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Dreifarben-Bildröhre
Die Erfindung bezieht sich auf Bildröhren, die in Farbfernsehempfängern Verwendung finden und besonders auf Bildröhren für diesen Zweck, die mit drei Elektronenstrahlerzeugern, im folgenden auch Kanonen genannt, und mit einem Leuchtbänder aufweisenden Bildschirm ausgestattet sind. Ihr Ziel besteht darin, eine gegenüber den bisherigen Röhren dieser Art verbesserte Röhre zu schaffen.
Der Leuchtschirm von Dreifarbenröhren der vorstehenden Art weist drei Bändergruppen auf, die jeweils die Leucht- oder Bildinformationen liefern, welche drei Primärfarben, im allgemeinen Rot, Blau und Grün, entsprechen.
Jede der drei Kanonen wird von einer der drei Farben beeinflusst, d. h., dass die Intensität des von ihr gelieferten Strahlenbündels durch ein Signal gegebener Farbe moduliert wird.
Die drei Strahlen bestreichen im allgemeinen gemeinsam Bildzeile für Bildzeile nacheinander den Bildschirm, wie dies bei einem einfarbigen Bild der Fall ist.
Eine besondere Vorrichtung sorgt dafür, dass jedes Strahlenbündel nur auf den ihm zugeordneten Farbstreifen auftrifft.
Bei den bekannten Bildröhren mit Leuchtbändern unterscheidet man zwischen denjenigen, bei denen die Bänder horizontal, d. h. zu der Zeilenabtastbewegung parallel verlaufen und denjenigen, bei denen die Bänder sich vertikal erstrecken, d. h. zu den vorhergehenden senkrecht stehen.
Unabhängig davon, in welcher Richtung sich die Bänder erstrecken, besteht das vom Bildschirm gelieferte reelle Bild, das im folgenden als"objektives"Bild bezeichnet wird, aus drei Primärbildern, von denen jedes durch diskrete Elemente gebildet wird, u. zw. durch blaue, grüne und rote. Das gleichmä- ssige und in einer Vielzahl von Farbtönen gefärbte Bild, das man einem Betrachter bieten möchte, kann sich nur durch eine visuelle Integration oder Verschmelzung ergeben. die das Auge des Betrachters durchführt, wenn derselbe sich in einem genügend grossen Abstand vom Schirm befindet.
Es ist offensichtlich. wünschenswert, dass das subjektive Bild, d. h. das Bild, das der Betrachter aufnimmt, den Charakter eines gleichmässigen farbigen Bildes bereits in einem verhältnismässig kleinen Abstand vom Bildschirm anzunehmen vermag. Die Röhre mit horizontalen Bändern liefert ein "objektives" Bild, dessen Struktur deutlich horizontal liniert ist, weil es aus einer Folge von fortlaufenden. aufeinanderfolgenden roten, grünen und blauen Leuchtbändern besteht, deren Intensität sich im Rhythmus der übertragenen Information verändert.
Technologische und technische Gesichtspunkte (die Herstellung der Leuchtschirme und die Bündelung der von den Kanonen gelieferten Strahlenbündel) setzen der Breite, die man den Bändern geben kann, praktisch eine untere Grenze in der Grössenordnung von z. B. 0,3 mm. Das Auge des Betrachters muss also Primärfarbbänder integrieren, deren Höhe mindestens in der Grössenordnung von 0,3 mm liegt.
Bei einer Röhre mit vertikalen Bändern wird das objektive Bild durch Spalten von roten, dann
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blauen, dann grünen Punkten gebildet. Man erhält also eine Struktur von Spalten von einer Grösse gleich derjenigen der Bänder, die das Auge des Betrachters ebenfalls verschmelzen muss.
Die Erfahrung zeigt nun, dass wegen eines psycho-physiologischen Prozesses ein Betrachter mit normalem oder korrigiertem Sehvermögen parallele Bänder leichter trennt, wenn sie horizontal oder vertikal verlaufen, als wenn sie schräg verlaufen. Dieser Prozess ist auf eine Erziehung der Augen zurückzuführen, die gewöhnt sind, in dem umgebenden Milieu mehr horizontale und vertikale als schräg verlaufende Linien zu sehen.
In dem einen wie in dem andern Fall, d. h. ganz gleich, ob die Bänder horizontal oder vertikal verlaufen, sind die einfarbigen Linienzüge, die der Richtung der Bänder folgen, bei einem bestimmten Betrachtungsabstand leicht zu sehen. Betrachter werden durch diese Strukturen gestört, die in der Reproduktion eines Bildes willkürliche Diskontinuitäten darstellen, welches diese offensichtlich nicht enthält.
Es gibt zwei Möglichkeiten, diesen Nachteil zu verkleinern. Die eine besteht in einer Vergrösserung des Beobachtungsabstandes, die andere in einer Vergrösserung der Anzahl von Leuchtbändern pro Längeneinheit. Die erstere Möglichkeit führt zu einer Verkleinerung des Winkels, unter dem das Bild betrachtet wird, die letztere zu den oben angeführten Schwierigkeiten.
Ein weiterer Nachteil der Röhre mit Leuchtbändern besteht darin, dass auf den zu den Leuchtbändern parallelen geradlinigen Spuren des Bildes Interferenzfiguren gebildet werden. Dieser Nachteil tritt besonders bei den bekannten Bildröhren mit Leuchtbändern auf, weil, wie bereits gesagt, die horizontalen und die vertikalen Linien in der Natur am häufigsten vorkommen. Er lässt sich leicht mit den optischen Testbildern zur Messung der Auflösung nachweisen. Für einen gegebenen Abstand der Balken des Testbildes kann dieser Nachteil ebenfalls nur durch eine Vergrösserung der Anzahl der Leuchtbänder vermieden wer- den.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Bildröhren mit Leuchtbändern ist der folgende : Bei einem Bildschirm mit horizontalen Leuchtbändern ist die Horizontalauflösung mehr als ausreichend, während die Ausnutzung der übertragenen Bildzeilen bei Bildschirmen mit kleinen Abmessungen, d. h. von kleiner Höhe, Schwierigkeiten bereitet. Zum Beispiel beträgt bei der bekannten Norm von 625 Zeilen die Anzahl der sichtbaren Bildzeilen, d. h., genau gesagt, die der Zeichenübertragung entsprechende Zeilenzahl-579, was 1737 Bändern entspricht. Selbst bei einer sehr kleinen Bandbreite von 0, 25 mm bedeu- tet dies eine minimale Bildschirmhöhe von 43 cm.
Bei Röhren mit vertikalen Bändern ist die Vertikalauflösung, die der Bildschirm zulässt, mehr als ausreichend, während man ebenfalls wegen der Minimalbreite der Bänder, Schwierigkeiten hat, die Horizontalauflösung zu erzielen, die das übertragene Signal zulässt.
Die Erfindung gestattet es, die vorstehend genannten Nachteile zu überwinden, und sie bietet noch weitere Vorteile, die weiter unten erläutert werden.
Die Erfindung betrifft eine Dreifarben-Bildröhre für Farbfernsehen mit einem Bildschirm mit parallelen Leuchtbändern der drei Farben, wobei jeweils drei aufeinanderfolgende Leuchtbänder des Bildschirmes drei verschiedene Farben aufweisen und ein Dreifachband bilden. Die Röhre besitzt drei Strahlerzeugersysteme oder Kanonen, die bei der Reproduktion von den drei Farben, u. zw. jeweils von einer andern Farbe, gesteuert werden.
Ferner sorgt eine Einrichtung dafür, dass die aus den drei Strahlenerzeugern austretenden Strahlen entlang horizontaler Linien in solcherweise überdenBildschirm hinweg abgelenltwerden, dass jeder Strahl bei der Reproduktion auf die Bänder von derjenigen Farbe auftrifft, durch die der zugehörige Strahlerzeuger gesteuert wird. Diese Bildröhre ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtbänder mit der Richtung der horizontalen Zeilen einen spitzen Winkel e einschliessen, also schräg verlaufen.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Dreifarben-
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gleiche Verteilung der Farbpunkte in grösserem Massstab ; die Fig. 5 und 6 entsprechende Figuren für einen Bildschirm mit unter einem Winkel von 450 gegen die Horizontale geneigten Bändern ; die Fig. 7 und 8 entsprechende Figuren für einen Bildschirm mit unter einem Winkel von 600 gegen die Horizontale geneigten Leuchtbändern die Fig. 9 und 10 graphische Darstellungen der mathematischen Beziehungen bei einem Bildschirm mit schräg verlaufenden Bändern ;
Fig. 11 die Verteilung der Dreierpunktgruppen auf
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einem Bildschirm mit schräg verlaufenden Bändern, die mit der Horizontalen einen Winkel von 50 einschliessen, wobei die Struktur eine vertikale Wiederholungsperiode von der Ordnung 2 aufweist ; Fig. 12 im gleichen Massstab wie Fig. 3 die Verteilung von Farbpunkten auf einem Bildschirm mit unter 450 gegen die Horizontale geneigten Bändern, wobei die vertikale Wiederholungsperiode die Ordnung 2 hat ; Fig. 13 eine Vergrösserung eines Teiles der Fig. 12 ; die Fig. 14 und 15 den Fig. 12 und 13 entsprechende Darstellungen für einen Bildschirm mit vertikalen Bändern, die die gleiche Breite besitzen wie die schräg verlaufenden Bänder bei den Fig. 12 und 13 ;
Fig. 16 im gleichen Massstab wie Fig. 3 die Verteilung von Farbpunkten, die man auf einem Bildschirm mit unter einem Winkel von 600 gegen die Horizontale geneigten Leuchtbändern erhält, wobei die vertikale Wiederholungsperiode die Ordnung 3 hat ; Fig. 17 die gleiche Verteilung in einem grösseren Massstab ;
Fig. 18 in grösserem Massstab als Fig. 3 die Struktur von Farbpunkten, die man auf einem Bildschirm mit Leuchtbändern erhält, die mit der Horizontalen einen Winkel von 450 einschliessen, wobei die grosse Abmessung der Einhüllenden der Dreierpunktgruppen zu derBandrichtung senkrecht steht und nicht mehr horizontal verläuft, und die Fig. 19-21 Darstellungen eines Teiles des Testbildes, das man jeweils mit einem Bildschirm mit vertikalen Bändern bzw. mit einem Bildschirm mit unter 700 gegen die Horizontale geneigten Bändern bzw. mit einem Bildschirm erhält, dessen Bänder mit der Horizontalen einen Winkel von 450 einschliessen.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine erfindungsgemässe Bildröhre entlang der horizontalen Mittelebene, deren Innenraum von einem Kolben 1 umgeben ist. Die Röhre weist einen Leuchtschirm 2 auf, der mit aneinander angrenzenden parallel verlaufenden Bändern ausgestattet ist, die aufeinanderfolgend rot, grün und blau sind. Die Bänder sind mit R bzw. G bzw. B bezeichnet, wobei drei benachbarte Bänder eine Dreiergruppe bilden. Die Bänder sind relativ zur Horizontalen unter einem Winkel von 450 geneigt, wie dies am besten der Fig. 2 zu entnehmen ist.
In Fig. 1 sind nur einige Leuchtbänder dargestellt, deren Abmessungen vergrössert wurden, damit die Figur leichter lesbar ist. In Wirklichkeit weist die Röhre eine grosse Anzahl von Dreifachbändern auf, von denen jedes auf jeder Zeile einen Bildpunkt (eine Dreiergruppe aus je einem roten, einem blauen und einem grünen Punkt) bildet.
Unter dem Bildschirm 2 befindet sich ein Gitter aus sehr feinen Drähten, die parallel zu den Bändern angeordnet sind und die Dreiergruppe abgrenzen. Der Abstand des Gitters 3 vom Bildschirm 2 ist in Fig. 1 ebenfalls stark vergrössert dargestellt.
Drei Strahlerzeuger 4,5 und 6 mit elektrostatischer Konzentration, deren Achsen in der gleichen Horizontalebene liegen, sind in solcher Weise angeordnet, dass ihre Strahlenbündel in einem Punkt P zusammenlaufen, der etwa in der Ebene des Gitters 3 liegt.
Diese Konvergenz der drei Strahlenbündel erhält man z. B. durch eine geringfügig unterschiedliche Ausrichtung der Achsen der drei Strahlerzeuger gegenüber der Achse der Röhre und/oder durch elektronenoptische Einrichtungen, die in Fig. 1 nicht dargestellt sind. Diese Massnahmen sind bekannt und werden, da sie nicht zur Erfindung gehören, auch nicht näher beschrieben.
Der Punkt P beschreibt unter dem Einfluss von Ablenkspannungen, die an einer elektromagnetischen Ablenkeinrichtung anliegen, von der nur der Teil 7 in Fig. 1 zu sehen ist, aufeinanderfolgende horizontale Linien.
Der Bildschirm 2 liegt auf einem Potential Ve, das höher ist als das Potential der Kathoden der Strahlerzeuger, während das Gitter 3 ein niedrigeres positives Potential Vg aufweist. Die Einheit Gitter/Schirm bildet für die aus den Strahlerzeugern austretenden elektronischen Strahlenbündel ein Sy- stem zylindrischer konvergierender Linsen. Der leitende Belag 9 an der Röhreninnenwand, der im allgemeinen als Anode bezeichnet wird, liegt auf dem höchsten Potential der Elektronenstrahlerzeuger. Das Potential Vg des Gitters weicht wenig davon ab.
Vorzugsweise ist der das Gitter und den Bildschirm umfassenden Fokussiereinrichtung gemäss Fig. 1 und gemäss dem älteren Vorschlag der Patentinhaberin nach der franz. Patentschrift Nr. 1. 325. 472 und seinem Zusatzpatent Nr. 83. 417 (deutsche Patentanmeldung C 29 424 vom 19. März 1963) eine Hilfselektrode 8 zugeordnet, die auf einem Potential Vc liegt. Das Potential Vc kann einen festen Wert haben und höher sein als dasjenige des Gitters.
Vorzugsweise ist es aber als Funktion der augenblicklichen Ablenkbewegung derart veränderlich, dass mindestens teilweise die parasitäre Ablenkung korrigiert wird, die die Strahlenbündel im Raum zwischen dem Gitter und dem Bildschirm infolge des höheren Feldes erfahren, das in diesem Raum vorhanden ist und zu dem Bildschirm im wesentlichen senkrecht steht und das dem Strahl eine parabolische Ablenkung erteilt, die eine Funktion des Einfallwinkels der Strahlenbündel auf das Gitter ist.
Die Elektrode 8, die hier als ein das Gitter umgebender Metallteil dargestellt ist, könnte auch
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durch einen vom Belag 9 isolierten leitenden Belag gebildet werden.
Eine Röhre der vorstehenden Art funktioniert folgendermassen :
Die aus den Strahlerzeugern oder Kanonen 4,5 und 6 austretenden Strahlenbündel werden durch das Rotsignal bzw. das Blausignal bzw. das Grünsignal moduliert. Unter dem kombinierten Einfluss der Horizontalablenkung und der Vertikalablenkung, den eine Ablenkeinrichtung ausübt, verschiebt sich der Konvergenzpunkt P der drei Strahlenbündel in horizontaler Richtung und mittels einer passenden Regelung des elektronenoptischen Systems der Röhre trifft jedes der Strahlenbündel auf einBand der ihm zugeordneten Farbe auf. Das Problem ist im wesentlichen das gleiche wie bei einer Röhre mit vertikalen Leuchtbändern, und es wird in der gleichen Weise gelöst.
In Fig. 1 ist die leichte Krümmung (parasitäre Ablenkung zur Rohrenachse hin) der Strahlenbündel nicht dargestellt, die diese durch das Feld im Raum zwischen dem Bildschirm und dem Gitter erleiden und es fehlt auch die Darstellung der leichten Krümmung im entgegengesetzten Sinne zu der Elektrode 8 hin, die die Strahlenbündel in dem von der Elektrode 8 umgrenzten Bereich erfahren und die die vorgenannte parasitäre Abweichung mindestens teilweise kompensiert.
Fig. 2 zeigt die Einheit Gitter-Bildschirm 2 - 3 der Röhre gemäss Fig. l.
In dieser Figur ist der Träger des Gitters 3 mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet Leisten, die auf den Träger 11 aufgeschweisst sind und zu den horizontalen und vertikalen Rändern des Bildschirmes parallel verlaufen. Auf die Leisten 12 sind die das Gitter 3 bildenden gespannten Drähte aufgeschweisst, die mit den Leisten einen Winkel von 450 einschlie- ssen.
Abstandshülsen 14 aus Isoliermaterial gestatten die Befestigung des Leuchtschirms in einem konstanten Abstand vom Gitter. Der Bildschirm 2 weist eine Glasplatte 16 auf, auf der die Leuchtbänder angeordnet sind. Die Leuchtbänder befinden sich auf der dem Gitter zugewendeten Seite der Glasplatte und verlaufen zu den Gitterdrähten parallel. Ausserdem ist der Bildschirm 2 mit einem auf denAb- standsstücken 14 befestigten Rahmen 15 ausgestattet. Die Anpassung dieser Einheit Gitter-Bildschirm an eine bekannte Röhre geht in bekannter Weise vor sich, wobei die Aussenkonturen dieser Einheit mit denjenigen einer bekannten Einheit identisch sind.
Die vorstehend beschriebene Röhre funktioniert also im wesentlichen in der gleichen Weise wie eine Röhre mit vertikalen Leuchtbändern, ansonsten aber gleicher Bauart, und ihr Hauptvorteil liegt in der Struktur der auf dem Bildschirm erhaltenen Farbpunkte, wie dies die folgenden Figuren zeigen werden, die, einen Vergleich der Farbpunktstrukturen gestatten, die man einerseits mit einer Röhre, deren Bildschirm vertikale Bänder aufweist, und anderseits mit einer Röhre erhält, deren Bildschirm mit schräg verlaufenden Bändern ausgestattet ist, die mit der Horizontalen einen Winkel einschliessen, der erheblich grösser als 00 und erheblich kleiner als 900 ist. Die Achsen der Strahlerzeuger der Röhre gemäss Fig. l sind in der gleichen Horizontalebene angeordnet, so dass die zu einer Dreiergruppe gehörenden Punkte horizontal ausgerichtet sind.
Unter einer Dreiergruppe versteht man dabei eine Gruppe von drei Primärfarbenpunkten, die man gleichzeitig durch das Auftreffen der drei Strahlen auf die drei B ander eines Dreifach- bandes erhält.
Es sei bemerkt, dass es sich als zweckmässig erwiesen hat, Strahlerzeuger zu benutzen, die trotz des schrägen Verlaufes der Leuchtbänder in der gleichen Horizontalebene angeordnet sind. Man kann auf diese Weise leichter erreichen, dass die Punkte an allen Stellen der Bildschirmoberfläche in passender Weise konvergieren.
Der Nutzen und Vorteil dreier koplanarer Strahlerzeuger ist offensichtlich, aber man hat davon in der Praxis bei Röhren mit grossem Maximalablenkungswinkel Abstand genommen, wenn es sich um Röhren mit vertikalen Leuchtbändern handelte, weil der Abstand zwischen den Strahlerzeugern sehr kleinsein muss, um der Breite der Bänder Rechnung zu tragen, oder wenn es sich um Röhren mit horizontal verlau-' fenden Leuchtbänder handelte, bei denen der gleiche Mangel für drei in der gleichen Vertikalebene angeordnete Strahlerzeuger auftritt.
Der Bildschirm mit schräg verlaufenden Bändern gestattet es, in der Praxis in vorteilhafter Weise zu drei in einer Horizontalebene angeordneten koplanaren Strahlerzeugern zurückzukehren, weil er, wie sich zeigen wird, für eine gegebene Horizontalauflösung einen grösseren Abstand zwischen den Achsen der drei Strahlerzeuger ermöglicht.
Fig. 3 zeigt im Massstab von etwa 10 : 1 die Verteilung von Farbpunktenauf einembekanntenBild- schirm mit gleichen Vertikalbändern von einer Breite von 0, 27 mm, wobei der Abstand der Bildzeilen, oder genauer gesagt, der Abstand der Mittelachsen der Bildzeilen, der durch die Höhe des. Bildschirmes und die Normen des Fernsehsystems, für das die Röhre verwendet wird, festgelegt ist, 0, 587 mm
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der Verkleinerung der Anzahl von Dreierpunktgruppen ergibt, auf diese Weise zumindest teilweise wieder wettgemacht wird.
Dem Wert von e Rechnung tragend entsprechen die Bildschirme gemäss den Fig. 5 und 7 nicht den vorgegebenen Richtlinien, was das Verhältnis zwischen Bildzeilenabstand und Breite der Leuchtbänder entspricht.
Im folgenden wird gezeigt werden, wie man mittels des erfindungsgemässen Bildschirmes und durch passende Wahl der Beziehungen zwischen den verschiedenen Parametern vorhersehbare Punktstrukturen erhalten kann, wobei weitere interessante Einzelheiten herausgestellt werden,
Zur Vereinfachung der Ausführungen ist in Fig. 9, die einen Teil des Bildschirmes zeigt, nur der Mittelpunkt M von jeder Dreiergruppe dreier Farbpunkte dargestellt worden. Alle Dreierpunktgruppen sind untereinander identisch und in der gleichen Weise ausgerichtet, wobei die Überlagerung zweier Mittelpunkte M durch eine Translationsbewegung eine Überlagerung der entsprechenden Dreierpunktgruppen mit sich bringt.
Man kann somit zunächst einzig und allein über die Punkte M Überlegungen anstellen, von denen jeder mittels eines Kreuzes (x) symbolisiert ist. Im folgenden wird als Zeile der einen Geraden folgende geometrische Ort von Punkten M bezeichnet, die man bei einer horizontalen Abtastung des Bildschirmes erhält.
Demgemäss wurden in Fig. 9 fünf aufeinanderfolgende Punkte M der Zeile vom Rang oder der Ordnung n dargestellt (bei einer Abtastung nach dem Zeilensprungverfahren wird die Ordnung auf dem Gesamtbild und nicht auf dem Rasterbild gezählt).
Die Richtung der Leuchtbänder ist durch gestrichelte Gerade dargestellt, die mit der Horizontalen einen Winkel e einschliessen.
Die Zeile von der Ordnung (n+ 1) hat von der Zeile von der Ordnung n einen Abstand P, wobei, wie bereits gesagt, P eine Grösse ist, die von der Höhe des Bildschirmes und den Normen des Farbfernsehsystems abhängt, für das die Bildröhre verwendet wird.
Es ist ersichtlich, dass die Punkte M der Zeile von der Ordnung (n+1) auf den Schnittpunkten der gestrichelten Geraden mit der Zeile von der Ordnung (n+ 1) liegen, wie dies in der Figur dargestellt ist.
Auf ein und derselben Zeile haben zwei aufeinanderfolgende Punkte M einen Abstand T', wobei T', die"horizontale Breite"eines Dreifachbandes, d. h. die in horizontaler Richtung gemessene Breite, zu der wahren Breite T des Dreifachbandes, d. h. der senkrecht zum Band gemessenen Breite, in dem Verhältnis TI = T/sin E) steht, wie man dies in Fig. 10 sehen kann, in der drei Stücke von drei aufeinanderfolgenden Dreifachbändern mit den entsprechenden Punkten M dargestellt sind.
Natürlich gibt es eine Beziehung der gleichen Art auch zwischen der horizontalen Breite und der wahren Breite b eines Bandes : bl = b/sin e. (2)
Ausserdem gilt für den betrachteten Fall, in dem die Bänder der unterschiedlichen Farben die gleiche Breite haben
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T'/3.gleichen Leuchtband wie einen Punkt M der Zeile n erhält (Fig. 9) gegenüber dem letzteren in horizontaler Richtung um die Strecke d = P/tg e (3) versetzt.
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Es ist unmittelbar ersichtlich, dass für vorgegebene Werte von P und T'die Verteilung der Dreierpunktgruppen oder, was gleichbedeutend ist, - weil alle Dreierpunktgruppen in der gleichen Weise ausgerichtet sind-die Verteilung der Punkte einer gegebenen Farbe durch diese Strecke d oder auch durch das Verhältnis Q = d/TI festgelegt ist.
Stellt man die Verringerung der Anzahl von Punkten je Zeile für einen gegebenen Wert von T bei abnehmendem Winkel e in Rechnung, dann sind die Werte von d, die über den Werten von T'lie- gen (Q > 1) weniger interessant als diejenigen Werte, die unter dem Wert von T'liegen (Q < l).
Ebenso führt für einen gegebenen Wert von T'eine Rechtsversetzung mit d < T'im Hinblick auf das Bild (bei einem andern Bildschirm) zu den gleichen Ergebnissen wie eine Versetzung nach links mit T-d, wobei diejenigen Werte von d am interessantesten sind, welche höchstens Tut/2 (Q 1/2) sind und wobei die Versetzung natürlich nach links, (wie dies in den Figuren der Fall ist) oder nach rechts vorgenommen werden kann.
Im folgenden wird gesagt werden, dass eine Farbpunktverteilung eine vertikale Wiederholungsperiode von der Ordnung p (p ist eine ganze Zahl) aufweist, wenn die (p + n)-te Bildzeile der n-ten Bildzelle durch eine geradlinige Verschiebung in vertikaler Richtung überlagert werden kann, wobei diese Überlagerung der beiden Zeilen zu der Überlagerung von Punkten der gleichen Farbe führen muss. Hiefür genügt ea, dass die Überlagerung der Punkte M (Fig. 9) realisiert ist.
Man erhält (Fig. 9) eine Struktur mit einer vertikalen Wiederholungsperiode von der Ordnung 2, wenn d = TI/2 oder Q = 1/2 (4) d. h., wenn
P/tg e = T'/2 = T/ (2sine) (5) oder
2P = T'tg e = T/cos e. (6)
Eine solche Dreierpunktgruppenstruktur mit einer vertikalen Wiederholungsperiode von der Ordnung 2 ist in Fig. 11 dargestellt.
Auf die Bemerkung der Integration der Horizontalauflösungen zweier aufeinanderfolgender Bildzeilen zurückkommend sei bemerkt, dass die Struktur gemäss Fig. 11 dieser Integration einen Charakter der Regelmässigkeit verleiht, die die Strukturen gemäss Fig. 6 oder 8 nicht aufweisen. Dies kommt daher, weil die Punkte M der ungeraden Zeilen symmetrisch auf halbem Wege zwischen denjenigen der geraden Zeilen liegen.
Bei Verwirklichung dieser Integration erhält man eine Horizontalauflösung, die derjenigen gleich
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und die Vertikalauflösung identisch sind.
In Fig. 11 haben die Zeilen einen Abstand P, wobei jede von ihnen aus Punkten zusammengesetzt ist, deren gegenseitiger Abstand T'ist.
Anderseits sind Spalten mit einem gegenseitigen Abstand von T'/2 vorhanden, von denen jede aus Punkten zusammengesetzt ist, deren gegenseitiger Abstand 2 P beträgt.
Die Strukturen sind somit in horizontaler und in vertikaler Hinsicht identisch, wenn
P = tri/2 (7) und T. = 2P.
Diese beiden Bedingungen sind identisch. Es genügt, dass 2P = T'ist.
Wenn man aber die Gleichung (6) 2 P = TI tg e in Betracht zieht, die ausdrückt, dass d = T'/2 ist,
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von 450langt.
Man hat nun
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ZpVzb = 0, 276 mm, was noch eine technologisch realisierbare Bänderbreite darstellt.
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und 6.
Vergleichsweise zeigen die Fig. 14 (die der Fig. 12 entspricht) und die Fig. 15 (die der Fig. 13 entspricht) die Punktstruktur, die man mit vertikal verlaufenden Dreifachbändern von der gleichen wahren Breite wie derjenigen der Bänder gemäss den Fig. 12 und 13 erhält, wobei der Zeilenabstand der gleiche ist.
Der Vergleich dieser Figuren lässt sofort die Verbesserung der Struktur gemäss Fig. 12 (oder 13) gegen- über derjenigen gemäss Fig. 14 (oder 15) erkennen, die sich trotz der Tatsache. ergibt, dass die Gesamtzahl an Bildpunkten kleiner ist.
Eine solche Struktur stellt übrigens nicht wieder einen Eindruck von einfarbigen Spalten her, wie dies bei Bildröhren mit vertikalen Leuchtbändern der Fall ist, u. zw. unter anderem deswegen, weil der vertikale Abstand zwischen zwei Punkten ein und derselben Kolonne grösser ist, und auch deswegen, weil die Punkte zweier Farben auf die "Spalten" der dritten übergreifen. Dieses Phänomen tritt noch stärker auf, als dies in Fig. 13 zu sehen ist, wenn man den länglichen Verlauf der Punkte mit zu den Bändern paralleler Hauptachse in Rechnung stellt.
Es ist leicht nachzuweisen, dass man eine Struktur mit einer vertikalen Wieerholungsperiode von der Ordnung p unter der Bedingung d = T'/p (8) erhalten kann und dass man zusätzlich dazu noch Identität der Strukturen in horizontaler und vertikaler Hinsicht bekommt, wenn man ausserdem 8 = 450 wählt.
Das System p = 3 führt zu einer sehr zufriedenstellenden Verschachtelung der Punkte einer jeden Farbe, weil man (mit Bändern unterschiedlicher Farbe von gleicher Breite, und mit Dreifachpunktgruppen mit drei ausgerichteten Punkten) gemischte Punktkolonnen erhält, von denen jede aus Punkten besteht, die aufeinanderfolgend rot, blau und grün sind.
Unter diesen Umständen gilt TI = 3P/tg 8ö b = (T'sin0)/3 = P cos E)
Wenn man hiezu noch 8 = 450 wählt, um eine Identität der Strukturen der Dreierpunktgruppen in
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erhalten kann, ohne sich an die Bedingung der Identität der Dreifachpunktgruppenstrukturen in horizontaler und in vertikaler Hinsicht zu halten, und dass dies die Verwendung von Bändern stärkerer Neigung, also mit kleinerem T', gestattet, was wieder zu einer grösseren Anzahl von Dreierpunktgruppen auf. dem Bildschirm (aber auch zu einem kleineren b) führt.
Für eine Struktur mit einer vertikalen Wiederholungsperiode von der Ordnung 3 (und mit d < T'/2) ist die einzige Bedingung schliesslich b = P cos E).
Wenn man die grösste Anzahl von Punkten erhalten möchte, die mit einer Breite b, die als leicht realisierbar angesehen wird, voreinbar ist, genügt es, cos e zu b/P zu wählen.
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sich hier eine Verbesserung der Horizontalauflösung ohne Verschlechterung der Vertikalauflösung.
Die Fig. 16 und 17 zeigen im Massstab 10 : 1 und 50 : 1 mit der gleichen Übereinkunft wie für die Fig. 7 und 8 die Punktstruktur, die diesen numerischen Gegebenenheiten entspricht.
Es sei darauf hingewiesen, dass die drei Grössen P, T'und d drei unabhängige Grössen sind, die eine Dreierpunktgruppenstruktur genauer definieren.
Betrachtet man demzufolge zwei Strukturen mit jeweils gleichen Werten von P und TI. und mit einem Wert von d = dl für die eine und einen Wert von d = dus, der von d wenig verschieden ist, für die andere, dann werden diese Strukturen einander benachbart sein.
Es wurde beispielsweise der Zweck von d = Tl/2 gezeigt.
Demgegenüber hat d = T'für die Horizontalauflösung überhaupt keinen Zweck (und ebensowenig für die einfarbigen Fluchtlinien).
Aus den vorhergehenden Ausführungen kann man ableiten, dass die Strukturen mit einem Wert von d, der von T'/2 wenig verschieden ist, interessant sind, und dass die Strukturen mit einem Wert von d, der von T'wenig verschieden ist, nicht interessant sind. Darüber hinaus kann man sagen, dass Strukturen mit einem Wert von d, der im Verhältnis zu T'sehr klein ist, ebenfalls nicht interessant. sind.
Es wird kaum Zweck haben, d z. B. kleiner als TI/6 zu wählen.
Es ist darauf hinzuweisen, dass eine zu starke Verkleinerung der Gesamtzahl von Dreierpunktgruppen oder, anders ausgedrückt, ein zu grosser Wert von T', vermieden werden muss.
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(r/p)-wobei r undOrdnung p führen.
Wenn H die Höhe des Bildschirmes ist (es handelt sich hier offensichtlich um die Höhe des nutzbaren Teiles des Bildschirmes, d. h. desjenigen Teiles, der für die Bildreproduktion bestimmt ist) und N die Anzahl sichtbarer Bildzeilen der Fernsehnorm bedeutet, für die die Röhre benutzt wird, dann ist es klar ersichtlich, dass
P = H/N
Für das Verhältnis von d zu T', das für die Struktur der Dreierpunktgruppen so bedeutungsvoll ist, kann man schreiben : d/TI = (P/tg8)/ (T/sin 8) = (P cos 8) I T = (H cos 8) IN. T = (1/N). (H cos 6)/T
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also Werte von q = N. Q des Verhältnisses (H cos 8)/T, das für den Bildschirm charakteristisch ist.
Die Farbpunktstrukturen gemäss den Fig. 5-8, 12 und 13 und 16 und 17 gelten, wie bereits gesagt, für den Fall dreier Strahlerzeuger oder Kanonen, deren Achsen in der gleichen Horizontalebene angeordnet sind. Die Erfindung ist aber nicht auf diesen Fall beschränkt. Sie ist auch mit andern Strahlerzeugungsvorrichtungen verwendbar.
Besonders kann man jede Röhre mit drei Strahlerzeugern, die dafür vorgesehen ist, mit einem Bildschirm zu arbeiten, dessen Bänder vertikal verlaufen, dadurch an einen Bildschirm anpassen, dessen Bänder mit der Horizontalen einen Winkel 8 einschliessen, dass man die ganze Vorrichtung, die für einen gegebenen Bildpunkt sicherstellt, dass die Strahlenbündel der drei Strahlerzeuger gleichzeitig auf die drei Bänder des Dreifachbandes auftreffen, dem der Punkt entspricht, im passenden Sinne um 90 -e dreht, wobei die Vorrichtung die Abtastung des Bildschirmes durch aufeinanderfolgende Zeilen unter Aufrechterhaltung der üblichen Orientierung gewährleistet.
Wenn die Bänder unter einem Winkel von 450 geneigt sind, wird die Drehung 450 betragen.
Es sei bemerkt, dass man aus dem weiter oben erläuterten Grund bei den bekannten Röhren mit einem Bildschirm mit vertikalen Bändern kaum drei Strahlerzeuger benutzt, deren Achsen sich in der gleichen Horizontalebene befinden, weil die Bänderbreite sehr klein ist. Die Achse des mittleren Strahlerzeugers ist somit im allgemeinen höhenmässig gegenüber den Achsen der beiden andern Strahlerzeuger ver- setzt. Aus diesem Grunde ist auch, wenn keine Korrektur vorhanden ist, der Mittelpunkt einer jeden
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Dreierpunktgruppe in der Höhe um ein gleiches Stück gegenüber den beiden andern versetzt, so dass die Mitten der drei Punkte dann ein Dreieck bilden.
Die Ausrichtung der drei Punkte einer jeden Dreierpunktgruppe bedingt Senkrechtkorrekturen, die als Konvergenzkorrekturen bezeichnet werden, welche die richtige relative Anordnung der drei primären Farbbilder sicherstellen.
Das gleiche gilt für eine Röhre mit einem Bildschirm mit schrägverlaufenden Bändern, die durch die vorstehende Anpassung einer Röhre mit vertikalen Bändern erhalten worden ist, weil man die gleiche wahre Breite der Bänder in Richtung parallel zu der Ebene, die die Achsen der beiden seitlichen Strahlerzeuger enthält, wieder erhält.
Man wird also am häufigsten eine Vorsetzung der Achse des mittleren Strahlerzeugers gegenüber der Ebene der Achsen der beiden seitlichen Strahlerzeuger vorfinden, wobei die Ausrichtung der Dreierpunktgruppen wie im Falle einer Röhre mit vertikalen Bändern wieder erlangt wird.
In Fig. 18 ist im Massstab von 20 : 1 die Punktstruktur dargestellt, welche man mit einer Vorrichtung erhält, die sich aus der vorgenannten Anpassung einer Röhre ergibt, die einen Bildschirm mit vertikalen Bändern aufweist und drei Strahlerzeuger besitzt, deren Achsen, wie oben angegeben, nicht in gleicher Ebene liegen, wobei aber die Punkte der Dreierpunktgruppen ausgerichtet sind, welche Ausrichtung bei der an dem Bildschirm mit schrägverlaufenden Bändern angepassten Röhre erhalten bleibt.
Die Daten sind im übrigen die folgenden :
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<tb> Bildzeilenabstand <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> mm
<tb> Breite <SEP> der <SEP> Bänder <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP> mm. <SEP>
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Es sei hier bemerkt, dass die Darstellung der Fig. 18 dem angegebenen numerischen Verhältnis zwischen der Bildzeilenbreite und der Breite der Dreifachbänder entspricht und dass man die erhaltenen Strukturen durch Ändern dieses Verhältnisses variieren kann.
Das Beispiel der Fig. 18 entspricht einer praktischen Verwirklichung, die zufriedenstellende Ergebnisse liefert. Man kann natürlich für die so ausgerichteten Dreierpunktgruppen die DreierpunktgruppenVerteilungen benutzen, die für Dreierpunktgruppen vorgeschlagen wurden, welche durch drei horizontal ausgerichtete Punkte gebildet werden.
Wenn auch diese Art der Realisierung der erfindungsgemässen Röhre bestimmte Vorteile nicht bietet, die man mit drei Strahlerzeugern erhält, deren Achsen sich in der gleichen Horizontalebene befinden, so bringt sie anderseits andere mit sich : Wenn die Bänder unter einem Winkel von 450 bezüglich der Horizontalen geneigt sind, sind auch die Punkte ein und derselben Dreierpunktgruppe unter 450 zur Horizontalen ausgerichtet, was die subjektive Verschmelzung der Punkte ein und derselben Dreierpunktgruppe durch das Betrachterauge leichter gestaltet, als wenn diese horizontal ausgerichtet sind, weil das Trennvermögen des Auges für die schräg verlaufenden geringer ist.
Wie bereits gesagt, kann man Dreierpunktgruppen, deren Punkte in horizontaler Richtung ausgerichtet sind, entweder dadurch erhalten, dass man drei Strahlerzeuger benutzt, deren Achsen sich inder gleichen Horizontalebene befinden, oder auch dadurch, dass man zwei in der gleichen Horizontalebene befindliche seitliche Strahlerzeuger sowie einengegenüber diesenin der Höhe versetzten mittleren Strahl- erzeuger verwendet und den mittleren Punkt der Dreierpunktgruppe nachträglich wieder auf die beiden andern Punkte ausrichtet. Es sei bemerkt, dass in diesem Falle, d. h. also bei horizontaler Ausrichtung der drei Punkte einer Dreierpunktgruppe jede horizontale einfarbige Fluchtlinie, die von einem der drei Strahlen erzeugt wird, von den beiden andern einfarbigen horizontalen Fluchtlinien durchsetzt ist, die von den andern beiden Strahlen erzeugt werden.
Es besteht somit nicht die Gefahr, dass sich in der horizontalen Richtung Fluchtlinien von einfarbigen Punkten einstellen, welche man in vertikaler Richtung beseitigt hat.
In dem Fall, in dem die drei Punkte einer Dreierpunktgruppe eine demgegenüber andere Ausrichtung
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lich nicht um ein Luchtband. Einerseits führt dies aber nicht zu der Struktur mit horizontalen durchgehenden Leuchtbändern von Röhren mit horizontalen Bändern und zum andern kommt es im allgemeinen zu einem Übergreifen unter den vorgenannten geometrischen Bändern.
Dieses Übergreifen ist in Fig. 18 besonders deutlich für die seitlichen Punkte einer jeden Dreierpunkt- gruppe zu erkennen, viel weniger jedoch für die Mittelpunkte der Dreierpunktgruppen. Auch hier spielt wieder der auf die fokussierende Wirkung der Einheit Gitter/Bildschirm zurückzuführende längliche Charakter der Farbpunkte mit zu den Bändern parallel verlaufender grosser Achse eine nicht vernachlässigbare Rolle bei der Unterbrechung der horizontalen einfarbigen Linien, die durch einen einzelnen
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Strahl erzeugt werden.
Die Fig. 19 - 21 zeigen die Verbesserungen, die man mit einem Bildschirm mit deutlich schräg verlaufenden Bändern im Hinblick auf die Interferenzfiguren auf den geradlinigen Bildspuren erzielt.
In Fig. 19 ist ein Bildschirm mit vertikalen Leuchtbändern 21 dargestellt, der einen Teil eines optischen Testbildes reproduziert, das ein Strahlenbündel 22 mit vertikaler Achse und ein Strahlenbündel 23 mit horizontaler Achse aufweist, die von einem Ursprungskreis ausgehen. Zur Vereinfachung der Zeichnungen sind die Strahlen oder Balken des Testbildes, die vom Kreis ausgehend eine wachsende Breite aufweisen, nur durch ihre jeweiligen Achsen dargestellt worden. Die Bündel konvergieren, damit es möglich ist, mit einer einzigen Gruppe von Linien eine Auflösungsgrenze zu erkennen. Es ist ersichtlich, dass die einfarbigen vertikalen Fluchtlinien eines Bildschirmes mit vertikalenBändern mit den Linien des Bündels interferieren, dessen Achse vertikal verläuft, wodurch den Beobachter sehr störende Interferenzfiguren entstehen.
Das Bündel mit vertikaler Achse fängt weitaus weniger Leuchtbänder als das Bün- del mit horizontaler Achse.
In Fig. 20, in der die gleichen Elemente dargestellt sind, der Bildschirm 25 aber Leuchtbänder aufweist, die unter einem Winkel von 700 gegen die Horizontale geneigt sind, stören die Interferenzen weniger. Der Unterschied zwischen der Anzahl der von den Bündeln gefangenen Leuchtbänder ist geringer. In Fig. 21, in der die gleichen Elemente mit einem Bildschirm 26 dargestellt sind, dessen Leuchtbänder mit der Horizontalen einen Winkel von 450 einschliessen, sind die Interferenzen nicht mehr zu bemerken. Ausserdem ist die Anzahl von Leuchtbändern, die die beiden Bündel fangen, gleich gross, wodurch das Testbild ein homogeneres Aussehen erhält. Die Fig. 19 - 21 bringen wieder weitere Verbesserungen hervor, die man mit schräg verlaufenden Leuchtbändern erhält.
Diese Verbesserungen muss man zu schätzen wissen, wenn man der Bedeutung der horizontalen und vertikalen Linien in der physischen Welt Rechnung trägt.
Die Erfindung wurde im Zusammenhang mit dem bevorzugten Ausführangsbeispiel einer Röhre beschrieben, die ein Gitter aufweist, dessen Drähte zu den Bändern parallel verlaufen, wobei die letzteren natürlich unter dem gleichen Winkel wie die Bänder bezüglich der Horizontalen geneigt sein müssen.
Die Erfindung ist aber nicht auf diesen bevorzugten Fall beschränkt. Natürlich kann der gleiche Winkel e mit zwei Leuchtbandrichtungen erhalten werden, die bezüglich der Vertikalen symmetrisch sind, wobei die eine eine Versetzung d nach links und die andere eine Versetzung d nach rechts herbei- führt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Dreifarben-Bildröhre für Farbfernsehen mit einem Bildschirm mit parallelen Leuchtbändern der drei Farben, wobei jeweils drei aufeinanderfolgende Leuchtbänder des Bildschirmes drei verschiedene Farben aufweisen und ein Dreifachband bilden, ferner mit Strahlerzeugern, die bei der Bildreproduktion von den drei Farben, u. zw. jeweils von einer andern Farbe, gesteuert werden, und mit einer Einrichtung, die die aus den drei Strahlerzeugern austretenden Strahlen entlang horizontaler Linien in solcher Weise über den Bildschirm hinweg ablenkt, dass jeder Strahl bei der Reproduktion auf die Bänder von derjenigen
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net, dass die Leuchtbänder mit der Richtung der horizontalen Zeilen einen spitzen Winkel e einschliessen.