DE1539928B1 - Kathodenstrahlroehre mit elektrostatischer Ablenkung des Elektronenstrahls - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhre siert, und daß zwischen den beiden Ablenksystemen mit elektrostatischer Ablenkung und Fokussierung eine für die Elektronen durchlässige Gitterelektrode des Elektronenstrahls, insbesondere eine Fernsehauf- dichter Äquipotentialoberfläche senkrecht zum unabnahmeröhre nach Art eines Vidikons oder ähnlicher gelenkten Elektronenstrahl stehend angeordnet ist, Typen mit photoleitenden Fangschirmen. 5 die zusammen mit dem Elektrodenpaar des zweiten

Kathodenstrahlröhren sind häufig mit magne- Ablenksystems die zweite Zylinderlinse bildet, mit tischen Ablenk- und Fokussiereinrichtungen ver- der die Elektronen bei unwirksamer erster Zylindersehen, um einen gleichmäßigen kleinen Brennfleck linse in einer senkrecht zur Ablenkebene des zweiten über die gesamte Fläche des Fangschirmes zu Ablenksystems verlaufenden Brennlinie fokussiert erzielen. Solche Einrichtungen sind jedoch umfang- io werden.

reich und schwer und daher in Anwendungsfällen Dadurch wird zusätzlich erreicht, daß die axialen

nicht brauchbar, bei denen es auf kleinen Umfang Abmessungen der zweiten Zylinderlinse verringert und geringes Gewicht der Gesamtanordnung an- werden, daß die zweite Zylinderlinse von Potentialkommt. Schwankungen am ersten Ablenksystem abgeschirmt Es ist auch eine Kathodenstrahlröhre mit elektro- 15 wird und daß das M/v-Verhältnis für die erste Linse statischer Ablenkung und elektrostatischer Fokus- und zugleich die Differenz der beiden w/v-Verhältsierung bekannt (deutsche Auslegeschrift 1162 957). nisse verringert werden.

Bei dieser bekannten Anordnung wird zur Korrektur Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die

einer durch die elektrostatische Ablenkung verur- Gitterelektrode mit einem so geringen Abstand von sachten Defokussierung den getrennt angeordneten 20 den Ausgangskanten des Elektrodenpaares des Fokussierungslinsen eine von der Ablenkspannung ersten Ablenksystems angeordnet und weist einen so abhängige Korrekturspannung zugeführt. geringen Potentialunterschied gegenüber diesem

Es ist ferner bekannt (deutsche Patentanmeldung Elektrodenpaar auf, daß durch das Feld zwischen A12017 VIIIc/21g), bei einer Kathodenstrahlröhre der Gitterelektrode und den Ausgangskanten des mit elektrostatischer Ablenkung zwischen der 25 Elektrodenpaares die von der ersten Zylinderlinse Kathode und dem Ablenksystem gekreuzte Zylinder- verursachte Bildfeldwölbung kompensiert ist. linsen für die Fokussierung anzuordnen. Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden

Die Verwendung getrennter elektrostatischer nachfolgend mehrere Ausführungsbeispiele an Hand Fokussier- und Ablenksysteme hat jedoch Nachteile, von Zeichnungen beschrieben. Dabei stellt dar die sich besonders bei Fernsehaufnahmeröhren be- 30 F i g. 1 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel merkbar machen. So müssen die getrennten Fokus- des Ablenk- und Fokussiersystems einer Kathodensierlinsen zwischen Kathode und Ablenksystem strahlröhre in vereinfachter Darstellung, liegen, um eine unnötige Vergrößerung der Linsen- F i g. 2 die Feldverteilung in dem System nach

Öffnung zu vermeiden. Eine vergrößerte Linsen- F i g. 1 (in dieser Zeichnung sind die Platten des Öffnung würde nämlich nicht nur eine Defokussierung 35 Elektrodenpaares 6 übersichtshalber um 90° um die des Elektronenstrahls in Abhängigkeit von der Ab- Röhrenachse gedreht),

lenkung verursachen, sondern auch eine Begrenzung F i g. 3 die Wirkungsweise des Feldes zwischen den

des Verhältnisses vom Abstand zwischen Objekt ersten Ablenkplatten und der Gitterelektrode zur (Aperturblende) und Linse zum Abstand zwischen Kompensation der Bildfeldwölbung, Bild (Fangschirm) und Linse, das nachfolgend auch 40 Fig. 4 ein abgeändertes Detail der Fig. 1, als w/v-Verhältnis bezeichnet wird. Eine solche Be- F i g. 5 a und 5 b ein elektrostatisches Fokussier-

grenzung des w/v-Verhältnisses würde aber die Klein- und Ablenksystem ähnlich dem in F i g. 1 dargeheit des auf dem Fangschirm mit einer gegebenen stellten.

Aperturblende erzielbaren »Brennflecks« begrenzen Fig. 1 zeigt das Ablenk- und Fokussiersystem

und damit auch die mit der Röhre erreichbare Auf- 45 einer Fernsehaufnahmeröhre mit einem lichtempfindlösung. liehen Fangschirm 1 und einen (vereinfacht darge-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine stellten) Kathodenstrahlerzeuger 2. Die Elektroden Kathodenstrahlröhre zu schaffen, bei der die Begren- sind in einem Glaskörper eingeschlossen, der ferner zung des sogenannten w/v-Verhältnisses sowie eine noch eine Wandanode und eine Ionenfallengitter-Defokussierung in Abhängigkeit von der Ablenkung 50 elektrode enthält. Der Glaskörper, die Wandanode verringert oder vermieden ist. und das Ionenfallengitter sind zeichnerisch nicht dar-

Bei der Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung gestellt, da sie konventionell sind, aus von einer Kathodenstrahlröhre mit elektro- Die elektrostatischen Fokussier- und Ablenkstatischer Ablenkung des Elektronenstrahls in zwei elektroden bestehen aus einem Paar von plattenzueinander senkrechten Ebenen durch zwei in Rieh- 55 förmigen Elektroden 3, einem zweiten plattentung der Elektronenbewegung hintereinander ange- förmigen Elektrodenpaar 4, einer Gitterelektrode 5 ordnete, je aus einem Elektrodenpaar bestehende und einem dritten Elektrodenpaar 6. Die Platten der Ablenksysteme und mit zwei hintereinander ange- Elektroden 3 liegen parallel zu den Platten des Elekordneten, um 90° gegeneinander versetzten elektro- trodenpaares 4, die im Betrieb eine senkrechte Abstatischen Zylinderlinsen zur Fokussierung der Elek- 60 lenkung des Kathodenstrahlbündels bewirken. Die tronen auf dem Fangschirm. Platten des Elektrodenpaares 6 stehen senkrecht zu

Die Erfindung besteht darin, daß in Richtung der den Platten des Elektrodenpaares 4, wobei sie, wie Elektronenbewegung nahe vor dem Elektrodenpaar zeichnerisch dargestellt, zum Fangschirm hin leicht des ersten Ablenksystems Elektroden angeordnet divergieren können. Sie dienen im Betrieb zur waagesind, die zusammen mit dem Elektrodenpaar des 65 rechten Ablenkung des Bündels. Die Gitterelekersten Ablenksystems die erste Zylinderlinse bilden, trode 5 ist engmaschig und steht mit der Fläche im welche die Elektronen in einer Brennlinie senkrecht rechten Winkel zur Röhrenachse bzw. zum nicht abzur Ablenkebene des ersten Ablenksystems fokus- gelenkten Elektronenstrahl.

Durch einen äußeren Stromkreis werden geeignete Potentiale an die Elektroden angelegt, und zwar ein relativ niedriges Potential an die Elektroden 3 und ein relativ hohes Durchschnittpotential an das Elektrodenpaar 4. An der Gitterelektrode 5 liegt ein Potential, das in diesem Ausführungsbeispiel dem des Elektrodenpaares 4 entspricht. Am Elektrodenpaar 6 liegt ein relativ niedriges Durchschnittspotential. Die Spannungen an den Elektrodenpaaren 4 und 6 sind veränderlich, um die erforderlichen, zueinander rechtwinkligen Ablenkungen zu erzeugen. Die Elektrodenpaare sind dazu an herkömmliche Stromkreise angeschlossen, die diese Funktion bewirken.

Auf Grund des Spannungsunterschiedes zwischen den Elektroden 3 und 4 ist in der Zone 7 durch Krümmung des elektrischen Feldes eine erste Zylinderlinse gebildet, wie aus F i g. 2 hervorgeht. Der Gesamteffekt dieser Linse ist konvergierend. Ferner entsteht auf Grund des Spannungsunterschiedes zwischen der Gitterelektrode 5 und dem Elektrodenpaar 6 in der Zone 8 eine zweite ebenfalls konvergierende Zylinderlinse. In F i g. 2 ist die Linse 8 von ihrer richtigen Lage um 90° um die Röhrenachse gedreht dargestellt, um die Zeichnung zu vereinfachen. Die beiden Zylinderlinsen 7 und 8 sind in Wirklichkeit gekreuzt und dienen dazu, das Strahlenbündel in einem Punkt auf der Fläche des Fangschirmes 1 zu fokussieren.

Die Elektroden sollten, obwohl die Durchschnittsspannung hoch ist, relativ dicht beieinander befestigt sein, um Platz zu sparen und um eine gute Ablenkempfindlichkeit zu erzielen. Die bei dicht nebeneinanderliegenden Elektroden erforderliche Korrektur der Bildfeldwölbung wird im vorliegenden Fall erzielt durch eine Wechselwirkung zwischen Gitterelektrode 5 und den Platten 4, wobei die Korrektur so ausgelegt ist, daß sie die Bildfeldwölbung aussteuert oder mindestens teilweise kompensiert.

Die Korrektur der Bildfeldwölbung durch die Gitterelektrode 5 und das Elektrodenpaar 4 ist in F i g. 3 erläutert. Bei der angenommenen Betriebsweise ist das Potential der Gitterelektrode 5 gleich dem Durchschnittspotential des Elektrodenpaares 4. Wenn eine kleine oder gar keine Ablenkspannung anliegt, besteht zwischen der Gitterelektrode 5 und dem Elektrodenpaar 4 nur geringe bzw. keine Linsenwirkung (dargestellt durch die Punkte P₁ und P₂). Wenn jedoch eine Ablenkspannung anliegt, bildet sich ein äquipotentielles System, das schematisch durch die Linien S dargestellt ist. Auf die Elektroden wirkt beim Passieren der Punkte Q₁ und Q₂ die Linse ein, die von den gebogenen Äquipotentiellinien gebildet ist, und als Folge davon bewegt sich die fokussierte Linie weiter von der Gitterelektrode S weg. Die Wirkung ist nichtlinear zu dem Abstand des Strahls von der Mittelebene.

Ein ähnlicher Vorgang kann auch dann erfolgen, wenn das Elektrodenpaar 4 nicht mit dem gleichen Potential wie die Gitterelektrode 5 arbeitet, da in diesem Fall die schon beschriebene variierende Linse von einer starren Linse überlagert ist, die sich zwischen den Platten 4 und dem Gitter 5 bildet.

Die korrigierende Wirkung, die durch die gebogene Linie 9 dargestellt ist, kann ganz oder teilweise die Wölbung, die von den der Zone 7 folgenden ablenkenden Elektroden hervorgerufen wird, kompensieren oder überkompensieren. Ferner kann das Ausmaß der Korrektur durch Veränderung des Spaltes g zwischen der Endkante der Platten 4 und dem Gitter 5, durch andere geometrische Abänderungen oder durch Veränderung der Potentiale variiert werden. Der Spalt g kann in der Größenordnung von einem Viertel bis drei Viertel des Abstandes der ablenkenden Elektrodenplatten 4 liegen.

Die Linse in der Zone 7 ist an dem vorderen Ende der Platten 4 wirksam, und dadurch werden Fehler

ίο vermieden, die auftreten wurden, wenn die fokussierende Hauptwirkung zwischen den Platten 4 und dem Gitter 5 auftreten würde. Ferner ist die zweite, um 90° gedrehte Zylinderlinse in der Zone 8 an dem vorderen Ende der Platten 6. So sind auch hier grobe Fehler vermieden. Jedoch ist die Korrektur der Wölbung, wie sie durch Zusammenwirken des Gitters 5 mit den Elektrodenplatten 6 erreicht wird, wesentlich geringer als die von den Platten 4 und dem Gitter 5 erzielbare Korrektur, da die Gitterelektrode S an dem vorderen Ende des Elektrodenpaares 6 liegt.

Dadurch liegen in der Nähe der Gitterelektrode 5 die zwei Strahlen P₁ und P₂ bzw. Q₁ und Q₂ nahe der Achse dicht beieinander.

Es ist zweckmäßig, daß die Platten des Elektrodenpaares 6 ausreichend weit voneinander entfernt sind, um den unerwünschten Randeffekt zu vermeiden. Anstatt leicht divergierend können sie auch parallel liegen oder, wie in F i g. 4 dargestellt, abgestuft ausgebildet sein. Falls erforderlich, kann ein zweites Gitter hinter den Platten 6 zur Korrektur angebracht werden.

Die F i g. 5 a und 5 b zeigen die waagerechten und senkrechten ablenkenden und fokussierenden Teile einer Vorrichtung für den Elektronenstrahl in einer Röhre, die im Prinzip der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung ähnlich ist. Die entsprechenden Teile sind deshalb in Fig. 1 und 5a und 5b mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In F i g. 5 a und 5 b sind die äußeren Stromkreisverbindungen als solche nicht dargestellt, da sie bekannt sind, aber es sind die Spannungen (in Volt) und die Spannungsänderungen, die sie bewirken, angegeben. Der Änderungsbereich der Spannungen an den Platten 4 und 6 durch die ablenkenden Stromkreise ist, wie angezeigt, die doppelte Amplitude der ablenkenden Wellenformen, die auf diese Plattenpaare wirken.

Wie schon erwähnt, kann im Röhrengehäuse wiederum ein geeignetes Elektrodensystem im Anschluß an die Platten 6 angeordnet sein, und dieses kann auch Elektroden enthalten, die ein senkrechtes Auftreffen des Elektronenstrahls auf die Auffanganode bewirken.

Die vorangehend beschriebenen Systeme verwenden ebene Ablenkungselektroden, aber es können ebensogut auch in einer oder in beiden Ebenen gebogene Elektroden vorgesehen sein. Krümmungen in der Ablenkungsebene können dazu benutzt werden, Abbildungsfehler zu verringern oder die Ablenkungsempfindlichkeit zu erhöhen. Krümmungen in der senkrechten Richtung können dazu benutzt werden, die Randwirkungen oder die Bildverzerrungen zu reduzieren. Ähnlich kann auch das Gitter 5 an die entsprechende Elektrode hinter den Platten 6 gebogen sein, und in diesem Sinne soll die Definition, daß die Gitterelektrode »rechtwinklig zu dem unabgelenkten Elektronenstrahl« angeordnet ist, auch gebogene Gitter mit einschließen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kathodenstrahlröhre mit elektrostatischer Ablenkung des Elektronenstrahls in zwei zueinander senkrechten Ebenen durch zwei in Rich- S tung der Elektronenbewegung hintereinander angeordnete, je aus einem Elektrodenpaar bestehende Ablenksysteme und mit zwei hintereinander angeordneten, um 90° gegeneinander versetzten elektrostatischen Zylinderlinsen zur Fokussierung der Elektronen auf dem Fangschirm, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung der Elektronenbewegung nahe vor dem Elektrodenpaar (4) des ersten Ablenksystems Elektroden (3) angeordnet sind, die zusammen mit dem Elektrodenpaar (4) des ersten Ablenksystems die erste Zylinderlinse (in Zone 7) bilden, welche die Elektronen in einer Brennlinie senkrecht zur Ablenkebene des ersten Ablenksystems fokussiert, und daß zwischen den beiden Ablenksystemen (4 und 6) eine für die Elektronen durchlässige Gitterelektrode (5) dichter Äquipotentialoberfläche senkrecht zum unabgelenkten Elektronenstrahl stehend angeordnet ist, die zusammen mit dem Elektrodenpaar (6) des zweiten Ablenksystems die zweite Zylinderlinse (in Zone 8) bildet, mit der die Elektronen bei unwirksamer erster Zylinderlinse in einer senkrecht zur Ablenkebene des zweiten Ablenksystems verlaufenden Brennlinie fokussiert werden.

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterelektrode (5) einen so geringen Abstand von den Ausgangskanten des Elektrodenpaares (4) des ersten Ablenksystems und einen so geringen Potentialunterschied gegenüber diesem Elektrodenpaar (4) aufweist, daß durch das Feld zwischen der Gitterelektrode (5) und den Ausgangskanten des Elektrodenpaares (4) die von der ersten Zylinderlinse verursachte Bildfeldwölbung kompensiert ist.

3. Kathodenstrahlröhrenach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Elektrodenpaar (4) des ersten Ablenksystems die erste Zylinderlinse bildenden Elektroden (3) die Form eines parallelen Plattenpaares haben, dessen dem Elektrodenpaar (4) des Ablenksystems benachbarte Kanten zumindest annähernd parallel zu den Endkanten des Elektrodenpaares (4) verlaufen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen