AT391380B - Selbstkonvergierendes ablenkjoch - Google Patents

Description

Nr. 391 380

Die Erfindung betrifft ein selbstkonvergierendes Ablenkjoch für eine Bildröhre, die einen Halsteil und ein darin befindliches Elektronenstrahlsystem zur Erzeugung von drei Elektronenstrahlen enthält, mit einer toroidförmig um einen magnetisch permeablen Kern gewickelten Ablenkspule, welcher die Wege der drei von dem Elektronenstrahlsystem ausgehenden Strahlen umgibt, wobei die Spule ein Ablenkfeld mit einem Bereich im Inneren des Kernes und einem äußeren Bereich außerhalb des Kernes erzeugt, mit einer das magnetische Ablenkfeld beeinflussenden Einrichtung, welche erste und zweite magnetisch permeable Teile aufweist, die jeweils an entgegengesetzten Seiten des Joches angeordnet sind.

Ein Farbfernsehempfänger erzeugt ein Bild auf einem Bildschirm einer Mehrstrahlfarbbildröhre, indem drei Elektronenstrahlen horizontal und vertikal in einem vorbestimmten Muster mittels eines magnetischen Ablenkjoches über den Schirm geführt werden. Jeder Elektronenstrahl trifft auf einen speziellen farberzeugenden Leuchtstoff, so daß die drei Einzelstrahlen als Rot-, Grün- und Blaustrahl bezeichnet werden können. Mit Hilfe einer zwischen dem Elektronenstrahlsystem und dem Schirm angeordneten Maske oder Lochgitter werden die Strahlen so begrenzt, daß sie jeweils nur auf bestimmte Leuchtstoffe auftreffen. Das Ausmaß dieser Abschattung oder Abblendung bestimmt die Reinheit des von jedem Strahl überstrichenen Rasters. Es ist erwünscht, daß die drei Elektronenstrahlen auf dem Bildschirm dicht nebeneinander auf treffen, damit die Farben richtig wiedergegeben werden und keine Farbüberlagerungen im Bild auftreten. Die Nähe der Strahlauftreffpunkte bestimmt die Konvergenz der Strahlen auf dem Schirm.

Liegen bei einer Bildröhre die drei Elektronenstrahlen in einer horizontalen Ebene, dann läßt sich ein Ablenkjoch herstellen, welches die Strahlen an allen Punkten des Schirmes konvergieren läßt, ohne daß dynamische Konvergenzschaltungen benötigt werden. Solche Joche führen aber zu Komafehlern und Rasterverzeichnungen. Weil der Schirm relativ flach ist, überstreichen die Strahlen einen größeren Weg, wenn sie zu den Schirmecken laufen, als wenn sie zur Schirmmitte laufen. Ohne entsprechende Kompensation ergibt sich dann ein kissenförmiges Raster, dessen Ober-, Unter- und Seitenkanten in der Mitte nach innen gebogen sind. Zur Korrektur dieser Nord-Süd- und Ost-West-Kissenverzeichnung kann man ungleichförmige Ablenkfelder mit einem kissenförmigen Quermuster verwenden.

Beim Entwurf eines selbstkonvergierenden Joches sollen die Horizontalablenkspulen ein Feld mit insgesamt negativem isotropen Astigmatismus erzeugen, wie es von einem kissenförmig verzerrten Ablenkfeld hervorgerufen wird, während die Vertikalablenkspulen ein Feld mit insgesamt positivem isotropen Astigmatismus erzeugen sollen, wie es ein tonnenförmig verzerrtes Ablenkfeld hervorruft. Das durch die Horizontalablenkspulen eines solchen Joches erzeugte kissenförmig verzerrte Feld neigt daher zur Korrektur der Kissenverzeichnung, während diese durch das tonnenförmige Vertikalablenkfeld verstärkt zu werden sucht. Es ist daher bei selbstkonvergierenden Jochen leichter, Horizontalablenkspulen zu entwerfen, welche die Nord-Süd-Kissenverzeichnung korrigieren, anstatt die Ost-West-Kissenverzeichnung über die Vertikalablenkspulen zu korrigieren.

Berechnet man die Art der Elektronenstrahlablenkung mittels einer mathematischen Analyse unter Verwendung einer Theorie der Aberration dritter Ordnung, dann zeigt sich, daß das Ablenkfeld an verschiedenen Stellen längs seiner Längsachse auf bestimmte Konvergenz- und Verzerrungseigenschaften eine stärkere Wirkung ausübt, als auf andere. Es ist bekannt, daß die Kissenverzeichnung vom Ablenkfeld am stärksten am schirmseitigen Ende des Joches beeinflußt wird, während Komafehler (Größenunterschiede zwischen den vom mittleren Strahl und von den äußeren Strahlen geschriebenen Rastern) mehr vom Ablenkfeld am strahlsystemseitigen Ende des Joches beeinflußbar sind. Wickelt man das Joch so, daß an aufeinanderfolgenden Stellen entlang seiner Längsachse unterschiedliche Feldungleichmäßigkeiten auftreten, dann kann man eine Selbstkonvergenz und Komakorrektur sowie Rasterverzerrungskorrekturen erreichen, wie es im einzelnen in der US-PS 4 329 671 beschrieben ist. Bei einem Ablenkjoch mit Sattelspulen für die Horizontalablenkung und Toroidspulen für die Vertikalablenkung kann man den Horizontalwindungen leicht eine solche Form geben, daß sie die gewünschte Feldungleichförmigkeitsfunktion aufweisen, welche zur Nord-Süd-Kissenkorrektur und komafreien Konvergenz an den Enden der Horizontalachse des Rasters führt.

Die Vertikalspulen sind jedoch schwieriger so auszubilden, daß sie die gewünschte Ungleichförmigkeitsfunktion ausüben, welche zu einer Ost-West-Kissenkoirektur und komafreien Konvergenz an den Enden der Vertikalachse des Rasters führen, und man muß oft zusätzliche Maßnahmen für die Vertikalkomakorrektur und Ost-West-Kissenkoirektur vornehmen, um eine akzeptable Bildwiedergabe zu erhalten.

Das von dem Joch erzeugte Feld erstreckt sich über einen inneren und einen äußeren Bereich. Die beiden Bereiche werden durch eine Oberfläche, die durch die Innenkontur des Jochkemes definiert ist, begrenzt Diese Grenze reicht um einen Abstand über die Vorder- und Rückseite des Joches, der im wesentlichen gleich dem innerhalb des Joches ist. Das innere Feld umfaßt das von den Jochspulen begrenzte Hauptablenkfeld und die Eintritts- und Austrittsüberlagerungsfelder, die ebenfalls zur Ablenkung beitragen. Das äußere Streufeld leistet keinen Beitrag zur Ablenkung der Strahlen und trägt nur zur Verlustleistung des Joches bei.

Es ist bekannt, daß unter Vorspannung gewickelte Vertikalablenkspulen ein Vertikalablenkfeld erzeugen können, das nahe dem Eintrittsbereich des Joches eine ausgedehnte kissenförmige Ungleichmäßigkeit aufweist, welche korrigierend für ein solches Vertikalkoma wirkt, bei dem die Höhe des unkorrigierten Mittelstrahlrasters niedriger als die Höhen der Außenstrahlraster ist. Die vertikale Ungleichmäßigkeit des Feldes muß jedoch vorherrschend tonnenförmig sein, damit man die richtige Strahlkonvergenz erhält. Zur Kompensierung des -2-

Nr. 391 380 ausgedehnten Komakorrektur-Kissenfeldes am Eingang des Joches muß die Tonnenförmigkeit des Hauptfeldes vergrößert werden. Dadurch wird aber die Ost-West-Kissenverzeichnung des Rasters stärker.

In der US-PS 4 237 437 ist eine Anordnung veranschaulicht, bei welcher an der Rückseite des Joches Feldformer vorgesehen sind, welche einen Teil des Vertikalfeldes kissenförmig verzerren. Die gezeigten Feldformer sind jedoch so angeordnet, daß sie einen Teil des Hauptfeldes kurzschließen und damit die Gesamttonnenform des Vertikalablenkfeldes verringern. Zur Aufrechterhaltung der Strahlkonvergenzkorrektur muß daher die Kissenkomponente des Feldes in kompensierender Weise vergrößert werden. Die Feldformer nach der US-PS 4 237 437 können außerdem Horizontalkomaerscheinungen hervonufen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein selbstkonvergierendes Ablenkjoch der eingangs angeführten Art zu schaffen, welches die oben beschriebenen Nachteile der bekannten Systeme vermeidet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder der magnetisch permeablen Teile mit einem ersten Ende innerhalb des äußeren Feldes und mit einem zweiten Ende am Eintrittsende des Ablenkjoches und angrenzend an den Halsteil der Bildröhre angeordnet ist, daß jedes der zweiten Enden der magnetisch permeablen Teile einen oberen und einen unteren Arm bildet, welche im wesentlichen rechtwinklig zu dem Halsteil angeordnet sind.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung des ungleichförmigen Verlaufs der Vertikalablenkfelder zweier verschiedener Windungen zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein mit einer Bildröhre kombiniertes Joch gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine Seitenansicht der in Fig. 2 gezeigten Kombination aus Joch und Bildröhre unter Veranschaulichung der Lage der erfindungsgemäßen Feldformen hinsichtlich der übrigen Röhrenhalskomponenten;

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Kombination von Joch und Bildröhre aus Fig. 3 entlang der Linie (4-4);

Fig. 5 eine graphische Darstellung des ungleichförmigen Verlaufs der Vertikalablenkfelder zweier verschiedener Joche zur Erläuterung der Wirkung der in Fig. 4 gezeigten Feldformer;

Fig. 6 eine Seitenansicht eines Ablenkjoches mit vorderen und hinteren Feldformungsanordnungen gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 7 eine Seitenansicht eines Ablenkjoches mit einer rückwärtigen Feldformungsanordnung und nichtradialer Windungsverteilung der Vertikalspule gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Es ist bereits darauf hingewiesen worden, daß für den notwendigen positiven isotropen Astigmatismus für die Elektronenstrahlkonvergenz die Vertikalablenkspulen so ausgebildet sein müssen, daß sie ein vorherrschend tonnenförmiges Feld erzeugen. Diese Form des Ablenkfeldes wird durch die Feldungleichförmigkeitsfunktion H2 bestimmt. Kurve (10) in Fig. 1 veranschaulicht die Ungleichförmigkeitsfunktion für einen Satz planar gewickelter Vertikalablenkspulen. Eine negative Ungleichförmigkeitsfunktion bedeutet ein tonnenförmiges Feld, während eine positive Ungleichförmigkeitsfunktion ein kissenförmiges Feld darstellt. Die Horizontalachse in Fig. 1 repräsentiert eine Distanz längs der Längsachse der Röhre, wobei die Positionen (EN) und (EX) die Eintritts- bzw. Austrittsebenen des Ablenkjoches angeben. Wie Fig. 1 zeigt, ergeben planar gewickelte Vertikalablenkspulen ein Ablenkfeld, das überall tonnenförmig ist. Ein solches Joch würde tatsächlich die notwendige Ungleichförmigkeit liefern, die für eine Strahlselbstkonvergenz notwendig ist; jedoch würde sie auch erhebliches Vertikalkoma und Ost-West-Kissenverzeichnung ergeben. Daher erfordern planar oder radial gewickelte Vertikalablenkspulen zusätzliche Korrekturschaltungen oder Komponenten für die Erzeugung eines akzeptablen Fernsehbildes.

Kurve (11) in Fig. 1 veranschaulicht die Feldungleichförmigkeitsfunktion für Vertikalablenkspulen mit vorgespannter oder nichtradialer Windungsform. Die vorgespannten Windungen eizeugen ein kissenförmiges Feld im Ausgangsbereich des Joches, welches eine Ost-West-Kissenkorrektur ergibt. Die mit Vorspannung gewickelten Vertikalspulen verursachen aber ebenso wie die planar gewickelten Spulen Vertikalkoma.

Es ist nun möglich, die Vertikalspulen mit nichtradialer Windungsform zu wickeln, um am Eingangsbereich des Joches zur Korrektur des Vertikalkomas ein kissenförmiges Feld zu erhalten; jedoch erfordert dies eine Vorspannung, welche derjenigen entgegengerichtet ist, die für die Ost-West-Korrektur benötigt wird. Eine für Vertikalkomakorrektur gewickelte Jochvorspannung führt daher zu einer erheblichen Ost-West-Kissenverzeichnung. Es ist schwierig, Vertikalspulen in einer Weise zu wickeln, daß sowohl eine Koma - wie Ost-West-Kissenverzeichnungskorrektur erhalten wird, weil dazu breite Variationen der Ungleichmäßigkeitsfunktion notwendig sind. Dies kann zu übermäßigen Ungleichförmigkeitsamplituden führen, so daß die Strahlkonvergenz empfindlich gegen Querverschiebungen zwischen Joch und Röhrenhals wird. In Fig. 2 ist eine Bildröhre (12) veranschaulicht, auf der ein Ablenkjoch (13) montiert ist. Die Bildröhre (12) hat einen Jochteil (14) und einen Konusteil (15), welcher sich zum Kolben der Röhre erweitert. An dem Kolben ist dann zur Vervollständigung der Röhre eine nicht dargestellte Kappe mit einem Bildschirm montiert. Im Übergangsbereich zwischen Halsteil (14) und Konusbereich (15) ist ein Joch (13) auf der Röhre (12) montiert. Innerhalb des Halsteiles der Röhre (12) befindet sich ein Elektronenstrahlerzeugungssystem (16) mit Kathoden (17), (18) und (20) sowie Elektroden (21), (22), (23) und (24). Die elektrischen Zuleitungen der Röhre nach außen für die Zuführung der notwendigen Heizleistung, elektrostatischer Potentiale und Signale zum Strahlsystem sind nicht dargestellt.

Das Joch (13) weist einen magnetisch permeablen Kern (25) auf, um den die Vertikalablenkspule (26) -3-

Nr. 391 380 toroidförmig herumgewickelt ist. Die Horizontal-Sattelspulen (27) sind von den Vertikalwicklungen durch einen Isolator (28) getrennt. Fig. 2 zeigt auch ein Paar magnetisch permeable Feldformer (30) und (31), die von einem Punkt neben dem Kern (25) bis in die Nähe des Austrittsbereiches des Elektronenstrahlsystems (16) hineinragen. Die Feldformer (30) und (31) verlaufen vom Kern (25) im allgemeinen in Ausrichtung zur Röhrenlängsachse, sind aber gegen ihr Ende zu auf den Röhrenhals hin gerichtet. Auf diese Weise verläuft ein Teil der Feldformer (30) und (31) im wesentlichen rechtwinklig zur Ausbreitungsrichtung der Elektronenstrahlen vom Strahlsystem (16). Anhand der Fig. 3 und 4 sei nun die Funktionsweise der Feldformer (30) und (31) beschrieben.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht der Bildröhre (12) und des Joches (13) mit dem Feldformer (31), der zwischen den Vertikalablenkspulen (26) und dem Kern (25) angeordnet ist. Auf dem Halsteil (14) der Bildröhre ist ein magnetischer Strahlablenker oder -bieger (32) vorgesehen, der eine Anzahl magnetischer Ringe umfaßt und für die statische Konvergenz der Elektronenstrahlen sorgt. Das dem Kern (25) abgewandte Ende des Feldformers (31) ragt zwischen dem Isolator (28) des Joches (13) und dem Strahlablenker (32) in Richtung auf den Halsteil (14) der Röhre. Die Feldformer (30) und (31) liegen so, daß sie einen Teil des äußeren Streuflusses sammeln, der von den Vertikalablenkspulen (26) erzeugt wird. Infolge ihrer Eigenschaften erzeugen toroidförmig gewickelte Spulen mehr Streufluß an den Seiten und an der Jochrückseite. Durch Positionierung der Feldformer (30) und (31) in diesem Streufluß läßt sich ein Teil dieses Flusses durch die Feldformer (30) und (31) ableiten. Auch ein Teil des Eintritts-Überlagerungsflusses wird in die Feldformer (30) und (31) abgeleitet. Ein Teil des im permeablen Kern (25) vorhandenen Streuflusses kann ebenfalls in den Feldformem (30) und (31) "kanalisiert" werden. Die Feldformer leiten diesen "kanalisierten Fluß" zur Rückseite des Joches zur Vergrößerung und Formung des dort vorhandenen Ablenkfeldes.

Der durch die Feldformer (30) und (31) aus dem äußeren Streufeld und vom Kern (25) gesammelte Fluß wird durch die Feldformer (30) und (31) zu den Enden der Feldformerarme (33) und (34) (die in Fig. 4 gezeigt sind) gesammelt. Zwischen entsprechenden Armen (33) des Feldformers (30) und entsprechenden Armen (34) des Feldformers (31) wird ein magnetisches Feld gebildet, das in Fig. 4 durch die Feldlinien (35) und (36) dargestellt ist. Beide Feldlinien (35) und (36) erscheinen sammelnd an den Enden der Arme (33) und (34) und verlaufen zwischen ihnen so, daß sie ein Paar tonnenförmiger Magnetfelder zwischen entsprechenden Armen (33) und (34) der Feldformer (30) und (31) bilden.

Der obere Bereich des durch die Feldlinien (35) dargestellten Feldes und der untere Bereich des durch die Feldlinien (36) dargestellten Feldes tendieren dazu, aus dem Bildröhrenhals (14) auszutreten. In jenen Feldbereichen, die am Bildröhrenhals auftreten, wird ein kissenförmiges Feld gebildet, wie dies Fig. 4 zeigt. Dieses abgegrenzte kissenförmige Feld wirkt auf die das Strahlensystem verlassenden Elektronenstrahlen wie eine Erweiterung des Hauptablenkfeldes. Dieses Kissenfeld sorgt für die Feldungleichförmigkeit, die für die Vertikalkomakorrektur notwendig ist, und befindet sich erwünschterweise an dem komaempfindlichen Eingangsbereich des Ablenkjoches. Dieses komakorrigierende Kissenfeld wird durch Ableitung des Streuflusses und andernfalls nutzlosen Flusses auf den Eingangsbereich des Joches gebildet. Durch Sammeln des Streuflusses tragen die Feldformer (30) und (31) zur Ablenkung der Elektronenstrahlen bei, und daher verringert dieses Komakoirekturfeld die durch das Hauptablenkfeld aufzubringende Leistung. Indem die Komakorrektur durch äußere Feldformer anstatt durch die Windungen bewirkt wird, wird außerdem die Größe der Feldungleichförmigkeit reduziert, und damit auch die Empfindlichkeit der Konvergenz gegen Jochquerbewegungen verringert.

Fig. 5 zeigt die Ungleichförmigkeitsverteilung für ein planar gewickeltes Joch (Kurve (39)) und ein unter Vorspannung gewickeltes Joch (Kurve (37)) unter Verwendung von Feldformem der oben beschriebenen Art.

Die durch die Kurve (39) dargestellte Vertikalwicklung zeigt die Tonnenungleichförmigkeit in der Jochmitte, die für die Konvergenz notwendig ist, und die Kissenungleichförmigkeit des Eingangsbereiches, die für die Komakorrektur notwendig ist, jedoch fehlt die für die Ost-West-Kissenkorrektur erforderliche Kissenungleichförmigkeit am Ausgangsbereich. Fig. 6 zeigt ein Ablenkjoch (38) mit planar oder radial gewickelten Vertikalspulen, mit einer frontseitigen Kreuzarmanordnung (40) und rückseitigen Feldformem (41) gemäß der Erfindung. Eine ähnliche frontseitige Kreuzarmanordnung (40) befindet sich auf der anderen Seite des Joches (38). Die Kreuzarmanordnung (40) weist einen großen vertikal angeordneten Teil zur Flußsammlung (42) mit einem oberen Flußkanalisierungsarm (43) und einem unteren Flußkanalisierungsarm (44) auf. Eine Frontseitenkreuzarmanordnung ist in der GB-OS 2 010 005A beschrieben. Diese frontseitige Kreuzarmanordnung erzeugt ein kissenförmiges Feld im Bereich vor dem Joch (38) und sorgt weiters für die Ost-West-Kissenkorrektur.

Fig. 7 veranschaulicht ein Joch (45) mit vorgespannten oder nichtradial gewickelten Vertikalablenkspulen und mit rückwärtigen Feldformem gemäß der hier beschriebenen Erfindung. Aus Fig. 7 sieht man, daß die Vertikalwicklungswindungen auf dem Jochkem an den seiner Rückseite näher liegenden Enden konzentriert sind und sich an der Ober- und Unterseite des Joches nahe seiner Vorderseite zunehmend konzentrieren. Eine solche Verteilung ergibt die notwendige Kissenungleichförmigkeit im Ausgangsbereich des Joches zur Korrektur der Kissenverzeichnung. Die Ungleichförmigkeitsverteilung des Joches (45) ähnelt derjenigen gemäß Kurve (37) in Fig. 5.

Jedes der Joche (38) und (45) in den Fig. 6 bzw. 7 ergibt daher die notwendige Ungleichförmigkeitsverteilung zur Erreichung der Elektronenstrahlkonvergenz und Korrektur von Vertikalkoma -4 -

Claims (1)

1. Nr. 391 380 und Kissenverzeichnung bei verringertem Leistungsverbrauch und geringerer Empfindlichkeit gegen Jochquerverschiebungen. PATENTANSPRUCH Selbstkonvergierendes Ablenkjoch für eine Bildröhre, die einen Halsteil und ein darin befindliches Elektronenstrahlsystem zur Erzeugung von drei Elektronenstrahlen enthält, mit einer toroidförmig um einen magnetisch permeablen Kern gewickelten Ablenkspule, welcher die Wege der drei von dem Elektronenstrahlsystem ausgehenden Strahlen umgibt, wobei die Spule ein Ablenkfeld mit einem Bereich im Inneren des Kernes und einem äußeren Bereich außerhalb des Kernes erzeugt, mit einer das magnetische Ablenkfeld beeinflussenden Einrichtung, welche erste und zweite magnetisch permeable Teile aufweist, die jeweils an entgegengesetzten Seiten des Joches angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der magnetisch permeablen Teile (30,31; 41) mit einem ersten Ende innerhalb des äußeren Feldes und mit einem zweiten Ende am Eintrittsende des Ablenkjoches (13) und angrenzend an den Halsteil (14) der Bildröhre (12) angeordnet ist, daß jedes der zweiten Enden der magnetisch permeablen Teile (30,31; 41) einen oberen und einen unteren Arm (33,34) bildet, welche im wesentlichen rechtwinklig zu dem Halsteil (14) angeordnet sind. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen -5-