daß in den Ecken kein "Trap"-Zustand erzeugt wird. Dadurch bleiben die vertikalen Linien überkonvergent entlang den oberen und unteren Bereichen des Rasters. Diese Fehler müssen so verteilt werden, daß eine vereinfachte, dynamische Konvergenzeinrichtung sie korrigieren kann. Eine Quadrupolwicklung, die ein Quadrupolmagnetfeld erzeugt und in Figur 4 gezeigt ist, kann diese Überkonvergenzfehler korrigieren. In Figur 4 konzentrieren die Flußlinien 38 das Feld im allgemeinen in Richtung

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der Pfeile an den Linien 39. Dieses Quadrupolfeld dient dazu, die vertikalen Linien in horizontaler Richtung konvergent zu machen, so daß das gesamte Raster konvergent gemacht wird. Eine erhebliche Kosteneinsparung wird immer noch erreicht, ohne Abstriche in den Betriebseigenschaften machen zu müssen, da keine Ströme mit der horizontalen Frequenz oder zur Erzielung einer dynamischen Konvergenz an den Ecken erforderlich sind. Dadurch wird die Notwendigkeit für herkömmliche, dynamische Konvergenzelektromagneten und ihre Stromversorgungsschaltungen eliminiert. Wiederum sind die Einrichtungen zur Erzeugung des Quadr upolfeldes für die vereinfachte dynamische Konvergenzeinrichtung nicht Gegenstand der Erfindung. Dieses Feld kann durch zusätzliche Leiterwindungen erzeugt werden, die auf dem Ablenkjoch gewickelt sind, wie in den Figuren 8 a und 8 b gezeigt ist. Das Quadr upol— feld kann auch durch eine Wicklung erzeugt werden, die um die Bildröhre neben dem Joch herum angeordnet ist, in dem man den Strom durch die vertikalen Ablenkspulen ungleich verteilt.

Zusätzlich zu der Ausführung der Ablenkspulen zur Erzeugung von Ablenkfeldern, die die Strahlen konvergent machen, ist in der US-PS 3 800 176 beschrieben, daß die Mitte des Ablenkfeldes auf den mittleren der drei in einer Ebene angeordneten Elektronenstrahlen ausgerichtet werden kann, um den Konvergenzzustand entlang den Rändern des Bildschirmes abzugleichen. Dazu wird das Ablenkjoch so ausgeführt, daß sein kleinster Innendurchmesser in der Größenordnung von 1 bis 3 nun größer als der Außen— durchmesser des Halsabschnittes des Glaskolbens der Bildröhre ist, um die das Ablenkjoch montiert ist. Das Joch kann dann unter einem rechten Winkel quer zu der Achse des mittleren Strahles bewegt werden, so daß die Längsmittelachse des Ablenkfeldes mit der Achse des mittleren Strahles zusammenfällt. Das Joch kann auch, wenn erforderlich, gekippt werden, um die Ausrichtung zu bewirken, die zu einer optimalen Konvergenz führt. Das Joch wird dann in der ausgerichteten Position durch eine geeignete Montageeinrichtung für das Joch befestigt. Als Alternative für dio mechanische Positionierung des Joches können die vertikalen und horizontalen Abtastströme durch die entsprechenden Spulen—

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hälften um einen kleinen Betrag elektrisch ungleich gemacht werden, um das Zentrum des Elektronenstrahl-Ablenkfeldes so zu verschieben, daß es zur optimalen Konvergenz auf den mittleren Strahl ausgerichtet ist. Dies kann durch Einfügen einer Reihenimpedanz an einer der Spulenhälften oder durch Nebenschluß von einem Teil des Ablenkstromes um eine der Spulenhälften erreicht werden.

Oben wurden einige Abwandlungen von coplanaren Sichtgeräten beschrieben, bei denen keine internen Polstücke verwendet werden, die eine Richtwirkung auf die Flußlinien zur Ereugung konvergenter Felder ausüben. Bei all diesen Geräten werden die Selbstkonvergenz allein, die Selbstkonvergenz mit einer vereinfachten dynamischen Konvergenz oder anastigmatische Ablenkspulen ähnlich den Spulen, die in herkömmlichen Bildröhren mit Elektronenstrahlsystem mit in einem Dreieck angeordneten Elektronenstrahlen eingesetzt werden, in Kombination mit einer Quadrupolwicklung verwendet, die sowohl bei der vertikalen als auch bei der horizontalen Abtastfrequenz erregt werden, um das erforderliche, astigmatische Konvergenzfeld zu erzeugen. Die Selbstkonvergenz- oder die vereinfachten Konvergenzeinrichtungen werden als Teil, der erfindungsgemäßen Einrichtung verwendet, und es ist zu beachten, daß die oben beschriebenen Einrichtungen Beispiele für Selbstkonvergenzeinrichtungen sind, die als Teil der Erfindung verwendet werden können.

Es gibt eine unerwünschte Eigenschaft der oben beschriebenen Selbstkonvergenz- und der vereinfachten Konvergenzeinrichtungen, die darin besteht, daß die einzelnen Elektronenstrahlen defokussiert werden, was hauptsächlich auf dem astigmatischen Ablenkfeld beruht. Dies führt zu keinem erheblichen Problem bei Bildröhren mit kleinerem Bildschirm, bei Bildröhren mit großem Bildschirm kann diese Eigenschaft jedoch die Bildqualität erheblich beeinträchtigen. Insbesondere wird jeder der Strahlen in vertikaler Richtung zusammengedrückt und in horizontaler Richtung gedehnt, während er in einer horizontalen Richtung abgelenkt wird, so daß der Strahlpunkt eine Ellipse bildet. Die

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Ellipsenform wird als eine Funktion des Strahlabstandes von der Mitte des Bildschirmes in horizontaler Richtung immer stärker. Dies ist in Figur 5 gezeigt, wo die Formen des Strahlpunktes an verschiedenen Stellen in dem oberen rechten Quadranten eines Bildschirmes 40 gezeigt sind.

Gemäß Figur 5 ist der Strahlpunkt 41 an der Mitte des Schirmes rund. Der im wesentlichen runde Strahl wird von dem Elektronenstrahlerzeugungssystem erzeugt und auf den Schirm fokussiert. Die in Form von Abmessungen angegebenen Zahlen bedeuten das Maß an Elliptizität oder Verzerrung des Bildpunktes an den verschiedenen Stellen. Es ist zu beachten, daß sich die Größe des Strahlpunktes mit der Menge des Strahlstromes in dem Strahl ändert. Der Strahlstrom variiert als Funktion des Videosignals, das an das Elektronenstrahlerzeugungssystem angekuppelt wird. Beispielsweise kann der Strahlpunkt bei einer Bildröhre mit großem Schirm und großem Ablenkungswinkel von einem Kreis mit einem Durchmesser von etwa 2 mm bis zu einem Kreis mit einem Durchmesser von etwa 4» 5 nim an der Mitte des Bildschirmes variieren. Die Größe des Strahlpunktes ändert sich proportional an den anderen Stellen auf dem Bildschirm. An dem Ende der horizontalen oder X-Ablenkachse hat der Strahlpunkt 43 die Form einer Ellipse, deren Hauptachse ein Maß von 7»5 gegenüber einem Maß von 4,5 an der Mitte des Bildschirmes hat. Der Punkt 44 an der Ecke hat ein Maß von 8,5 an der Hauptachse der Ellipse. Am oberen Ende der vertikalen oder Y—Ablenkachse ist der Strahl— punkt 42 nicht erheblich gegenüber dem Strahlpunkt an der Mitte geändert. Offenbar zeigen die Punkte 43 und 44 eine Verschlechterung in der Punktform, die ausreicht, um die horizontale Auflösung nachteilig zu beeinflussen. Die erfindungsgemäße Anordnung gestattet die Verwendung des sehr erwünschten, selbstkonvergierenden Ablenksystems ohne die unerwünschte Defokussierung in jedem der Elektronenstrahlen.

Die Figuren 6 a bis 6 c zeigen ein Elektronenstrahlerzeugungssystem, das sich für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Anordnung eignet. Allgemein liefert das Elektronenstrahlerzeu-

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gungssystem drei in einer Ebene angeordnete Elektronenstrahlen, die in vertikaler Richtung elliptisch geformt sind und mit der oben beschriebenen Selbstkonvergenzeinrichtung oder der vereinfachten Konvergenzeinrichtung verwendbar sind, um die auf der Ablenkung beruhende Defokussierung der Strahlen erheblich zu reduzieren.

In Figur 6 a weist das Elektronenstrahlerzeugungssystem 25 zwei Trägerstäbe 50 aus Glas auf, auf denen die verschiedenen Gitterelektroden montiert sind. Diese Elektroden weisen drei unter gleichen Abständen angeordnete, coplanare Kathoden 51 (eine für jeden Strahl), eine Steuergitterelektrode 52, eine Schirmgitterelektrode 53» eine erste Beschleunigungs- und Pokussierungselektrode 54_f eine zweite Beschleunigungs- und Fokussierungselektrode 55 und eine Abschirmkappe 56 auf. Alle diese Komponenten sind unter Abständen entlang den Glasstäben 50 in der genannten Reihenfolge angeordnet.

Jede Kathode 51 weist eine Kathodenbuchse 57 auf, die an dem vorderen Ende durch eine Kappe 58 verschlossen ist,- die an ihrem Ende einen Überzug 59 aus einem Elektronen emittierenden Material hat. Jede Buchse ist auf einer Kathodenträgerröhre 60 gelagert. Die Röhren 60 sind auf den Stangen 50 durch vier Streifen 61 und 62 getragen. Jede Kathode 51 wird durch eine Heizspule 63 indirekt geheizt, die in der Buchse 57 angeordnet ist und mit Schenkeln 64 an Heizstreifen 65 und 66 angeschweißt ist, die durch Zapfen 67 auf den Stangen 50 montiert sind.

Die Steuer- und Schirmgitterelektroden 52 und 53 sind zwei nahe beieinander auf Abstand (etwa 0,23 mm auseinander) angeordnete, flache Platten, die jeweils drei Öffnungen 68 R, 68 G und 68 B und 69 Rf 69 G und 69 B respektive haben, die mit den Überzügen 59 der Kathoden zentriert und mit den Öffnungen aufeinander entlang einem mittleren Strahlweg 70 G und zwei äußeren Strahl— wegen 70 R und 70 B ausgerichtet sind, die sich zu dem Bildschirm 21 erstrecken. Die äußeren Strahlwege 70 R und 70 B haben gleiche Abstände von dem mittleren Strahlweg 70 G.

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Vorzugsweise liegen die anfänglichen Abschnitte der Strahlwege 70 R, 70 ff und 70 B im wesentlichen parallel zueinander und unter einem Abstand von etwa 5 mm.

Die erste Beschleunigungs- und Pokussierungselektrode 54 weist einen ersten und einen zweiten becherförmigen Teil 71 bzw. 72 auf, die an ihren offenen Enden miteinander verbunden sind. Der erste becherförmige Teil 71 hat drei Öffnungen 74 R, 74 G- und 74 B mittlerer Größe (etwa 1,5 mm) nahe bei der Gitterelektrode 53, die mit den drei Strahlwegen 70 R, 70 G bzw. 70 B ausgerichtet sind. Der zweite, becherförmige Teil 72 hat drei große Öffnungen 75 R, 75 G und 75 B (etwa 4 mm), die ebenfalls mit den drei Strahlwegen fluchten.

Die zweite Beschleunigungs- und Pokussierungselektrode 55 ist ebenfalls becherförmig ausgebildet und weist eine Grundplatte 76, die nahe bei (etwa 1,5 mm) der ersten Beschleunigungs— elektrode 54 angeordnet ist und eine Seitenwand oder einen Flansch 77 aufweist, der sich nach vorne zu dem Bildschirm erstreckt. Die Grundplatte 76 hat drei Öffnungen 78 R, 78 G und 78 B, die vorzugsweise etwas größer (etwa 4,4 mm) als die dane— benliegenden Öffnungen 75 R, 75 G und 75 B der Elektrode 54 sind. Die mittlere Öffnung 78 G fluchtet mit der danebenliegenden, mittleren Öffnung 75 G (und dem mittleren Strahlweg 70 G), um ein im wesentlichen symmetrisches, elektrisches Strahlfokus— sierungsfeld zwischen den Öffnungen 75 G und 78 G zu erzeugen, wenn die Elektroden 54 und 55 an verschiedene Spannungen gelegt werden. Die zwei äußeren Öffnungen 78 R und 78 B sind geringfügig nach außen in Bezug auf die entsprechenden, äußeren Öffnungen 75 R und 75 B versetzt, um ein asymmetrisches, elektrisches Feld zwischen jedem Paar der äußeren Öffnungen zu erzeugen, wenn die Elektroden 54 und 55 erregt werden, so daß jeder der äußeren Strahlen entlang den Strahlwegen 70 R und 70 B individuell in der Nähe des Bildschirmes fokussiert wird, und daß auch jeder der äußeren Strahlen zu dem mittleren Strahl entlang dem Strahlwog 70 G auf einen gemeinsamen Konvergenzpunkt mit dem

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mittleren Strahl in der Nähe des Bildschirmes abgelenkt wird. In dem gezeigten Beispiel beträgt die Versetzung der Strahlöff-* nungen 78 R und 78 B etwa 0,15 mm.

Um die oben beschriebene Abflachung des Strahles bei zunehmendem, horizontalem Ablenkwinkel zu korrigieren, wird in dem Elektronenstrahlerzeugungssystem eine Vorverzerrung an jedem Strahl vorgenommen, so daß er an der Mitte des Bildschirmes vertikal defokussiert ist, wodurch sich eine vertikale Ausdehnung oder Verlängerung des unabgelenkten Strahlpunktes ergibt. Diese Vorverzerrung oder Vorformung der Strahlen wird dadurch erzielt, daß man in vertikaler Richtung längliche oder vorzugsweise in vertikaler Richtung elliptische Öffnungen in dem Elektronenstrahlerzeugungssystem verwendet. Bei dem gezeigten Elektronenstrahlsystem haben beide Gitter, die am nächsten bei den Kathoden liegen, das heißt die Steuergitterelektrode 52 und die Schirmgitterelektrode 53, in vertikaler Richtung elliptische Öffnungen. Es können jedoch auch andere geeignete Anordnungen verwendet werden, um den Strahlen die gewünschte Form zu geben. Die elliptische Form der Öffnungen 68 R, 68 G und 68 B in dem Steuergitter 52 ist in Figur 6 b gezeigt. Die elliptische Formgebung der Öffnungen 69 R» 69 G und 69 B in dem Schirmgitter ist in Figur 6 c gezeigt. Selbstverständlich hängt das erforderliche Maß an Elliptizität von dem speziellen Bildröhrentyp ab. Bei einer 63 cm Bildröhre mit in einer Ebene angeordneten Elnktronenr.trahlen und V 110°, wie sie oben beschrieben wurde, bei der der Strahlpunkt eines Randelektronenstrahls eine Elliptizität von 2,9/1,0 bei Fehlen der erfindungsgemäßen Maßnahmen hat, liefert eine in vertikaler Richtung elliptische Öffnung mit einer Elliptizität von 1,6/1,0 für den mittleren Strahl eine ausreichende Vorformgebung für den Strahl, um einen im wesentlichen runden Strahl an dem Rand des Bildschirmes zu erhalten. Typische Abmessungen der Öffnung, die diese Bedingungen an die Elliptizität erfüllen, sind ein Durchmesser von etwa 0,5' mm in horizontaler Richtung und ein Durchmesser von etwa 0,8 mm in vertikaler Richtung.

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Der Effekt der erfindungsgemäßen Anordnung auf den Strahlpunkt, der auf dem Bildschirm zu beobachten ist, ist in Figur 7 gezeigt, wobei die erfindungsgemäße Anordnung ein Selbstkonvergenz- oder ein vereinfachtes Konvergenz-Ablenksystem und ein Elektronenstrahlerzeugungssystem aufweist, das in vertikaler Richtung elliptisch geformte Strahlen erzeugt. In Figur 7 sind die Strahlpunkte in dem oberen rechten Quadranten 40 des Leuchtschirmes ähnlich wie in Figur 5 gezeigt. In der Mitte des Schirmes an dem Kreuzungspunkt zwischen der horizontalen und der vertikalen oder der X- und der Y-Ablenkachse ist der Strahlpunkt 41' eine in vertikaler Richtung ausgerichtete Ellipse mit einem Achsenverhältnis, wie es in Figur 7 angegeben ist. Diese vertikale Ellipse wird beibehalten und wird jedoch in ihrer Größe an dem Ende der vertikalen Ablenkachse etwas vergrößert, wie durch den Strahlpunkt 42· dargestellt ist. Die erhebliche Verbesserung ist an dem Ende der horizontalen Achse und in der Ecke zu beobachten, indem man die Strahlpunkte 43* und 44' mit den entsprechenden Strahlpunkten 43 und 44 in Figur 5 vergleicht. Die Abmessungen der in horizontaler Richtung elliptischen Strahl— punkte entlang ihren Hauptachsen sind erheblich reduziert. Dadurch ergibt sich ein erhöhtes Auflösungsvermögen für das System, so daß ein befriedigend reproduziertes Bild dem Betrachter dargeboten wird. In den restlichen drei Quadranten des Bildschirmes ist der Effekt auf die Strahlen ähnlich.

Die elliptischen Öffnungen in der Steuerelektrode 52 und der Schirmelektrode 53 (Figuren 6 a bis 6 c) geben den drei in einer Ebene angeordneten Strahlen ihre in vertikaler Richtung elliptische Form. Diese elliptischen Strahlen werden dann durch die im wesentlichen kreisförmigen Fokussierungs- und Beschleunigungselektroden 54 und 55 fokussiert. Die vertikal liegenden Haupt3trahlen jedes Strahls kreuzen sich in einer horizontalen Linie, die weiter von den Kathoden entfernt liegt als die vertikale Linie, in der sich die horizontal liegenden Hauptetrahlen überkreuzen, was auf der Wirkung des Fokussierungsfeldes auf die elliptischen Strahlen beruht. Um eine minimale Abmessung des Strahlpunktes in horizontaler Richtung auf dem

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Leuchtschirm zu erhalten, wird die Stärke der Hauptfokussierungslinse (das Fokussierungspotential, das an die Elektroden 54 und 55 angelegt wird) so eingestellt, daß die vertikale Überkreuzungslinie auf dem Leuchtschirm abgebildet wird.

Figur 8 a zeigt die Wicklungsverteilung der Leiter in einem Quadranten eines ringförmigen Ablenkjoches, die sich als Teil der Erfindung für die Verwendung bei einem Sichtgerät eignet, das eine Bildröhre mit einem Ablenkungswinkel von 110 Grad und einen Bildschirm mit 63 cm in der Diagonalen aufweist. Die Referenzlinien X und Y zeigen die horizontale bzw. die vertikale Ablenkachse des ringförmigen AblenkJoches an, das das Ablenkjoch von Figur 1 ist. Wie in Figur 8 a gezeigt ist, bilden die Leiter, die durch einen Kreis angedeutet sind, die das horizontale Ablenkfeld erzeugenden Windungen. Die durch ein X angedeuteten Leiter stellen die das vertikale Ablenkfeld erzeugenden Wicklungen dar, die durch ein Dreieck bezeichneten Leiter sind die Leiter, die eine getrennte, ein Quadrupolfeld erzeugenden Wicklungsabschnitte bilden, die ringförmig um den Kern des Ringjo— ches gebildet sind. Wie in Figur 8 a dargestellt ist, sind in diesem Ausführungsbeispiel vier Lagen von Leitern vorgesehen, die in der dargestellten Weise unter Abstand liegen und angeordnet sind, um die gewünschten Windungsabschnitte der Spule zu bilden.

Figur 8 b zeigt graphisch die Anordnung der Leiterverteilung W eines Ablenkjoches, die in Zusammenhang mit der Erfindung verwendet wird. Es ist zu beachten, daß der Abschnitt W in jedem der Quadranten I bis IV der gleiche ist, wie in Figur 8 a gezeigt ist. Jeder Abschnitt erstreckt sich umfangsmäßig um den Umfang des Kerns von der X-Achse zu der Y-Achse in jedem der Quadranten. Diese Leiter sind ringförmig um den Ferritkern 26 gewickelt. Die zurückführenden Leiter, die an dem Außenumfang des Kerns 26 erscheinen wurden, sind in Figur 8 b nicht gezeigt.

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Claims

Patentansprüche

1. Farbbild-Sichtgerät mit einer Farbbildröhre, die einen evakuierten Kolben mit einem Frontplattenabschnitt und einem Halsabschnitt verbunden durch einen trichterförmigen Abschnitt, einen Mosaik-Farbleuchtstoffbildschirm auf der Innenfläche der Frontplatte, eine Farbwahl—Lochelektrode, die unter Abstand von dem Bildschirm angeordnet ist, ein Elektronenstrahler zeugungssystem mit in einer Ebene angeordneten Elektronenstrahlen, die in dem Hals montiert ist, um drei Elektronenstrahlen zu erzeugen und durch die Elektrode auf den Bildschirm zu richten, eine Einrichtung, um die Strahlen in dem Mittelbereich des Leuchtstoff-Bildschirmes statisch konvergent zu machen, und eine Ablenkjochanordnung aufweist, die horizontale und vertikale Ablenkspulen enthält, die um den Halsabschnitt der Röhre herum wirksam angeordnet sind, um die Strahlen horizontal und vertikal zur Bildung von Rastern auf dem Bildschirm des Sichtgerätes abzulenken, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsverteilung der Leiter auf der Jochanordnung (26, 27) so gewählt ist, daß ein kissenförmiges, horizontales Ablenkfeld solcher Größe erzeugt wird, daß die drei Strahlen im wesentlichen entlang der horizontalen Ablenkachse konvergent genacht werden, und daß das kissenförmige Feld eine horizontale Verzerrung von jedem der Strahlen bei Erreichung des Bildschirms bewirkt, wenn die Strahlen horizontal von dem Mittelbereich des Bildschirmes weg abgelenkt werden, und daß in dem Elektronenstrahlerzeugungssystem (25) die Öffnungen von wenigstens einer Gitterelektrode (68) in vertikaler Richtung elliptisch geformt sind, so daß die Strahlen in vertikaler Richtung elliptische Formen bei der Mitte des Leuchtstoff-Bildschirmes erhalten, um die durch das Ablenksystem erzeugte, horizontale Verzerrung der Strahlen zu reduzieren.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterverteilung der Jochanordnung (26, 27) ferner so gewählt

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ist, um ein tonnenförmiges, vertikales Ablenkfeld mit einer solchen Größe zu erzeugen, das in Zusammenwirkung mit dem kissenförmigen, horizontalen Ablenkfeld die Strahlen an allen Punkten des Rasters im wesentlichen konvergent macht.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkjochanordnung (26, 27) eine Einrichtung aufweist, um ein Quadrupolmagnetfeld zu erzeugen, um die Strahlen an allen Punkten an dem Raster konvergent zu machen.

4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um die Längsmittelachse des Jochablenkfeldes mit dem mittleren der in einer Ebene angeordneten Strahlen zu überlagern, um die Konvergenz der drei Strahlen an allen Punkten auf dem Leuchtstoff-Bildschirm zu optimieren.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterverteilung der horizontalen Spulen so gewählt ist, daß das kissenförmige, horizontale Ablenkfeld erzeugt wird.

6. Gerät nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterverteilung der horizontalen Spulen so gewählt ist, daß das tonnenförmige, vertikale Ablenkfeld erzeugt wird.

7. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Quadrupolmagnetfeldes allein mit der Frequenz der vertikalen Ablenkung erregt wird.

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