AT393924B - Farbbildroehre mit ablenkjoch - Google Patents

Description

AT 393 924 B

Die Erfindung betrifft eine Farbbildröhre mit Ablenkjoch, die einen evakuierten Kolben mit einem den Bildschirm umschließenden Vorderteil, einem zylindrischen Hals und einem den Hals, mit dem Vorderteil verbindenden Trichter aufweist, und einem innerhalb des Halses angeordneten Inline-Elektronenstrahl-Erzeugungssystem für drei Elektronenstrahlen, wobei ein kompaktes Ablenkjoch vorgesehen ist, welches aneinanderliegende Abschnitte des Halses und des Trichters der Bildröhre umschließt und Horizontalablenkwicklungen in Form von jeweils ein Fenster bildenden Sattelspulen sowie Vertikalablenkwicklungen in Form von Ringwicklungen enthält, die Ablenkfelder erzeugen, die eine Abrasterung des Schirmes bei guter Konvergenz der Strahlen über dem gesamten Bildschirm ermöglichen, und welche einen gegebenen Ablenkwinkel zwischen den an diagonal gegenüberliegenden Rasterecken endenden Strahlwegen bilden.

Bei der früheren Verwendung von Mehrstrahl-Farbbildröhren des Schattenmaskentyps in Farbbild-Wiedergabeeinrichtungen waren Schaltungen zur dynamischen Konvergenzkonrektur notwendig, um zu gewährleisten, daß die Elektronenstrahlen an allen Punkten des auf dem Bildschirm der Farbbildröhre abgetasteten Rasters konvergieren. Später wurde dann die sogenannte selbstkonvergierende Bildwiedergabeeinrichtung entwickelt, wie sie z. B. in der US-Patentschrift 3 800 176 beschrieben ist und bei welcher die Notwendigkeit zur dynamischen Konvergenzkorrektur entfällt. Bei der in der erwähnten US-Patentschrift beschriebenen Einrichtung werden drei in einer Ebene nebeneinanderlaufende Elektronenstrahlen (sogenanntes Inline-System) durch Ablenkfelder bewegt, die bestimmte Ungleichmäßigkeiten aufweisen, welche einen negativen isotropen Astigmatismus in Horizontalrichtung und einen positiven isotropen Astigmatismus in Vertikalrichtung einführen, derart, daß eine genügende Konvergenz an allen Punkten des Rasters erreicht wird.

Bei der anfänglichen kommerziellen Verwendung der in der erwähnten US-Patentschrift beschriebenen Einrichtung wurde der Mitte-Mitte-Abstand zwischen benachbarten Strahlen in einer Ablenkebene (sogenannter S-Abstand) kleiner als 5,08 mm gehalten, um die Konvergenz zu erleichtern. Ein derart geringer Abstand zwischen den Strahlen erforderte jedoch Beschränkungen hinsichtlich der Durchmesser da die Strahlposition bestimmenden Öffnungen, die sich in Querelementen der Fokussierungselektroden der Erzeugungssysteme für die abgelenkten Strahlen befanden. Da der effektive Durchmesser der Fokussierungslinse für jeden Strahl durch die kleinen Durchmesser dieser Öffnungen bestimmt war, ergab sich das Problem einer Strahlfleckverzerrung infolge der sphärischen Aberration, die bei Linsen kleinen Durchmessers auftritL

Bei der späteren kommerziellen Anwendung des erwähnten selbstkonvergierenden Systems hat man dann den Abstand zwischen den Strahlen größer gemacht, was die Verwendung von Öffnungen größeren Durchmessers in den Fokussierungslinsen erlaubte. Hiermit wurde das Problem der Fleckverzerrung zwar vermindert, jedoch unter Inkaufnahme einer erhöhten Schwierigkeit bei der Erzielung der Strahlkonvergenz.

Eine weitere Fortentwicklung der selbstkonvergierenden Bildwiedergabeeinrichtungen (beschrieben z. B. in einem Aufsatz "Mini-Neck Color Picture Tube” von E. Hamano, erschienen in der Toshiba Review, März/April 1980, Seiten 23 bis 26) ist die Verwendung einer Röhren/Joch-Kombination, wobei ein relativ kompaktes Ablenkjoch mit einer Farbbildröhre kombiniert ist, deren Hals einen wesentlich kleineren Außendurchmesser (22,5 mm) hat, als es bei den bis dahin verwendeten Röhren der Fall war (29,11 mm und 36,5 mm). In dem erwähnten Aufsatz wird ausgeführt, daß infolge des kleineren Halsdurchmessers eine geringere Blindleistung bei der Horizontalablenkung benötigt wird und daß die Ablenkempfindlichkeit um 20 bis 30 % besser sei als bei den herkömmlichen Systemen mit einem Röhrenhals-Außendurchmesser von 29,1 mm. Andererseits wird aber auch zugegeben, daß die Verminderung des Halsdurchmessers den Raum im Röhrenhals wesentlich kleiner macht und es damit erschwert, eine genügend gute Strahlfokussierung und Hochspannungsfestigkeit (d. h. Zuverlässigkeit gegen Überschläge) zu erzielen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Farbbildröhre mit Ablenkjoch zu schaffen, wobei die Röhren/Joch-Kombination hinsichtlich der Einsparung an Ablenkleistung, der Verbesserung der Ablenkempfindlichkeit und bezüglich der Kompaktheit des Jochs vergleichbar mit dem vorstehend beschriebenen "Minihals"-System ist, jedoch ohne die Notwendigkeit einer Verminderung des Röhrenhalsdurchmessers auskommt.

Diese Aufgabe wird bei einer Farbbildröhre mit Ablenkjoch der eingangs angeführten Art dadurch gelöst, daß das Elektronenstrahl-System an seinem strahlausgangsseitigen Ende zwei Hauptfokussierungselektroden enthält, die auf unterschiedlichen Potentialen gehalten werden, daß jede der Hauptfokussierungselektroden einen ersten vorspringenden Teil enthält, der sich quer zur Längsachse des Röhrenhalses erstreckt und drei nebeneinanderliegende Öffnungen hat, durch die jeweils ein Elektronenstrahl dringt, daß jede Hauptfokussierungselektrode einen an den ersten vorspringenden Teil angrenzenden zweiten vorspringenden Teil hat, der sich in Längsrichtung der Röhrenachse vom ersten vorspringenden Teil aus erstreckt und alle Elektronenstrahlen umschließt und daß die zweiten vorspringenden Teile der beiden Hauptfokussierungselektroden einander gegenüberliegen, um zwischen sich eine gemeinsame Hauptfokussierungslinse für die Elektronenstrahlen zu bilden, aus welcher diese zueinander konvergent austreten, sodaß der Mitte-Mitte-Abstand zwischen benachbarten Öffnungen jeder Dreiergruppe den Mitte-Mitte-Abstand benachbarter Elektronensüahlen auf weniger als 5,08 mm in den Ablenkzentren beschränkt, daß die einander gegenüberliegenden vorspringenden Teile der Elektroden eine solche Form haben, daß sie eine Hauptfokussierungslinse bilden, die alle Elektronenstrahlen umschließt, und daß der Innendurchmesser des kompakten Ablenkjochs am strahlausgangsseitigen Ende der Wicklungsfenster kleiner als das Produkt von 0,762 mm und der Gradzahl des Ablenkwinkels ist -2-

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Bei dem erfindungsgemäßen System wird ein geringer S-Abstand (weniger als 5,08 mm) wie beim "Minihals"-System verwendet. Im Gegensatz zum Minihals-System, bei welchem der effektive Durchmesser der Fokussierungslinse auf ein Maß Mein» als der Mitte-Mitte-Abstand zwischen benachbarten, in die Linse eintretenden Elektronenstrahlen beschränkt ist, wird beim erfindungsgemäßen System eine Elektrodenstruktur verwendet, die eine asymmetrische Hauptfokussierungslinse schafft, deren Hauptabmessung in Querrichtung wesentlich mehr als dreimal so groß ist wie der Mitte-Mitte-Abstand zwischen den Strahlen.

Da beim erfindungsgemäßen System der Durchmesser des Röhrenhalses nicht wie beim Minihals-System verMeinert ist, kann man mit Fokussierungsspannungen in gleicher Höhe wie bei den früheren Systemen arbeiten, ohne daß die Hochspannungsfestigkeit gefährdet wird, denn es ist genügend Raum für einen ausreichenden Abstand zwischen der Fokussierungselcktrodenstruktur und den Innenwandungen vorhanden. Bei solchen Spannungswerten ist eine wesentlich bessere Qualität der Fokussierung als im Falle des vorerwähnten Minihals-Systems leicht erzielbar. Alternativ kann man aber auch durch einen Betrieb mit niedrigeren Spannungswerten etwas von der Qualitätsverbesserung der Fokussierung aufgeben, um die Anforderungen an die Fokussierungsspannungsquelle zu verringern.

Bei typischen Ausführungsformen der Erfindung können z. B. Röhren/Toch-Kombinationen mit ein» Röhre verwendet werden, deren Hals den herkömmlichen Außendurchmesser von 29,11 mm hat. Dadurch ergeben sich wegen der geringeren Zerbrechlichkeit im Vergleich zu einem 22,5 mm-Hals wenig» Probleme sowohl bei der Herstellung d» Röhre als auch bei der Zusammenlegung des Gesamtsystems. Auß»dem wird die Verlängerung der Evakuierungszeit, die sich bei der Minihals-Röhre »gibt, im Falle der Erfindung vermieden.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Ablenkwinkel von 90° enthält eine selbstkonver-gi»ende 19 V-Bildwied»gabeeinrichtung eine Röhre mit einem Halsdurchmesser von 29,11 mm und einem S-Abstand von weniger als 5,08 mm und ein damit zusammenwirkendes kompaktes Ablenkjoch vom semi-toroidalen WicMungstyp (d. h. mit ringförmig gewickelten Spulen für die Vertikalablenkung und Sattelspulen für die Horizontalablenkung), wobei der Innendurchmesser des Jochs am strahlausgangsseitigen Ende d» Fenster der HorizontalablenkwicMungen ungefähr 67,06 mm beträgt (d. h. weniger als 0,76 mm pro Grad des Ablenkwinkels). Die notwendige gespeich»te Energie für die HorizontalablenkwicMungen des kompakten 90°-Jochs beträgt bei einem Röhrenbetrieb mit einer Endanodenspannung von 25 kV so wenig wie 1,85 Millijoule.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung mit einem Ablenkwinkel von 110° enthält eine selbstkonvergierende 19V-Bildwied»gabeeinrichtung eine Röhre mit dem gleichen Hals und dem gleichen S-Abstand wie beim vorhergehenden Beispiel und ein damit zusammenwirkendes kompaktes Ablenkjoch vom semi-toroidalen Typ, dessen Innendurchmesser am strahlausgangsseitigen Ende der F»ister ungefähr 81,53 mm beträgt (d. h. auch hier weniger als 0,76 mm pro Grad des Ablenkwinkels). Die notwendige gespeich»te Energie für die HorizontalablenkwicMungen dieses kompakten 110°-Jochs ist bei einem Betrieb der Röhre mit einer Endanodenspannung von 25kV so g»ing wie 3,5 Millijoule.

Um die relative Kompaktheit der Ablenkjoche bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen würdigen zu können, sei erwähnt, daß ein typischer Wert für den vergleichbaren Innendurchmesser eines 90°-Ablenkjochs, welches bisher in weitem Maße bei Röhren mit dem oben »wähnten S-Abstand verwendet wurde, bei 78,73 mm liegt Ein typischer Wert für den vergleichbaren Innendurchmesser eines 110°-Ablenkjochs, das bisher in weitem Maß bei Röhren mit großem S-Abstand v»wendet wurde, liegt bei 108,7 mm. In beiden Fällen sind also die vergleichbaren Durchmesserw»te wesentlich größer als 0,76 mm pro Grad des Ablenkwinkels.

Bei beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird eine gute Fokussierung sichergestellt, indem innerhalb des 29,11 mm-Halses eine Fokussierungselektrodenstruktur verwendet wird, die einen allgemeinen Aufbau hat wie »in der US-PS 4 370 592 beschrieben ist, die auf den Namen Hughes u. a. eingereicht wurde. Bei diesem Aufbau enthalten die Hauptfokussierungselektroden am strahlausgangsseitigen Ende des Strahlerzeugungssystems jeweils einen Teil, der quer bezüglich der Längsachse des Röhrenhalses angeordnet und von drei kreisförmigen Öffnungen durchlocht ist durch die jeweüs ein gesonderter der drei Elektronenstrahlen dringt Jede der Hauptfokussierungselektroden enthält außerdem einen angrenzenden Teil, der sich in Längsrichtung vom querliegenden Teü aus erstreckt und eine gemeinsame Umschließung für die Wege aller der erwähnten Strahlen bildet Die sich längs erstreckenden Teile d» Hauptfokussierungselektroden liegen einander gegenüber, um zwischen sich eine gemeinsame Fokussierungslinse für die Strahlen zu bilden. Die in Querrichtung gemessene größere Innenausdehnung d» gemeinsamen Umschließung der letzten Fokussierungselektrode beträgt z. B. 17,65 mm, während die in Querrichtung gemessene größere Hauptausdehnung der gemeinsamen Umschließung der vorletzten Fokussierungselektrode beispielsweise 18,16 mm beträgt. Mit diesen Abmessungen wird der größere Innenraum eines 29,11 mm-Halses (im Vergleich zum erwähnten Minihals) vorteilhaft ausgenutzt, um eine Fokussierungslinse mit einer Hauptausdehnung in Querrichtung vorzusehen, die mindestens dreieinhalbmal so groß wie der Mitte-Mitte-Abstand zwischen den Strahlen ist. D» Unterschied zwischen den jeweiligen Querausdehnungen führt zur gewünschten Konvergenz für die aus dem Strahlerzeugungssystem austretenden Elektronenstrahlen.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform des Strahlerzeugungssystems einer erfindungsgemäßen Bildwied»-gabeeinrichtung hat die innere Peripherie der gemeinsam»! Umschließung d» vorletzten Fokussierungselektrode -3-

AT 393 924 B einen Verlauf in Gestalt einer ovalen Rennbahn (im folgenden kurz "Oval"-Form genannt), wie es z. B. in der vorstehend erwähnten US-Patentschrift beschrieben ist, während die innere Peripherie der gemeinsamen Umschließung der letzten Fokussierungselektrode etwas anders, ähnlich der Gestalt eines Tierknochens verläuft (im folgenden kurz "Knochen"-Form genannt), wie es z. B. in der US-PS 4 388 552 beschrieben ist, die auf den Namen P. Greninger eingereicht wurde. Außerdem ist dem strahlformenden Bereich des Strahlerzeugungssystems eine Linsenasymmetrie solchen Typs verliehen, daß die Vertikalabmessung des Querschnitts jedes Strahls am Eingang der Hauptfokussierungslinse kleiner wird als die Horizontalabmessung. Diese Asymmetrie wird durch die Zuordnung eines sich vertikal erstreckenden rechteckigen Schlitzes zu jeder kreisförmigen Öffnung der ersten Gitterelektrode (Gl-Elekttode) des Strahlerzeugungssystems bewirkt.

Durch geeignete Wahl der Abmessungen der "ovalen" Umschließung, der "knochenförmigen" Umschließung und der Gl-Schlitze kann eine annehmbare Form des Strahlflecks sowohl in der Mitte als auch an den Rändern des Bildrasters erreicht werden, indem man die durch diese Elemente hervorgerufenen Astigmatismen optimal zueinander abstimmt.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausftihrungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Draufsicht einer Bildröhren/foch-Kombination gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 zeigt die Jochanordnumg des in Fig. 1 dargestellten Aufbaus in Vorderansicht;

Fig. 3 zeigt von der Seite und teilweise im Schnitt ein Elektronenstrahl-Eizeugungssystem zur Verwendung im Halsteil der Bildröhre des in Fig. 1 dargestellten Aufbaus;

Figuren 4,5,6 und 7 sind Endansichten verschiedener Elemente des Strahlerzeugungssystems nach Fig. 3;

Fig. 7a zeigt einen Schnitt des Elements nach der Fig. 7 gemäß der Linie (A-A’);

Fig. 7b ist eine Schnittansicht des Elements nach Fig. 7 gemäß der Linie (B-B');

Fig. 8 ist eine Schnittansicht des Elements nach Fig. 4 gemäß der Linie (C-C');

Fig. 9 ist eine Schnittansicht des Elements nach Fig. 5 gemäß der Linie (D-D');

Fig. 10 ist eine Schnittansicht des Elements nach Fig. 6 gemäß der Linie (E-E*);

Fig. 11 zeigt eine Form des Bildröhrentrichters zur Verwendung bei einer Ausführungsform der Erfindung für einen Ablenkwinkel von 90°;

Fig. 12 zeigt die Form eines Bildröhrentrichters zur Verwendung bei einer Ausführungsform der Erfindung für einen Ablenkwinkel von 110°;

Fig. 13 veranschaulicht schematisch eine Modifikation des Elektronenstrahl-Erzeugungssystems nach Fig. 3;

Figuren 14a und 14b sind graphische Darstellungen von Funktionen, welche die Ungleichmäßigkeiten anzeigen, die bei einer Ausführungsform der in Fig. 2 dargestellten Jochanordnung wünschenswerterweise vorhanden sein sollen.

Der in Fig. 1 in Oberansicht dargestellte Aufbau ist eine nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung realisierte Bildröhren/Joch-Kombination eines Farbbild-Wiedergabesystems. Eine Farbbildröhre (11) hat einen evakuierten Kolben mit einem trichterförmigen Teil (HF) (nur teilweise dargestellt), der sich zwischen einem zylindrischen Halsteil (11N) (der ein Elektronenstrahl-Erzeugungssystem vom Inline-Typ enthält) zu einem im wesentlichen rechteckigen Schirmteil erstreckt, in welchem sich ein Bildschirm befindet (in der Zeichnung wegen Platzmangels nicht mehr dargestellt). Ein Jochhalter (17) für ein Ablenkjoch (13) umschließt zusammenstoßende Abschnitte des Röhrenhalses (11N) und des Röhrentrichters (11F).

Das Ablenkjoch (13) enthält Vertikalablenkwicklungen (13V), die ring- oder torusförmig um einen Kern (15) aus magnetisierbarem Material gewickelt sind, der den aus isolierendem Material bestehenden Jochhalter (17) umschließt. Das Ablenkjoch enthält außerdem Horizontalablenkwicklungen (13H), die in der Ansicht nach Fig. 1 verdeckt liegen. Wie jedoch die in Fig. 2 dargestellte Vorderansicht des abgenommenen Ablenkjochs (13) offenbart, sind die Horizontalablenkwicklungen (13H) als Sattelspulen gewickelt, wobei die aktiven, sich in Längsrichtung erstreckenden Leiter entlang dem Inneren der Kehle des Jochhalters (17) verlaufen. Die vorderen Endwindungen der Wicklungen (13H) sind auswärts geschlagen und in den vorderen Kranz (17F) des Halters (17) eingenistet, während die hinteren Endwindungen (in den Figuren 1 und 2 nicht sichtbar) in ähnlicher Weise im rückwärtigen Kranz (17R) des Halters (17) eingenistet sind.

In der Fig. 1 sind einige Maße eingetragen, welche das gegenseitige Verhältnis bestimmter Abmessungen für eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen sollen. Die Kompaktheit des mit den Wicklungen (13H und 13V) gebildeten Ablenkjochs ist durch einen vorderen Innendurchmesser ("i") angezeigt, dessen Maß kleiner ist als die Summe von jeweils 0,76 mm für jedes Grad des vom Joch bewirkten Ablenkwinkels. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist dieser Durchmesser am vorderen Ende der aktiven Leiter der Sattelwicklungen (13H) gemessen (d. h. am strahlausgangsseitigen Ende der durch diese Wicklungen gebildeten Fenster). Der Außendurchmesser ("o") des Halses (11N) der Farbbildröhre (11) ist mit dem herkömmlichen Maß 29,11 mm angegeben. Eine elektrostatische Strahlfokussierungslinse (18), die zwischen den Elektroden des im Hals (13) sitzenden Strahlerzeugungssystems gebildet und durch ein gestricheltes Linsensymbol dargestellt ist, hat in der Horizontalrichtung (d. h. in der von den drei Strahlachsen (R, G und B) belegten horizontalen Ebene) eine Querausdehnung ("Γ), die größer ist als das Dreieinhalbfache des Abstandes ("g") zwischen benachbarten Strahlachsen am Linseneingang. Dieser genannte Abstand ist als Beispiel mit 5,08 mm angegeben.

Die Fig. 3 zeigt teilweise im Schnitt eine Seitenansicht eines Beispiels für das Strahlerzeugungssystem, -4-

AT 393 924 B welches im Hals (11N) der Farbbildröhre (11) gemäß Fig. 1 verwendet werden kann. Die Elektroden des Strahlerzeugungssystems nach Fig. 3 umfassen drei Kathoden (21) (von denen nur eine in der Seitenansicht der Fig. 3 sichtbar ist), ein Steuergitter (23) (Gl), ein Schirmgitter (25) (G2), eine erste Beschleunigungs- und Fokussierungselektrode (27) (G3) und eine zweite Beschleunigungs- und Fokussierungselektrode (29) (G4). Die Elemente des Strahlerzeugungssystems werden von zwei gläsernen Haltestäben (33a, 33b) gehalten, die parallel zueinander verlaufen und zwischen denen die verschiedenen Elektroden aufgehängt sind.

Jede der Kathoden (21) ist mit jeweils einer zugehörigen Öffnung in den Gl-, G2-, G3- und G4-Elektroden ausgerichtet, um einen Durchgang der von der Kathode ausgesandten Elektronen zum Bildröhrenschirm zu erlauben. Die von den Kathoden ausgesandten Elektronen werden zu drei Elektronenstrahlen geformt, und zwar durch zugehörige elektrostatische strahlformende Linsen, die durch zwei gegenüberliegende gelochte Bereiche der Gl- und G2-Elektroden (23 und 25) gebildet sind welche auf verschiedenen Gleichspannungspotentialen gehalten werden (z. B. 0 Volt für Gl und +1100 Volt für G2). Die Fokussierung der Strahlen an der Schirmfläche erfolgt hauptsächlich durch eine elektrostatische Hauptfokussierungslinse ((18) in Fig. 1), die sich zwischen benachbarten Bereichen (27a, 29a) der G3- und G4-Elektroden bildet. Die G3-Elektrode wird beispielsweise auf einem Potential (z. B. +6500 Volt) gehalten, das 26 % des an die G4-Elektrode gelegten Potentials (z. B. +25 Kilovolt) ausmacht

Die G3-Elektrode (27) besteht aus einer Anordnung zweier becherförmiger Elemente (27a und 27b), deren geflanschte offene Enden aneinander anstoßen. Eine Vorderansicht des vorderen Elements (27a) ist in Fig. 4 dargestellt, und eine Querschnittsansicht dieses Elements (entsprechend der Linie (C-C') in Fig. 4) ist in Fig. 8 gezeigt. Eine Rückansicht des rückwärtigen Elements (27b) ist in Fig. 6 dargestellt, und eine Querschnittsansicht dieses Elements (entsprechend der Linie (E-E') in Fig. 6) ist in Fig. 10 gezeigt.

Die G4-Elektrode (29) besteht aus einem becherförmigen Element (29a), dessen geflanschtes offenes Ende an das gelochte geschlossene Ende eines elektrostatischen Abschirmbechers (29b) anstößt. Eine Rückansicht des Elements (29a) ist in Fig. 5 dargestellt, und eine Querschnittsansicht dieses Elements (entsprechend der Linie (D-D') der Fig. 5) ist in Fig. 9 gezeigt.

In einem querliegenden Teil (40) des G3-Elements (27a), der am Boden einer Vertiefung im geschlossenen vorderen Ende dieses Elements sitzt, befinden sich drei Öffnungen (44) in Mine-Anordnung, d. h. die Öffnungen liegen auf einer Linie nebeneinander. Die Wände (42) der Vertiefung, die eine gemeinsame Umschließung für die drei aus den Öffnungen (44) tretenden Elektronenstrahlen bilden, verlaufen an beiden Seiten jeweils halbkreisförmig und dazwischen gerade und parallel zueinander, so daß sich in der Draufsicht der Fig. 4 ein Bild ähnlich einem Rennbahnoval ergibt. Die maximale horizontale Innenabmessung dieser G3-Umschließung liegt in der Ebene der Strahlachsen und ist in der Fig. 4 mit (nfj") bezeichnet Die maximale vertikale Innenabmessung der G3-Umschließung ist durch den Abstand zwischen den geraden parallelen Wandteilen bestimmt und in der Fig. 4 mit ("f2n) bezeichnet Die Vertikalabmessung ist an der Stelle jeder Strahlachse gleich (f2).

Drei Inline-Öffnungen befinden sich auch in einem querliegenden Teil (50) des G4-Elements (29a), der am Boden einer Vertiefung im geschlossenen rückwärtigen Ende dieses Elements sitzt Die Wände (52) dieser Vertiefung, die eine gemeinsame Umschließung für die drei in die G4-Elektrode eintretenden Elektronenstrahlen bilden, verlaufen in einem mittleren Bereich gerade und parallel. An den beiden Seiten jedoch folgen die Wände in ihrer Kontur jeweils dem Bogen eines Kreises, dessen Durchmesser größer als der Abstand zwischen den parallelen Wänden im mittleren Bereich ist, wobei der Bogen jeweils größer als ein Halbkreis ist Dies führt zu einer solchen Form der Vertiefung, daß sich in der Draufsicht nach Fig. 5 ein Bild ähnlich einem Knochen ergibt Infolge dieser Knochenform ist die in Vertikalrichtung gemessene Innenausdehnung der G4-Umschließung am Ort der Achse der mittleren Öffnung (Abmessung (fg)) kleiner als die in Vertikalrichtung gemessene Ausdehnung der G4-Umschließung an den Stellen der Achsen der beiden äußeren Öffnungen (Abmessung (f^)). Die maximale Innenausdehnung der G4-Umschließung in Horizontalrichtung liegt in der Ebene der Strahlachsen und ist in Fig. 5 mit (fj) bezeichnet Die maximale vertikale Innenausdehnung der G4-Umschließung entspricht dem Durchmesser des Kreises, dem die Bögen in den seitlichen Endbereichen folgen, und ist in Fig. 5 mit ("f4") bezeichnet

Die maximale Außenbreite der G3- und G4-Elektroden in den jeweilig»! "ovalen" und "knochenförmigen" Bereichen ist jeweils die gleiche und in den Figuren 8 und 9 mit ("fg") bezeichnet. Die Durchmesser der Öffnungen (44 und 54) sind ebenfalls gleich und in den Figuren 8 und 9 mit ("d") bezeichnet. Ebenfalls gleich sind die Tiefen der Ausnehmungen (fr) in den Figuren 8 und 9) für die G3- und G4-Elektroden. Unterschiedlich jedoch sind die Tiefen der G3-Öffnungen ((aj) in Fig. 8) und der G4-Öffhungen ((a2) in Fig. 9).

Die Maße (d, fp f2, fg, f4, fg, fg, r, aj und a2) können z. B. folgende Werte haben: d = 4,064 mm; fj = 18,16 mm; f2 = 8,000 mm; fg = 17,65 mm; f4 = 7,24 mm; fg = 6,86 mm; fg = 22,22 mm; r = 2,92 mm; aj = 0,86 mm und a2 = 1,14 mm. Ein Beispiel für das Maß des Mitte-Mitte-Abstandes (g) zwischen benachbarten Öffnungen in jeder der Fokussierungselektroden ist 5,08 mm, wie es oben in Verbindung mit Fig. 1 bereits genannt wurde. Beispiele für die axialen Längsabmessungen der Elemente (27a und 29a) sind -5-

AT 393 924 B 12,45 mm bzw. 3,05 mm, während der Abstand zwischen der G3- und der G4-Elektrode für die Anordnung nach Fig. 3 1,27 mm betragen kann.

Die zwischen den Elementen (27a und 29a) gebildete Hauptfokussierungslinse erscheint vorherrschend als eine einzelne große Linse, die von allen drei Elektronenstrahlwegen durchschnitten wird und deren Äquipotentiallinien, die in Bereichen der Schnittpunkte mit den Strahlwegen relativ geringe Krümmung haben, sich kontinuierlich zwischen gegenüberliegenden Wandungen der Vertiefungen erstrecken. Im Gegensatz hierzu wurde bei bekannten Strahlerzeugungssystemen, in denen die Vertiefungen fehlen, der vorherrschende Fokussierungseffekt durch starke Äquipotentiallinien relativ starker Krümmung hervorgerufen, die sich an jedem der unvertieften Lochbereiche der Fokussierungselektroden konzentrierten. Durch das Vorhandensein der Vertiefungen bei der dargestellten Anordnung da- Elemente (27a und 29a) spielen Äquipotentiallinien relativ scharfer Krümmung an den Lochbereichen nur eine geringe Rolle für die Bestimmung der Qualität der Fokussierung (diese Qualität wird vielmehr vorherrschend durch die Größe der aufgrund der Vertiefungswände gebildeten großen Linse bestimmt).

Infolge dieses Umstandes kann man einen engen Strahlabstand (z. B. das oben erwähnte Maß von 5,08 mm) trotz der resultierenden Begrenzung des Öffnungsdurchmessers vorsehen, denn das Maß unerwünschter Auswirkungen sphärischer Aberrationen ist bei der beschriebenen Ausführungsform relativ unabhängig von der Größe des Durchmessers der Öffnungen und wird hauptsächlich durch die Abmessungen der mit den Vertiefungswänden gebildeten großen Linse bestimmt. Unter diesen Umständen wird der Durchmesser des Röhrenhalses zu einem begrenzenden Faktor hinsichtlich der Fokussierungsqualität. Bei Verwirklichung der oben angegebenen Maßbeispiele für das Fokussierungssystem der vorliegenden Erfindung ist eine äußerst gute Fokussierungs-qualität unter Verwendung von Fokussierungselektroden mit Außenabmessungen (vgl. z. B. (f^)) erzielbar, die leicht innerhalb eines Halses des angegebenen herkömmlichen Durchmessers (29,11 mm) unterzubringen sind und dabei noch genügende Abstände von den inneren Kolbenwandungen erlauben, um eine gute Hochspannungsfestigkeit zu gewährleisten (selbst unter den ungünstigsten Bedingungen der Glastoleranz). Demgegenüber kann der Hals der weiter oben beschriebenen Minihals-Röhre eine Fokussierungselektrodenstruktur dieser beispielhaften Abmessungen nicht aufhehmen.

Die Konvergenzseite der elektrostatischen Hauptfokussierungslinse (18) ist der Vertiefung des Elements (27a) zuzuordnen, die wie erwähnt eine Umfangskontur ähnlich einem Rennbahnoval hat Die Asymmetrie der Horizontalen gegenüber der Vertikalen bei einer solchen Gestalt führt zu einem astigmatischen Effekt, d. h. zu einer stärkeren Konvergenzwirkung auf vertikal beabstandete Elektronenbahnen innerhalb eines die Vertiefung der G3-Elektrode durchlaufenden Elektronenstrahls als auf horizontal beabstandete Elektronenbahnen innerhalb des Strahls. Wenn die gegenüberliegende Vertiefung der G4-Elektrode eine ähnliche ovale Kontur hat, dann bringt die divergierende Seite der Hauptfokussierungslinse (18) ebenfalls einen astigmatischen Effekt in einem kompensierenden Sinne. Dieser Kompensationseffekt wäre jedoch in seiner Stärke unzureichend, um zu verhindern, daß insgesamt noch ein resultierender Astigmatismus verbleibt. Dies könnte die Erzielung einer gewünschten Fleckform am Bildschirm verhindern.

Eine Möglichkeit zur Erreichung der gewünschten zusätzlichen Astigmatismus-Kompensation besteht gemäß der oben erwähnten US-PS 4 370 592 darin, den Öffnungen in einer querliegenden Platte, die sich am Übergang der Elemente (29a und 29b) befindet, ein schlitzformendes Paar horizontaler Streifen zuzuordnen. Dimensionierungsbeispiele für eine solche Lösung sind in der US-PS 4 370 592 angegeben.

Eine andere, in der erwähnten US-PS 4 388 552 beschriebene Lösung zur Erreichung der gewünschten zusätzlichen Astigmatismus-Kompensation besteht darin, die Kontur der Wandungen der Vertiefung in der G4-Elektrode zu einer "knochenförmigen" Gestalt zu modifizieren. Zu diesem Zweck wird das Maß der durch den mittleren Bereich der Knochenform bewirkten Verminderung der Vertikalabmessung so gewählt, daß entweder der Astigmatismus im divergierenden Teil der Hauptfokussierungslinse selbst praktisch vollständig kompensiert wird oder daß der Kompensationseffekt eines G4-Schlitzes des oben erwähnten Typs vervollständigt wird. Dimensionierungsbeispiele für eine solche Lösung sind in der besagten US-Patentschrift angegeben.

Im vorliegenden Fall wird das Problem der Astigmatismus-Kompensation auf eine andere Weise gelöst, nämlich dadurch, daß der Kompensationseffekt der knochenförmig konturierten Vertiefung in der G4-Elektrode mit einem Kompensationseffekt kombiniert wird, den man durch Einführung einer passenden Asymmetrie in den durch die Gl- und G2- Elektroden (23 und 25) gebildeten strahlformenden Linsen erhält. Um die Natur dieses letztgenannten Kompensationseffekts zu verstehen, sei zunächst die Struktur der Gl-Elektrode (23) näher betrachtet, wie sie am besten in der Rückansicht dieser Elektrode nach Fig. 7 und in den zugehörigen Schnittansichten nach den Figuren 7a und 7b zu erkennen ist.

Der mittlere Bereich der Gl-Elektrode (23) ist von drei kreisförmigen Öffnungen (64) jeweils eines Durchmessers (dj) durchlocht, wobei jede dieser Öffnungen mit einer Vertiefung (66) in der rückwärtigen Oberfläche da- Elektrode (23) und mit einer Vertiefung (68) in der vorderen Oberfläche dieser Elektrode in Verbindung steht. Die Wände jeder Rückflächenvertiefung (66) verlaufen kreisförmig, und der Durchmesser ("k") der betreffenden Vertiefungen ist ausreichend groß, um das vorderseitige Ende einer Kathode (21) (in Fig. 7b gestrichelt dargestellt) aufzunehmen, wobei noch ein genügender Abstand von den Vertiefungswänden bleibt. -6-

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Die Wände jeder Vorderflächenvertiefung (68) verlaufen so, daß sie jeweils einen rechteckigen Schlitz definieren, dessen Vertikalabmessung ("v") wesentlich größer ist als seine Horizontalabmessung ("h"). Der Mitte-Mitte-Abstand (g) zwischen benachbarten Öffnungen (46) ist der gleiche wie bei den oben beschriebenen Öffnungen der G3- und G4-Elektroden. Die anderen Abmessungen der Gl-Elektrode (23) können z. B. folgende Werte haben: dj = 0,615 mm; k = 3,075 mm; h = 0,711 mm; v = 2,134 mm; Tiefe einer Öffnung (64) (a^) = 0,102 mm; Tiefe eines Schlitzes (68) (fy) = 0,203 mm; Tiefe einer Vertiefung (66) (a^) = 0,457mm.

Bei Zusammenfügung mit der Kathode (21) und der G2-Elektrode (25) kann der Abstand zwischen der Kathode (21) und dem Boden der Vertiefung (66) beispielsweise 0,152 mm betragen, während ein beispielhafter Wert für den Abstand zwischen der Gl- und der G2-Elektrode 0,178 mm ist

Im zusammengesetzten Zustand, wie ihn die Fig. 3 zeigt, ist jede der drei kreisförmigen Öffnungen (26) in der G2-Elektrode (25) mit einer zugehörigen Öffnung (64) der Gl-Elektrode ausgerichtet. Jeder dazwischenliegende Schlitz (68) bewirkt eine Asymmetrie auf der konvergierenden Seite jeder der zwischen Gl und G2 gebildeten strahlformenden Linsen. Diese Asymmetrie hat zur Wirkung, daß der Überkreuzungspunkt vertikal beabstandeter Elektronenbahnen innerhalb jedes Strahls weiter vom auf dem Strahlweg liegt als der Überkreuzungspunkt horizontal beabstandeter Elektronenbahnen. Infolgedessen hat der Querschnitt jedes in die Hauptfokussierungslinse eintretenden Strahls in horizontaler Richtung eine größere Ausdehnung als in vertikaler Richtung. Diese "Vorverzerrung" der Querschnittsform des Strahls erfolgt im Sinne einer Kompensation derjenigen Fleckverzerrung, die vom Astigmatismus der Hauptfokussierungslinse herrührt.

Die vorstehend beschriebene Vorverzerrung der in die Hauptfbkussierungslinse eintretenden Strahlen hat unter anderem den Vorteil, daß die Fokussierungsqualität in der vertikalen und in der horizontalen Richtung besser einander angeglichen ist. Die Asymmetrie der Hauptfokussierungslinse ist so, daß ihre Vertikalabmessungen in den von den Strahlwegen durchdningenen Linsrabereichen kleiner sind als ihre Horizontalabmessungen in diesen Bereichen, obwohl die erwähnten Vertikalabmessungen wesentlich größer sind als der Durchmesser der Öffnungen in den Fokussierungselektroden (der die Fokussierungslinsengröße bei den oben beschriebenen bekannten Strahlerzeugungssystemen begrenzte). Somit "sehen" vertikal beabstandete Elektronenbahnen innerhalb jedes Strahls eine kleinere Linse, als sie von horizontal beabstandeten Elektronenbahnen innerhalb des Strahls gesehen wird. Die vorstehend beschriebene Vorverzerrung begrenzt die vertikale Aussprcizung jedes Strahls während der Durchwanderung der Hauptfbkussierungslinse, so daß der Abstand vertikaler Grenzen eines richtig zentrierten Strahls, der die kleinere (schlechtere) Vertikallinse durchläuft, geringer ist als der Abstand der horizontalen Grenzen eines Strahls, der die größere (bessere) Horizontallinse durchläuft.

Ein weiterer Vorteil der vorstehend beschriebenen Vorverzerrung der in die Hauptfokussierungslinse eintretenden Strahlen ist die Vermeidung oder Reduzierung einer problematischen vertikalen Fleckaufblähung am oberen und unteren Rand des Rasters. Diese Aufblähung hängt damit zusammen, daß an den Punkten des Eintritts der Strahlen in die Hauptfokussierungslinse eine unerwünschte Vertikalablenkung infolge eines Randfeldes der torusförmigen Vertikalablenkwicklungen (13V) erfolgen kann, das am hinteren Ende des Jochs (13) auftritt. Wie weiter unten beschrieben wird, läßt sich zwar für eine gewisse magnetische Abschirmung der Strahlen gegenüber diesem Randfeld sorgen, insbesondere in Bereichen der Strahlwege, wo niedrige Geschwindigkeit herrscht. Jedoch bleiben nachfolgende Bereiche der Strahlwege im wesentlichen unabgeschirmt gegenüber diesem Randfeld. Die oben beschriebene Begrenzung der vertikalen Aufspreizung jedes Strahls während seines Durchlaufs durch die Hauptfokussierungslinse vermindert die Wahrscheinlichkeit, daß die durch das Randfeld bewirkte Ablenkung die Elektronenbahnen am Rand der Strahlen aus den relativ aberrationsfieien Linsenbereichen drängt.

Ein zusätzlicher Vorteil der erwähnten Vorverzerrung der in die Hauptfokussierungslinse eintretenden Strahlen besteht darin, daß nachteilige Einflüsse, die das von den Sattelwicklungen (13H) erzeugte Haupt-Horizontal-ablenkfeld auf die Fleckform an den Seiten des Rasters ausüben, vermindert werden. Um die gewünschten selbstkonvergierenden Wirkungen der Jochanordnung (13) herbeizuführen, ist das Horizontalablenkfeld über einen wesentlichen Teil der axialen Länge der Strahlablenlczone stark kissenverzerrL Eine unangenehme Folge dieser Ungleichmäßigkeiten des Horizontalablenkfeldes ist eine Tendenz zur Überfokussierung der vertikal beabstandeten Elektronenbahnen jedes Strahls an den Seiten des Rasters. Mit der beschriebenen Vorverzerrung wird die Vertikalausdehnung jedes Strahls während seiner Wanderung durch die Ablenkzone ausreichend zu-sammengedrückt, um diese Überfokussierung an den Seiten des Rasters auf ein annehmbares Maß zu reduzieren. Für die Beschreibung einer alternativen Möglichkeit zur Erzielung der erwähnten Vorverzerrung der Strahlen sei auf die US-Patentschrift Nr. 4 234 814 verwiesen. Bei der Struktur nach dieser Patentschrift befindet sich in der rückwärtigen Oberfläche der G2-Elektrode eine rechteckige, in Horizontalrichtung langgestreckte Schlitzvertiefung in Ausrichtung und Verbindung mit jeder kreisförmigen Öffnung der G2-Elektrode. Dadurch wird eine Asymmetrie im divergierenden Teil jeder strahlformenden Linse eingeführt, wodurch die Vertikalabmessung jedes die Hauptfokussierungslinse durchquerenden Strahls gegenüber seiner Horizontalabmessung zusammengedrückt wird. Es hat sich gezeigt, daß die beschriebene Zuordnung der Asymmetrie zur Gl-Elektrode beim beschriebenen Strahlerzeugungssystem den Vorteil einer Verbesserung der Fokustiefe in der Vertikalrichtung bringt. Die erzielte Fokustiefe ist so, daß das in der Bildwiedergabeeinrichtung normalerweise vorgesehene Justierpotratiometer für -7-

AT 393 924 B die Fokussierungsspannung herangezogen werden kann, um den genauen Wert der Fokussierungsspannung (die an die G3-Elektrode (27) gelegt wird) über einen passenden Bereich zu ändern, so daß der Fokus in der Horizontalrichtung optimiert werden kann, ohne den Fokus in der Vertikalrichtung wesentlich zu stören.

Wie bereits erwähnt, ist es wünschenswert, die Bereiche niedriger Geschwindigkeit der jeweiligen Strahlwege gegenüber den rückwärtigen Randfeldem des Ablenkjochs abzuschirmen. Zu diesem Zweck ist innerhalb des hinteren Elements (27b) der G3-Elektrode (27) ein becherförmiges magnetisches Abschirmelement (31) eingepaßt und daran befestigt (z. B. durch Schweißung), dessen geschlossenes Ende an das geschlossene Ende des Elements (27b) anstößt (wie es die Fig. 3 offenbart). Wie in den Figuren 6 und 10 gezeigt, ist das geschlossene Ende des becherförmigen Elektrodenelements (27b) von drei Inline-Öffnungen (28) durchlocht, deren Wandungen kreisförmig verlaufen. Das geschlossene Ende des magnetischen Abschirmeinsatzes (31) ist in ähnlicher Weise von drei Inline-Öffnungen (32) durchlocht, die ebenfalls Wände kreisförmiger Kontur haben und mit den Öffnungen (28) ausgerichtet sind und damit in Verbindung stehen, wenn der Einsatz (31) an seiner vorgesehenen Stelle sitzt.

In der Anordnung nach Fig. 3 sind die Öffnungen (28) mit den Öffnungen (26) der G2-Elektrode (25) ausgerichtet, jedoch in Axialrichtung davon beabstandet. Beispielhafte Abmessungen für diesen Teil der Anordnung sind folgende: Durchmesser einer Öffnung (26) = 0,615 mm; Tiefe einer Öffnung (26) = 0,508 mm; Durchmesser einer Öffnung (28) = 1,524 mm; Tiefe einer Öffnung (28) = 0,254 mm; Durchmesser einer Öffnung (32) = 2,54 mm; Tiefe einer Öffnung (32) = 0,254 mm; Axialabstand zwischen miteinander ausgerichteten Öffnungen (26) und (28) = 0,838 mm; Mitte-Mitte-Abstand zwischen benachbarten Öffnungen innerhalb jeder Dreiergruppe gleich dem oben genannten Wert für ("g"), also 5,08 mm. Ein Beispiel für die Länge des magnetischen Abschirmeinsatzes (31) ist 5,38 mm im Vergleich zu einer axialen Länge von 13,335 mm für das G3-Element (27b) und einer axialen Länge von 12,45 mm für das G3-Element (27a). Eine solche Länge der Abschirmung (kleiner als ein Viertel der Gesamtlänge der G3-Elektrode) ist ein annehmbarer Kompromiß zwischen einerseits dem Wunsch nach genügender Abschirmung der Strahlwege im Bereich vor dem Fokus und andererseits dem Wunsch, eine die Konvergenz in den Ecken störende Feldverzerrung zu vermeiden. Die Abschirmung (31) kann typischerweise aus einem magnetisierbaren Material bestehen (z. B. aus einer Nickel-Eisen-Legierung mit 52 % Nickel und 48 % Eisen), das eine hohe Permeabilität im Vergleich zur Permeabilität des für die Fokussierungselektrodenelemente verwendeten Materials (z. B. rostfreier Stahl) hat.

Das vordere Element (29b) der G4-Elektrode (29) enthält mehrere Kontaktfedem (30) im vorderen Bereich seines Umfangs, um die herkömmliche innere Graphitbeschichtung der Bildröhre zu berühren, so daß das Endanodenpotential (z. B. 25 kV) an die G4-Elektrode gelangt. Das geschlossene Ende des becherförmigen Elements (29b) enthält drei Inline-Öffnungen (nicht dargestellt) mit einem gegenseitigen Mitte-Mitte-Abstand des hier als Beispiel gewählten Werts von 5,08 mm, um die einzelnen aus der Hauptfokussierungslinse austretenden Elektronenstrahlen durchzulassen. Zur Komakorrektur sind zweckmäßigerweise hochpermeable magnetische Glieder vorgesehen, die an da Innenfläche des geschlossenen Endes des Elements (27b) in der Nähe der Öffnungen befestigt sind, wie es z. B. in der US-Patentschrift 3 772 554 beschrieben ist.

Das Anlegen der Betriebspotentiale an die anderen Elektroden (Kathode, Gl-, G2- und G3-Elektrode) in der Anordnung nach Fig. 3 erfolgt über den Sockel der Bildröhre mit Hilfe herkömmlicher Zuleitungen (nicht dargestellt).

Die zwischen der G3- und der G4-Elektrode (27 und 29) der Anordnung nach Fig. 3 gebildete Haupt-fokussierungslinse hat insgesamt einen konvergierenden Einfluß auf die drei die Linse durchwandernden Strahlen, so daß die Strahlen die Linse in konvergierender Weise verlassen. Das Maß dieser konvergierenden Wirkung wird durch das gegenseitige Verhältnis der Horizontalabmessungen der gegenüberliegenden Umschließungen (Vertiefungen) an den Elementen (27a und 29a) beeinflußt Eine Verstärkung der konvergierenden Wirkung ergibt sich bei einem Abmessungsverhältnis, bei welchem die Breite der Umschließung an der G4-Elektrode größer ist, und eine Verminderung der konvergierenden Wirkung ergibt sich mit einem Verhältnis, bei welchem die Breite der Umschließung an der G3-Elektrode größer ist Bei dem Ausführungsbeispiel, für welches die oben angegebenen Abmessungen gelten, wurde eine Verminderung der konvergierenden Wirkung gewünscht und hierfür hat sich das Verhältnis von 715 : 695 zwischen der Breite da Umschließung an da G3-Elektrode und da Breite da Umschließung an der G4-Elektrode als passend erwiesen.

Bei Verwendung da Bildwiedergabeeinrichtung nach Fig. 1 kann eine zusätzliche, den Röhrenhals umschließende Vorrichtung (nicht gezeigt) in herkömmlicher Weise verwendet werden, um die Konvergenz der Elektronenstrahlen in der Mitte des Rasters (d. h. die statische Konvergenz) auf einen optimalen Zustand zu justieren. Eine solche Vorrichtung kann eine justierbare Magnetringanordnung sein, wie sie allgemein in der US-Patentschrift 3 725 831 beschrieben ist oder eine Ummantelung, wie sie allgemein in der US-Patentschrift 4 162 470 beschrieben ist

Die Fig. 13 veranschaulicht schematisch eine Modifikation des in Fig. 3 dargestellten Elektronenstrahl-Erzeugungssystems, die als Alternative in der Einrichtung nach Fig. 1 verwendet werden kann. Bei dieser Modifikation sind zwei Hilfs-Fokussierungselektroden (27", 29") zwischen das Schirmgitter (25') und die Haupt-Beschleunigungs- und -Fokussierungselektroden (27', 29') eingefügt Die Hauptfokussierungslinse wird zwischen diesen letztgenannten Elektroden (27', 29') gebildet die in diesem Fall als G5- und G6-Elektroden zu -8-

AT 393 924 B bezeichnen sind. Die zuerst durchwanderte Hilfs-Fokussierungselektrode (G3-Elektrode (27"» wird mit dem gleichen Potential (z. B. +8000 Volt) wie die G5-Elektrode (27) erregt, während die andere Hilfs-Fokussierungselektrode (G4-Elektrode (29"» mit dem gleichen Potential (z. B. +25 Kilovolt) wie die G6-Elektrode (29) «regt wird. Wie bei der Ausfuhrungsform nach Fig. 3 werden die einzelnen Strahlen (aus Elektronen, die von den jeweiligen Kathoden (21') emittiert werden) durch jeweilige strahlformende Linsen geformt, die sich zwischen dem Steuergitter (Gl-Elektrode (23'» und dem Schirmgitter (G2-Elektrode (25'» bilden.

Bei dieser alternativen Ausführungsform können die G5- und G6-Elektroden (27" und 29") z. B. die gleiche allgemeine Form haben wie die G3- und G4-Elektroden (27 und 29) der Anordnung nach Fig. 3, wobei die gegenüberliegenden Umschließungen (Vertiefungen) die erwähnte "ovale" und "knochenförmige" Gestalt und Abmessungen der gleichen Größenordnung wie oben beschrieben haben und wobei die an den Böden der Vertiefungen sitzenden Öffnungen den gleichen Mitte-Mitte-Abstand von 5,08 mm wie oben haben. Die "Vorverzerrung" der Strahlen des oben beschriebenen Typs wird durch eine Asymmetrie in den jeweiligen strahlformenden Linsen bewirkt Dies geschieht z. B. durch eine Formgebung der Gl- und G2-Elektroden (23', 25'), wie sie in der oben genannten US-Patentschrift 4 234 814 beschrieben ist, wobei horizontal orientierte rechteckige Schlitze an der rückwärtigen Oberfläche der G2-Elektrode (23') vorgesehen sind, die zwischen den drei kreisförmigen Öffnungen der G2-Elektrode und den drei kreisförmigen Öffnungen dar Gl-Elektrode liegen, wobei der Mitte-Mitte-Abstand zwischen den Öffnungen jeder Dreiergruppe wie oben 5,08 mm beträgt Die zwischengefügten Hilfs-Fokussierungselektroden (27", 29"), die z. B. aus becherförmigen Elementen bestehen, deren Böden ebenfalls von jeweils drei kreisförmigen Inline-Öffnungen (mit dem vorstehend angegebenen Mitte-Mitte-Abstand) durchlocht sind, bilden symmetrische (G3-G4)- und (G4-G5)-Linsen, deren Gesamtwirkung darin besteht, daß die Querschnittsabmessungen des die Hauptfokussierungslinse und die anschließende Ablenkzone durchwandernden Elektronenstrahls in symmetrischer Weise verkleinert sind. Diese Verkleinerung kann erwünscht sein, um die überfokussierenden Einflüsse des Horizontalablenkfeldes auf die Fleckform an den Seiten des Rasters zu mindern, jedoch wird mit dieser Minderung eine größere Fleckgröße in der Mitte in Kauf genommen, als sie mit dem einfacheren Bipotential-Fokussierungssystem nach Fig. 3 erzielbar ist. Bei Verwendung einer Anordnung nach Fig. 13 wird der Abschirmeffekt, der vorstehend in Verbindung mit dem Einsatz (31) beschrieben wurde, z. B. dadurch erreicht, daß die G3-Elektrode (27") aus hochpermeablem Material gebildet wird.

Um die Empfindlichkeit des Ablenkjochs in der Einrichtung nach Fig. 1 zu erhöhen, sollte zweckmäßigerweise die Kontur eines konischen Abschnitts des Röhrentrichters (11F) in der Ablenkzone so gewählt werde, daß die aktiven Leiter der Ablenkwicklungen (13H) des Kompaktjochs möglichst nahe am äußersten Strahlweg (d. h. an dem zu einer Ecke des Rasters gerichteten Strahlweg) liegen können, andererseits aber ein sogenannter Halsschatten (der sich infolge des Auftreffens eines abgelenkten Strahls auf die Innenfläche des Trichters ergeben könnte) vermieden wird. Die Fig. 11 zeigt eine Trichterform, die sich für eine Ausführungsform der Einrichtung nach Fig. 1 eignet, bei welcher der Ablenkwinkel 90° beträgt. Die dargestellte Trichterform läßt sich durch folgende mathematische Formel beschreiben: X = C0 + CI (Z) + C2 (Z2) + + C3 (Z3) + C4 (Z4) + C5 (Z**) + C6 (Zp) + C7 (Z7). Hierin ist (X) der Konusradius, in Millimetern gemessen von der Längsachse (A) der Röhre bis zur Außenfläche des Kolbens; (Z) ist der Abstand in Millimetern entlang der Achse (A) in Richtung zum Bildschirm, ausgehend von einer Ebene Z = 0, welche die Achse an einem Punkt schneidet, der um 1,27 mm nach vom versetzt von der Übergangslinie zwischen Hals und Trichter liegt Die Konstanten C0 bis C7 haben folgende Werte: C0 = 15,10490590, CI = -0,1582240210, C2 = 0,01162553080, C3 = 8,880522990.10*4, C4 = -3,877228960.10'5, C5 - 7,249226520 . IO'7, C6 = -6,723851420.10'9, C7 = 2,482776160.10"11. Die Formel gilt für Z-Werte von 9,35 bis 52,0 mm.

Die Fig. 12 zeigt eine Trichterkontur für eine mit einem Ablenkwinkel von 110° arbeitende Ausführungsform der Einrichtung nach Fig. 1. Diese Kontur läßt sich durch folgende mathematische Formel ausdrücken: X = C0 + CI (Z) + C2 (Z2) + C3 (Z3) + C4 (Z4) + C5 (Z5). In dieser Formel ist (X) der Konusradius, in Millimetern gemessen von der Längsachse (A') bis zur Außenfläche des Kolbens, und (Z) ist der in Millimetern gemessene Abstand entlang der Achse (A') in Richtung des Bildschirms, ausgehend von ein« Ebene Z = 0, welche die Achse an einem Punkt schneidet, der um 1,27 mm nach vom versetzt gegenüb« der Verbindungslinie zwischen Hals und Trichter liegt. Die Konstanten CO bis C5 haben folgende Werte: C0 = 14,5840702; CI = 0,312534174; C2 = 0,0242187585; C3 = 6,99740898.104; C4 = 1,64032142.10'5; C5 = 1,17802606.10‘7. Diese Formel gilt für-Z-Werte von 1,53 bis 50,0 mm.

Bei einer für einen Ablenkwinkel für 110° und eine 19V-Diagonale ausgelegten Ausführungsform d« Einrichtung nach Fig. 1 ist die Kehle des Jochhalters (17) typischerweise zum Beispiel so konturiert, daß die aktiven Leiter der Wicklungen (13H) dicht an den Außenflächen der Kolbenabschnitte (11F und 11N) zwischen den Querebenen (y und y') nach Fig. 12 anliegen können, wenn die Jochanordnung (13) in ihrer am weitesten nach vom geschobenen Position ist. Bei der in Fig. 12 dargestellten Trichterkontur kann ein solches (y-y')-langes Joch um 5 bis 6 mm von seiner vordersten Position zurückgezogen werden (zum Zwecke einer -9-

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Justierung der Farbreinheit), ohne daß der Elektronenstrahl an einer Ecke des Kolbens auf schlägt

Die Fig. 14a zeigt die allgemeine Form der für das Horizontalablenkfeld geforderten ^-Ungleichmäßigkeits- funktion, die das Joch nach Fig. 2 bringen soll, um eine Selbstkonvergierung bei einer für einen Ablenkwinkel von 110° ausgelegten Ausführungsform der Einrichtung nach Fig. 1 zu erreichen. Diese Ungleich-mäßigkeitsfunktion für das Horizontalfeld ist mit der ausgezogenen Kurve (HH2) dargestellt, wobei die Abszisse den Ort entlang der Längsachse der Röhre angibt (der Ort der Ebene Z = 0 nach Fig. 12 ist auf der Abszisse als Bezugshinweis markiert) und wobei die Ordinate das Maß der Abweichung gegenüber einem gleichmäßigen Feld angibt In der Fig. 14a bedeutet ein nach oben gerichteter Ausschlag der Kurve (HH2) von der Null-Achse (in Richtung des Pfeils (P)) eine Ungleichmäßigkeit des Feldes vom Typ einer "Kissenverzerrung", während ein nach unten gehender Ausschlag der Kurve (HH2) von der Null-Achse (in Richtung des Pfeils (B)) eine

Feldungleichmäßigkeit darstellt, die einer "Tonnenverzerrung" entspricht Die gestrichelte Kurve (HHq), die über der gleichen Ortsabszisse aufgetragen ist, veranschaulicht die HQ-Punktion des Horizontalablenkfeldes, um die relative Intensitätsverteilung des Feldes entlang der Röhrenachse anzuzeigen. Der positive Schwung der Kurve (HH2) zeigt den Ort des stark kissenverzerrten Bereichs des Feldes, der wie oben beschrieben eine Ursache für die

Probleme mit der Fleckform an den Seiten des Rasters ist.

Die Fig. 14b zeigt die allgemeine Form der geforderten ^-Ungleichmäßigkeitsfunktion, die für ein Vertikalablenkfeld in Verbindung mit dem Horizontalablenkfeld nach Fig. 14a gelten soll, um die gewünschte Selbstkonvergierung zu erreichen. Diese Ungleichmäßigkeitsfunktion ist mit der ausgezogenen Kurve (VH2) dargestellt, und zwar mit gleicher Abszisse und Ordinate, wie sie in Fig. 14a verwendet sind.

Die im gleichen Schaubild gestrichelt dargestellte Kurve (VHq), welche die HQ-Funktion des Vertikalab-lenkfeldes offenbart, zeigt die relative Verteilung der Feldintensität entlang der Röhrenachse. Der ganz links liegende Teil der Kurve (VHq) läßt erkennen, daß das Vertikalablenkfeld hinten an den Ringwicklungen (13V) noch wesentlich durchgreift, wie es weiter oben in Verbindung mit den Vorteilen der "Vorverzerrung" der Strahlen erwähnt wurde.

Betrachtet man die Kurve nach Fig. 14b z. B. in Verbindung mit der in Fig. 12 dargestellten Form des Röhrentrichters, dann erkennt man, daß die Hauptwirkung der Ablenkung der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung in einem Bereich stattfindet, wo sich durch eine geeignete Konturierung des Röhrentrichters erreichen läßt, daß die Leiter des Jochs nahe an die äußersten Strahlwege gebracht werden. Der Umstand, daß der Röhrenhals nicht wie im Falle der "Minihals"-Röhre verkleinert ist, hindert also kaum die Erzielung eines guten Wirkungsgrades der Ablenkung. Andererseits erlaubt der Verzicht auf eine Verkleinerung des Röhrenhalses die Realisierung einer Fokussierungslinse mit Abmessungen, die in einer "Minihals”-Röhre nicht zu verwirklichen sind, so daß man eine hohe Fokussierungsqualität ohne zwangsläufige Verminderung der Hochspannungsfestigkeit erreichen kann.

In der Fig. 12 zeigen die Querebenen (C und C') den Ort des vorderen bzw. des hinteren Endes des Kerns (15) bei der oben erwähnten, für einen Ablenkwinkel von 110° ausgelegten 19V-Ausführungsform der Einrichtung nach Fig. 1. Wie dargestellt, ist der axiale Abstand (y-y') zwischen den vorderen und hinteren Enden der aktiven Leiter der Horizontalwicklungen (13H) wesentlich größer (z. B. 1,4-mal so groß) als da- axiale Abstand (C-C') zwischen dem vorderen und.hinteren Ende des Kerns (15), und mehr als die Hälfte (z. B. 62,5 %) der zusätzlichen, über die Kemlänge hinausgehenden Leiterlänge liegt auf der Rückseite des Kerns (15). Typische Maße für die Abstände zwischen den Ebenen sind z. B. C-y = 7,62 mm, y-y' = 50,8 mm und y'-C = 12,7 mm.

Die Maßnahme, die aktiven Leiter der Horizontal Wicklungen beträchtlich über das rückwärtige Ende des Kerns hinaus nach hinten zu verlängern, trägt zur Senkung der in der Einrichtung geforderten gespeicherten Energie 1/2 I^jjLh bei und ermöglicht es, das Zentrum der Horizontalablenkung nach hinten praktisch an die Stelle des

Zentrums der Vertikalablenkung zu verschieben. Diese Rückwärtsverlegung der Horizontalwicklungen hat bestimmte Grenzen, denn man muß den noch vorhandenen Freiraum des Halses bei der gewünschten Zurückziehung des Jochs berücksichtigen und darauf achten, daß die genügende Strahlkonvergenz in den Ecken des Rasters nicht leidet. Die in Fig. 12 gezeigte gegenseitige Lage und axiale Längenbemessung der Wicklungen (13H) und des Kerns (15) ist ein annehmbarer Kompromiß zwischen den in Konflikt stehenden Forderungen, einerseits den Wirkungsgrad der Ablenkung zu verbessern und andererseits eine zufriedenstellende Konvergenz in den Ecken und eine genügend weitgehende Zurückziehmöglichkeit für das Joch zu schaffen. Wie man an einem Vergleich der Kurve (HHq) nach Fig. 14a und der Kurve (VHq) nach Fig. 14b erkennen kann, führt die in der Fig. 12 dargestellte Lage der Wicklungen (13H) relativ zum Kern (15) dazu, daß die Scheitelpunkte der Intensitätsverteilungskurven (HHq) und (VHq) wie gewünscht praktisch an der gleichen axialen Position liegen. -10-

Claims (2)

1. AT 393 924 B PATENTANSPRÜCHE 1. Farbbildröhre mit Ablenkjoch, die einen evakuierten Kolben mit einem den Bildschirm umschließenden Vorderteil, einem zylindrischen Hals und einem den Hals mit dm Vorderteil verbindenden Trichter auf weist, und einem innerhalb des Halses angeordneten Inline-Elektronenstrahl-Erzeugungssystem für drei Elektronenstrahlen, wobei ein kompaktes Ablenkjoch vorgesehen ist, welches aneinandergrenzende Abschnitte des Halses und des Trichters der Bildröhre umschließt und Horizontaläblenkwicklungen in Form von jeweils ein Fenster bildenden Sattelspul«! sowie Vertikalablenkwicklungen in Form von Ringwicklungen enthält, die Ablenkfelder erzeugen, die eine Abrasterung des Schirmes bei guter Konvergenz der Strahlen über dem gesamten Bildschirm ermöglichen, und welche einen gegebenen Ablenkwinkel zwischen den an diagonal gegenüberliegenden Rasterecken endenden Strahlwegen bilden, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektronenstrahl-System an seinem strahlausgangsseitigen Ende zwei Hauptfokussierungselektroden (27, 29) enthält, die auf unterschiedlichen Potentialen gehalten werden, daß jede der Hauptfokussierungselektroden einen ersten vorspringenden Teil (40; 50) enthält, der sich quer zur Längsachse des Röhrenhalses erstreckt und drei nebeneinanderliegende Öffnungen (44; 54) hat, durch die jeweils ein Elektronenstrahl dringt, daß jede Hauptfokussierungselektrode einen an den ersten vorspringenden Teil angrenzenden zweiten vorspringenden Teil (42; 52) hat, der sich in Längsrichtung der Röhrenachse vom ersten vorspringenden Teil aus erstreckt und alle Elektronenstrahlen umschließt und daß die zweiten vorspringenden Teile der beiden Hauptfokussierungselektroden einander gegenüberliegen, um zwischen sich eine gemeinsame Hauptfokussierungslinse (18) für die Elektronenstrahlen zu bilden, aus welcher diese zueinander konvergent austreten, sodaß der Mitte-Mitte-Abstand (g) zwischen benachbarten Öffnungen jeder Dreiergruppe den Mitte-Mitte-Abstand benachbarter Elektronenstrahlen auf weniger als 5,08 mm in den Ablenkzentren beschränkt, daß die einander gegenüberliegenden vorspringenden Teile (27a, 29a) der Elektroden eine solche Form haben, daß sie eine Hauptfokussierungslinse bilden, die alle Elektronenstrahlen umschließt, und daß der Innendurchmesser (i) des kompakten Ablenkjochs (13) am strahlausgangsseitigen Ende der Wicklungsfenster kleiner als das Produkt von 0,762 mm und der Gradzahl des Ablenkwinkels ist.
2. 2. Farbbildröhre mit Ablenkjoch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Querabmessung (f2) der durch die Fokussierelektroden (27, 29) gebildeten Hauptfokussierungslinse (18) in einer Richtung senkrecht zur größten Querabmessung (fl) kleiner ist als diese größte Querabmessung, größer als der Mittte-Mitte-Abstand zwischen benachbarten Öffnungen (44; 45). Hiezu 7 Blatt Zeichnungen -11-