Die vorliegende Erfindung betrifft eine Farbbildwiedergabeeinrichtung mit einer Farbfernsehbildröhre, die einen evakuierten Glaskolben hat, in dem sich an seinem einen Ende ein Bildschirm mit einer Vielzahl verschiedener Farbleuchtstoffelemente sowie eine im Abstand von diesen angeordnete, eine Vielzahl von Löchern aufweisende Farbwahlelektrode und am anderen Ende ein Elektronenstrahlerzeugungssystem befinden, welches mehrere Elektronenstrahlbündel liefert, welche teilweise durch die Löcher der Farbwahlelektrode auf entsprechende der verschiedenen Farbleuchtstoffelemente fallen und diese anregen, und mit einem Ablenkspulensatz, der je zwei Horizontal- und Vertikalablenkspulen enthält und die Aussenseite des Glaskolbens zwischen dessen Enden umgibt.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Farbfernsehwiedergabeeinrichtung, bei der mehrere Elektronenstrahlbündel an allen Punkten eines abgetasteten Rasters ohne die Verwendung einer dynamischen Konvergenzeinrichtung wenigstens annähernd zur Konvergenz gebracht werden.
Die derzeit gebräuchlichen Farbfernsehempfänger arbeiten im allgemeinen mit einer Kathodenstrahlröhre, in der durch ein in ihr am einen Ende angeordnetes Elektronenstrahlerzeugungssystem mehrere Elektronenstrahlbündel erzeugt werden, die auf einen Bildschirm gerichtet sind, der in der Röhre an deren anderem Ende angeordnet ist und verschiedene Farbleuchtstoffelemente enthält. Zwischen dem Bildschirm und dem Strahlerzeugungssystem ist eine Lochmaske oder irgendeine andere Farbwahleinrichtung, wie ein Lochgitter oder ein Fokussiergitter angeordnet um die Elektronenstrahlbündel so abzuschirmen, dass die verschiedenen Farbleuchtstoffelemente jeweils nur durch die zugehörigen Elektronenstrahlbündel getroffen werden.
Die Elektronenstrahlbündel werden durch einen die Aussenseite der Kathodenstrahlröhre umgebenden und bei entsprechender Speisung ein magnetisches Ablenkfeld erzeugenden Ablenkspulensatz horizontal und vertikal abgelenkt, so dass sie auf dem Bildschirm ein Raster schreiben.
Zu diesen Grundbestandteilen der Einrichtung kommen zusätzlich noch Geräte zur dynamischen Konvergenzkorrektur.
Eine Bedingung, die an eine Farbbildwiedergabeeinrichtung der oben angegebenen Art gestellt wird, besteht darin, dass die Elektronenstrahlbündel an allen Punkten des abgetasteten Rasters konvergieren müssen. Konvergenzfehler können nämlich unerwünschte Farbsäume an den Rändern von verschiedenen Teilen des wiedergegebenen Bildes verursachen.
Als Mass für die Konvergenzfehler kann man den Abstand von sich im Idealfall genau deckenden roten, grünen und blauen Linien eines Musters aus sich kreuzenden Linien verwenden, das durch ein entsprechendes Testsignal auf dem Raster bzw.
Bildschirm des Empfängers erzeugt werden kann.
Es ist allgemein üblich, die Elektronenstrahlbündel in der Mitte des Rasters statisch zur Konvergenz zu bringen, z.B.
durch Permanentmagnete, die um den Hals der Bildröhre in bestimmter Beziehung zu den Elektronenstrahlbündeln verteilt sind. Die Konvergenz der Bündel bleibt jedoch bei der Ablenkung der Bündel von der Mitte des Rasters nicht erhalten, da der Bildschirm verhältnismässig flach ist und der Abstand zwischen ihm und der Ablenkebene des Ablenkspulensatzes mit zunehmender Ablenkung der Elektronenstrahlbündel von der Bildschirmmitte wächst. Ausserdem verursachen Abbildungsfehler des Ablenkspulensatzes, wie Bildfeldkrümmung, Astigmatismus und Koma zusätzliche Konvergenzfehler.
Es ist bekannt, die Elektronenstrahlbündel bei ihrer Ablenkung über das Raster durch eine spezielle Einrichtung dynamisch zur Konvergenz zu bringen. Bei Bildröhren mit einem Delta-Strahlerzeugungssystem das drei an den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks angeordnete Elektronenstrahlerzeuger enthält, wird im allgemeinen eine elektromagnetische Konvergenzeinrichtung verwendet, die ausserhalb des Röhrenkolbens angeordnete Elektromagnete enthält, welche mangetische Polstücke erregen, die im Röhrenhals angeordnet sind und die Elektronenstrahlbündel in radialer Richtung ablenken. Die Elektromagnete werden mit Schwingungen der Horizontal- und Vertikalfrequenz gespeist und erzeugen bei der Ablenkung der Elektronenstrahlbündel zeitlich veränderliche Konvergenzfelder.
Ausserdem ist es manchmal erforderlich, Schwingungen der Horizontal- und Vertikalabtastfrequenzen zu z.B. horizontalfrequenten Schwingungen, die mit vertikalfrequenten Schwingungen moduliert sind, zu kombinieren und die resultierenden Schwingungen dann den Konvergenzelektromagneten oder den Wicklungen des Ablenkspulensatzes zuzuführen um die Konvergenz der Elektronenstrahlbündel in den Ecken des Rasters zu verbessern.
Es sind auch bereits Farbfernsehempfänger mit Farbfernsehbildröhren bekannt, welche ein Elektronenstrahlerzeu- gungssystem enthalten, das drei coplanare oder in einer, gewöhnlich horizontalen, Reihe angeordnete Elektronenstrahlbündel liefert. Diese nebeneinander liegenden Elektronenstrahlbündel müssen ebenfalls noch zur Konvergenz gebracht werden. Es ist in diesem Zusammenhang bekannt, die Bündel mit Hilfe einer elektromagnetischen oder elektrostatischen Konvergenzeinrichtung, der geeignete horizontal- oder vertikalfrequente Schwingungen zugeführt werden, in horizontaler Richtung dynamisch zur Konvergenz zu bringen. Bei einer bekannten Einrichtung werden die Bündel mittels des Ablenkspulensatzes zur Konvergenz gebracht.
Wenn der Ablenkspulensatz jedoch für diesen Zweck ausgelegt wird, müssen die Einflüsse anderer Abbildungsfehler des Ablenkspulensatzes, z. B. der Komafehler, korrigiert werden. Die Kosten für die Einrichtung zur dynamischen Komakorrektur heben dabei die Ersparnisse praktisch auf, die sich dadurch ergeben, dass keine dynamische Horizontalkonvergenzeinrichtung benötigt wird.
Es ist bekannt, dass die unerwünschten Auswirkungen von Koma- und Konvergenzfehlern durch Verringerung der Abstände der nebeneinander verlaufenden Elektronenstrahlbündel in der Ablenkebene des Ablenkspulensatzes verkleinert werden können. Dies kann dadurch geschehen, dass man den Abstand zwischen benachbarten bündelformenden Elementen des Elektronenstrahlerzeugungssystems herabsetzt. Mit abnehmendem Abstand der nebeneinander verlaufenden Bündel in der Ablenkebene muss jedoch im allgemeinen auch die Transmission der Lochmaske für die Elektronenstrahlbündel verringert werden um die Schirmtoleranzen zwischen den fluoreszierenden Bündelauftreffbereichen und den Leuchtstoffelementen des Bildschirms einhalten zu können.
Hieraus folgt, dass auch wenn eine einwandfreie Konvergenz und ein tragbares Ausmass des Komafehlers durch eine Einrichtung, die mit in relativ nahen Abständen nebeneinander verlaufenden Elektronenstrahlbündeln arbeitet, erreicht werden kann, das Ergebnis unannehmbar ist, wenn das Bild nicht die Helligkeit hat, die für eine bequeme Betrachtung unter normalen Betrachtungsbedingungen erforderlich ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Farbbildwiedergabeeinrichtung anzugeben, die ein Bild mit einer nach kommerziellen Masstäben annehmbaren Helligkeit liefert und keine dynamische Kovergenz- und Komakorrektureinrichtung benötigt.
Eine Farbbildwiedergabeeinrichtung gemäss der Erfindung enthält eine Farbfernsehbildröhre mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem, das drei waagerecht in einer Reihe liegende Elektronenstrahlbündel liefert, ferner eine eine Vielzahl von Löchern aufweisende Farbwahlelektrode zur Abblendung der Bündel und eine Vielzahl verschiedener Farbleuchtstoffelemente, die auf einem Bildschirm angeordnet sind.
Das Elektronenstrahlerzeugungssystem enthält mindestens eine gemeinsame Bündelformungselektrode mit drei Offnun- gen. Die Aussenseite der Bildröhre ist mit einem Ablenk spulensatz umgeben, mit dem die Elektronenstrahlbündel zur Abtastung eines Rasters auf dem Bildschirm abgelenkt werden können. Die Ablenkwicklungen des Ablenkspulensatzes sind so ausgelegt, dass sie einen negativen (horizontalen) isotropen Astigmatismus sowie einen positiven (vertikalen) isotropen Astigmatismus verursachen um eine Unterkonvergenz der Bündel längs der horizontalen Achse des Rasters und eine Überkonvergenz der Bündel längs der vertikalen Achse des Rasters in einer solchen Weise zu bewirken, dass die Bündel an allen Punkten des Rasters im wesentlichen konvergieren.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht der Bildschirm der Bildröhre aus Gruppen von drei verschiedenen, benachbarten, vertikalen Farbleuchtstoffstreifen. Die bei einem solchen Bildschirm verwendete Farbwahlelektrode enthält eine Anzahl von langloch- oder schlitzförmigen Öffnungen, die collinear zu den Leuchtstoffstreifen verlaufen, so dass die jeweiligen Leuchtstoffstreifen durch mehr Elektronen angeregt werden und der Bildschirm mehr Licht abgibt.
Gemäss einer anderen Ausgestaltung der Erfindung enthält das Elektronenstrahlerzeugungssystem magnetische Abschirmelemente, die die Wege der beiden äusseren von drei Elektronenstrahlbündeln umgeben und diese gegen einen Teil des Ablenkfeldes abschirmen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht einer Farbbildwiedergabeeinrichtung gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt;
Fig. 2 eine graphische Darstellung des resultierenden Magnetfeldes, wie es von einem Ablenkspulensatz der Einrichtung gemäss Fig. 1 erzeugt wird;
Fig. 3 die Konvergenz der Elektronenstrahlbündel der Einrichtung gemäss Fig. 1 unter dem Einfluss des in Fig. 2 dargestellen Ablenkfeldes;
Fig. 4 die Windungsverteilung eines toroidgewickelten Ablenkspulensatzes, der in der Einrichtung gemäss Fig. 1 Verwendung finden kann;
;
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel eines Elektronenstrahlerzeugungssystems, das in der Einrichtung gemäss Fig. 1 Verwen dung finden kann und
Fig. 6 Teile einer Lochmaske und Teile von Leuchtstoffele menten eines Bildschirms, wie sie in der Bildröhre der Einrich tung gemäss Fig. 1 verwendet werden können.
Fig. 1 zeigt eine längs der Mittelachse geschnittene Draufsicht auf eine Farbbildwiedergabeeinrichtung gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Einrichtung enthält eine Farbfernsehbildröhre 10 mit einem evakuierten Kolben 11 aus Glas. Der Vorderteil des Kolbens 11 besteht aus einer
Frontplatte 12, auf deren Innenseite eine Vielzahl von rot, grün und blau emittierenden Leuchtstoffelementen 13, 13a und 13b, die einen Bildschirm bildet, aufgebracht ist. In der Nähe der
Leuchtstoffelemente ist im Inneren der Röhre eine Lochmaske
14 montiert, die eine Vielzahl von Löchern 15 aufweist. Die
Löcher 15 sind bezüglich der Leuchtstoffelemente so ausgerich tet, dass die Elektronenstrahlbündel zum Teil abgeschirmt werden und die durch die Löcher fallenden Teile der Elektro nenstrahlbündel nur auf die ihnen zugeordneten Farbleucht stoffelemente fallen.
Am anderen Ende ist im Kolben 11 der
Röhre ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 16 angeordnet, das drei coplanare oder in einer Reihe angeordnete Elektro nenstrahlbündel 20a, 20b und 20c liefert. Das Strahlerzeu gungssystem 16 ist so konstruiert, dass die beiden äusseren
Elektronenstrahlbündel 20a und 20c mit dem mittleren Bündel
20b an einem Punkt in der Mitte des Bildschirms konvergieren.
Das Strahlerzeugungssystem 16 wird in Verbindung mit Fig. 5 noch genauer erläutert werden.
Die Aussenseite eines sich erweiternden Teiles des Kolbens 11 der Bildröhre ist mit einem Ablenkspulensatz 17 umgeben, der durch nicht dargestellte Ablenkstromquellen speisbar ist und ein magnetisches Feld erzeugt, das die Elektronenstrahlbündel so ablenkt, dass diese ein Raster auf dem Bildschirm abtasten. Die den Bildschirm erreichenden, abgelenkten Elektronenstrahlbündel gehen scheinbar von einer Ablenkebene C aus, die senkrecht zur Längsachse des Ablenkspulensatzes 17 verläuft und sich etwa in der Mitte zwischen seinen Enden befindet. Der Ablenkspulensatz 17 wird anhand der Fig.
3 und 4 noch näher erläutert werden.
Hinter dem Ablenkspulensatz 17 befindet sich auf einem Halsteil des Kolbens 11 eine statische Konvergenzeinrichtung 18. Die statische Konvergenzeinrichtung 18 enthält Magnete, deren Lage so einstellbar ist, dass etwaige Ausrichtungsfehler der Bündel korrigiert und diese im nicht abgelenkten Zustand in einem Punkt in der Mitte des Bildschirms zur Konvergenz gebracht werden können. Eine geeignete statische Konvergenzeinrichtung für ein Elektronenstrahlerzeugungssystem das drei nebeneinander liegende Elektronenstrahlbündel liefert (im folgenden kurz Reihen-Strahlerzeugungssystem ) ist in der DOS 2 226 335 beschrieben.
Hinter der statischen Konvergenzeinrichtung 18 befindet sich eine Einrichtung 19 zur Einstellung der Farbreinheit, die in bekannter Weise ausgebildet sein kann und dazu dient, die Elektronenstrahlbündel zum Auftreffen auf die zugehörigen Farbleuchtstoffelemente zu bringen.
Wie im folgenden anhand der Beschreibung der Bestandteile der Einrichtung gemäss Fig. 1 erläutert werden wird, wirken der Ablenkspulensatz 17 und die Elektronenstrahlerzeugungsanordnung 16 in einer solchen Weise zusammen, dass an allen Punkten des abgetasteten Rasters eine annehmbare Konvergenz bewirkt wird.
Fig. 2 zeigt das vorherrschende magnetische Ablenkfeld, wie es von dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Ablenkspulensatz 17 erzeugt wird. Die Ungleichförmigkeiten des Horizontal- und Vertikalablenkfeldes ändern sich zwar von Punkt zu Punkt entlang der Längsachse der Röhre, das resultierende Ablenkfeld ist jedoch so, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Das Feld zur Ablenkung der Elektronenstrahlbündel in horizontaler Richtung, das durch zwei Horizontalablenkspulen erzeugt wird, ist durch die ausgezogen gezeichneten Flusslinien 21 dargestellt, die im wesentlichen in senkrechter Richtung verlaufen.
Man beachte, dass dieses Magnetfeld kissenförmig ist, die Flusslinien sind also bei Betrachtung von der Mitte der Figur aus konvex. Dieses Horizontalablenkfeld erzeugt einen negativen horizontalen isotropen Astigmatismus der Elektronenstrahlbündel.
In Fig. 2 sind ferner Flusslinien 22 gestrichelt dargestellt, die das magnetische Feld zum Ablenken der Elektronenstrahlbündel in vertikaler Richtung darstellen. Dieses Feld wird durch zwei Vertikalablenkspulen des Ablenkspulensatzes 17 erzeugt. Man beachte, dass das Vertikalablenkfeld im wesentlichen tonnenförmig ist; die Flusslinien sind also von der Mitte der Figur aus gesehen konkav. Das vertikale Ablenkfeld erzeugt einen positiven vertikalen isotropen Astigmatismus der Bündel. Der Grund für die Erzeugung dieser speziellen Ablenkfelder wird in Verbindung mit Fig. 3 erläutert:
Fig. 3 zeigt die Konvergenzverhältnisse der Elektronen strahlbündel in der Einrichtung gemäss Fig. 1 unter dem Ein fluss des in Fig. 2 dargestellten Ablenkfeldes.
Fig. 3a zeigt die relative Lage des Grün-, Rot- und Blaubündels 20a, 20b und 20c in der Ablenkebene C (Fig. 1) des Ablenkspulensatzes bei Betrachtung vom frontplattenseitigen Ende der Bildröhre. Fig.
3b zeigt in übertriebener Form die Konvergenzverhältnisse der Bündel in den Ecken des abgetasteten Rasters und längs der vertikalen und horizontalen Ablenkachse 25 bzw. 26. Es sei bemerkt, dass jedes Elektronenstrahlbündel mehrere Leucht stoffelemente einer speziellen Farbe gleichzeitig beaufschlagt.
Die Leuchtstoffelemente sind selbstverständlich voneinander getrennt, dies ist jedoch in Fig. 3b nicht dargestellt, die lediglich die Konvergenz der Bündel als Ganzes in den verschiedenen Bereichen des Bildschirms bzw. der Frontplatte zeigt.
Das Grünbündel, Rotbündel und Blaubündel werden in der Mitte des Rasters zur Konvergenz gebracht. Diese Mittenkonvergenz wird durch die durch die Konstruktion des Elektronenstrahlerzeugungssystems bedingte Ausrichtung der Bündel und die in Fig. 1 dargestellte statische Konvergenzeinrichtung 18 bewirkt. Längs der horizontalen Ablenkachse 26 sind das Grün-, Rot- und Blaubündel unterkonvergiert dargestellt, d. h.
die Bündel sind längs der horizontalen Achse getrennt und ihre Reihenfolge ist die gleiche wie die in Fig. 3a dargestellte Reihenfolge der Bündel in der Ablenkebene. Dieser Zustand herrscht an beiden Enden des Rasters längs der horizontalen Achse. Selbstverständlich mmmt die Unterkonvergenz der Bündel von den Enden der horizontalen Achse zur Mitte des Rasters hin, wo die Bündel ja konvergieren, als Funktion des Abstandes ab. Die Unterkonvergenz der horizontalen Bündel hat ihre Ursache in dem speziellen Horizontalablenkfeld, das in Fig. 2 dargestellt ist.
An den Enden der vertikalen Achsen 25 in Fig. 3b sind das Rot-, Grün- undBlaubündel überkonvergiert dargestellt, d.h.
das Blaubündel und das Grünbündel haben sich an irgendeinem Punkt gekreuzt, so dass diese Bündel an der die Leuchtstoffelemente enthaltenden Frontplatte auf entgegengesetzten Seiten wie in der Ablenkebene des Ablenkspulensatzes liegen.
Diese Überkonvergenz der Bündel längs der vertikalen Achse nimmt in Abhängigkeit des Abstandes von der Mitte des Rasters, wo die Bündel genau konvergieren, ab. Die Überkonvergenz der Bündel längs der veritkalen Achse wird durch das in Fig. 2 dargestellte spezielle Vertikalablenkfeld verursacht.
Die Konvergenzverhältnisse der Bündel sind das Ergebnis der Konstruktion des Ablenkspulensatzes, der einen negativen horizontalen isotropen Astigmatismus und einen positiven vertikalen isotropen Astigmatismus aufweist.
Es wurde gefunden, dass man den Astigmatismus der Ablenkspulen so bemessen kann, dass die Elektronenstrahlbündel sowohl in den Ecken als auch an allen anderen Stellen des Rasters im wesentlichen zur Konvergenz gebracht werden können, wie es in Fig. 3b dargestellt ist. Die Konvergenz der rechten oberen Ecke des Rasters gemäss Fig. 3b zeigt, dass der Blaustrahl B und der Grünstrahl G in senkrechter Richtung etwas bezüglich des Rotstrahles R versetzt sind. In der linken oberen Ecke sind der Blaustrahl und der Grünstrahl bezüglich des Rotstrahles in Richtungen versetzt, die denen in der rechten Ecke entgegengesetzt sind. Der sich hieraus auf das Raster ergebende Effekt ist als Trapezfehler bekannt, d. h. die Raster sind nicht rechteckig sondern etwas trapezförmig.
Man hat früher versucht, Strichfokus-Ablenkspulensätze zu bauen, die eine ideale Konvergenz der Bündel längs der Ablenkachsen bewirken, wobei jedoch im allgemeinen ein Trapezfehler untragbarer Grösse in den Ecken auftrat, und die Konvergenzverhältnisse in den Ecken ausserdem dadurch gekennzeichnet waren, dass die Bündel nicht nur verhältnismässig weit in Vertikalrichtung sondern auch in Horizontalrichtung getrennt waren.
Ein idealer Strichfokus-Ablenkspulensatz hat negativen horizontalen isotropen Astigmatismus und positiven vertikalen isotropen Astigmatismus. Ein Astigmatismus dieses Typs ist erforderlich um die drei in einer horizontalen Reihe liegenden Bündel längs der horizontalen und der vertikalen Ablenkachse konvergent zu halten. Dieser Konvergenzzustand auf den Achsen sollte sich an sich bis in die Ecken erstrecken und im Idealfall eine Konvergenz der Bündel an allen Punkten des Rasters ergeben. In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, dass dieser ideale Strichfokuszustand nur bei Bildröhren mit einer Bildschirmdiagonale von etwa 36 cm darunter erreicht werden kann.
Bei Bildröhren mit grösseren Bildschirmdiagonalen lässt sich der Strichfokuszustand nicht realisieren und es treten Trapezfehler auf, wie sie in Verbindung mit Fig. 3b beschrieben wurden. Wenn der Trapezfehler auftritt, müssen gemäss einem Merkmal der Erfindung der positive und negative Astigmatismus durch entsprechende Wahl der Verteilung der Windungsleiter so auf die Vertikal- und Horizontalspulen aufgeteilt werden, dass an allen Punkten des Rasters im wesentlichen Konvergenz eintritt.
Im wesentlichen konvergent oder wenigstens annähernd konvergent soll hier einen Konvergenzzustand bedeuten, der kommerziell annehmbar ist. Es ist allgemein üblich, dass Fernsehgerätehersteller in den Spezifikationen für einen speziellen Empfänger eine Grenze für den Konvergenzfehler angeben. Selbstverständlich soll der Konvergenzfehler so klein wie möglich gemacht werden, der Konvergenzfehler Null ist aufgrund der Herstellungstoleranzen jedoch in der Praxis nicht erreichbar. Ein Hersteller gibt als Toleranzgrenze für den Konvergenzfehler an, dass der Abstand der Bündel bei einer Bildröhremit einer Bildschirmdiagonale von 38 cm in einem Abstand von 12,5 mm von den Rändern des abgetasteten Rasters unter 1,25 mm liegen soll. Diese Toleranzgrenze wird für grössere Bildschirmabmessungen grösser und beträgt bei einer Bildschirmdiagonalen von 63 cm etwa 1,54 m.
In der Praxis schwanken die Konvergenzfehler von Empfänger zu Empfänger wegen der oben erwähnten Herstellungstoleranzen, insbesondere der Exemplarstreuung bei der Bildröhre und dem Ablenkspulensatz. Bei vielen Empfängern sind die Konvergenzfehler wesentlich kleiner als die erwähnten Toleranzgrenze von 1,25 mm. Andererseits kann bei anderen Empfängern der gleichen Serie die mit Teilen der gleichen Lieferungen hergestellt wurden, auch grössere Konvergenzfehler auftreten. Bei über den Handel verkauften Empfängern sind Konvergenzfehler bis über 3,2 mm festgestellt worden. Der Begriff wenigstens annähernd konvergent soll also Konvergenzfehler von höchstens 3,2 mm bedeuten.
Die Konvergenzfehler der Bündel können anhand der Trennung von sich im Idealfalle genau deckenden roten, blauen und grünen Linien eines Musters aus sich kreuzenden Linien beobachtet werden, das bei Speisung des Fernsehempfängers mit einem entsprechenden Testsignal auf dem Bildschirm erscheint.
Der hier erläuterte Ablenkspulensatz, der in der DOS 2 224 096 noch genauer beschrieben ist, erzeugt ein Ablenkfeld, das eine wenigstens annähernde Konvergenz der Bündel in allen Punkten des Rasters dadurch ergibt, dass der Astigmatismus der Horizontal- und Vertikalablenkwicklungen in Bezug aufeinander entsprechend bemessen ist.
Fig. 4 zeigt die Windungsverteilung eines toroidgewickelten Ablenkspulensatzes, der die in Fig. 3b dargestellten Konvergenzverhältnisse zu erzeugen vermag. Der Ablenkspulensatz enthält Leiter 31, die zwei Vertikalablenkspulen bilden, und Leiter 32, die zwei Horizontalablenkspulen bilden und toroidartig um einen Ferritkern 30 gewickelt sind. Die Rückleiter, also die die Windungen vervollständigenden Leiterteile würden längs der Aussenseite des Ferritkerns 30 verlaufen.
Fig. 5 zeigt ein Elektronenstrahlerzeugungssystem, das für das System 16 in Fig. 1 verwendet werden kann. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem enthält zur Erzeugung der drei Elektronenstrahlbündel drei getrennte Kathoden 35a, 35b und 35c. Die von den Kathoden emittierten Elektronen werden anschliessend durch die übrigen Elektroden beschleunigt, zu Bündeln vereinigt und fokussiert, nämlich durch eine G1 Elektrode 36, eine G2-Elektrode 37, eine G3-Elektrode 38 und eine G4-Elektrode 39. Die Kathoden und die anderen Elektroden sind durch an ihren angebrachte Glaseinschmelzstreifen in der vorgesehenen gegenseitigen Lage gehaltert. Die von dem Strahlerzeugungssystem 16 erzeugten drei Elektro nenstrahlbündel konvergieren in der Mitte der Frontplatte der in Fig. 1 dargestellten Röhre, wenn das vom Ablenkspulensatz erzeugte Ablenkfeld den Wert Null hat.
Für diesen Konvergenzzustand sind die Ausrichtung und Abstände der verschiedenen Elektroden, insbesondere der G3- und G4-Elektroden im Bezug aufeinander wesentlich. Auch die Krümmung der G4-Elektrode und die Versetzung ihrer Öffnungen bezüglich der G3-Elektrode dient dazu, die beiden äusseren Bündel zum mittleren Bündel hin konvergieren zu lassen. Man beachte, dass alle Elektroden drei Öffnungen haben und den drei Bündeln gemeinsam sind. Eine solche monolithische oder einstöckige Konstruktion erleichtert den Bau eines Präzisions-Elektronenstrahlerzeugungssystems sehr, das die Bündel mit der gewünschten Ausrichtung, insbesondere in der senkrechten Richtung, liefert. Kleinere Fehler in der Ausrichtung der Bündel (und damit der Konvergenz in der Mitte des Bildschirms) werden durch entsprechende Einjustierung der oben erwähnten statischen Konvergenzeinrichtung behoben.
Es wurde festgestellt, dass das Elektronenstrahlerzeugungssystem so bemessen sein soll, dass der Abstand zwischen benachbarten Elektronenstrahlbündeln in der Ablenkebene in der Grössenordnung von 6,3 mm liegt. Bei grösseren Farbbildröhren, beispielsweise Röhren mit einer Bildschirmdiagonale von 38 cm und darüber, kann eine Korrektur des Komafehlers wünschenswert sein, um die Grössen der von den beiden äusseren Elektronenstrahlbündeln abgetasteten Rastern gleich der Grösse des durch das mittlere Bündel abgetasteten Rasters auf dem Bildschirm zu machen. Der Komafehler kann durch den Ablenkspulensatz verursacht werden und ist im allgemeinen umso störender für den Betrachter, je grösser der Bildschirm ist.
Zur Korrektur der Einflüsse des Komafehlers können die Austrittsöffnungen der G4-Elektrode durch im wesentlichen ringförmige Abschirmungen 40 und 41 aus einem Material hoher magnetischer Permeabilität, wie einer Nickel Eisen-Legierung umgeben werden. Diese Abschirmungen halten im Effekt einen Teil des magnetischen Ablenkfeldes von den beiden äusseren Bündeln fern und vergleichmässigen dadurch die Wirkung des Ablenkfeldes auf die drei Bündel, so dass drei gleich grosse Raster erzeugt werden. Ein Elektronenstrahlerzeugungssystem des beschriebenen Typs ist in der DOS 2 223 369 genauer beschrieben.
Der Ablenkspulensatz umgibt die Aussenseite des Bildröhrenkolbens mit einem relativ kleinen Abstand zwischen der Innenseite des Ablenkspulensatzes und dem Glaskolben.
Dieser Abstand liegt im allgemeinen in der Grössenordnung von 6,3 mm und darunter. Es hat sich nämlich gezeigt, dass sich die optimale Konvergenz der Bündel durch Verlagerung eines Ablenkspulensatzes des beschriebenen Typs in Richtungen senkrecht zur Längsachse der Bildröhre einstellen lässt. Bei der Einjustierung wird zuerst die statische Konvergenzeinrichtung so eingestellt, dass die Bündel in der Mitte des Rasters konvergieren. Anschliessend wird der Ablenkspulensatz quer zur Bildröhre bewegt, bis sich die beste Konvergenz im Raster als Ganzes gesehen ergibt. Der Ablenkspulensatz wird dann, z. B.
mit einer entsprechenden Halterung, befestigt.
Eine annehmbare Konvergenz der Bündel an allen Punkten des Rasters wird durch die Verwendung eines Ablenkspulensatzes des oben beschriebenen Typs, der in der angegebenen Weise einjustiert worden ist, in Verbindung mit einem Präzisions-Reihen-Elektronenstrahlerzeugungssystem der in Verbindung mit Fig. 5 beschriebenen Art erreicht. Dadurch, dass im Strahlerzeugungssystem gemeinsame Elektroden mit mehreren Öffnungen verwendet werden, erhält man drei genau ausgerichtete Bündel, die in der Mitte des Schirms im wesentlichen konvergieren.
Die Spulenwicklungen des Ablenkspulensatzes werden so gewählt, dass die resultierenden Ungleich förmigkeiten des Ablenkfeldes, d.h. der negative horizontale isotrope Astigmatismus und der positive vertikale isotrope Astigmatismus eine Ablenkung der Bündel ermöglichen, ohne dass diese an irgendeinem Punkt des Rasters vom Zustand wenigstens annähernder Konvergenz abweichen. Insbesondere werden die Astigmatismuseigenschaften so gewählt, dass eine Unterkonvergenz (zu geringe Konvergenz) der Bündel längs der horizontalen Achse und eine Überkonvergenz (zu starke oder zu frühe Konvergenz) der Bündel längs der vertikalen Achse eintreten. Diese speziellen Konvergenzverhältnisse auf den Achsen ergeben die in Fig. 3b dargestellte wenigstens annähernde Konvergenz der Bündel in den Ecken.
Es wurde gefunden, dass die Effekte des Komafehlers, d. h.
die Grössenunterschiede der Raster für die verschiedenen Farben mit wachsendem Abstand zwischen den Elektronenstrahlbündel und mit der Bildschirmgrösse zunehmen. Bei Bildschirmdiagonalen bis 36 cm kann eine Korrektur des Komafehlers unnötig sein. Wenn jedoch Bildröhren mit grösseren Bildschirmabmessungen verwendet werden und die Einflüsse des Komafehlers entsprechend grösser sind, kann es wünschenswert werden, die in Verbindung mit Fig. 5 beschriebenen Koma-Abschirmungen zu verwenden.
Anstelle des bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschriebenen toroidgewickelten Ablenkspulensatzes kann auch ein geeigneter Ablenkspulensatz mit Sattelspulen verwendet werden. Es ist bekannt, dass man den Komafehler von Sattelspulen durch die Verteilung der Windungen der Sattelspulen im Eintrittsteil und im mittleren Teil der Ablenkspulen beeinflussen kann. In entsprechender Weise lässt sich der Astigmatismus von Sattelspulen durch die Windungsverteilung im mittleren Teil und Austrittsteil der Ablenkspulen beeinflussen. In manchen Fällen kann es möglich sein, ohne die in Verbindung mit Fig. 5 beschriebenen Koma-Abschirmungen auszukommen, da man die Komaeigenschaften von Ablenkspulensätzen mit Sattelspulen beeinflussen kann.
Fig. 6 zeigt Teile einer Lochmaske und teuchtstoffelement- anordnung eines Streifenrasterbildschirms, die in der Bildröhre der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung verwendet werden können. Eine Lochmaske mit länglichen Löchern in Kombination mit einem Streifenrasterleuchtschirm liefert mehr Licht als eine Lochmaske mit kreisförmigen Öffnungen in Kombination mit einem Punktrasterleuchtschirm. Bei der in Fig. 6 dargestellten Kombination fallen die drei Elektronenstrahlbündel 20a, 20b und 20c durch schlitz- oder langlochförmige Löcher 15 der Lochmaske 14 auf streifenförmige Elemente aus grün, rot und blau emittierenden Leuchtstoffen, die auf dem Bildschirm 12 angeordnet sind.
Eine Kombination dieses Typs, bei der die schlitzförmigen Löcher in der gleichen Richtung verlaufen wie die vertikalen Leuchtstoffstreifen lässt sich mit Vorteil für ein Elektronenstrahlerzeugungssystem verwenden, das drei waagerecht in einer Reihe nebeneinander liegende Elektronenstrahlen liefert, wie es anhand von Fig. 5 erläutert wurde. Die langlochförmigen Löcher der Lochmaske 15 lassen einen grösseren Teil der Elektronenstrahlbündel durch als entsprechende kreisförmige Öffnungen, die in Verbindung mit einem Punktrasterleuchtschirm verwendet werden. Das Ergebnis der höheren Maskentransmission bei der Anordnung mit den langlochförmigen Öffnungen und den in vertikaler Richtung verlaufenden Leuchtstoffelementen gemäss Fig. 6 ist eine höhere Lichtstärke der Bildröhre.
Im Gegensatz zu einem Delta-Strahlerzeugungssystem benötigt das in der erfindungsgemässen Einrichtung verwendete Reihen-Strahlerzeugungssystem keine dynamische Konvergenz und es tritt daher auch keine Bündeltripeldegruppierung, also keine Erweiterung der Abstände der drei Bündel bei der Ablenkung von der Mitte des Rasters auf. Man kann daher beim Aufkopieren der Leuchtstoffelemente mit einer einfacheren Optik arbeiten.
Ein weiterer Vorteil der Einrichtung gemäss der Erfindung ist die bessere Auflösung und Konvergenz in den Ecken infolge des Fehlens von internen Vorrichtungen zur dynamischen Konvergenz und damit der durch diese Vorrichtungen verursachten Feldverzerrungen.
Die vorliegende Einrichtung hat die vorteilhafte Eigenschaft, dass keine dynamische Korrektur von Konvergenz- und Komafehlern erforderlich ist. Die Erfindung kann mit Vorteil bei Farbbildröhren mit Bildschirmdiagonalen von 58 und 63 cm verwendet werden. Da jedoch die Konvergenzfehler und die Einflüsse des Komafehlers mit zunehmender Bildschirmgrösse zunehmen, kann es dabei jedoch zweckmässig sein, die Selbstkonvergenzeigenschaften durch eine vereinfachte dynamische Konvergenzeinrichtung zu unterstützen. Man kann dabei elektrostatische oder elektromagnetische Konvergenzeinrichtungen verwenden, die innerhalb des Halses der Bildröhre angeordnet sind oder diesen umgeben und nur mit entweder zeilenfrequenten oder rasterfrequenten Schwingungen gespeist werden.
So kann man z.B. mit einem horizontalen Reihen Elektronenstrahlerzeugungssystem der oben beschriebenen Art mit nur horizontaler dynamischer Konvergenzkorrektur auch bei grösseren Bildröhren ein Raster erzeugen, bei dem die Bündel an allen Stellen in zufriedenstellender Weise konvergieren.