DE1163370B - Kathodenstrahlroehre zur Wiedergabe bunter Bilder - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H04n;

HOIj
Deutsche Kl.: 21 al - 32/54

Nummer: 1163 370

Aktenzeichen: R 34025 VIII a / 21 al

Anmeldetag: 7. Dezember 1962

Auslegetag: 20. Februar 1964

Die Erfindung betrifft Kathodenstrahlröhren zur Wiedergabe bunter Bilder, die mit mehreren Elektronenstrahlen verschiedener Geschwindigkeit arbeiten, welche verschieden tief in einen Lumineszenzschirm eindringen.

Ein bestimmter Typ von Kathodenstrahlröhren weist einen Lumineszenzschirm auf, der drei verschiedene Phosphore enthält, die in aufeinanderliegenden Schichten angeordnet sind und bei Anregung jeweils eine von drei Grundfarben, nämlich Rot, Grün und Blau, emittieren. Die Röhre enthält drei Strahlerzeugungssysteme, die Elektronenstrahlen verschiedener Geschwindigkeit erzeugen, die durch ein gemeinsames Ablenkfeld zum Leuchtschirm laufen. Die Elektronen des Strahls mit der niedrigsten Geschwindigkeit regen die erste Schicht zur Emission einer ersten Farbe an; die Elektronen des Strahles mit der mittleren Geschwindigkeit durchdringen die erste Schicht und regen hauptsächlich die zweite Schicht zur Emission von Licht einer zweiten Farbe an, und Elektronen des Strahles mit der höchsten Geschwindigkeit durchdringen sowohl die erste als auch die zweite Schicht und regen hauptsächlich die dritte Schicht zur Emission einer dritten Farbe an. Durch Modulation der Strahlstärke der drei verschiedenen Strahlen kann jede gewünschte Mischung dieser drei Farben erzeugt werden.

Wegen der verschiedenen Geschwindigkeit der Strahlen würden sie durch ein gemeinsames Ablenkfeld um verschiedene Winkel abgelenkt werden, so daß Raster verschiedener Größe geschrieben würden, wenn nicht Korrekturmaßnahmen getroffen werden.

Man erhält gemäß einem früheren Vorschlag zusammenfallende rote, grüne und blaue Raster praktisch gleicher Größe, wenn man die Strahlen gegen Teile des gemeinsamen Ablenkfeldes verschieden abschirmt. Um die zwei langsameren Strahlen werden jeweils eigene rohrförmige magnetische Abschirmungen angeordnet, die verschieden weit in das gemeinsame Ablenkfeld hineinreichen. Die beiden langsameren Strahlen, die ohne die magnetischen Abschirmungen durch das gemeinsame Ablenkfeld stärker abgelenkt würden, werden also nur bestimmten unterschiedlichen Teilen des gemeinsamen Ablenkfeldes ausgesetzt, so daß sie praktisch um denselben Betrag abgelenkt werden wie der schnellste, unabgeschirmte Strahl.

Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhre mit drei in einem Dreieck angeordneten Strahlerzeugungssystemen. Die Röhre ist mit einer Ablenkanordnung versehen, welche zwei Ablenkfelder Kathodenstrahlröhre zur Wiedergabe
bunter Bilder

Anmelder:

Radio Corporation of America, New York, N. Y.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,

München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:

John Jerome Thomas, Levittown, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 7. Dezember 1961

(Nr. 157 644)

erzeugt, durch die die Elektronenstrahlen in zwei quer zueinander verlaufenden Richtungen mit verschiedenen Frequenzen abgelenkt werden. Gemäß der Erfindung liegt ein Elektronenstrahl mit der höchsten Geschwindigkeit an der Spitze der Dreieckanordnung, die sich wenigstens annähernd in einer zur Richtung der höherirequenten Ablenkung senkrechten Mittelebene befindet.

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden; dabei bedeutet

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Kathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung, wobei zur Vereinfachung Teile der Röhre weggebrochen sind,

Fig. 2 eine Stirnansicht der Röhre der Fig. 1,

F i g. 3, 4 und 5 Querschnittsansichten in Ebenen 3-3, 4-4, 5-5 der Fig. 1,

F i g. 6 eine perspektivische Ansicht eines Teiles der in F i g. 1 dargestellten Kathodenstrahlröhre,

Fig. 7 und 8 schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsformen von magnetischen Strahlabschirmungen gemäß der Erfindung, die zur Erläuterung des Aufbaues des in F i g. 1 dargestellten Systems dienen,

Fig. 9 ein Diagramm eines typischen Ablenkfeldes, das zur Erläuterung der F i g. 7 und 8 verwendet wird,

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Fig. 10 und 11 schematische Darstellungen von Verzerrungen des Ablenkfeldes, die durch die Abschirmungen der F i g. 7 bzw. 8 verursacht werden,

Fig. 12a eine schematische Darstellung eines Rasterdeckungsfehlers, der seine Ursache in einer falschen Orientierung der Strahlerzeugungssysteme hat,

Fig. 12b und 12c schematische Darstellungen von Ablenkfeldern, die den in Fi g. 12 a dargestellten Rasterdeckungsfehler verursachen,

Fig. 13a eine Darstellung der Rasterdeckung, die mit der Strahlerzeugungssystemanordnung der F i g. 1 bis 6 erhalten wird,

Fig. 13b und 13c schematische Darstellungen von Ablenkfeldverzerrungen, die durch die Systemorientierung der Fig.l bis 6 verursacht werden, und

F i g. 14 und 15 schematische Darstellungen der Einflüsse von Elementen der Strahlerzeugungssystemanordnung der F i g. 1 auf das Vertikal- bzw. Horizontalablenkfeld.

Die F i g. 1 bis 6 zeigen eine Kathodenstrahlröhre 8 mit einem evakuierten Kolben, der einen Hals 10, eine Frontscheibe 12 und einen Konus 14 umfaßt. Innerhalb des Halses 10 befindet sich eine Strahlerzeugungsanordnung 15, die bei dem dargestellten Beispiel drei Systeme 16, 17, 18 umfaßt, welche nebeneinander in einer Delta- oder Dreieckanordnung symmetrisch zur Längsachse der Strahlerzeugungsanordnung 15 angeordnet sind. In Fig. 1 wird das System 17 durch das System 16 verdeckt. Die Systeme 16, 17 und 18 liefern einen Strahl niedriger, mittlerer bzw. hoher Geschwindigkeit, die Strahlen kufen durch einen gemeinsamen Ablenkbereich 19 in Richtung auf die Frontscheibe. Der Einfachheit halber wird im folgenden vom (langsamsten) L-Strahl, (mittelschnellen) M-Strahl und vom Η-Strahl (höchste Geschwindigkeit) gesprochen werden. Der L-Strahl wird vom System 16, der M-Strahl vom System 17 und der Η-Strahl vom System 18 geliefert.

Auf der Innenseite der Frontscheibe 12 befindet sich ein Leuchtschirm 20, der drei Schichten 22, 24 26 aus verschiedenen Phosphoren enthält, die bei Anregung durch Elektronen in den Grundfarben Rot, Grün bzw. Blau lumineszieren. Die Röhre 8 wird so betrieben, daß der L-Strahl die erste Phosphorschicht 26 anregt und Licht einer ersten Primärfarbe erzeugt, während der M-Strahl die erste Phosphorschicht 26 durchdringt und in erster Linie die zweite Phosphorschicht 24 zur Lumineszenz einer zweiten Primärfarbe anregt und der Η-Strahl sowohl die erste als auch die zweite Schicht 26, 24 durchdringt und hauptsächlich die dritte Phosphorschicht 22 zur Emission von Licht der dritten Primärfarbe anregt. Auf der Phosphorschicht 26 befindet sich noch in üblicher Weise eine dünne Metallschicht, z. B. aus Aluminium. Gewünschtenfalls kann der Schirm 20 zwischen den Phosphorschichten noch nicht lumineszierende Trennschichten enthalten, um die Betriebseigenschaften des Schirms zu verbessern.

Der Röhre 8 ist eine Ablenkspulenanordnung 28 zur magnetischen Strahlablenkung zugeordnet, die eng am Kolben der Röhre anliegt. Die Ablenkspulen 28 erzeugen bei geeigneter Speisung zwei Ablenkfelder, die die Elektronenstrahlen zusammen in zwei zueinander senkrechten Richtungen mit verschiedenen Frequenzen über den Leuchtschirm 20 ablenken. Vorzugsweise werden im Ablenkbereich 19 horizontale und vertikale Ablenkfelder erzeugt, die eine Ablenkung der drei getrennten Strahlen von den Systemen 16, 17, 18 in Form eines rechteckigen Rasters bewirken.

Wie Fig. 2 zeigt, bilden die Frontscheibe 12 und der Leuchtschirm 20 einen rechteckigen Bildbereich 29, sie können selber entweder kreisförmig oder näherungsweise rechteckig sein und weisen zusammen mit dem Bildbereich vorzugsweise eine Hauptachse X-X und eine zu dieser senkrechte Nebenachse Y-Y auf. Normalerweise liegt die Achse X-X waagerecht und die Achse Y-Y senkrecht. In den F i g. 3, 4 und 5 wurden die Achsen X-X und Y-Y in axialer Richtung längs der Röhre 8 nach hinten in die Ebenen der jeweiligen Figuren projiziert. Die Ablenkspulenanordnung 28 ist winkelmäßig bezüglich der Röhre 8 so orientiert und ausgebildet, daß bei entsprechender Steuerung der Ablenkströme die Elektronenstrahlen auf dem Leuchtschirm 20 einen recht-

ao eckigen Raster schreiben, dessen aufeinander senkrecht stehende Haupt- und Nebenachsen mit den Achsen X-X und Y-Y zusammenfallen.

Die Strahlerzeugungssysteme 16, 17, 18 umfassen jeweils eine Anzahl von koaxialen, rohrförmigen Elektroden. Die Systeme enthalten jeweils eine rohrförmige Kathode 30 mit einer Stirnwand, die mit einem geeigneten emissionsfähigen Material überzogen ist. Die Kathoden 30 sind jeweils isoliert innerhalb eines mit einer Mittelöffnung versehenen topfförmigen Steuergitters 32 montiert. Auf die jeweiligen Steuergitter 32 folgen in der angegebenen Reihenfolge in koaxialer Anordnung jeweils ein mit einer Mittelöffnung versehenes topfförmiges Schirmgitter 34, eine rohrförmige Fokussierelektrode 36 und eine rohrförmige Anode 38.

Die Anoden sind an einem zylindrischen Konvergenzkäfig 40 befestigt, der elektrisch allen drei Systemen gemeinsam ist. Der Konvergenzkäfig 40 umfaßt ein topfförmiges Bauteil mit einer Stirnwand 42, dessen offenes Ende durch eine Endplatte 43 verschlossen wird. Die Endwand 42 und die Endplatte 43 weisen öffnungen 44, 45, 46 auf, die koaxial zu den zugehörigen Systemen 16, 17 bzw. 18 liegen.
Die Kathoden 30, Steuergitter 32, Schirmgitter 34 und Fokussierelektroden 36 der drei Systeme sind mit getrennten Anschlußleitern versehen, die vakuumdicht durch das sockelseitige Ende des Kolbens durchgeführt und mit Anschlußstiften 50 eines Röhrenfußes 52 verbunden sind oder diese bilden.

Diese Elektroden können also getrennt angeschlossen werden, und die Systeme können Strahlen verschiedener Beschleunigungsspannungen liefern, die unabhängig voneinander auf den Leuchtschirm 20 fokussiert werden können.

Der Konvergenzkäfig 40 ist mit einer Anzahl von Federfingern 54 versehen, die an der Innenwand des Kolbenhalses 10 anliegen. Eine elektrisch leitende Schicht 56 bedeckt die Innenfläche des Röhrenkonus 14 und reicht so weit in den Hals 10, daß sie Kontakt mit den Federfingern 54 macht. Die Schicht 56 ist außerdem elektrisch mit der Metallschicht 27 des Leuchtschirms 20 verbunden. Die Schicht 56, die Anoden 38 und der Leuchtschirm 20 können über einen nur schematisch durch einen Pfeil 58 angedeutete Einführung an eine geeignete Spannung gelegt werden.

Die Elektroden der Systeme sind in geeigneten Abständen koaxial zueinander durch geeignete Hai-

terungen festgelegt, ζ. B. durch drei Glasstäbe 59, die längs der Systeme verlaufen. Die Elektroden 32, 34, 36,38 der einzelnen Systeme können so an den Glasstäben befestigt sein, wie es in Fig. 3 für die Fokussierelektroden 36 dargestellt ist. Wie Fig. 3 zeigt, ist die Elektrode 36 des Systems 18 an einem gebogenen Mittelteil eines Streifens 60 befestigt, dessen Enden in zwei der Glasstäbe 59 eingebettet sind. Die Elektroden 36 der Systeme 16 und 17 sind in entspreschender Weise durch Streifen 61 bzw. 62 an jeweils zwei anderen Glasstäben 59 montiert. Der Streifen 60 an der Elektrode 36 des H-Systems 18 kann aus einem noch zu erläuternden Grunde aus einem magnetischen Werkstoff bestehen.

Da die drei Systeme 16, 17, 18 nicht koaxial zur Röhre 8 liegen, sondern etwas gegenüber der Längsachse der Röhre versetzt sind, sind zur Kompensation dieser exzentrischen Anordnung sowohl statische als auch dynamische Konvergenzmaßnahmen für die drei Strahlen vorgesehen.

Eine ungefähre Konvergenz kann dadurch erreicht werden, daß man die einzelnen Systeme in einem kleinen Winkel bezüglich der Längsachse der Röhre 8 montiert, so daß die drei Elektronenstrahlen im unabgelenkten Zustand wenigstens annähernd auf einem gemeinsamen Punkt in der Nähe der Mitte des Leuchtschirms 20 zusammentreffen. Der Winkel, den die einzelnen Systeme mit der Röhrenachse bilden müssen, wird durch die Abmessungen der Röhre bestimmt. Bei Kathodenstrahlröhren der beschriebenen Art und Längen von etwa 48 bis 64 cm liegt dieser Winkel in der Größenordnung von 1° Γ.

Für die dynamische Konvergenz kann eine Anordnung Verwendung finden, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Auf gegenüberliegenden Seiten der einzelnen Strahlen sind innerhalb des Konvergenzkäfigs 40 jeweils zwei getrennte Polschuhe 64 angeordnet. Diesen Polschuhpaaren 64 sind getrennte Elektromagnete 66 zugeordnet, die außerhalb des Röhrenkolbens in Verlängerung der Enden der Polschuhe angeordnet sind. Die Strahlen sind gegen fremde Konvergenzfelder durch eine F-förmige magnetische Abschirmung 68 abgeschirmt.

Bei Erregung der Spulen der Elektromagnete 66 werden die Elektronenstrahlen etwas in Richtung auf die Längsachse der Röhre 8 oder von dieser weg abgelenkt. Die gewünschte dynamische Konvergenz der drei Strahlen wird dadurch erreicht, daß den einzelnen Elektromagneten 66 Ströme zugeführt werden, die sich entsprechend der Rasterablenkung der drei Strahlen ändern und mit dieser synchronisiert sind.

Um auch im statischen Falle ein genaues Zusammentreffen der drei Strahlen in der Mitte des Leuchtschirms 20 zu gewährleisten, ist die seitliche Lage eines der Strahlen einjustierbar. Dies wird durch ein Magnetfeld im Weg des Η-Strahles bewirkt, das durch eine Permanentmagnetanordnung 69 erzeugt wird. Um die Formung des Feldes der Magnetanordnung 69 im Weg des Η-Strahles zu unterstützen, kann der Montagestreifen 60 gegebenenfalls aus einem magnetischen Werkstoff bestehen. Das durch die Magnetanordnung 69 erzeugte Feld verläuft quer zur Richtung des Magnetfeldes, das zwischen den Polschuhen 64 des Η-Strahles herrscht. Dies ermöglicht eine seitliche Einjustierung der Lage eines der drei Strahlen (bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des vom System 18 erzeugten Strahles) in einer Richtung, die senkrecht auf der Radialrichtung steht, in welcher der betreffende Strahl mittels der Konvergenzpolschuhe 64 justiert wird.

Gewünschtenfalls können die Pole der Magnetanordnung 69 dynamisch erregt werden, so daß eine zusätzliche Möglichkeit zur Formung des vom Η-Strahl geschriebenen Rasters besteht, um diesen mit den Rastern des L- und M-Strahles zur Deckung zu bringen.

Das den L-Strahl liefernde System 16 und das den M-Strahl liefernde System 17 sind mit rohrförmigen Magnetabschirmungen (magnetischen shunts) 76 bzw. 78 versehen, die in axialer Richtung verschiedene Längen besitzen und koaxial zu den zugehörigen Systemen angeordnet sind. Sie können an der Endplatte 43 montiert sein. Die rohrförmigen Abschirmungen 76, 78 erstrecken sich so von den Strahlerzeugungssystemen weg und sind so angeordnet, daß sie innerhalb des Ablenkbereiches 19 liegen.

Die Abschirmung 78 des M-Strahles hat eine kleinere Länge und vorzugsweise einen größeren Durchmesser als die Abschirmung 76 des L-Strahles. Die Abschirmung 78 des M-Strahles verläuft längs der Abschirmung 76 des L-Strahles und ist in axialer Richtung im Abstand zwischen den beiden Ebenen angeordnet, die senkrecht durch die Enden der Abschirmung des L-Strahles verlaufen. Der Kürze halber soll im folgenden einfach davon gesprochen werden, daß die M-Strahlabschirmung zwischen den Enden der L-Strahlabschirmung liegt. Die L-Strahlabschirmung 76 ist direkt an der Endplatte 43 befestigt. Die M-Strahlabschirmung 78 ist von der Endplatte 43 beabstandet, da sie am Ende eines ersten rohrförmigen, unmagnetischen Halterungsteiles 80 angebracht ist, das seinerseits an einer rohrförmigen Halterung 81 kleineren Durchmessers angebracht ist, die an der Endplatte 43 befestigt ist. Die unmagnetische Halterung 80 kann beispielsweise am Ende des kleineren Teiles 81 durch eine Anzahl von Verbindungsstreifen 82 (F i g. 5 und 6) angebracht sein. Der Grund und die Vorteile dieser speziellen Größenverhältnisse und Anordnung der L-Strahlabschirmung 76 und der M-Strahlabschirmung 78 werden weiter unten in Verbindung mit den F i g. 7 bis 11 erläutert werden.

Die Strahlerzeugungsanordnung 15 hat bezüglich der Längsachse der Röhre 8, dem Leuchtschirm 20 und den Ablenkspulen 28 eine solche Winkellage, daß das den unabgeschirmten Η-Strahl liefernde . System 18 in einer Mittelebene liegt, die senkrecht zu der Abtastrichtung verläuft, welche durch das Höherfrequente der beiden orthogonalen Ablenkfelder erzeugt wird. Gemäß den derzeitigen Praktiken bei Heimfernsehempfängern verläuft der unabgeschirmte Η-Strahl dann in der senkrechten Mittelebene der Röhre 8, d. h. in der Ebene, die die Achse Y-Y des Schirms enthält und senkrecht auf der Achse X-X steht. Die Strahlerzeugungsanordnung ist so orientiert, daß das H-Strahlsystem 18 vorzugsweise oberhalb der anderen beiden Systeme 16, 17 liegt, wie in den Fig. 1 bis 6 dargestellt ist. Der Zweck und die Vorteile einer solchen Orientierung der Strahlerzeugungsanordnung werden weiter unten in Verbindung mit den Fig. 12a, 12b, 12c, 13a, 13 b und 13 c erläutert werden.

Auf gegenüberliegenden Seiten der Wege des Η-Strahles und des M-Strahles sind Ablenkfeldverstärkerelemente 84, 85 bzw. 86, 87 aus magneti-

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schem Werkstoff angeordnet. Die Verstärkerelemente standet ist, wird der M-Strahl schon abgelenkt, bevor 84 bis 87 sind an der Endplatte 43 befestigt und er- er die M-Strahlabschirmung erreicht, und er verläuft strecken sich längs der Wege des H- bzw. M-Strahles dann in dieser abgelenkten Richtung geradlinig durch in den Ablenkbereich 19. Die Verstärkerelemente die M-Strahlabschirmung. Bei nicht ausreichendem sind vorzugsweise, wie dargestellt, rohrförmige Bau- 5 Innendurchmesser der Abschirmung kann der Strahl elemente mit rechteckigem Querschnitt, deren Seiten dann unter Umständen auf die Innenwand der Abparallel zu den Achsen X-X und Y-Y verlaufen, da- schirmung auftreffen, bevor er austritt. Wenn die bei stehen sich jeweils zwei Seiten eines Verstärker- M-Strahlabschirmung also im Abstand von der Endelementpaares gegenüber. Gewünschtenfalls können platte 43 angeordnet ist, muß sie daher einen ausjedoch auch Verstärkerelemente mit anderen Quer- ίο reichenden Durchmesser aufweisen, damit sie den schnittsformen verwendet werden, beispielsweise Strahl nicht stört. Die M-Strahlabschirmung 78 hat U-förmige, rechteckige und kanalartige Elemente. daher bei der Strahlerzeugungsanordnung 15 in Zweck und Vorteile der Feldverstärker 84 bis 87 F i g. 1 einen größeren Durchmesser als die L-Strahlwerden in Verbindung mit den F i g. 14 und 15 noch abschirmung 76.

näher beschrieben werden. 15 Folgende Überlegungen spielen bei der Anord-

Wegen der verschiedenen Länge der Abschirmun- nung der Abschirmungen eine Rolle: F i g. 10 zeigt gen 76, 78 und ihrer Lage im Ablenkbereich 19 wer- die Verzerrungen der Feldlinien 90 des Ablenkfeldes den der L-Strahl und der M-Strahl auf verschieden in einer Ebene, die sowohl die L-Strahlabschirmung langen Strecken längs ihres Weges durch den Ab- als auch die M-Strahlabschirmung schneidet, beilenkbereich gegen die Ablenkfelder abgeschirmt. Der 20 spielsweise in der Ebene B-B der F i g. 7 oder der L-Strahl und der M-Strahl sind also den Ablenk- Ebene C-C der F i g. 8. Dieser Typ von Verzerrunfeldern eine kürzere Zeitdauer ausgesetzt, als es ohne gen kann bewirken, daß die rechte vertikale Seite die Abschirmungen 76, 78 der Fall wäre. Durch ge- des vom Η-Strahl geschriebenen Rasters länger ist eignete Bemessung der Längen der Abschirmungen als die linke Seite. Fig. 11 zeigt Verzerrungen der 76, 78 hinsichtlich der relativen Strahlgeschwindig- 25 Feldlinien 92 des Ablenkfeldes in einer Ebene, die keiten und der Form und Länge des magnetischen nur die L-Strahlabschirmung schneidet, beispiels-Ablenkfeldes werden der L-Strahl und der M-Strahl weise in der Ebene A-A der F i g. 7 oder der Ebene dem Ablenkfeld bestimmte Zeitspannen ausgesetzt, D-D der F i g. 8. Durch diesen Typ von Verzerrunso daß sie um praktisch den gleichen Betrag abge- gen kann die linke vertikale Abmessung des vom lenkt werden wie der unabgeschirmte Η-Strahl. In 30 Η-Strahl geschriebenen Rasters 93 größer werden den Fig. 7 bis 11 sind die Faktoren veranschaulicht, als die rechte Seite. Bezüglich der Darstellungen der die bei einer Bemessung der Abmessungsverhältnisse Feldverzerrungen in Fig. 10 und 11 soll bemerkt und der Anordnung der Abschirmungen berücksich- werden, daß nur die Form des Feldes, jedoch nicht tigt werden müssen. seine Stärke wiedergegeben werden soll. Die FeId-

F i g. 7 zeigt einen Teil einer Strahlerzeugungs- 35 stärke wird durch F i g. 9 angegeben, anordnung, die Fig. 1 ähnelt, mit der Ausnahme, Wenn eine magnetische Abschirmung in ein Ma-

daß sie eine kürzere M-Strahlabschirmung 78' auf- gnetfeld eingebracht wird, werden die Flußlinien in weist, die längs der L-Strahlabschirmung 76 an deren Richtung auf die Abschirmung verzerrt und in der vorderem Ende angeordnet ist. Fig. 8 zeigt einen Nähe der Abschirmung konzentriert, da sie dem Teil einer Strahlerzeugungsanordnung, die ebenfalls 40 Weg des geringsten magnetischen Widerstandes fol-Fig. 1 ähnelt, mit der Ausnahme, daß sie eine gen. Bei den Feldverzerrungen in einer Ebene, die längere M-Strahlabschirmung78" enthält, die längs beide Abschirmungen schneidet (Fig. 10), verurder L-Strahlabschirmung 76 verläuft und an deren sacht die M-Strahlabschirmung infolge ihres größeren hinterem Ende angeordnet ist. Durchmessers auch die stärkeren Verzerrungen oder

In Fig. 9 ist längs der Ordinate die Stärke des 45 Flußkonzentrationen. In einer nur die L-Strahldurch die Ablenkspulen 28 erzeugten Ablenkfeldes abschirmung schneidenden Ebene (Fig. 11) sind und längs der Abszisse der Abstand längs der nur die durch die L-Abschirmungen verursachten Röhrenachse, gerechnet vom System in Richtung auf Verzerrungen vorhanden, da die M-Strahlabschirden Bildschirm, aufgetragen. Die Feldstärke steigt mung fehlt. Im Anfangsbereich des H-Strahlrasters von einem Anfangswert in der Ebene der Endplatte 50 sind also im einen Falle (Fig. 10) mehr Flußlinien auf ein Maximum an und fällt dann wieder ab, nach links gebogen oder verzerrt und im anderen die Intensitätsverteilung entspricht etwa einer Falle (Fig. 11) mehr Flußlinien nach rechts. Da Glockenkurve. Da die Stärke des Ablenkfeldes mit die Form der unteren Begrenzung des Rasters des wachsendem Abstand von der Endplatte 43 zuerst Η-Strahles senkrecht zu den Flußlinien verläuft, ist ansteigt, steigt auch deren Prozentsatz des Gesamt- 55 die vertikale Abmessung des Rasters im einen Fall feldes an, der durch eine M-Strahlabschirmung ge- (Fig. 10) auf der rechten Seite und im anderen Fall gebener Länge vom M-Strahl abgeschirmt wird, (Fig. 11) auf der linken Seite größer. Die in Fig. 10 wenn die Abschirmung von der Endplatte 43 weg- und 11 dargestellten Feldverzerrungen haben also bewegt wird. Für einen bestimmten Betrag der Ab- den entgegengesetzten Einfluß auf den entstehenden schirmung muß die M-Strahlabschirmung also um 60 H-Strahlraster.

so kürzer gemacht werden, je weiter sie von der Obwohl die in Fi g. 10 dargestellten Feldverzer-

Endplatte 43 wegbewegt wird. Dies ist darin ersieht- rangen in der Ebene B-B und der Ebene C-C gleich lieh, daß die M-Strahlabschirmung 78' der F i g. 7 sind, haben die Verzerrungen in der Ebene B-B einen kürzer ist als die M-Strahlabschirmung 78" der größeren Einfluß, da die Feldstärke in dieser Ebene F i g. 8. 65 wesentlich größer ist. Die resultierende Verzerrung

Hinsichtlich der Bemessung des Durchmessers der des vom Η-Strahl geschriebenen Rasters kann da-Abschirmungen ist folgendes festzustellen: Wenn die durch symmetrisch und weniger störend gemacht M-Strahlabschirmung von der Endplatte 43 beab- werden, daß man die M-Strahlabschirmung so lange

ίο

axial verschiebt, bis die Verzerrung des in Fig. 10 dargestellten Typs gerade von der Verzerrung des in Fig. 11 dargestellten Typs kompensiert wird. Man ordnet hierfür die M-Strahlabschirmung in axialer Richtung zwischen den Enden der L-Strahlabschirmung an, wie in Fig. 1 und 6 dargestellt ist. Für eine gegebene Stärke und Konfiguration des Feldes, die von der verwendeten Ablenkspulenanordnung abhängen, und für jedes Durchmesserverhältnis der bei-

die Asymmetrien des Ablenkfeldes, die durch die Abschirmungen 76, 78 des L-Strahles bzw. M-Strahles in einer beide Abschirmungen schneidenden Ebene vorhanden sind, wenn die Systeme so orientiert sind, 5 daß sich das System 16, das den durch die Abschirmung 76 verlaufenden L-Strahl liefert, in der vertikalen Mittelebene der Röhre befindet. Eine solche Orientierung führt zu einem Deckungsfehler mit Überkreuzungen, wie er in F i g. 12 a dargestellt ist.

den Abschirmungen existiert nur eine axiale Stellung io Fig. 12b zeigt die Verzerrungen der Flußlinien 108 der kürzeren M-Strahlabschirmung zwischen den des horizontalen Ablenkfeldes und Fig. 12c die Endebenen der längeren L-Strahlabschirmung, bei Verzerrungen der Flußlinien 110 des vertikalen Abder die Asymmetrie des vom unabgeschirmten lenkfeldes.

Η-Strahl geschriebenen Rasters am kleinsten ist. Bei Fig. 13 a zeigt das einwandfreie Ergebnis, das man

einem praktischen Ausführungsbeispiel, bei dem die 15 erhält, wenn die Systeme so orientiert sind, wie es in Röhre8 der Fig. 1 mit einer gewöhnlichen Ablenk- Verbindung mit den Fig. 1 bis 6 erläutert wurde, spulenanordnung28 betrieben wurde und die Be- Fig. 13a zeigt die Begrenzungen dreier Raster 112, schleunigungsspannungen des L-Strahles 10 kV, des 114, 116, die vom Η-Strahl, M-Strahl bzw. L-Strahl M-Strahles 16 kV und des H-Strahles 22 kV be- geschrieben werden. Diese Raster sind ineinander trugen, hatte die Abschirmung 76 für den L-Strahl 20 verschachtelt und decken sich entweder miteinander, einen Durchmesser von 6,35 mm und eine Länge oder ihre Begrenzungen verlaufen weitgehend parallel, von 34,925mm, und die Abschirmung78 für den In Fig. 13a sind die Abstände zwischen den Raster-M-Strahl hatte einen Durchmesser von 9,525 mm grenzen stark übertrieben dargestellt, um die drei und eine Länge von 9,525 mm; ihr axialer Abstand Raster und ihre Verschachtelung ineinander deutvom bildschirmseitigen Ende der Abschirmung 76 25 licher darstellen zu können. Die Raster haben prakdes L-Strahles betrug 6,35 mm, d. h., die Abschir- tisch die gleiche Form und unterscheiden sich vonmung 76 des L-Strahles reicht 6,35 mm näher an den einander höchstens etwas in ihrer Größe. Leuchtschirm20 heran als die Abschirmung78 des Fig. 13b und 13c zeigen die symmetrierten Ver-

M-Strahles. Zerrungen des Horizontal- bzw. Vertikalablenkfeldes

Um die optimalen Verhältnisse von Durchmesser, 30 in einer beide Abschirmungen schneidenden Ebene, Länge und axialer Lage der beiden Abschirmungen welche erhalten werden, wenn das den Η-Strahl liefestzulegen, wird die Abschirmung für den M-Strahl fernde System 18 in der vertikalen Mittelebene der zwischen den Enden der Abschirmung des L-Strahles Röhre angeordnet wird. In Fig. 13b sind die Flußangeordnet, und die verschiedenen Parameter werden linien 118 des Horizontalablenkfeldes und in Fig. dann so einjustiert, daß die Asymmetrie des vom 35 13 c die Flußlinien 120 des Vertikalablenkfeldes dar-H-Strahl geschriebenen Rasters möglichst klein ist. gestellt.

Die Länge der Abschirmung für den M-Strahl wird Ein Vergleich der Fig. 12b mit 13b und 12c mit

so bemessen, daß sich die richtige Gesamtgröße des 13 c macht die verbesserte Symmetrie bezüglich der vom M-Strahl geschriebenen Rasters ergibt; dann vertikalen Mittelebene der Röhre offensichtlich, die wird der Durchmesser der M-Strahlabschirmung so 40 aus der Anordnung des den Η-Strahl liefernden gewählt, daß der M-Strahl bei voller Ablenkung ge- Systems 18 in dieser Ebene resultiert. An Hand der rade noch nicht auf die Abschirmung auftrifft, und Fig. 12a, 12b und 12c wurde nur eine ungünstige anschließend wird die axiale Lage der Abschirmung Orientierung der Systeme besprochen, andere Ortendes M-Strahles so gewählt, daß die Asymmetrie des tierungen, bei denen die Achse des den H-Strahl vom Η-Strahl geschriebenen Rasters möglichst gering 45 liefernden Systems nicht in der vertikalen Mittelwird. Eine Änderung eines dieser Parameter kann ebene der Röhre liegt, führen jedoch zu ähnlichen

Verzerrungen, wie sie in Fig. 12b und 12c dargestellt sind.

Im folgenden soll nun auf die magnetischen Ab-50 lenkungserhöher näher eingegangen werden. F i g. 14 und 15 zeigen die Einflüsse der magnetischen Ablenkerhöher, wie der Ablenkerhöher 84, 85, auf das Vertikalablenkfeld bzw. Horizontalablenkfeld für den Η-Strahl. Wenn ein Paar solcher Ablenkerhöher-

Fig. 12a sind ein vom Η-Strahl geschriebener 55 elemente sowohl im Horizontalablenkfeld als auch Raster 100, ein vom M-Strahl geschriebener Raster im Vertikalablenkfeld liegt, wird im Raum zwischen

101 und ein vom L-Strahl geschriebener Raster 102 den Erhöhend, in dem der zugeordnete Elektronendargestellt. Der Deckungsfehler der Raster 100, 101, strahl verläuft, die Stärke des Ablenkfeldes in einer

102 ist dadurch gekennzeichnet, daß sich die unteren Richtung, hier der horizontalen, erhöht, während die Grenzen der Raster 100 und 101 des Η-Strahles bzw. 60 Stärke des hierzu senkrechten Ablenkfeldes, hier des

eine geringfügige Nachjustierung der anderen erforderlich machen, um die optimalen Verhältnisse zu erreichen, die die kleinste Asymmetrie des vom Η-Strahl geschriebenen Rasters ergeben.

F i g. 12 a zeigt schematisch eine Rasterverzerrung und einen Deckungsfehler, die entstehen, wenn das den unabgeschirmten Η-Strahl liefernde System nicht in der vertikalen Mittelebene der Röhre liegt. In

M-Strahles im Punkt 103 schneiden. Eine solche Überschneidung tritt bei extremer Asymmetrie der durch die Abschirmungen des L-Strahles und M-Strahles verursachten Verzerrungen ein, wenn die

vertikalen, verringert wird. Wenn das Horizontalablenkfeld und Vertikalablenkfeld nicht räumlich zusammenfallen und die Ablenkerhöher nur in einem der Felder liegen, beeinflussen sie natürlich nur dieses

Orientierung der Strahlerzeugungssysteme anders ist, 65 Feld,
als in den Fig. 1 mit 6 dargestellt wurde. Da sich die Ablenkerhöher neben dem Weg eines

Bezüglich der relativen Lage der Strahlen ist fol- bestimmten Strahles befinden und in erster Linie diegendes von Wichtigkeit: Die Fig. 12b und 12c zeigen sem Strahl zugeordnet sind (also z. B. die Erhöher

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84, 85 dem H-StraM), beeinflussen sie in erster Linie nur das Ablenkfeld desjenigen Strahles lokal, dem sie im speziellen zugeordnet sind. Die Erhöher wirken wie magnetische Leiter, die in den Luftspalt zwischen einem Ablenkspulenpaar gebracht sind, und veringern dadurch den magnetischen Widerstand im Flußweg des Ablenkfeldes in dem von den Erhöherelementen eingenommenen örtlichen Bereich.

Die zwei Ablenkerhöher 84, 85 des Η-Strahles sind in einer horizontalen Ebene angeordnet und leiten daher die horizontal gerichteten Flußlinien, die die Vertikalablenkung des Η-Strahles verursachen, so daß die Vertikalablenkung des Η-Strahles und damit die Vertikalabmessung des von diesem Strahl geschriebenen Rasters vergrößert werden.

F i g. 14 zeigt den Einfluß der Ablenkerhöherelemente 84, 85 auf die Flußlinien 122 des auf den Η-Strahl wirkenden Ablenkfeldes. Die Flußlinien 122 folgen dem Weg des geringsten magnetischen Widerstandes und sind daher zu den Ablenkerhöherelementen 84, 85 hin gekrümmt und durchsetzen diese. Die Erhöherelemente ziehen also sozusagen die Flußlinien in der Umgebung an und konzentrieren diese. Da die Erhöherelemente in Richtung der Flußlinien hintereinanderliegen, wird der Fluß im Bereich zwischen den Erhöherelementen 84, 85 konzentriert, so daß für den Η-Strahl ein stärkeres Vertikalablenkfeld zur Verfügung steht, als sonst ohne diese Erhöherelemente vorhanden wäre. Hierdurch wird die Höhe des vom Η-Strahl geschriebenen Rasters vergrößert. Wie Fig. 15 zeigt, werden gleichzeitig jedoch auch die Flußlinien 124 des auf den H-Strahl wirkenden Horizontalablenkfeldes von den Erhöherelementen 84, 85 angezogen. Da die Erhöherelemente im Horizontalablenkfeld parallel zu den Flußlinien angeordnet sind, ziehen sie Flußlinien an, die sonst zwischen den Erhöherelementen durchlaufen wurden, so daß die Flußdichte des Horizontalablenkfeldes im Bereich zwischen den Erhöherelementen herabgesetzt wird und das Horizontalablenkfeld für den Η-Strahl geschwächt wird. Dies resultiert in einer horizontalen Kontraktion des vom H-Strahl geschriebenen Rasters. Die Expansion in der Vertikalrichtung und die Kontraktion in der Horizontalrichtung des vom Η-Strahl geschriebenen Rasters addieren sich hinsichtlich einer Änderung des Seitenverhältnisses des Rasters.

Bei der drei im Dreieck angeordneten Systeme enthaltenden Anordnung der F i g. 1 bis 6 sind Ablenkerhöherelemente nicht nur zur vertikalen Expansion des vom Η-Strahl geschriebenen Rasters, sondern auch zur horizontalen Expansion des vom M-Strahl geschriebenen Rasters vorgesehen. Hierfür können für die beiden Strahlen zwei getrennte Paare von Ablenkerhöherelementen vorgesehen werden, dabei wird ein Paar horizontal und das andere vertikal ausgerichtet. Bei dem dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel verlaufen der Η-Strahl und der M-Strahl jedoch so nahe nebeneinander, daß nicht genügend Platz für getrennte Ablenkerhöherelementpaare für jeden der Strahlen zur Verfügung steht, da die Erhöherelemente des einen Strahles die des anderen Strahles beeinflussen würden. Diese Schwierigkeit wird dadurch überwunden, daß man ein Erhöherelement 85 vorsieht, das beiden Strahlen zugeordnet ist, es gehört also zu einem ersten Paar 85, 84 von Ablenkerhöherelementen für den Η-Strahl und zu einem zweiten Paar 85, 87 Ablenkerhöherelementen für den M-Strahl. Die Querschnittsabmessungen des Elements 85 werden daher sowohl in der Horizontalais auch in der Vertikalrichtung so groß bemessen, daß sich die gewünschten Feldkonzentrationen ergeben. Das Element 85 wirkt zwar primär mit dem Element 87 bei der Erhöhung der Feldstärke des auf den M-Strahl wirkenden Horizontalablenkfeldes zusammen, da im Hals 10 der Röhre 8 jedoch nur ein sehr beschränkter Raum zur Verfügung steht, kann

ίο das Element 85 nicht über dem M-Strahl zentriert werden. Es wird daher ein viertes Erhöherelement 86 zwischen dem Erhöherelement 85 und dem M-Strahl vorgesehen, das in der Mitte über dem unabgelenkten M-Strahl liegt und das Horizontalablenkfeld im Bereich des M-Strahles so formt, daß die Flußlinien weitgehend senkrecht verlaufen. Die Erhöherelemente 85, 86 können zu einem einzigen Bauteil vereint werden, sie können aus zwei miteinander verbundenen getrennten Bauteilen bestehen oder, wie dargestellt, zwei getrennte Teile sein, die in einem kleinen Abstand voneinander angeordnet sind. Die Ablenkerhöherelemente 85, 86, 87 wirken auf den M-Strahl ähnlich wie in Verbindung mit Fig. 14 und 15 bezüglich der Elemente 84, 85 bezüglich des H-Strahles erläutert wurde.

Da die Ablenkerhöherelemente eine selektive Beeinflussung eines bestimmten Rasters und insbesondere eine selektive Expansion und Kontraktion unter Änderung des Seitenverhältnisses erlauben, stellen sie ein Mittel zur Rasterformung dar.

Der relative Prozentsatz einer Expansion und Kontraktion eines Rasters zur Beeinflussung seines Seitenverhältnisses hängt von den horizontalen und vertikalen Querschnittsabmessungen der Ablenkerhöherelemente und vom Abstand zwischen diesen Elementen ab. Eine Vergrößerung der horizontalen Querschnittsabmessung der Elemente 84, 85 hat eine weitere Erhöhung der Feldkonzentration entsprechend Fig. 14 zur Folge, so daß der vom Η-Strahl geschriebene Raster in Vertikalrichtung weiter gedehnt wird. Eine Erhöhung der vertikalen. Querschnittsabmessungen der Elemente 84 verringert außerdem die Intensität des in Fig. 15 dargestellten Horizontalablenkfeldes entsprechend, so daß der vom H-Strahl geschriebene Raster in Zeilenrichtung entsprechend mehr zusammengedrückt wird. Im allgemeinen ist der Einfluß zweier Erhöherelemente um so größer, je kleiner ihr Abstand ist. Wenn die Elemente 84, 85 näher aneinander angenähert werden, verringert sich die Auswölbung der Flußlinie des auf den H-Strahl wirkenden Ablenkfeldes (F i g. 14) zwischen den Elementen, und die Feldstärke steigt dementsprechend. Der resultierende Raster des Η-Strahles wird dadurch in Vertikalrichtung weiter gestreckt. Gleichzeitig wird das auf den H-Strahl wirkende Horizontalablenkfeld (Fig. 15) zwischen den Erhöherelementen geschwächt und der resultierende Raster des H-Strahles in Zeilenrichtung weiter zusammengedrückt.
Die Rastergröße ist eine Funktion der Länge der Erhöherelemente längs des Strahlweges. Eine Vergrößerung der Länge der Erhöherelemente erhöht die Rastergröße, ohne das Seitenverhältnis nennenswert zu beeinflussen.
Es kann wünschenswert sein, einem Elektronenstrahl sowohl ein Abschirmröhrchen als auch Ablenkerhöherelemente zuzuordnen, wie z. B. dem M-Strahl der Röhre 8, für den sowohl eine Abschirmung 78 als auch Ablenkerhöherelemente 85, 86, 87

zugeordnet sind. In einem solchen Falle wird das Abschirmröhrchen in axialer Richtung gegenüber den Erhöherelementen versetzt und in einem entsprechenden Abstand von diesen angeordnet, wie in F i g. 6 dargestellt. Hierdurch wird gewährleistet, daß die Abschirmerhöherelemente und die Abschirmung getrennt auf verschiedene Teile des Ablenkfeldes einwirken, ohne sich gegenseitig zu stören. Wenn das Abschirmröhrchen 78 zu nahe bei den Ablenkerhöherelementen 85, 86, 87 angeordnet ist oder sie sogar berührt, wurden die Flußlinien zwischen den Ablenkerhöherelementen durch die Abschirmung kurzgeschlossen, und die Wirkung der Ablenkerhöherelemente würde entsprechend herabgesetzt.

Der unmagnetische Träger 81 wird vorzugsweise so ausgebildet, daß die Ablenkerhöherelemente 86, 87 nahe beieinander und damit nahe am Strahlweg angeordnet werden können. Wenn der Träger 81 beispielsweise rohrförmig ist, kann er einen kleineren Durchmesser aufweisen als das Abschirmröhrchen 78. Die Trägerelemente 81, 80 können auch beispielsweise aus einem oder mehreren unmagnetischen Stützdrähten, Bändern od. dgl. bestehen. Das Trägerteil 81 kann sogar ganz entfallen, und das unmagnetische Trägerteil 80 kann direkt an den Enden der Ablenkerhöherelemente 86, 87 befestigt werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kathodenstrahlröhre zur Wiedergabe bunter Bilder mit drei nebeneinander im Dreieck angeordneten Strahlerzeugungssystemen, die drei Elektronenstrahlen unterschiedlicher Geschwindigkeit liefern, welche auf dem Weg zu einem Leuchtschirm eine gemeinsame Ablenkzone durchlaufen, in der sie in zwei zueinander senkrechten Richtungen mit verschiedenen Frequenzen abgelenkt werden, wobei zwei der Systeme mit magnetischen Abschirmungen versehen sind, die in die Ablenkzone hineinreichen und die zugehörigen Strahlen teilweise gegen die in der Ablenkzone herrschenden Ablenkfelder abschirmen, so daß sie auf dem Leuchtschirm übereinstimmende Raster schreiben, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte System in einer Mittelebene liegt, die sekrecht zur Richtung der höherfrequenten Ablenkung verläuft.

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1 mit einem System, das einen Elektronenstrahl höherer Geschwindigkeit liefert als die anderen beiden Systeme, dadurch gekennzeichnet, daß das den Strahl höherer Geschwindigkeit liefernde System im Betrieb oberhalb der anderen beiden Systeme in einer den Leuchtschirm vertikal schneidenden Ebene liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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