DE3320021C2 - Selbstkonvergierende Fernsehwiedergabeeinrichtung - Google Patents

Abstract

Es wird eine selbstkonvergierende Farbfernseh-Wiedergabeeinrichtung beschrieben, die eine Ablenkeinheit (16) mit Sattelspulen (18) und Torroidspulen (21) enthält. Die Länge (a) der Horizontalspulenleiter neben dem sich erweiternden Teil (12b) der Bildröhre ist reduziert, um die gespeicherte Energie zu verringern. Die Länge des Kerns (17) ist ebenfalls begrenzt und der Kern ist in Längsrichtung zwischen den Wicklungsköpfen der sattelförmigen Horizontalablenkspulen (18) in einer Position angeordnet, welche sowohl das Konvergenz-Trilemma als auch die Nord-Süd-Kissenverzeichnung reduzieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine selbstkonvergierende Fernsehwiedergabeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind selbstkonvergitrende Fernsehwiedergabeeinrichtungen mit einer Inline-Farbfernsehbildröhre bekannt, in welcher drei in einer horizontalen Ebene verlaufende Elektronenstrahlen durch eine elektromagnetische Ablenkeinheit abgelenkt werden, die die Konvergenz dieser Strahlen während ihrer Ablenkung über einen Bildschirm der Bildröhre aufrechterhält. Um dies zu erreichen, sind Jie Horizontalablenkspulen der Ablenkeinheit so gewickelt, daß sie ein im Effekt kissenförmiaes Ablenkfeld liefern, während die Vertikalablenkspulen so gewickelt sind, daß sie ein im Effekt tonnenförmiges Ablenkfeld erzeugen. Eine solche Ablenkfeldkombination ermöglicht generell eine Konvergenz der Elektronenstrahlen während der Ablenkung. Eine bevorzugte Form einer solchen Ablenkeinheit ist die sogenannte Sattel-Toroid-Ablenkeinheit Bei einer solchen Ablenkeinheit sind die Horizontalablenkspulen sattelförmig gewickelt und haben daher zwei in Längsrichtung verlaufende Gruppen von aktiven Windungsleitern, welche vorne und hinten durch Gruppen von querverlaufenden Verbindungs- oder Rückleitern verbunden sind. Die Vertikalablenkspulen sind toroidförmig auf einen sich generell erweiternden zylindrischen Ferritkern gewikkelt Die Vertikalablenkspulen und der Kern sind mit den Horizontalablenkspulen verschachtelt und umgeben diese.

Es hat an Bemühungen nicht gefehlt, eine ideale Kombination von Spulen-, Kern- und Bildröhrenparametern zu finden, die die bestmögliche Konvergenz, den niedrigsten Leistungsverbrauch, den geringsten Bedarf an Ferrit und Kupferdraht, eine minimale Defokussierung der Strahlen durch die Ablenkeinheit und eine minimale Verzerrung, insbesondere eine möglichst geringe kissenförmige Verzeichnung des Rasters auf dem BiIdschirm ergibt Bei der Konstruktion einer Farbfernsehwiedergabeeinrichtung kommt es vor allem auf einen optimalen Kompromiß zwischen Betriebsverhalten, Leistungsbedarf und Kosten an. Dieses Problem ist umso schwieriger zu lösen, je größer der Ablenkwinkel ist, für den z. B. ein Wert von 110° gefordert wird, insbesondere wenn der Bildschirm groß ist. Das sogenannte »Konvergenz-Trilemma« ist in der Bildröhrentechnik als ernstes Problem bekannt Dieses Trilemma-Problem ist in F i g. 1 dargestellt, die den oberen rechten Quadranten eines Rasters auf dem Bildschirm einer Fernsehbildröhre zeigt. Es ist dabei angenommen, daß die Elektronenstrahlen, gesehen vom Bildschirmende der Röhre, von der Strahlerzeugungssystemanordnung in der dargestellten Reihenfolge emittiert werden und zwar der Blaustrahl B links, der Grünstrahl G in der Mitte und der Rotstrahl R rechts. Das Konvergenz-Trilemma-Problem besteht im Unterschied zwischen der Konvergenz des roten und des blauen Rasters. In F i g. 1 sind die Grenzen des roten Rasters ausgezogen und die des blauen Rasters gestrichelt dargestellt. Der horizontale Konvergenzfehler zwischen einer roten und einer blauen vertikalen Linie oben im mittleren Teil des Rasters ist mit Cv bezeichnet. An der rechten Seite des Rasters längs der ,Y-Achse tritt ein Konvergenzfehler

so Ch auf, der dem Abstand zwischen einer vertikalen roten Linie und einer vertikalen blauen Linie an dieser Stelle entspricht. In der oberen rechten Ecke des Rasters tritt ein mit !"bezeichneter Konvergenzfehler auf, der als »Trapezfehler« bezeichnet wird und sich in erster Linie in einer vertikalen Trennung entsprechender horizontaler roter und blauer Linien äußert. In F i g. 1 ist der Trapezfehler bei der dargestellten Strahlorientierung negativ, da die Ecke des blauen Rasters tiefer liegt als die des roten Rasters. Das Konvergenz-Trilemma läßt sich wie folgt definieren:

Trilemma = C_H - Cv + T.

Das Trilemma ist also die Summe der Konvergenzfehler auf den Achsen und des Trapezfehlers. Wenn auf den Achsen Konvergenz herrscht, ist das Trilemma gleich dem verbleibenden Trapezfehler. Dieser restliche Trapezfehler ändert sich von einem positiven Wert für

Röhren mit kurzer Strahlwegstrecke (Definition siehe unten) zu einem negativen Wert für Röhren mit langer Strahlwegstrecke. Als Strahlwegstrecke wird hier der Abstand vom Ablenkzentrum der Ablenkeinheit bis zum Bildschirm definiert Diese Strecke nimmt mit zunehmender Bildschirmgröße zu und rr.it zunehmendem Ablenkwinkel ab. Bisher hat man versucht, den durch das Trilemma-Problem verursachten Beschränkungen der Betriebseigenschaften dadurch Herr zu werden, daß man die in iisr Ablenkeinheit gespeicherte Energie und/ oder den konstruktiven Aufwand und damit die Kosten der Ablenkeinrichtung erhöhte. Solche Kompromisse sind aber offensichtlich nicht wünschenswert

Eine mathematische Untersuchung des Konvergenz-Trilemmas findet sich in der Veröffentlichung »Application of Aberration Theory to the Deflection Yoke Design of a Color Picture Tube« von Y. Nakamura et al., SiD 82 Digest Ferner wird eine Lösung des Konvergenz-Trilemma-Problems in einem Artikel mit dem Titel »New Self-Convergence Yoke and Picture Tube System With 110° In-Line Feature« diskutiert der auf der Frühlingskonferenz IEEEG-CE Chicago, 1977 verteilt wurde. Aus der US-PS 40 41 428 (Kikuchi et al.) ist es bekannt daß die Konvergenz verbessert werden kann, wenn man eine toroidförmige Vertikalablenkspule verwendet die kürzer ist als eine zugehörige sattelförmig gewickelte Horizontalablenkspule und die bei der vorderen Biegung der Horizontalablenkspule angeordnet ist. Bis heute ist jedoch noch keine voll befriedigende Lösung des geschilderten Problems gefunden worden.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine selbstkonvergierende Ablenkeinrichtung der eingangs genannten Art im Hinblick auf eine bessere Lösung des Trilemma-Problems weiterzubilden.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Trilemma-Problem bekämpft durch eine Kornbination einer Horizontal-lnline-Farbfernsehbildröhre mit einer selbstkonvergierenden Sattel-Toroid-Ablenkcinheit (Ablenkjoch), indem die Längsabmessung der aktiven Leiterwindungen der Sattelspulen, die am sich erweiternden Teil des Röhrenkolbens angeordnet sind, nicht größer als das l,2fache des nominellen Außendurchmesser des Halsteiles der Bildröhre ist. Ferner ist die Längsabmessung des Toroidkerns nicht größer als der nominelle Außendurchmesser des Halses der Bildröhre, mit der die Ablenkeinheit betrieben wird. Weiterhin ist diese relativ kurze Kern- und Vertikalspulenanordnung im longitudinalen Sinne zwischen den Endwindungen der Horizontalsattelspulen angeordnet, ohne diese Endwindungen zu berühren. Durch diese Kombination werden der Trilemma-Effekt minimal gehalten, die gespeicherte Energie verringert und außerdem eine kompakte Ablenkeinheit mit geringen Ferrit- und Kupferkosten erhalten. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1, auf die bereits Bezug genommen wurde, das Trilemma-Konvergenz-Problem, wie es sich im oberen rechten Quadrant einer Fernseh-Wiedergabeeinrichlung äußert;

F i g. 2 eine generelle Ansicht einer Wiedergabeeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 3 eine mehr ins Einzelne gehende Darstellung der Bestandteile einer Ablenkeinheit in Relation zu einer Bildröhre bei einer Ausführungsform der Erfindung.

In F i g. 2 ist eine selbstkonvergierende Wiedergabeeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt, welche eine Bildröhre mit einem Glaskolben 10 enthält Der Glaskolben weist vorne eine Frontplatte 11 auf, auf deren Innenseite ein sich wiederholendes Muster aus Rot-, Grün- und Blau-Leuchtstoffelementen 13 angeordnet ist welches den Bildschirm der Bildröhre bildet Der Kolben 12 weist ferner einen sich erweiternden Teil (Trichter) i2b auf, der in einen zylindrischen Halsteil 12a übergeht Im Kolben 12 ist eine Elektronenstrahlerzeugungssystemanordnung 15 montiert die drei in Horizontalrichtung nebeneinander verlaufende Elektronenstrahlen liefert, die mit R, B und G bezeichnet sind und durch eine Lochmaske 14 auf zugehörige Farbleuchtstoffelemente fallen.

Beim Hals- und Trichterteil 12a bzw. 126 des Glaskolbens 12 ist eine Ablenkjochanordnung oder Ablenkeinheit 16 angeordnet Die Ablenkeinheit 16 enthält einen sich nach außen erweiternden zylindrischen oder ringförmigen Ferritkern 17, auf dem Leicerwindungen £0-roidförmig gewickelt sind, die zwei toroidförmige Vertikalablenkspulen bilden. Der sich erweiternde Kern und die Vertikalablenkspulen umgeben zwei Sattelspulen 18, die zur Horizontalablenkung der Elektronenstrahlen dienen. Der Kern und die Spulen sind in bezug aufeinander durch eine Jochhalterung oder einen Rahmen 19 gehaltert. Hinten an der Ablenkeinheit 16 ist eine Vorrichtung 20 zur statischen Konvergenzeinstellung und Farbreinheitseinstellung angeordnet, die in üblicher Weise ausgebildet sein kann. Die Ablenkeinheit kann so an der Bildröhre angebracht sein, daß ihr vorderes Ende bezüglich der Bildröhre gekippt werden kann, um die Konvergenzverteilung als Ganzes zu optimieren, dies ist jedoch nicht im Einzelnen dargestellt. Die Ablenkeinheit kann dann in der optimalen Position durch nicht dargestellte Gummikeile fixiert werden, die zwischen die Ablenkeinheit und den Glaskolben 12 eingesetzt werden.

F i g. 3 zeigt einen mehr ins Einzelne gehenden Längsschnitt der erfindungsgemäßen Ablenkeinheit-Bildröhren-Anordnung gemäß F i g. 2. Die Ablenkeinheit ist im betriebsfähig auf der Bildröhre montierten Zustand dargestellt in dem sie sich neben dem Halsteil 12a und dem anschließenden, sich erweiternden Teil i2b des Glaskolbens befindet In der dargestellten Position ist die Ablenkeinheit 16 etwas vom sich erweiternden Kolbenteil 16 in eine Lage zurückgezogen, die sowohl die Farbenreinheit gewährleistet als auch die Elektronenstrahlen bei der Ablenkung noch von der Wand des sich erweiternden Kolbenteils 12 freihält, so daß kein Halsschatten entsteht. Das Fenster der sattelförmigen Horizontalablenkspulen 18 hat eine Längsabmessung b, die durch die vordere und hintere Gruppe von Verbindungs- oder Rückleitern bestimmt wird, die in Fig. 3 durch die punktiert dargestellten Leiter versinnbildlicht sind. Der Ferritkern 17 mit den toroidförmig auf ihn gewickelten Vertikalablenkspulen 21 befindet sich außerhalb der Horizontalablenkspulen 18, welche in dem isolierenden Rahmen 19 montiert sind. Es ist ersichtlich, daß die Längsabmessung edes Kernes als Ganzes nicht größer ist als der Nenn-Außendurchmesser c/des Halsteiles 12a des Glaskolbens. Es ist ferner ersichtlich, daß der Kern 17 innerhalb des Fensterbereiches oder Horizontalablenkspulen liegt. Die Horizontalablenkspulen haben einen hinteren Teil, der sich beim Halsteil 12a des Glaskolbens befindet, und einen sich nach außen erweiternden Teil, der sich beim sich erweiternden Teil 12b des Glaskolbens befindet. Die Länge der aktiven Leiter

der Spule, welche sich neben dem sich erweiternden Teil des Glaskolbens befinden, haben eine Längsabmessung a. Die Längsabmessung a ist nicht größer als das l,2fache des Außendurchmessers c/des Röhrenhalses 12a.

Die Vertikalablenkspulen sind longitudinal oder axial bezüglich der Horizontalablenkspulen so angeordnet, daß das vertikale Ablenkzentrum PVsich in Strahlrichtung hinter dem horizontalen Ablenkzentrum PH befindet. Diese Relativlage bewirkt eine Verringerung des in Fig. 1 dargestellten Trilemma-Konvergenzfehlers.

Die Begrenzung der Längsabmessung des Kerns und der Vertikalablenkspulen reduziert gleichzeitig den Bedarf an Ferrit und Leitungskupfer.

Ferner wird dadurch, daß der Kern 17 und die Vertikalablenkspulen 21 vom vorderen Ende des Fensters der Horizontalablenkspulen nach hinten versetzt sind, die Nord-Süd-Kissenverzeichnung verringert. Ein tonnenförmiges Vertikalablenkfeld erzeugt eine Nord-Süd-Kissenverzeichnung, deren Größe mit zunehmender Horizontalablenkung zunimmt, wie etwa am Austrittsende der Ablenkeinheit. Dadurch, daß man das tonnenförmige Vertikalablenkfeld gemäß der in F i g. 3 dargestellten Anordnung rückwärts vom Austrittsende der Ablenkeinheit anordnet, ist es möglich, auf eine eigene Kissenverzeichnungskorrektureinrichtung, wie am Austrittsende der Ablenkeinheit angeordnete Permanentmagnete, zu verzichten.

Da die Menge der Horizontal-Leiter, die neben dem sich erweiternden Teil des Glaskolbens angeordnet sind, in der Längsrichtung begrenzt ist, ist auch der maximale Durchmesser der Horizontalablenkspulen am Austrittsende der Ablenkeinheit begrenzt. Hierdurch verringert sich die Menge an Kupferdraht, die für die Horizontalabienkspulen benötigt wird. Da die Spulen auch entlang dem Halsteil 12a des Glaskolbens verlaufen, ergibt sich wegen des geringeren Abstandes zwischen den felderzeugenden Leitern und den Elektronenstrahlen auch eine höhere Ablenkempfindlichkeit. Für die Ablenkung sind daher entsprechend niedrigere Ablenkströme erforderlich. Hierdurch wird die Horizontalablenkschaltung vereinfacht, da weniger Leistung für die Ablenkung benötigt wird. Die in den Horizontalablenkspulen gespeicherte Energie ist andererseits LI²Il, wobei L die Induktivität der Ablenkspulen und / der Ablenkstrom sind, d. h. also daß bei geringerem Ablenkstrom / auch die gespeicherte Energie geringer ist Im Ergebnis wird auch die Verlustleistung und damit Wärmeentwicklung geringer, was die Zuverlässigkeit erhöht.

Die Abmessung b in F i g. 3 ist gleichzeitig auch die gesamte axiale oder longitudinal Länge der aktiven Leiterteile der Horizontalablenkspulen. Die Differenz b — ä ist die Längsabmessung der geraden Leiterteile, die längs des zylindrischen Halsteiles 12a des Glaskolbens verlaufen. Die Längenabmessung b ist gemäß der Erfindung höchstens das l,6fache von d. Die Längenabmessung b wird im allgemeinen mit zunehmender Strahlwegstrecke abnehmen, wobei ein gewisser Anstieg angespeicherte Energie in Kauf zu nehmen sein wird.

Oben wurde also eine selbstkonvergierende Farbfernseh-Wiedergabeeinrichtung beschrieben, die eine Ablenkeinheit mit Sattelspulen und Toroidspulen enthält Die Länge (a) der Horizontalablenkspulenleiter neben dem sich erweiternden Teil der Bildröhre ist begrenzt um die gespeicherte Energie zu verringern. Ferner ist auch die Länge des Kerns (17) begrenzt und er ist in Längsrichtung zwischen den Wicklungsköpfen der sattelförmigen Horizontalablenkspulen (18) in einer Position angeordnet, die sowohl das Konvergenz-Trilemma als auch die Nord-Süd-Kissen Verzeichnung weitgehend reduzieren.

Hierzu! Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Selbstkonvergierende Fernsehwiedergabeeinrichtung mit

einer Farbfernsehbildröhre, welche einen Glaskolben (12) mit einem zylindrischen Halsteil (\2a) eines vorgegebenen Nenn-Außendurchmessers am einen Ende der Röhre, ferner ein vom Halsteil umschlossenes Elektronenstrahlerzeugungssystem (15) zum Erzeugen von drei in einer horizontalen Ebene verlaufenden Elektronenstrahlen, und einen sich an den Halsteil (12a) anschließenden erweiternden Kolbenteil (\2b) mit einer abschließenden Frontplatte, auf deren Innenseite sich Farbleuchtstoffelemente befinden, aufweist, und mit

einer selbstkonvergierenden Ablenkeinheit (16), welche ein kissenförmiges Honzontalablenkfeld sowie ein tonnenförmiges Vertikalablenkfeld erzeugt und im Betrieb beim Halsteil und dem sich erweiternden Kolbenteil der Farbfernsehbildröhre angeordnet ist, welche ferner zwei toroidförmig um einen Ferritkern (17) gewickelte Vertikalablenkspulen sowie zwei bei der Innenfläche der Vertikalablenkspulen angeordnete, diametral gegenüberliegende sattelförmige Horizontalablenkspulen enthält, die jeweils zwei Gruppen von aktiven Windungsleitern enthalten, die im wesentlichen in Längsrichtung verlaufen, an ihren vorderen und hinteren Enden durch Gruppen von vorderen bzw. hinteren Rückleitern verbunden sind und mit diesen einen Spulenfensterbereich mit einer bestimmten Längsabmessung bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsabmessung (a) der aktiven Windungsleiter neben dem sich erweiternden Kolbenteil höchstens das l,2fache des Nenn-Außendurchmessers (d)des Halses ist und daß der Kern (17) eine Längsabmessung (e) hat, die höchstens gleich dem Nenn-Außendurchmesser (d) des Halses ist und sich innerhalb der Längsabmessung (b) des Fensterbereiches befindet, so daß er bezüglich der vorderen Rückleitergruppe nach hinten und bezüglich der hinteren Rückleitergruppe nach vorne versetzt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtlänge (b) der aktiven Leiterwindungen in der Längsrichtung höchstens gleich dem l,6fachen des Nenn-Außendurchmessers ^Oyist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene (PV) des Maximums des Vertikalablenkfeldes hinter der Ebene (PH) des Maximums des Horizontalablenkfeldes liegt.