DE1019697B - Kathodenstrahlroehre, insbesondere fuer Farbfernsehen - Google Patents
Kathodenstrahlroehre, insbesondere fuer FarbfernsehenInfo
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- DE1019697B DE1019697B DEN7736A DEN0007736A DE1019697B DE 1019697 B DE1019697 B DE 1019697B DE N7736 A DEN7736 A DE N7736A DE N0007736 A DEN0007736 A DE N0007736A DE 1019697 B DE1019697 B DE 1019697B
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Description
DEUTSCHES
Die vorliegende Erfindung1 befaßt sich mit Kathodenstrahlröhren
und betrifft insbesondere eine neue Röhrenform, die vorzugsweise für Fernsehzwecke
Verwendung1 finden soll. Die Röhre gemäß der Erfindung
hat besondere Vorteile bei der Erzeugung von farbigen Fernsehbildern.
In den bekannten Kathodenstrahlröhren ist es üblich, in einem gewissen Abstand von einem Leuchtschirm
eine Elektronenschleuder anzuordnen, von der ein Elektronenstrahl entlang einer im wesentlichen
senkrecht zur Schirmebene verlaufenden Achse auf den Schirm gerichtet wird. Der Auftreffpunkt des
Elektronenstrahles wird dadurch über den Bildschirm bewegt, daß der Strahl in zwei zum Leuchtschirm
parallelen Richtungen und symmetrisch um eine Hauptachse abgelenkt wird, so daß derartige Röhren
im allgemeinen konische Form haben, wobei der Schirm die Grundfläche des Konus bildet. Daraus
folgt, daß die Röhre in Axialrichtung um so tiefer gemacht werden muß, je größer der benutzte Bildschirm
ist, damit der Strahl nicht über einen zu großen Raumwinkel abgelenkt werden muß. Daraus folgt
weiter, daß der Elektronenstrahl den Bildschirm nur in dessen Mitte senkrecht trifft, während er am Rand
nicht in Richtung der Normalen einfällt, es sei denn, man krümmt den Bildschirm mit einem Krümmungsradius,
der der Länge des zwischen dem Bildschirm und dem Ablenkpunkt liegenden Elektronenstrahlstückes
entspricht. Dadurch wird eine gewisse Verzerrung ständig in Kauf genommen, und weitere
Nachteile sind dadurch bedingt, daß der Bildschirm nicht eben ist.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Reihe von den Kathodenstrahlröhren bekannter Art anhaftenden
Nachteilen zu vermeiden; es wird eine Röhre vorgeschlagen, die eine verhältnismäßig geringe Tiefe
hat. Die Erfindung bezweckt weiter, eine Kathodenstrahlröhre zu schaffen, die sich insbesondere zur Erzeugung
farbiger Fernsehbilder eignet. Die Kathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung hat einen ebenen
Bildschirm.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist in einer Kathodenstrahlröhre ein im wesentlichen ebener
Leuchtschirm und darüber hinaus eine Vorrichtung zur Erzeugung eines in einer zur Schirmebene parallelen
Ebene gelegenen Elektronenstrahles vorgesehen; ferner enthält die Röhre eine Vorrichtung zum
Ablenken des Strahles in einer Dimension seiner zur Ebene des erwähnten Schirmes parallelen Ebene und
weiterhin eine Vorrichtung zum Ablenken eines. End-Stückes des erwähnten Strahles gegen den erwähnten
Schirm und zum Aufprall auf diesen, und zwar in einer Stellung1, die in der anderen Dimension der
Ebene steuerbar ist.
Kathodenstrahlröhre,
insbesondere für Farbfernsehen
insbesondere für Farbfernsehen
Anmelder:
National Research Development
Corporation, London
Corporation, London
Vertreter: Dipl.-Ing. R. Holzer, Patentanwalt,
Augsburg, Philippine-Welser-Str. 14
Augsburg, Philippine-Welser-Str. 14
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 15. September 1952
V. St. v. Amerika vom 15. September 1952
Dennis Gabor, London,
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
Gemäß einer weiteren Besonderheit der Erfindung enthält eine Kathodenstrahlröhre an ihrem im wesentlichen
ebenen Leuchtschirm eine ebene Elektrodenschar in Form von parallelen, voneinander isoliert angeordneten
Linearleitern; fernerhin ist eine zweite Elektrodenschar, die ebenfalls aus parallelen, voneinander
isoliert angeordneten Linearleitern besteht, in einer zur ersterwähnten Elektrodenischar parallelen
und im Abstand davon gelegenen Ebene angeordnet, wobei die Leiter der zweiten Elektrodenschar mit den
Leitern der ersten Elektrodenschar so verbunden sind, daß zusammengehörige Elektroden oder Elektrodengruppen
gegeneinander versetzt liegen; außerdem enthält die erfindungsgemäße Elektronenröhre Mittel zur
Erzeugung eines Elektronenstrahles, der sich in den zwischen den beiden Elektrodenscharen gelegenen
Raum erstreckt, und zwar so, daß der Strahl senkrecht zu den erwähnten Elektrodenscharen verläuft
und daß die Leiter der ersterwähnten Elektrodenschar — in Strahlrichtung gesehen ■— weiter außen
liegen als die Leiter der zweiten Elektrodenschar, mit welchen die Leiter der ersten Elektrodenschar verbunden
sind; erfindungsgemäß sind weiterhin Mittel vorgesehen, mit deren Hilfe der erwähnte Elektronenstrahl in einer zu dem erwähnten Leuchtschirm parallelen
Ebene abgelenkt werden kann; schließlich sind-Mittel
vorgesehen, mit deren Hilfe die Potentialverteilung1 auf den Leitern der erwähnten Elektroden-'
scharen so gesteuert wird, daß ein Endstück des erwähnten Elektronenstrahles in Richtung des Leuchtschirmes
abgelenkt und zum Aufprall auf diesen ge-
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bracht wird, und zwar innerhalb eines gewünschten Bereiches, dessen Lage von einer Gruppe benachbarter
Leiter bestimmt ist.
Aus dem vorstehend erwähnten Arbeitsprinzip gemäß
der Erfindung folgt, daß die neue Röhre außerordentlich flach gehalten werden kann, da der Elektronenstrahl
sich parallel zum Schirm und in dessen unmittelbarer Nähe bewegt. Die Elektronen werden
also nicht in einer von vornherein senkrecht zum
tastschar einer nach dem anderen entladen werden, so
daß der Strahl nach einer immer kürzer werdenden Elektronenflugstrecke gegen den Schirm geworfen
wird. Das Entladen wird vorzugsweise nicht ruck-5 artig, sondern allmählich vorgenommen, so daß eine
elektrische Feldwelle einer gewissen gewünschten Form mit einer gewissen konstanten Geschwindigkeit
über die Abtastschar wegläuft; die Wellenform ist dabei so gewählt, daß der Strahl sowohl abgelenkt
Leuchtschirm liegenden Richtung auf diesen, züge- io als auch gleichzeitig auf den Bildschirm fokussiert
schleudert, wie dies in allen bekannten Kathoden,- wird.
strahlröhren und Fernsehröhren der Fall ist. Ein Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin-
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen. Röhre ist, dung ist eine weitere, der ersten ähnliche Leiterschar
daß das ablenkende und fokussierende elektrische Feld auch an der Oberfläche des Leuchtschirmes bzw. in
wie eine zylindrische Elektronenlinse kurzer Brenn,- 15 deren unmittelbarer Nähe angeordnet. Die Leiter dieweite
wirkt, wodurch die Elektronenbahnen in, un- ser zweiten Leiterschar sind einzeln oder in kleinen
mittelbarer Nähe des Leuchtschirmes einen Kon- Gruppen mit den Leitern der ersterwähnten, Schar,
vergenzwinkel haben, der um ein Mehrfaches größer also der Abtastschar, verbunden, so daß beide
ist als der in bekannten Röhren. Dies läßt unter An- Scharen elektrisch eine Einheit bilden, welche im folwendung
bekannter Gesetze der Elektronenoptik er- 20 genden als »Faltschar« bezeichnet wird. Dabei liegen
kenneni, daß die spezifische Leuchtkraft des Auftreff- zusammengehörige Leiter einander, aber nicht auf
punktes erhöht wird, weil unter Benutzung einer gleicher Höhe gegenüber, sondern sie sind so gegen-Elektronenschleuder
vorgegebener Konstruktion und einander verschoben, daß ein am Leuchtschirm liegenbei
einem ebenfalls vorgegebenen Schirmpotential ein der Leiter, in Strahlrichtung gesehen, vor dem zu ihm
größerer Strom auf einem kleineren Schirmbereich 25 gehörigen Leiter der gegenüberliegenden Abtastschar
konzentriert werden kann. Ein, weiterer Vorteil der liegt. Der Vorteil einer solchen Faltschar im VerRöhre
gemäß der Erfindung ist, daß der große End- gleich mit der obenerwähnten einfachen Abtastschar
konvergenzwinkel die Röhre in außerordentlich hohem besteht darin, daß die Konvergenzwinkel noch größer
Maße für das Farbfernsehen geeignet macht. Es sind gemacht werden können und daß der Strahl als Gan-Farbfernsehröhren
bekannt, bei welchen die verschie- 30 zes nahezu in Richtung der Normalen auf den Leuchtdenen
Farbwerte dadurch erzeugt werden, daß man schirm auffällt.
den Auftreffwinkel eines Elektronenstrahles oder Die entladende Feldwelle wird bei einer bevor-
mehrerer Elektronenstrahlen verändert, wobei ein in zugten Ausführungsform der Erfindung mit Hilfe
gewissem Abstand von einem Leuchtschirm mit ort- einer Speziairöhre erzeugt, welche im Vakuumraum
lieh unterschiedlicher Farbreaktion angeordnetes 35 der Bildröhre selbst angeordnet ist und im folgenden
Gitter oder Sieb dafür sorgt, daß ein in einer ge- als »Abtaströhre« bezeichnet wird. Es handelt sich
wissen Richtung durch eine Öffnung dieses Gitters bei der Abtaströhre um eine zylindrische Elektronenoder
Siebes durchtretender Elektronenstrahl auf einen röhre, die sich über die ganze Länge der Abtastschar
Schirmbereich fällt, der auf den Strahl mit einer ganz erstreckt. Die Außenelektrode der Abtaströhre besteht
bestimmten Farbe reagiert. Der große Konvergenz- 40 aus den Leitern der Abtastschar, welche in einer spewinkel
der Elektronenbahnen in der neuen Röhre er- ziellen Parallelanordnung mit einer annähernd U-förmöglicht
es, auf durchlöcherte Bauteile, die im Ab- migen zylindrischen Fläche die Außenelektrode bilden,
stand und in peinlich genauer Lage zum Schirm Mit dieser Außenelektrode arbeiten eine gemeinsame
bisher vorgesehen sein mußten, zu verzichten und er- Kathode mit wenigstens einer als Gitter wirkenden
möglicht es, lediglich durch passende Ausformung der 45 Elektrode und wenigstens zwei Elektronensammel-Schirmoberfläche
eine ganz bestimmte Farbreaktion elektroden zusammen, wobei sich alle diese Elektroden
zu bewerkstelligen, wie weiter unten genauer erläutert über die ganze Länge der Abtaströhre erstrecken, An
werden wird. dem, in Strahlrichtung gesehen, weiter abliegenden
Zur praktischen Verwirklichung der auf diesem Ende ist die Schar durch eine Platte begrenzt, die
Arbeitsprinzip beruhenden, Erfindung werden, parallel 50 sich dauernd auf oder nahezu auf dem Potential der
Kathode der Elektronenschalter befindet, und am
nahen Ende ist die Schar durch eine weitere Platte
begrenzt, die sich dauernd auf maximalem positivem
Potential befindet.
nahen Ende ist die Schar durch eine weitere Platte
begrenzt, die sich dauernd auf maximalem positivem
Potential befindet.
Eine derartige Abtaströhre kann sowohl die
Rahmenabtastung als auch den Rücksprung besorgen.
In der Abtastphase entladen die von der gemeinsamen
Kathode emittierten Elektronen die Schar derart, daß
eine Potentialwelle der gewünschten Form mit kon-
Rahmenabtastung als auch den Rücksprung besorgen.
In der Abtastphase entladen die von der gemeinsamen
Kathode emittierten Elektronen die Schar derart, daß
eine Potentialwelle der gewünschten Form mit kon-
zür Leuchtschirmoberfläche und dieser gegenüberliegend
Linearleiter parallel zueinander so· angeordnet,
daß sie eine Leiterschar bilden, Die unter sich parallel laufenden Leiter liegen außerdem parallel zur
Richtung der Zeilenabtastung, sind voneinander iso- 55
liert und haben eine allen; Leitern gemeinsame kapazitive Rückplatte. Diese Vorrichtung wird im folgenden als »Abtastschar« bezeichnet. Wenn; diese Abtastschar auf ein dem Schirmpotential entsprechendes
maximales positives Potential aufgeladen ist, so be- 60 stanter Geschwindigkeit die Schar herunterläuft. Die findet sich zwischen ihr und dem Schirm kein elek- Geschwindigkeit ist dabei bestimmt durch die Kapatrisches Feld, so daß der Strahl ohne Ablenkung zwi- zität der Schar gegen die bereits erwähnte Rückplatte sehen Abtastschar und Leuchtschirm hindurchläuft. und durch den Elektronenstrom, der seinerseits Wenn jedoch ein Bereich der Abtastschar entladen wiederum durch die Röhrenkonstruktion gegeben ist wird, so' daß in diesem Bereich die Leiter ein der 65 und mit Hilfe des Gitterpotentials gesteuert werden Kathode der Elektronenschleuder entsprechendes kann. In der Rücksprungphase wird die ganze Schar Potential annehmen, so werden die Elektronen von. auf das maximale positive Potential aufgeladen, und dieser Zone abgestoßen und gegen den Leuchtschirm zwar dadurch, daß Sekundärelektronen aus den Leigeworfen. Infolgedessen kann die Rahmenabtastung tern der Schar ausgelöst werden, die dann von einer dadurch bewerkstelligt werden, daß die Leiter der Ab- 70 oder mehreren Sammelelektroden aufgefangen werden.
daß sie eine Leiterschar bilden, Die unter sich parallel laufenden Leiter liegen außerdem parallel zur
Richtung der Zeilenabtastung, sind voneinander iso- 55
liert und haben eine allen; Leitern gemeinsame kapazitive Rückplatte. Diese Vorrichtung wird im folgenden als »Abtastschar« bezeichnet. Wenn; diese Abtastschar auf ein dem Schirmpotential entsprechendes
maximales positives Potential aufgeladen ist, so be- 60 stanter Geschwindigkeit die Schar herunterläuft. Die findet sich zwischen ihr und dem Schirm kein elek- Geschwindigkeit ist dabei bestimmt durch die Kapatrisches Feld, so daß der Strahl ohne Ablenkung zwi- zität der Schar gegen die bereits erwähnte Rückplatte sehen Abtastschar und Leuchtschirm hindurchläuft. und durch den Elektronenstrom, der seinerseits Wenn jedoch ein Bereich der Abtastschar entladen wiederum durch die Röhrenkonstruktion gegeben ist wird, so' daß in diesem Bereich die Leiter ein der 65 und mit Hilfe des Gitterpotentials gesteuert werden Kathode der Elektronenschleuder entsprechendes kann. In der Rücksprungphase wird die ganze Schar Potential annehmen, so werden die Elektronen von. auf das maximale positive Potential aufgeladen, und dieser Zone abgestoßen und gegen den Leuchtschirm zwar dadurch, daß Sekundärelektronen aus den Leigeworfen. Infolgedessen kann die Rahmenabtastung tern der Schar ausgelöst werden, die dann von einer dadurch bewerkstelligt werden, daß die Leiter der Ab- 70 oder mehreren Sammelelektroden aufgefangen werden.
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Abgesehen von. der neuen Rahmenabtastung ähnelt die im einzelnen nicht gezeigt ist. Hier und in den
neue Röhre den bekannten Ferns eh röhren. übrigen Zeichnungen ist der Elektronenstrahl E so
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen er- dargestellt, als ob er astigmatisch wäre und seinen
läutert; in den Zeichnungen zeigt Brennpunkt bei Punkt P in der Ebene der Fig. 1
Fig. 1 eine Vorderansicht einer Kathodenstrahl- 5 hätte, während der Elektronenstrahl in der Ebene der
röhre gemäß der Erfindung nach einer ersten Bauart, Fig. 2 auf Unendlich fokussiert ist. In dieser Ebene
Fig. 2 einen Längsschnitt durch Fig. 1, wird der Strahl nur durch ein örtliches Ablenkfeld
Fig. 3 einen Querschnitt durch Fig. 1, fokussiert. Diese Darstellungsweise wurde in der
Fig. 4 eine Vorderansicht eines weiteren Röhren- Hauptsache der Einfachheit und der Klarheit halber
typs gemäß der Erfindung, bei welchem die Raum- io gewählt. Wenn auch eine astigmatische Elektronenbeanspruchung
auf ein Minimum reduziert ist, quelle vorteilhaft sein kann, so ist sie doch für die
Fig. 5 einen Längsschnitt durch Fig. 4, Erfindung nicht notwendig. Es wird später gezeigt
Fig. 6 eine Rückansicht dieses Röhrentyps, werden, daß es unerheblich ist, wo der Strahl in der
Fig. 7 einen Querschnitt durch Fig. 6, Ebene der Fig. 2 rechtwinklig zum Schirm fokus-
Fig. 8 einen Schnitt durch eine Elektroden schar 15 siert ist.
gemäß der Erfindung, Die Zeilenabtastung, also die Abtastung parallel
Fig. 9 ein Diagramm mit der Potentialverteilung zum Leuchtschirm in der Ebene der Fig. 1, wird mit
über die Leiter in Fig. 8 zu einem bestimmten Zeit- Hilfe magnetischer Ablenkspulen 10 bewerkstelligt,
punkt, Vor und hinter dieser Ablenkzone sind zwei Paare
Fig. 10 einen Schnitt durch eine Faltelektroden- 20 von Ablenkelektroden 11 und 12 vorgesehen, die eben-
schar, falls durch magnetische Ablenker ersetzt werden
Fig. 11 eine Abwicklung der Faltelektrodenschar können. Diese Elektrodenpaare arbeiten gegenein-
aus Fig. 10, ander, so daß der Strahl parallel zu sich selbst ver-
Fig. 12 die Äquipotentiallinien und Elektronen- rückt wird; dadurch wird die Farbsteuerung ermögbahnen
im Feld einer Faltschar nach Fig. 10 (diese 25 licht, welche später an Hand der Fig. 12 näher erFigur
erläutert gleichzeitig da.s Prinzip der Färb- läutert werden wird,
steuerung), Da der Strahl eine beachtliche Strecke in dem ver-
Fig. 13 bis 15 zwei Arbeitsstufen bei der Her- hältnismäßig schmalen Raum zwischen 2 und 3 durchstellung
einer vorzugsweise angewendeten. Abtast- laufen muß, ist es wichtig, magnetische Streufeldelektrodenschar,
30 komponenten rechtwinklig zur Ebene der Fig. 2 zu
Fig. 16 eine perspektivische Ansicht eines Teils der unterdrücken. Die magnetische Abschirmung kann wie
Außenelektrode der Abtaströhre, üblich durch einen außerhalb der Röhre gelegenen
Fig. 17 einen, Schnitt durch diese Röhre, Schirm besorgt sein; man kann auch die Rückplatte 4
Fig. 18 bis 20 die Wirkungsweise der Abtaströhre aus einem Material mit hoher magnetischer Permein
drei Phasen; diese Schnittfiguren enthalten die 35 abilität fertigen.
Elektronenbahnen, Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Fig. 21 einen Schnitt durch eine Ausführungsform ist in. den Fig. 4 bis 7 dargestellt. Das Vakuum-
des- Farbschirmes gemäß der Erfindung, gehäuse 1 hat hier die Form eines flachen, etwa qua-
Fig. 22 bis 24 drei Arbeitsstufen bei der Her- dratischen Kastens, der etwas größer als das Fernstellung
eines Farbschirmes nach Fig. 21, 4° sehbild selbst ist. Die große Raumerparnis wird durch
Fig. 25 und 26 zwei weitere Ausführungsformen einen Elektronenspiegel neuer Bauart mit den Bau-
vora Farbschirmen, teilen 13, 14 und 15 ermöglicht. Dieser Spiegel ist in
Fig. 27 und 28 zwei Arbeitsstufen bei der Her- Fig. 33 näher erläutert. 13 sind zu beiden Seiten
stellung einer weiteren Ausführungsform eines Färb- Hegende zylindrische Elektroden, 14 ist eine ebenfalls
Schirmes, 45 zylindrische, in der Symmetrieebene gelegene Elek-
Fig. 29 bis 32 drei Schnitte und eine Vorderansicht trode. Diese Elektroden stehen mit einem positiven
einer bevorzugten Ausführungsform eines Färb- Potential in Verbindung, vorzugsweise mit dem höch-
schirmes, sten in, der Röhre vorhandenen positiven Potential,
Fig. 33 einen Schnitt durch einen neuen Elektronen- das mit Vm bezeichnet werden soll. Diese Elektroden
spiegel, wie er erfindungsgemäß in dem in Fig. 4 bis 7 50 arbeiten mit der hohlen zylindrischen Elektrode 15
dargestellten Röhrentyp Verwendung findet. zusammen, die etwa auf Kathodenpotential gehalten
In. Fig. 1 besteht ein Vakuumgehäuse 1, das unge- ist. Die Elektroden sind so konstruiert, daß das elekfähr
die Form eines Handspiegels hat, wenigstens an irische Feld zwischen ihnen einen parallelen Elekder
Blickseite aus Glas, während die anderen Teile tronenstrahl in der Symmetrieebene fokussiert und
des Gehäuses entweder aus Glas oder aus Metall be- 55 daß der weiterlaufende Strahl wiederum in sich parstehen.
2 ist der Leuchtschirm. Dem Schirm 2 gegen- alIeI ist. Wie späterhin gezeigt werden, wird, beeinüber
ist in einer verhältnismäßig kurzen, Entfernung flußt der Spiegel den Konvergenz- oder Divergenzvom
Schirm eine Abtastschar 3 vorgesehen, deren winkel nicht, wenn der Strahl nicht parallel, sondern
Einzelheiten in den Fig. 8, 10, 11 und 13 bis 15 dar- konvergent oder divergent verläuft,
gestellt sind. Hinter der Abtastschar ist eine diese 60 Bei dieser Ausführungsform ist die Elektronenwenigstens
zum Teil überdeckende Metallplatte 4 vor- quelle und das Ablenksystem hinter der Abtastschar 3
gesehen, die die gemeinsame kapazitive Rückwand und der Rückplatte 4 angeordnet. Die zur Farbsteueder
Abtastschar darstellt. Eine Schleife 5 verbindet rung dienenden Ablenker 11 und 12 liegen wie vorher,
die Abtastschar mit dem Leuchtschirm, der genauer aber die Zeilenabtastung wird vorzugsweise mit Hilfe
in den Fig. 10 und 11 dargestellt ist. Die Abtastschar 65 eines elektrostatischen Ablenkplattenpaares 16 begreift
hinter die Rückplatte 4, und eine Schleife 6 werkstelligt. Es ist bekannt, daß die elektrostatische
bildet die Außenelektrode der Abtaströhre, deren Ablenkung für große Abtastwinkel ungünstig ist; die
Gitter 7 und Sammelelektrode 8 ebenfalls gezeigt sind. erfindungsgemäße Konstruktion verringert jedoch die-Der
Elektronenstrahl E wird von der Elektronen- sen Winkel auf geringe Werte, z. B. 19° im da,rgequelle
9 erzeugt, die von üblicher Konstruktion und 70 stellten Beispiel. Wie in den Fig. 4 und 6 gezeigt,
wirkt der Elektronenspiegel so, als ob der Elektronenstrahl
optisch an einer außerhalb der Vorrichtung liegenden Linie M-M reflektiert würde. Daher müssen
die Ablenker 16 so bemessen sein, daß sie das Spiegelbild des Leuchtschirmes relativ zu der genannten
Linie M-M zu überstreichen gestatten, wie in Fig. 6 dargestellt. Wie in den in Fig. 1 bis 3 dargestellten.
Ausführungsbeispielen muß die Abtastung einer Trapezkorrektion unterworfen werden, ebenso' wie
die gemeinsame kapazitive Rückwand der Abtastschar bildet.
Fig. 9 ist ein Diagramm der Potentialwelle V, die
als Funktion der senkrecht zu den Schardrähten Hegenden Koordinate ζ dargestellt ist. Genau genommen
handelt es sich bei der Kurve um einen Treppenzug; wenn jedoch die Schardrähte genügend: dünn sind und
genügend dicht beieinander angeordnet sind, so kann V in nicht zu geringer Entfernung von der
eine entsprechende Korrektion für den Fokus wenig- io Scharebene als stetige Funktion von ζ betrachtet werstens
in der Ebene der Fig. 4 und 6 vorzunehmen ist, den, Im Prinzip ist es gleichgültig, in welcher Richwie
es an sich beim Betrieb von Kathodenstrahl- tung die Welle läuft; vorzugsweise läßt man sie
röhren mit gegen die Röhrenachse geneigtem Schirm jedoch mit einer Geschwindigkeit u gegen den Strahl
bekannt ist. Andererseits ist die unter dem Namen, anlaufen. In diesem Fall braucht der Strahl nämlich
»Keystone«-Korrektion bekannte Korrektion nicht 15 erstens nur ein vollkommen feldfreies Gebiet zu
erforderlich, da die Zeile, auf welcher der Elektronen- durchlaufen, das nicht von den Ladungsrückständen
der bereits gezeichneten Bildteile beeinflußt ist, und es ist außerdem zweitens einfacher, die Abtaströhre
so zu betreiben, daß sie die Schar während der Abtastung entlädt und sie während des Rücksprunges
auf ein positives Niveau auflädt. Angenommen also, die Elektronen bewegen sich —■ wie in allen Zeichnungen
— von unten nach oben, so bewegt sich die Welle V mit einer Geschwindigkeit u vorzugsweise
System in sich durch passend angebrachte Stifte, Stre- 25 nach unten, wobei u die Geschwindigkeit der Rahmenben
und Abstandskörper, wie sie bei der Röhrenher- abtastung ist. Unterhalb des Wellenbereiches hat das
Potential seinen maximalen positiven Wert Vm, oberhalb
des Wellenbereiches dagegen ein Potential, das mit O bezeichnet ist und genau oder annähernd dem
zwei schüsseiförmigen Hälften, die, wie Fig. 5 und 7 30 Kathodenpotential entspricht. Die Welle selbst hat
zeigen, in der Symmetrieebene S-S getrennt sind, ge- etwa die in Fig. 9 gezeigte Form, von der im Zusammenhang
mit Fig. 12 unten nochmals die Rede sein wird.
Konstruiert man die Elektronenbahn in. einer An-
strahl den Schirm trifft, im wesentlichen von dem Ablenkfeld bestimmt ist, welches geradlinig ist. Eine
geringere Korrektion für die Zeilenkrümmung wird später behandelt.
Diese Röhrenbauart läßt sich außerordentlich einfach
herstellen, da das ganze aus Leuchtschirm, Abtastschar, Rückplatte, Elektronenschleuder und Ablenkern,
sowie dem Elektronenspiegel bestehende
stellung allgemein bekannt sind, gegeneinander gehaltert werden kann, so daß die Teile eine strukturelle
Einheit bilden. Das Gehäuse 1 wird vorzugsweise aus
fertigt, und das vorerwähnte Elektrodensystem wird zwischen diese beiden Hälften eingeschlossen, wobei
das. System vorzugsweise durch zwischen den beiden
Hälften vorspringende, in vorgefertigten Nuten 35 Ordnung nach Fig. 8, so stellt man fest, daß die Elek-
sitzende Stege getragen wird. Die Elektrodenzuleitungen liegen vorzugsweise ebenfalls in der Naht. Die
Fertigung kann außerordentlich genau sein, da das System schablonenmäßig zusammengesetzt werden.
tronen unter einem verhältnismäßig kleinen Einfallswinkel
auf den Schirm auftreiben — wenn nicht der Abstand zwischen Schirm und Abtastschar sehr klein
und gleichzeitig der Gradient von V sehr groß ist.
kann und die Lage der einzelnen. Teile zueinander 40 Diese Verhältnisse genügen für das Schwarzweißdurch
die sich anschließenden Glasschmelzarbeiten fernsehen, aber beim Farbfernsehen sind steilere Auftreffwinkel
wünschenswert. Diese werden mit Hilfe einer Doppelschar oder Faltschar erzielt, wie sie be-
nicht gestört wird. Die kritischsten Justierungen sind diejenigen, welche die Parallellage des Strahles und
des Leuchtschirmes betreffen. Diese Justierungen kön-
reits in den Fig. 1 bis 7 dargestellt und im einzelnen
nen jedoch vorgenommen werden, nachdem die Röhre 45 in Fig. 10 gezeigt ist. In dem Ausführungsbeispiel
fertiggestellt ist. Wenn die Ebene, in der sich der Strahl bewegt, gegenüber dem Schirm um eine horizontale
Achse geneigt ist, so brauchen nur die Vorspannungen der Ablenker 11 und 12 leicht geändert
nach Fig. 10 bestehen die Leiter der Abtastschar 3 aus leitenden Streifen auf einem Isolierblatt 19, das vorzugsweise
so dünn ist, daß es in einer Schleife 5, die bereits in den Fig. 3 bis 7 erkennbar ist, umgebogen
zu werden. Wenn diese Ebene um eine senkrechte 50 werden kann. Eine Abwicklung dieses Isolierblattes
Achse verdreht ist, z. B. durch ungenaue Lage der 19 mit leitenden Streifen 3 zeigt Fig. 11. Um von der
Fig. 11 ausgehend die Faltschar zu bilden, muß man diese um die Linien A-A und A'-A' herumfalten. Die
leitenden Streifen kann man z. B. dadurch erzeugen.
Ablenker 16, so kann diese Verdrehung durch ein
schwaches, senkrechtes magnetisches Feld kompensiert werden, wie es von einigen, etwa in Höhe der
Elektroden 13 um die Röhre gelegten stromführenden 55 daß man Glimmerfolie mit einer leitenden Paste be-Drahtwindungen erzeugt wird. druckt und galvanoplastisch verdickt. Der links der
schwaches, senkrechtes magnetisches Feld kompensiert werden, wie es von einigen, etwa in Höhe der
Elektroden 13 um die Röhre gelegten stromführenden 55 daß man Glimmerfolie mit einer leitenden Paste be-Drahtwindungen erzeugt wird. druckt und galvanoplastisch verdickt. Der links der
Die Fig. 1 bis 7 zeigen nur die generelle Anordnung der Hauptbauteile der neuen Röhre zueinander.
Der Maßstab dieser Zeichnung erlaubt es nicht, dieAb-
Linie A-A gelegene Teil bildet den Leuchtschirm. Lumineszierendes Pulver 17 kann zwischen die leitenden
Streifen eingelagert werden; es stört jedoch nicht,
tastscharen und die anderen neuen Bauteile in ihren Ein- 60 wenn auch die Leiterstreifen selbst mit dem Pulver
zelheiten darzustellen. Hierzu dienen die Fig. 8 bis 33. bedeckt sind.
Fig. 8 ist ein Querschnitt durch den Leuchtschirm
und die Abtastschar in der einfachsten Form. 2 ist der Leuchtschirm mit seinem fluoreszierenden Über-
Eine wesentliche Besonderheit der Erfindung besteht nun darin, daß einander gegenüberliege: :de
Leiterstreifen elektrisch gegeneinander gestaffelt sind, zug 17, der in wohlbekannter Weise mit einer dünnen 65 wie durch die Strecke 5" in Fig. 10 angedeutet; ein
Schicht 18 von Aluminium od. dgl. überzogen ist. Die Leiterstreifen am Schirm liegt also —- in Strahlrich-Abtastschar3
ist in diesem Fall aus einer Reihe von. tung gesehen — weiter weg als der zugehörige
runden Metalldrähten gebildet, die jeweils zum Teil leitende Streifen auf der rechten Seite der Fig. 10.
in eine Isolierplatte 19 eingebettet sind; hinter der Diese Staffelung wird am besten durch den in Fig. 10
Isolierplatte ist eine Metallplatte 4 angeordnet, welche 70 eingezeichneten Winkel β veranschaulicht.
9 10
Wie Fig. 11 zeigt, wird die Schär oben von einer gegebener Elektronenstromstärke die Schirmleuchtleitenden
Fläche oder Platte 20 begrenzt, die dauernd stärke geringer ist als in den bekannten Röhren. In
auf einem Potential gehalten wird, das genau oder an?- der neuen Röhre kann aber die Elektronenstromstärke
nähernd dem der Kathode der Elektronenschleuder derart erhöht werden, ■ daß dieser Verlust mehr als
entspricht. Diese Elektrode dient dazu, die Entlade- 5 ausgeglichen wird. Es ist bekannt, daß der Grenzwert
welle zu starten. In entsprechender Weise ist die für die Leuchtstärke in Kathodenstrahlröhren; durch
Schar unten und1 auf der gegenüberliegenden Seite die maximale Stromdichte im Leuchtfleck gegeben ist,
von einer leitenden Oberfläche oder Platte ähnlicher die ihrerseits wieder von der Stromdichte an der
Form begrenzt, die dauernd auf maximalem posi- Kathode der Elektronenschleuder vorgegeben ist; die
tivem Potential gehalten wird. Diese Elektrode, die in io Leuchtstärke ist fernerhin abhängig vom Schirm-Fig.
11 nicht gezeigt ist, stoppt die Entladewelle, potential und vom Konvergenzwinkel am Schirm. Bei
wenn sie die Leiterkolonne durchlaufen hat. einem vorgegebenen Kathodentyp ist die erwähnte
Das Arbeitsprinzip einer solchen Faltschar ist in Stromdichte proportional dem Produkt aus dem
Fig. 12 dargestellt. Fig. 12 zeigt das elektrische Feld Schirmpotential und den beiden rechtwinklig zuein-
und die Elektronenbahnen in einer der Fig. 10 ent- 15 anderliegenden Konvergenzwinkeln im Elektronensprechenden
Ebene. Das elektrische Feld ist vollkom- strahl. Bei der neuen Röhre kann der in einer rechtmen
festgelegt durch die Potentialverteilung V{z) an winklig zur Ebene der Fig. 12 liegenden Ebene geeiner
der beiden Seiten der Faltschar sowie durch den legene Konvergenzwinkel als den in den bekannten
Winkel ß. Auf der gegenüberliegenden Seite wieder- Röhren auftretenden Konvergenzwinkeln gleich anholt
sich V(z), jedoch in einer um den Abstand 20 gesehen werden; in der Zeichenebene der Fig. 12
s= d tang β verschobenen Verteilung; in der Formel jedoch kann dieser Winkel wenigstens das Zehnfache
bedeutet d die Spaltbreite zwischen den beiden Seiten. betragen. Dies bedeutet, daß bei vorgegebenem Vm der
Das Feld muß die Eigenschaft haben, daß ein mög- Strahlstrom in solchem Verhältnis erhöht werden
liehst breiter Elektronenstrahl auf einen kleinen Fleck kann, daß eine Leuchtstärke erzielt wird, die die
fokussiert wird. Es wurde gefunden, daß der beste 25 Leuchtstärke in gewöhnlichen Röhren um ein Mehr-Feldverlauf
dann vorliegt, wenn β zwischen 45 und faches übertrifft, und zwar selbst dann, wenn der
55° liegt. Das in Fig. 12 dargestellte Beispiel ent- Spannungswirkungsgrad kleiner als 50% ist.
spricht einem Wert von β = 50°. Außerdem muß auch. Dieser Vorteil ist dadurch bedingt, daß das ab-
die Funktion V{s) passend definiert sein. Ein gün- lenkende Feld als Elektronenlinse geringer Brennstiger
Feldverlauf ist in Fig. 12 mit Hilfe der Äqui- 30 weite wirkt, wobei die Brennweite in der Größenpotentiallinien
dargestellt. Diese sind in Bruchteilen Ordnung von d liegt. Eine obere Grenze für d ergibt
der maximalen positiven Spannung Vm beziffert, wie sich daraus, daß die Leuchtfleckbreite, die im angegez.
B. V/Vm = 0, .1, .2,... .9, 1.0. Es wurde weiter benen Beispiel d/20 betrug, kleiner als eine Zeilengefunden,
daß diejenigen Felder die besten fokussie- breite sein, muß. Bei 500 Zeilen bedeutet dies, daß d
renden Eigenschaften haben, welche die in dem. Bei- 35 kleiner sein muß als ein Fünfundzwanzigstel der
spiel nach Fig. 12 aufgezeigten Eigenschaften, be- Bildhöhe. Eine untere Grenze ist durch die Strahlsitzen.
Der maximale Gradient dV/dz muß ungefähr dicke und durch, den Faktor Herstellungsgenauigkeit
gleich VnJd sein. Will man beste Resultate erzielen, gegeben.
so darf darüber hinaus die Welle, bezogen, auf die Es wird nunmehr auch verständlich, warum der
mittlere Spannung Vml2, nicht symmetrisch sein, son- 40 Strahl in seiner rechtwinklig zum Schirm gelegenen
dern sie muß an der Seite des tiefen Potentials Ebene nicht unbedingt parallelisiert werden muß. Wie
flacher abfallen. Mit anderen Worten: der Wende- gezeigt, wirkt das örtliche Ablenkfeld wie eine Linse
punkt soll nicht bei Vm/2, sondern, muß unterhalb mit einer Brennweite von meistens etwa ein Fünfdieses
Wertes liegen. Wenn, die vorstehenden Bedin- undzwanzigstel der Schirmhöhe. Andererseits wirkt
gungen erfüllt sind, kommt es auf die genaue Form 45 die Linse der Elektronenschleuder, selbst wenn sie
der V(ß)-Kurve nicht so sehr an. Insbesondere ist es den Strahl auf den ihr zugewandten Rand des Schirgleichgültig,
ob V exakt auf Null oder auf ein etwas mes fokussiert, wie eine Linse, deren Brennweite
über dem Niveau der Elektronenschleuder liegendes wenigstens das Doppelte der Schirmhöhe beträgt,
Potential abfällt, weil die Elektronen in das obere wenn man einen Vergleich zu den Verhältnissen zieht,
Gebiet des abzulenkenden Feldes gar nicht eintreten. 50 die vorliegen, wenn die Schleuderlinse den Strahl im
Wie Fig. 12 zeigt, ist es mit einem passenden Feld Unendlichen fokussiert. Unter Anwendung der
möglich, einen Strahl, der etwas breiter ist als d/2, Linsengesetze folgt daraus·, daß selbst dann, wenn die
auf einen Bereich von nur d/20 Breite zu fokussieren, Elektronenschleuder auf . eine Minimalentfernung
und zwar mit einem Einfallswinkel von 5 bis zu 50° fokussiert, der Endfokus nur um etwa, ein Fünfzigstel
gegen die Normale. Der Fokus liegt bei etwa 55 oder 2% der kürzeren, in der Größenordnung· von: d
VIV1n = 0,7; dies bedeutet, daß die Elektronen, auf gelegenen Brennweite verschoben wird; die Verschiedem
Schirm mit nur 70% der Energie ankommen, die bung beträgt mit anderen Worten nur etwa rf/50, und
sie hätten, wenn sie von der maximalen in der Röhre eine solche Verschiebung kann vollkommen vernachzur
Verfügung stehenden positiven. Spannung V1n be- lässigt werden. Es ist also nicht notwendig, den Elekschleunigt
worden wären. Dieses Verhältnis VIVm sei 60 tronenstrahl in seiner rechtwinklig zum Schirm gemit
»Spannungswirkungsgrad« bezeichnet. Verringert legenen Ebene zu parallelisieren, wenn auch in allen
man den Spannungswirkungsgrad noch etwas, so kann Zeichnungen der Strahl in dieser Ebene der Einfachman
eine noch bessere Fokussierung und eine der heit halber als Parallelbündel dargestellt ist. Es ist
Normalen noch näher kommende Inzidenz erzielen. sogar vorteilhaft, in dieser Ebene auf einen Punkt in
Mit /? = 45° kann der Leuchtfleck auf i/50 gebracht 65 Nähe des Leuchtfleckes oder auf den Leuchtfleck
werden, wobei Einfallswinkel von 5 bis 45° auftreten; selbst zu fokussieren, da dann die Spaltbreite d durch
dies geschieht auf Kosten des Spannungswirkungs- den Strahl am besten ausgenutzt wird.
grades, der dabei von 70 auf 58% abfällt. In Fig. 12 ist der Fall dargestellt, in welchem der
■ Ein Spannungswirkungsgrad von weniger als Strahl rechtwinklig zu der erwähnten Leiterschar ver-100%
bedeutet, daß bei gegebener Spannung Vm und 70 läuft, d. h., dieser Strahl hat in der Zeilenrichtung die
Ablenkung Null. Wenn nun ein Elektron, in Zeilenrichtung
um den Winkel α abgelenkt ist, so hat seine Energie in der Zeichenebene nur den Wert V7n cos2 a,
so daß dieses Elektron etwas früher abgelenkt wird als ein unter dem Winkel α =Null laufendes Elektron.
Dies bedingt, daß solche seitlich abgelenkten Strahlen zwar immer noch gut fokussiert sind, aber etwas
früher auf den, Schirm auftreffen. Legt man das Beispiel der Fig. 4 bis 7 zugrunde, in welchem der größte
gung darstellt. Angenommen, das Metallband 3 sei der Schuß, während die Kette zu einem Teil aus Glasfaserband
oder Glasfaserfäden 21 und zum anderen aus Streifen 22 aus z. B. Baumwolle, Nitrozellulose,
5 Kunstseide od. dgl. besteht. Diese Stoffe lassen sich alle leicht zerstören, und zwar mit Hilfe von Mitteln,
welche weder das Metall noch die Glasfasern angreifen. Baumwolle kann verbrannt, Nitrozellulose explosionsartig
zersetzt und Kunstseide od. dgl. mit einem
Wert von α 19° war, so beträgt der kleinste Wert von io passenden Lösungsmittel aufgelöst werden. Die Strei-
cos2 α = 0,895; mit diesem Wert ergibt sich, daß der fen 22 dienen nur dazu, die gegenseitige Lage der
Fokus für die am stärksten abgelenkten Elektronen nicht zerstörbaren Kett- und Schußfäden sauber zu
um etwa d/lO unter dem in Fig. 12 gezeigten, Fokus fixieren. Sie werden also später zerstört, und zwar
liegt. Da die Zeilenbreite etwa d/20 beträgt, ergibt vorzugsweise, nachdem die Leiterschar in ihre endsich,
daß in den beiden unteren Ecken der Fig. 4 die 15 gültige Lage gebracht worden ist. Das dann noch
Zeilen um etwa zwei Zeilenbreiten nach unten ge- übrigbleibende Gewebe zeigt im Schnitt Fig. 14 und,
krümmt sind. In den oberen Ecken beträgt die Abwei- in Vorderansicht, Fig. 15. Es sind nur so viele Glas-
chung weniger als eine Zeilenbreite. Diese Verzerrun- streifen 21 übriggelassen, daß die Metallbänder 3
gen können an, und für sich vernachlässigt werden, sicher gehaltert sind, ohne daß ein zu großer Bereich
sie können jedoch, wenn gewünscht, dadurch kompen- 20 ihrer Oberfläche verdeckt ist. Dieses Gewebe kann
siert werden, daß man die Leiter in der Faltschar nun frei in einem Rahmen befestigt oder z. B. mit
oder auch nur die Leiter in der Abtastschar um den,- Hilfe von Emailglas oder Glaskleber in eine iso-
selben Betrag nach oben krümmt. lierende Oberfläche eingebettet werden.
Die Fig. 12 veranschaulicht auch das Prinzip des Wenn, die Leiterschar in ihrer endgültigen Anord-Farbfernsehens
gemäß der Erfindung. Die Elektronen- 25 nung mit einem Isolator hinterlegt sein muß, so könbahnen
sind in dieser Figur zu drei dünneren, durch nen alle die nichtmetallischen Kettfäden, zerstört
Spalte voneinander getrennten Elektronenstrahlen werden. In diesem Fall ist es vorteilhaft, zwei Sorten
zusammengefaßt, die mit R, G und B bezeichnet sind. von Kettfäden zu verwenden, welche von verschiede-Die
Unterscheidung bedeutet: R = rot, G = grün, nen Mitteln zerstört werden. Als Beispiel sei ange-
B = blau. Der Einfallswinkel des Strahles R gegen die 30 nommen, ein Teil der Fäden besteht aus Acetat-Normale
beträgt etwa 45°, der des Strahles G etwa cellulose, der Rest aus Baumwolle. Das Gewebe wird
25° und der des Strahles B etwa 10°. Daraus folgt, dann in seiner endgültigen Form in einem Rahmen
daß man den Einfallswinkel in einem verhältnismäßig befestigt, und die Acetatcellulosefäden werden in
großen Bereich dadurch verändern kann, daß man den einem Lösungsmittel, welches Baumwolle nicht an-Strahl
seitlich verschiebt. Wie oben erläutert, ist es 35 greift, aufgelöst. Im Anschluß daran wird der Rahnicht
unbedingt notwendig, den ganzen Strahl parallel men gegen die isolierende Hinterlegung gepreßt, die
zu sich selbst zu verschieben, sondern es genügt, den- mit einem Klebmittel, wie Natriumsilikat, überzogen
jemigen1 Punkt zu verschieben, an welchem der Strahl ist. Schließlich wird die Baumwolle durch irgendein
die örtliche Ablenkzone trifft. Die Verschiebung von oxydierendes Mittel zerstört, so daß nur die in der
einer Gruppe zur benachbarten Strahlgruppe in der 40 isolierenden Grundschicht haftenden. Metallstreifen
Fig. 12 beträgt J/5; dies entspricht im obenerwähnten übrigbleiben. Ein Beispiel für die Aufbringung des
Beispiel fünf Zeilenbreiten. Es ist also keine über- Gewebes auf die Oberfläche des Leuchtschirmes wird
große Genauigkeit erforderlich. Auch ist zur Färb- weiter unten, erwähnt.
steuerung natürlich, nur eines der beiden Ablenkpaare Der Hauptvorteil der vorbeschriebenen Leiterschar
11., 12 erforderlich, obwohl es vorteilhaft sein kann, 45 ist, daß man das Gewebe leicht in die Form bringen
zwei Ablenkpaare zu verwenden, um Herstellungs- kann, die die Leiterschar gemäß der Erfindung haben
fehler ausgleichen zu können, und damit man unab- soll. Wenn z. B. die in Fig. 10 gezeigte Leiterschar
hängig von der jeweils abgetasteten Zeile immer mit verwirklicht werden soll, so werden die Glasplatte 2
ein und demselben Farbwechselsignal arbeiten, kann. und die Isolatorplatte 19 so nebeneinandergelegt, daß
Die Umsetzung der Auftreffwinkel in bestimmte 5° sie um die Strecke s gegeneinander verschoben sind
Farbwerte wird weiter unten im Zusammenhang mit und ein passender Spalt zwischen ihnen bleibt. Das
den Fig. 21 bis 32 erläutert. Gewebe wird dann gerade auf beide Platten gelegt und
Die Abtastschar kann· im Prinzip verhältnismäßig an ihnen angeklebt. Bringt man dann beide Platten
grob gehalten sein; die Schar auf der Schirmseite auf gleiche Höhe, so ergibt sich das Bild der Fig. 10.
muß jedoch so fein, sein, daß sie vom menschlichen 55 Es kann vorteilhaft sein, in der Schleife 5 eine ausAuge
bei normalem Blickabstand nicht aufgelöst wird, reichende Anzahl nicht zerstörbarer Glasfasern vor-Im
Prinzip ist es möglich, die zu beiden. Seiten des zusehen, während in allen den Teilen des Gewebes, die
Spaltes liegenden Leiter nicht einzeln, sondern letztlich an den festen isolierenden Platten liegen,
gruppenweise miteinander zu verbinden. \7orzugs- alle Fäden aus zerstörbarem Material bestehen
weise werden jedoch derartige Verbindungen über- 60 können.
haupt vermieden, und es wird auf beiden Seiten, eine In den Fig. 16 bis 20 ist die Abtaströhre und ihre
durchgehende Leiterschar verwendet. In Fig. 13 bis 15 Wirkungsweise erläutert. Aufgabe dieser Abtaströhre
ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Leiter- ist es, die Spannungswelle gewünschter Form zu er-
schar gemäß der Erfindung dargestellt. Wenigstens zeugen, die über die Abtastschar läuft, und zwar mit
zu Beginn der Fertigung einer solchen, Leiterschar 65 der Geschwindigkeit der Rahmenabtastung. Fig. 16 ist
wird von einem Gewebe Gebrauch gemacht, dessen eine perspektivische Ansicht der Außenelektrode 6
Kette metallisch ist, während der Schuß wenigstens dieser Abtaströhre, deren Umriß auch in den Fig. 3
teilweise aus leicht zerstörbaren, isolierenden Fäden und 7 gezeigt ist. Der Einfachheit halber sind nur die
besteht oder umgekehrt. Fig. 13 zeigt ein Beispiel, Leiter gezeigt, während die isolierende Hinterlegung
wo ein solches Gewebe den Ausgangspunkt der Ferti- 70 und die Halterungsf äden fortgelassen sind. Die Leiter 3
sind auf einer zylindrischen Oberfläche angeordnet, deren Grundlinie ungefähr die Form eines U hat; an
der offenen Seite ist eine Verengung erkennbar. Im Vordergrund der perspektivischen Fig. 16 verlaufen
die von der Abtastschar kommenden Leiter bis zur senkrechten Linie / horizontal; von da an verlaufen
sie zunächst schräg aufwärts, um an der Linie / wieder zur Horizontalen umzubiegen. Die Leiter verlaufen
weiter horizontal und in einer Schleife bis zur Linie K, wo sie wieder schräg nach oben umbiegen,
um von der Linie L bis zur Linie M wieder horizontal zu verlaufen. Von der Linie M aus neigen sich die
Leiter nach unten bis zur Endlinie JV, wo sie jeweils auf einem Niveau enden, das unterhalb des zur
Linie K gehörigen Niveaus liegt.
Zur praktischen Verwirklichung dieses Leiterverlaufs kann man leitende Linien auf einen biegsamen
Isolator, wie z. B. Glimmer, aufdrucken und diesen Isolator entsprechend der Linie 6 in Fig. 16 zurechtbiegen.
Vorzugsweise wird jedoch ein Gewebe der Art ao verwendet, wie es in Fig. 13 dargestellt ist; in diesem
Fall werden auf dem Gewebe isolierende Leisten dort befestigt, wo in der Zeichnung die Linien I, J, K, L,
M und N liegen. Das Ganze wird dann nach Maßgabe der Fig. 16 durch Verschiebung der Leisten parallel
zu ihrer Längsrichtung zurechtgebogen, bis die gewünschte Form vorliegt. Anschließend werden die
überflüssigen Fäden zerstört.
Fig. 17 ist ein Schnitt durch eine solche Abtaströhre entlang den Linien/,K aus Fig. 16; die Fig. 17 zeigt
eine Elektrodenanordnung der Abtaströhre. Diese Anordnung besteht aus einer zylindrischen Elektrode 7,
die im folgenden kurz »Gitter« genannt wird und welche die langgestreckte heiße Kathode 23 mit Heizdraht
24 enthält, und zwar hinter der geschlitzten Trennwand 25. Horizontalschnitte durch die Abtaströhre
sind in den Fig. 18 bis 20 gezeigt. Diese Figuren lassen, außer der bereits in den Fig. 3 und 7 dargestellten
Kollektorelektrode 8, Stangen 26 erkennen, welche während der Rücksprungphase als Kollektoren
dienen. Die erwähnten Figuren zeigen darüber hinaus schematisch die Wirkungsweise der Abtaströhre.
Fig. 18 zeigt die Verhältnisse im Ruhebereich der Abtaströhre, und zwar unterhalb der Ablenkzone und
während der Abtastphase. Hier haben alle Leiter das maximale positive Potential Vm, so daß zwischen einander
gegenüberliegenden Leitern kein elektrisches Feld besteht. Während dieser Phase ist die Kathode 23
auf dem Potential, welches die Kathode der Elektronenschleuder der Hauptröhre hat (bzw. etwa auf 5o>
diesem Potential), und die Elektroden 7 und 26 befinden sich ebenfalls genau oder angenähert auf diesem
Potential. Das Gitter 7 und die Trennwand 25 sind so konstruiert, daß ein nahezu paralleler Elektronenstrahl
in den auf dem Potential Vm befindlichen Außenraum
geschickt wird. Dieser Strahl wird vollkommen von der Elektrode 8 aufgefangen, die vorzugsweise auf
einem positiven Potential gehalten wird, das ausreicht, um alle Elektronen zu sammeln, so daß überflüssige
Wärmeverluste vermieden werden. e°
Ein weiterer Ruhebereich befindet sich oberhalb der Abtastzone, und auch in dieser ist das Potential der
Schar wieder gleichförmig, liegt aber so tief, daß der Elektronenstrom vollständig oder nahezu vollständig
abgeriegelt ist. Somit können in den beiden oberhalb und unterhalb der Abtastzone gelegenen Zonen keine
Elektronen die Leiter der Leiterschar erreichen; dabeibleibt hier das Potential dieser Leiter unverändert.
Fig. 19 zeigt die Verhältnisse in der Abtastphase selbst. In dieser Phase herrscht zwischen den Scharleitern
ein senkrechter Gradient, der in einen etwa im Röhrenquerschnitt liegenden Gradienten umgeformt
wird, und zwar durch die besondere Formgebung der Leiter, wie sie in Fig. 16 gezeigt ist. Es ist erkennbar,
daß die in Fig. 16 hintenliegende und der oberen Seite der Fig. 18 entsprechende Seite ein Potential hat, das
gegen die gegenüberliegende Seite positiv ist, so daß ein quer liegendes Ablenkfeld erzeugt wird. Es wird
somit ein im großen und ganzen dem senkrechten Gradienten proportionaler Elektronenstrom von den
Scharleitern aufgefangen, wodurch diese entladen werden.
Die Bedingung dafür, daß eine Welle an einem kapazitiv gleichförmig aufgeladenen Leiter entlang
unverzerrt weitergeleitet wird, ist, daß der Entladestrom proportional dem Längsspannungsgradient ist.
Wenn somit entsprechend der oben gegebenen einfachen Erläuterung der Gesamtstrom im Elektronenstrahl
konstant wäre und ein dem Gradienten proportionaler Bruchteil davon aufgefangen würde, so
könnte jede Wellenform weitergeleitet werden; daraus folgt, daß die Welle keinerlei Bestreben zeigt, einen
bestimmten Zustand anzunehmen, und dies bedeutet mit anderen Worten, daß die Welle instabil ist. Dies
wird auch bei einer genaueren mathematischen Durchrechnung bestätigt. Das Rechnungsergebnis zeigt aber
darüber hinaus auch, daß stabile Verhältnisse erzwungen werden können, wenn zwei Bedingungen erfüllt
sind. Die erste Bedingung ist, daß der Gesamtstrahlstrom mit mehr als der ersten Potenz des Potentials
am Eingang des Gitters 7 anwachsen muß. Diese Bedingung ist automatisch erfüllt, weil im Falle einer
raumladungsbegrenzten Streifenkathode der Strom mit der 2,5ten Potenz des erwähnten Potentials anwächst.
Die zweite Stabilitätsbedingung ist, daß die Elektronen mit einem etwas unter dem erwähnten
Eingangspotential liegenden Potential, d. h. unter den Potentialen an den Punkten /, K in Fig. 16 gesammelt
werden müssen. Infolgedessen wird es erforderlich, jeden Leiter 3 am Punkt JV unter sein Niveau am
Punkt K herunterzuführen. Ein weiteres zusätzliches Herunterziehen des Leiters ist darüber hinaus deswegen
erforderlich, weil die Elektronenbahnen nicht genau in einem Horizontalschnitt liegen, sondern
durch den senkrechten Gradienten nach unten abgelenkt
werden. Mit einem passenden Niederführungswert für die Leiter kann gezeigt werden, daß die Welle nicht
nur stabil ist, sondern sich auch sehr der in Fig. 12 wiedergegebenen optimalen Form nähert, die aus
elektronenoptischen Überlegungen ermittelt wurde.
Ein weiteres nochmal zusätzliches Niederführen der Leiter zwischen K und JV kann dadurch erforderlich
werden, daß man der Sekundäremission der Leiter begegnen muß. Die Sekundäremission hat zur Folge,
daß der Strom bei einem höheren Potential gesammelt wird; der Effekt ist jedoch klein, da dieSekundärelektronenabgabe
der meisten reinen Metalle bei niedrigen Werten, der Elektronenenergie zwischen. 1 und 2 kV
liegt; die günstigsten Betriebsspannungen, Vm liegen
dagegen, in der Größenordnung von 5 bis 15 kV.
An Stelle der einen, schlitzförmigen öffnung in der Trennwand 25 kann mit Vorteil eine Reihe kreisförmiger
Öffnungen benutzt werden, da so die mechanische Festigkeit der Gitterelektrode größer ist und
da die Emission einer solchen Elektronenschleuder mit der 3,5ten Potenz des angelegten elektrischen
Feldes wächst.
Die Fig. 20 zeigt die Wirkungsweise der Abtaströhre in der Rücksprungphase. Zweck dieses Arbeitstaktes
ist es, das Potential der ganzen Leiterschar auf
das Niveau Vm zu bringen. Wenn die Abtastphase
beendet ist und die ganze Leiterschar auf das Potential der Kathode der Elektronenschleuder entladen ist,
so wird das Potential der Kathode 23 zusammen mit dem des Gitters 7, 25 um etwa 5001VoIt unterhalb
dieses Niveaus gesenkt, und der Kollektor 8 wird noch etwas negativer gemacht, so daß in dieser Arbeitsphase
der Kollektor 8 keine Elektronen sammeln kann. Gleichzeitig wird das Potential der Kollektordrähte 26
Hauptstrahlstrom auch dazu beiträgt, die Schar zu entladen, und zwar mit veränderlicher Geschwindigkeit,
entsprechend der sich dauernd verändernden Leuchtstärke der Bildpunkte. Wenn jedoch der
Hauptstrahlstrom kleiner gemacht wird als etwa 5 % des Abtaströhrenstroms, so ist die durch ersteren
bedingte Bildstreckung in Richtung der Rahmenabtastung zwar beim Schwarzweißfernsehen unmerklich,
kann aber bei
Farbfernsehsvstemen
erhöht, z. B. auf 100! Volt oberhalb des Potentials der io immer noch störend wirken, wie später noch erläutert
Kathode der Elektronenschleuder. Während in der vorhergehenden Phase (Fig. 18 und 19) die Linsenwirkung
des Gitters 7 zusammen mit der der Drähte 26 gerade ausreichte, den Elektronenstrahl zu parallelisieren,
werden in der nun vorliegenden Phase,
werden wird. Die Verhältnisse beim Schwarzweißfernsehen erklären sich daraus, daß, obwohl ein Wechsel
in der Höhenlage der Rahmenabtastung in der Größenordnung von 5 °/o durchaus merklich wäre, wenn er
in 15 allein und plötzlich aufträte, solch ein großer, einer
welcher das Potential der Drähte 26 beispielsweise Verdoppelung der mittleren Leuchtkraft des Bildes
600 Volt über dem des Gitters 7 liegt, die Elektronen oder der Abdunkelung entsprechender Wechsel notvon
der Linse überfokussiert, wie dies in Fig. 20' ge- wendigerweise Hand in Hand geht mit einem plötzzeigt
ist, und der ganze Elektronenstrahl, mindestens liehen Szenenwechsel des dargestellten Bildes oder
aber dessen Hauptteil, fällt auf die Scharleiter zu 20 doch eines großen Teils dieses Bildes Darüber hinaus
beiden Seiten, und zwar mit Energien von etwa unterscheiden sich zwei aufeinanderfolgende Rahmenabtastungen
sehr selten stärker als um einen kleinen Bruchteil ihrer mittleren Leuchtkraft.
Aber auch diese kleinen Fehler können nach dernselben Verfahren gemäß der Erfindung ausgeglichen
werden, durch das auch die Rahmenabtastung ge-
500 €V. Bei dieser Spannung oder nahe dieser Spannung
haben reine Metalle ihre größte Sekundärelektronenabgabe,
und zwar ist das Sekundärelektronenverhältnis größer als 1.
Die Sekundärelektronen werden von den Stangen 26 aufgefangen, wie dies in Fig. 201 angedeutet ist. so daß
die Leiterschar bestrebt ist, sich selbst auf das Potential der Kollektoren 26 aufzuladen. Nunmehr werden
die Potentiale der Elektroden 23, 7, 25 und 26 zusammen erhöht, und zwar so, daß die obenerwähnten,
zwischen diesen Elektroden bestehenden Potentialunterschiede erhalten bleiben, bis die Kollektoren 26
das Potential V1n erreichen.
In diesem Augenblick wird die ganze Leiterschar auf das maximale positive Potential aufgeladen, und
die neue Abtastphase kann nach einer kurzen, für die Synchronisation erforderlichen Zeitspanne beginnen.
Es sei noch bemerkt, daß die Wärmeentwicklung wähsteuert wird. Es ist vorteilhaft, den Strom der Abtaströhre
stärker zu machen, als dies notwendig wäre, um die erforderliche Geschwindigkeit für die Ralimenabtastung
zu erzielen, so daß dieser Strom nur während eines Bruchteils der für das senkrechte Weiterrücken
erforderlichen Zeit zu fließen braucht. Der einfachste Weg zum Steuern der Abtastgeschwindigkeit
besteht dann darin, diesen Bruchteil der Zeit dadurch zu verändern, daß man eine negative Vorspannung an
das Röhrengitter 7 anlegt, z. B. einmal während jeder Zeilenabtastung, so daß die senkrechte Abtastung für
die gewünschte Zeitspanne gestoppt wird. Darüber hinaus kann dieser Zeitbruchteil vom Strahlstrom ab-
rend der Rücksprungphase gering ist, weil die Elek- 40 hängig gemacht werden, und zwar so. daß die Abtasttronenenergien
beim Sammeln in der Größenordnung
von nur 500· eV liegen, wie dies für eine gute Sekundärelektronenabgabe erforderlich ist.
von nur 500· eV liegen, wie dies für eine gute Sekundärelektronenabgabe erforderlich ist.
Die nächste Abtastphase wird durch das Elektroden-
(Fig. 11) eingeleitet, daß, wie oben be-
element 20
schrieben, dauernd auf oder nahe auf dem Potential der Kathode der Elektronenschleuder gehalten wird.
Wenn die Rücksprungphase beendet ist, so daß die Leiterschar auf das Potential V1n aufgeladen ist, ruft
die Elektrode 20 am oberen Ende der Abtaströhre den quer gerichteten Potentialgradienten hervor, der zum
Ablenken eines Teils des Elektronenstroms dient, und zwar so, daß dieser die Scharleiter entlädt, wodurch
die Abtastwelle gestartet wird, wenn der Elektronenstrom durch Abschalten der im Verhältnis zur
Kathode 23 negativen Vorspannung des Gitters 7 eingeschaltet wird.
In der vorliegenden Erfindung ist die Dauer der Rahmenabtastung bestimmt durch die Kapazität der
Leiterschar und durch den Röhrenstrom; genauer gesagt, ist der maßgebende Faktor die Zeit, in welcher
diese, auf das Potential Vm aufgeladene Kapazität
durch den von der Schar aufgefangenen Strom entladen wird. Die Kapazität der Schar gegen Erde
geschwindigkeit unabhängig von der Bildhelligkeit wird. Dies kann dadurch bewerkstelligt werden, daß
man auf an sich wohlbekannte Art den Strahlstrom über eine Zeilenzeitspanne integriert und die Abtaströhre
für eine der Summe proportionale Zeit ausschaltet, z. B. dadurch, daß man eine dieser Summe
proportionale Spannung zu einer negativen Sägezahnspannung hinzitaddiert welche eine der Zeilenabtastung
entsprechende Periode hat. Vorzugsweise wird diese Anhalteoperation während des Zeilenrücksprungs
durchgeführt.
In den Fig. 21 bis 32 sind mehrere Typen von Farbschirmen für die Röhre gemäß der Erfindung und das
Herstellungsverfahren dieser Schirme erläutert. Bei allen diesen Schirmen ist die Farbe abhängig vom Auftreffwinkel
des Strahles. In Fig. 21 ist gezeigt, daß in der Glasplatte 2 des Schirmes Nuten 27 vorgesehen sind.
Die Stege zwischen den Nuten sind von den metallischen Scharleitern überdeckt. Die Innenfläche der
Nuten ist mit Streifen 28, 29 und 30 überzogen, die aus verschieden fluoreszierenden Pulvern bestehen,
z. B. 28 rot, 29 grün und 30 blau. Bei einer anderen Ausführungsform können diese Streifen jedoch axv'n
drei verschiedene Pigmente enthalten, die als Farb-
besteht zur Hauptsache aus ihrer Kapazität gegen die 65 filter wirken und mit einem weiß fluoreszierenden
Rückplatte 4. Vorzugsweise soll diese Kapazität so Pulver bedeckt sind. Diese Pulver- oder Pigmentgroß gemacht werden, daß der zu ihrer Entladung er- streifen können durch Aufspritzen aufgebracht sein,
forderliche Strom ein Vielfaches, z. B. das 10- bis wobei der Winkel, unter dem aufgespritzt wird, dem
20fache des das Fernsehbild erzeugenden Hauptstrahl- Einfallswinkel des Elektronenstrahls bei in Betrieb
stromes ist. Der Grund hierfür ist, daß der erwähnte 70 befindlicher Röhre entspricht. Die spezielle Form der
Nuten ermöglicht ein genaues Aufspritzen, da ihr Luftwiderstand groß ist und ein stagnierendes Luftkissen
gebildet wird. Aufspritzen im Vakuum oder bei Unterdruck ist jedoch vorzuziehen. Pigmentstreifen
können auch in bekannter Weise auf fotografischem Wege erzeugt werden. Die Außenfläche der Stege kann
z. B. mit Hilfe einer elastischen Walze zunächst mit einer leitenden Paste bedruckt werden, worauf
galvanoplastisch verdickt wird.
Fig. 22 bis 24 erläutern drei Arbeitsstufen bei der Herstellung der Nuten durch Einätzen. Es werden
zunächst Streifen 31 eines passenden, widerstandsfähigen Materials durch Aufdrucken oder nach einem
fotomechanischem Verfahren aufgetragen. Fig. 22 zeigt die erste Stufe des Ätzvorganges, bei welchem
symmetrische, annähernd kreiszylindrische Nuten gebildet werden. Um die erforderliche Unsymmetrie zu
erzielen, wird nunmehr zunächst weiteres widerstandsfähiges Material 32 auf die rechten Kanten der Stege
aufgebracht, wie Fig. 23 zeigt, und das Material zu beiden Seiten etwas heruntergezogen, um zu vermeiden,
daß die Stege unterhöhlt werden. Der weitere Ätzvorgang beginnt und verläuft asymmetrisch, wie
Fig. 24 zeigt, bis die in Fig. 21 dargestellte Form 27 vorliegt. Diese Ausführungsform hat noch den Nachteil,
daß die Farbstreifen 28, 29 und 30 unter verschiedenen
Winkeln am Schirm anliegen, so daß von der Blickrichtung des Beschauers abhängige Farbeffekte
auftreten. Diese können jedoch dadurch vermindert werden, daß man die Oberflächenschicht des
Schirmes aus zerstreuendem Opalglas fertigt.
Fig. 25 zeigt eine Verbesserung dieses Bildschirmtyps, wobei die Farbstreifen 28, 29 und 30 der Schirmoberfläche
gegenüberliegen. Dies wird dadurch erreicht, daß man die Oberfläche der Schirmplatte 33 aus einem
Glas fertigt, das leichter löslich ist als die Grundplatte 2. Der Ätzvorgang verläuft dann bis zu einem
gewissen Punkt wie in Fig. 22 bis 24, wird aber dann in der Ebene der vergleichsweise unlöslichen Grundplatte
2 abgebremst. Fig. 26 zeigt eine weitere Verbesserung. Die Grundplatte 2 ist mit Stegen 34 versehen,
welche die Form der ausgeätzten Nuten schärf er definieren und die Gefahr des Unterschneidens der
Hauptstege 33 verhindern.
Die Fig. 27 und 28 zeigen eine weitere Abänderungsform des Schirmes; bei der Herstellung geht man
ebenfalls von einer Grundplatte aus, wie sie in Fig. 26 dargestellt ist. Die Hauptstege sind jedoch hier aus
Metall hergestellt, und zwar in zwei Arbeitsgängen. Zunächst werden die Stege 34 mit einem leitenden
Überzug bestrichen, z. B. mit Hilfe einer elastischen Walze; die Hauptstege werden durch galvanoplastische
Ablagerung in einem Elektrolyten erzeugt. Wie Fig. 28 zeigt, werden die metallischen Stege 35 anschließend
mit Metall bespritzt, und zwar unter einem geneigten Winkel, wodurch die Vorsprünge 36 entstehen.
Die vorstehend beschriebenen Farbschirme haben den Nachteil, daß ihre Leiter 3 einzeln oder gruppenweise
mit den entsprechenden Leitern der Leiterschar verbunden werden müssen. Eine bevorzugte Ausführungsform
eines Farbschirmes gemäß der Erfindung, die in den Fig. 29 bis 32 dargestellt ist, vermeidet
auch diesen Nachteil. Bei diesem Schirm sind die am Schirm anliegenden Leiter 3 identisch mit den Leitern
der Abtastschar; die Leiter werden dadurch auf den »Schirm aufgebracht, daß man auf eine Schirmplatte
passender Ausbildung einen Teil desselben Gewebes aufbringt, das auch die Abtastschar und die Abtaströhre
bildet und das bereits in den Fig. 13 bis 15 erläutert wurde. Die Fig. 29 und 30 zeigen zwei rechtwinklig
zueinander liegende Schnitte durch einen solchen Schirm, während Fig. 32 eine Draufsicht darstellt.
Die Grundplatte 2 ist mit Stegen 37 versehen, die vorzugsweise geschwärzt sind. Das Gewebe wird
z. B. in seinem ursprünglichen, inFig. 13 gezeigten Zustand aufgelegt und mit Hilfe eines passenden Klebers,
wie z. B. Natriumsilikat, befestigt. Die überflüssigen Kettfäden werden anschließend zerstört, und zwar
vorzugsweise solange das Gewebe noch unter Druck
ίο steht, so daß die Metallstreifen 3 sicher an die Stege
37 angeheftet werden. Dies kann z. B. durch Aufdrücken von mit einem Lösungsmittel getränktem
Löschpapier erfolgen. Schließlich können die noch zurückgebliebenen unlöslichen Kettfäden auch noch
beseitigt werden, und zwar unter Benutzung eines der oben angegebenen Mittel, obwohl eine geringere Anzahl
solcher Fäden keineswegs stört. Man kann jedoch auch in den Teil des Gewebes, der auf den Schirm zu
liegen kommt, alle Kettfaden aus zerstörbarem Material machen, so daß nach dem ersten oben erwähnten
Arbeitsschritt schon nur noch die Metallstreifen zurückbleiben. Fig. 31 ist ein Schnitt durch
einen solchen Schirm, der nur in gleichmäßigem Abstand voneinander auf den Stegen 37 liegende Metallbänder
enthält. Im Anschluß daran können die Farbstreifen 28j 29 und 30 nach einer der bereits
erwähnten Methoden aufgebracht werden, also z. B. durch Aufspritzen oder mit Hilfe fotografischer Verfahren.
Während der Herstellung des Schirmes kann derjenige Teil des Gewebes, der später die Abtastschar
und die Abtaströhre bilden soll, zu einer festen Rolle aufgewickelt sein. Umgekehrt kann man, wenn die
Schirmanordnung an letzter Stelle fertiggemacht wird, auch den Schirmteil des Gewebes derart aufrollen.
Die Röhre gemäß der Erfindung eignet sich zusammen mit den erläuterten Farbschirmen für alle
bekannten Fernsehübertragungssysterne. Bei einem
Punktfolgesystem wird die senkrechte Ablenkung in derselben Weise bewerkstelligt wie beim Schwarzweißfernsehen.
Dies trifft auch für Simultansysteme zu, mit dem Unterschied, daß die in den vorstehenden
Beispielen erwähnte eine Elektronenschleuder durch drei Elektronenschleudern ersetzt werden muß, und
zwar für jede Farbe eine. Bei Zeilenfolgesystemen ist die Wirkungsweise etwas anders, da hier jede Zeile
festgehalten werden muß, während sie hintereinander in drei verschiedenen Farben abgetastet wird. Infolgedessen wird die Rahmenablenkung am besten einmal
auf je drei Rücksprünge betätigt. In senkrechten Folgesystemen ist die Wirkungsweise die gleiche wie
vorher im Zusammenhang mit der Schwarzweißübertragung beschrieben; allerdings sind die Anforderungen
hinsichtlich der Gleichheit der Abtastung in aufeinanderfolgenden Rahmenabtastungen wesentlich
schärfer. Es kann vorkommen, und zwar verhältnismäßig oft, daß ein Bild fast ganz in einer Farbe
erscheinen muß, z. B. in blau; trotzdem muß die rote Rahmenabtastung und die grüne Rahmenabtastung
mit derselben Geschwindigkeit laufen, und zwar mit einer Genauigkeit von etwa ein Fünfhundertstel, um
Farbverwischungen zu verhindern. Um die Röhre dieser Betriebsart anzupassen, wird vorzugsweise der
Entladestrom in der Abtaströhre z. B. 50mal größer gemacht als der Strom im Hauptstrahl; außerdem
wird die obenerwähnte Strahlstromkorrektion mit einer Genauigkeit von 10% durchgeführt. Dadurch
wird sichergestellt, daß auf einanderf olgende senkrechte Farbablenkungen niemals mehr als um ein Fünfhundertstel
differieren, d. h. also niemals mehr als um etwa eine Zeile.
709 806/118
Fig. 33 zeigt einen Schnitt durch den bereits in den Fig. 4 bis 6 gezeigten Elektronenspiegel. Es handelt
sich um einen im wesentlichen zylindrischen Spiegel, dessen Feld zwischen zylindrischen Leitern 13 und 14,
die auf maximalem positivem Potential liegen, und einem Profilblech 15 erzeugt wird, das sich auf oder
nahezu auf dem Potential der Kathode der Elektronenschleuder befindet. Dieses System unterscheidet sich
von den üblichen Elektronenspiegeln durch die Anordnung des mittleren Leiters 14, dessen Wirkungsweise
die Vorrichtung eigentlich zu einem Elektronenlinsensystem mit gekrümmter optischer Achse macht.
Fig. 33 zeigt die Äquipotentiallinien, welche mit VIVn-Werten
beziffert sind; dabei ist Vm das an 13 und 14
liegende Potential, während angenommen ist, daß 15 auf Nullpotential liegt, also auf dem Potential der
Kathode der Elektronenschleuder. Die Figur veranschaulicht darüber hinaus drei Elektronenbahnen. Die
Figur läßt erkennen, daß, wenn der parallelisierte Strahl in der Symmetrieebene fokussiert ist, der auslauf
ende Strahl wiederum parallelisiert ist und parallel zur Richtung des einfallenden Strahles verläuft. Eine
genauere Durchrechnung ergibt, daß es, um dieses Ergebnis zu erzielen, nicht notwendig ist, einen breiten
Strahl genau in einem Punkt der Symmetrieebene as zu fokussieren. Es wurde vielmehr gefunden, daß es
ausreicht, wenn der Fokus desjenigen dünnen Strahlbündels, das die Symmetrieebene unter einem rechten
Winkel erreicht, in dieser Ebene fokussiert ist. Die Mittelbahn dieses dünnen Bündels sei die optische
Achse genannt. Es wurde gefunden, daß diejenigen Elektronenbahnen, welche in einem größeren Abstand
von der optischen Achse in den Spiegel eintreten, die Symmetrieebene etwas oberhalb des Schnittpunktes
mit der optischen Achse treffen, und zwar mit einem Einfallswinkel gegen die Normale, der sowohl positiv
als auch negativ sein kann. In erster Näherung ist diese kleine Höhendifferenz eine quadratische Funktion
des genannten Einfallswinkels. Dies bedeutet aber, daß in diesem Bereich ein Strahl, der die Symmetrieebene
in einer Höhe h und unter einem Einfallswinkel + α trifft, sich auf der anderen Seite als Strahl
unter dem Winkel — α fortsetzt und ebenfalls parallel zur Symmetrieebene austritt. Mit anderen Worten,
das Spiegelsystem hat auf Grund seiner Symmetrieeigenschaften keine »Fehler zweiter Ordnung« und
behält seine Eigenschaften, wie sie in. Fig. 33 dargestellt sind, auch für verhältnismäßig breite
Strahlen.
Darüber hinaus werden parallelisierte Strahlen auch parallelisiert zurückgeworfen, und zwar parallel zu
ihrer ursprünglichen Richtung, und dies auch dann, wenn diese Richtung nicht parallel zur Symmetrieebene liegt, sondern unter einem Winkel zu dieser geneigt
ist. Dies ist ein wesentlicher Vorteil, weil somit eine leichte Kippung oder Fehljustierung des Spiegelsystems
keinerlei störende Folgen hat. Eine dritte wertvolle Eigenschaft eines solchen Systems besteht
darin, daß ein Strahl, der nicht parallelisiert ist, aus dem System mit demselben Konvergenz- oder Divergenzwinkel
austritt. Dies ist eine Folge der Tatsache, daß es sich bei dem in Fig. 33 gezeigten System um
eine in der Optik unter dem Namen Telskopsystem bekannte Anordnung handelt. Schließlich sind dank
der fast optimalen Eigenschaften des im einzelnen in Fig. 33 gezeigten elektrischen Feldes geringfügige Abweichungen
der genauen Form des Systems ohne wesentliche Folgen; sie können durch eine kleine
Gleichvorspannung, die an die Elektrode 15 angelegt wird, kompensiert werden.
Genau genommen, hat ein solches zylindrisches System die erwähnten Eigenschaften nur gegenüber
Elektronenbahnen, die nahezu parallel zur Zeichenebene der Fig. 33 verlaufen. Elektronen mit einer der
Spannung Vn entsprechenden Energie, die von dem Zeilenablenksystem 16 so abgelenkt sind, daß sie unter
einem Winkel α gegen diese Ebene eintreten, verhalten sich so, als ob sie in der Zeichenebene nur die
Energie Vm cos2 α hätten. Diese Elektronen werden
überfokussiert und treten in einem etwas divergierenden Bündel aus. Dieser Effekt kann dadurch vollständig
vermieden werden, daß man eine Spannung Vm sin2 α
an die Elektrode 15 anlegt, so daß der Spannungsabfall in der Linse Vm (1 — sin2α) = Vmcos*a beträgt.
Diese Korrekturspannung erhält man in wohlbekannter Weise durch Quadrieren der zwischen den Zeilenablenkern
16 liegenden Spannungen.
Ein weiteres Korrekturverfahren besteht darin, daß man in geringem Maße von der genauen zylindrischen
Ausbildung des Elektrodensystems abweicht, und zwar vorzugsweise dadurch, daß man die Mittelelektrode
14 etwas verbiegt, so daß ihr Abstand von der Elektrode 15 an den Enden etwas größer ist als in
der Mitte des Spiegelsystems.
Es sei noch bemerkt, daß das Gewebe oder eine mit Hilfe eines solchen Gewebes erzeugte Leiterschar für
sich allein genommen bei der Konstruktion von Kathodenstrahlröhren und elektronischen Geräten im
allgemeinen neu ist. wenn im vorstehenden die Leiterschar aus einem Gewebe auch nur im Zusammenhang
mit anderen Konstruktions- und Verfahrensmerkmalen beschrieben worden ist; die Leiterschar bzw. das
Gewebe können mit Vorteil auch allein auf diesem Anwendungsgebiet benutzt werden.
Claims (27)
1. Kathodenstrahlröhre mit im wesentlichen ebenem Leuchtschirm, einer Einrichtung zur Erzeugung
eines im wesentlichen innerhalb einer zur Schirmebene parallel liegenden Ebene verlaufenden
Elektronenstrahls, Einrichtungen zur Strahlablenkung in beiden Schirmkoordinaten und einer
Einrichtung zur Ablenkung eines Endabschnittes des Elektronenstrahls in Richtung auf den Schirm
hin, welche den Strahl auf den Schirm aufprallen läßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung
zur Ablenkung des Elektronenstrahls (E) in der einen Schirmkoordinate und gleichzeitig zur Ablenkung
des Endabschnittes in Richtung auf den Schirm (2) zu von einer Elektrodenschar (3)
gebildet wird, die in einer im Abstand vom Schirm gelegenen, im wesentlichen zu diesem parallel verlaufenden
Ebene liegt und ein elektrostatisches Feld mit einer zur Schirmebene normalen Komponente
erzeugt, das in Richtung quer zu den Elektroden verschiebbar ist, wobei der Elektronenstrahl
sich in dem Zwischenraum zwischen der Elektrodenschar und dem Schirm erstreckt.
2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldlinien zwischen
der Elektrodenschar und dem Schirm einen derartigen, von der Senkrechten abweichenden Verlauf
haben, daß der Elektronenstrahl in einer Dimension auf den Schirm fokussiert ist.
3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenschar
sich im wesentlichen über die ganze Schirmfläche erstreckt und daß eine Vorrichtung vorgesehen ist,
mit deren Hilfe eine Potentialverteilung zwischen
den einzelnen Scharelementen erzeugt wird, so daß sich die gewünschte elektrostatische Feldverteilung
in einem gewünschten Bereich dieser Schar ausbildet.
4. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Potentialverteilung
der gewünschten Form als eine über die Schar geleitete Wellenfront erzeugt wird.
5. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 3 und 4, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung
zur Erzeugung einer Elektronenentladung zusätzlich zu dem erwähnten Elektronenstrahl und
durch eine Vorrichtung zum Steuern dieser Elektronenentladung derart, daß diese durch Elektronenbombardierung
auf die Elemente der Elektrodenschar zwecks Beeinflussung der Potentialverteilung
einwirkt.
6. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen im
wesentlichen ebenen Leuchtschirm und durch eine ebene Elektrodenschar in Form paralleler, voneinander
isolierter Linearleiter am Leuchtschirm, ferner gekennzeichnet durch eine zweite Elektrodenschar
aus parallelen, voneinander isolierten Linearleitern, welche im Abstand von der ersten
Schar in einer im wesentlichen zu dieser parallelen Ebene liegt und wobei die Leiter der zweiten Schar
einzeln oder gruppenweise mit den Leitern der ersten Schar, und zwar gegen diese gestaffelt, verbunden
sind, weiterhin gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Erzeugen eines im Raum
zwischen den Elektrodenscharen liegenden Elektronenstrahls, der senkrecht zu den Scharleitern
verläuft, und zwar so, daß — in Elektronenflugrichtung gesehen — jeder Leiter der ersten Schar
jenseits des mit ihm in Verbindung stehenden Leiters der zweiten Schar liegt, und durch eine
Vorrichtung zum Steuern der Potentialverteilung auf den Leitern der erwähnten Elektrodenscharen
derart, daß ein Endstück des genannten Strahles innerhalb eines gewünschten, durch eine Gruppe
benachbarter Leiter festgelegten Bereiches gegen den Schirm und zum Aufprall auf diesen abgelenkt
wird.
7. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Staffelung der Leiter
der ersten Schar in Strahlrichtung gegenüber den jeweils mit ihnen verbundenen Leitern der zweiten
Schar mit dem Abstand der beiden Scharen voneinander derart verknüpft ist, daß jede miteinander
verbundene Leiter beider Scharen enthaltende Ebene mit der beiden Scharebenen gemeinsamen
Normalen einen Winkel bildet, der vorzugsweise zwischen 40 und 55° liegt.
8. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung
der Leiter der zweiten Elektrodenschar, daß diese sich in einem Bereich erstrecken, in welchem sie
die erwähnte Elektronenquelle umfassen.
9. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine
weitere, mit der Elektronenquelle zusammenwirkende Elektrode enthält, welche so angeordnet
ist, daß sie nach Maßgabe des jeweiligen Arbeitstaktes entweder Elektronen der erwähnten Elektronenquelle
oder durch Sekundärelektronenemission aus den Scharelektroden befreite Elektronen
auffangen kann.
10. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter der zweiten
Elektrodenschar sich in einen Bereich erstrecken, in welchem die Leiterschar zu U-förmigem Querschnitt
ausgebildet ist und daß vorgesehen sind: erstens eine Kathode, welche sich im wesentlichen
in Längsrichtung dieses Bereiches erstreckt und von der U-Form umfaßt ist, zweitens eine Steuerelektrode,
die im wesentlichen zwischen den verlängerten Scharleitern und der erwähnten Kathode
so angeordnet ist, daß sie diese umfaßt, und die so geformt ist, daß sie die von der erwähnten Kathode
ausgesandten Elektronen gegen die Öffnung des U richtet, drittens eine an der Öffnung des U angeordnete
Elektrode zur Aufnahme der zwischen den U-Schenkeln austretenden Elektronen, und viertens
mindestens eine sich innerhalb des U in Nähe der Scharleiter erstreckende Elektrode zur Aufnahme
von unter der Wirkung eines Elektronenbombardements aus den Scharleitern befreiten Sekundärelektronen.
11. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch eine derartige
Verformung der Scharleiter im U-Bereich, daß jeder der den einen U-Schenkel bildenden
Leiter gegen den mit ihm verbundenen Leiter auf dem anderen U-Schenkel derart verschoben ist, daß
ein in den U-Schenkeln liegender, senkrecht zu den Scharleitern gerichteter Potentialgradient ein im
U-Querschnitt liegendes elektrostatisches Feld nach sich zieht, so daß eine von der erwähnten Kathode
auf gewisse Leiter der Schar zwecks Änderung deren Potentials aufgebrachte Entladung eine sich
über die Schar fortpflanzende Potentialwelle einleitet.
12. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 11, gekennzeichnet
durch eine derartige Verformung der Scharleiter, daß eine gewünschte Stromverteilung
in der Entladung herrscht, die eine gewünschte Potentialverteilung in der fortgepflanzten Wellenfront
nach sich zieht.
13. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine derartige Verformung und
solche Dimensionen der Leiterschar, daß bei passenden Energieverhältnissen die Fortpflanzungsgeschwindigkeit
der erwähnten Wellenfront der Geschwindigkeit der Rahmenabtastung eines Fernsehempfängers entspricht.
14. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 6 bis 13, gekennzeichnet durch eine kapazitiv
mit den die erwähnten Scharen bildenden Leitern zusammenwirkende Rückelektrode.
15. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
Elektrodenscharen von einem Gewebe gebildet werden, in dem die die Scharen bildenden Leiter
mit Fasern oder Fäden aus isolierendem Material verwebt sind.
16. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 6 bis 15, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung
zum Verrücken des Elektronenstrahls in einer zur Schirmebene normalen Richtung zwecks
Veränderung des Winkels, unter dem der erwähnte Strahl a.uf den erwähnten Schirm auffällt.
17. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Schirm mit
mindestens einer aus der Ebene der ersten Elektrodenschar in Richtung der einfallenden Elektronen
verschobenen, fluoreszierenden Oberfläche versehen ist, die in getrennte Zonen unterteilt ist,
welche beim Auftreffen von Elektronen mit verschiedenfarbiger Fluoreszenz reagieren und so
angeordnet sind, daß sie bei verschiedenen Auftreffwinkeln
des Elektronenstrahls von diesem selektiv getroffen werden.
18. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die aktivierten Oberflächen
an den Innenwandungen von Nuten oder Kanälen, welche in das Schirmmaterial eingelassen
sind, liegen, wobei die erste Elektrodenschar auf den zwischen den Nuten oder Kanälen stehengebliebenen
Stegen des Schirmmaterials aufgebracht oder ausgebildet ist.
19. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Schirm mit aus dem
Schirmmaterial bestehenden, auf einer Seite des Schirms vorstehenden und im Abstand voneinander
verlaufenden Rippen versehen ist, wobei die die erste Elektrodenschar bildenden Leiter sich quer
zu diesen Rippen erstrecken und auf diesen gehaltert sind, daß die Grundmaterialoberfläche
zwischen den Rippen in mehrere, verschieden fluoreszierende Stoffe enthaltende Bereiche eingeteilt
ist, von denen jeder einer Farbreaktion entspricht und wobei diese Bereiche hinsichtlich
der Leiter der erwähnten Elektrodenschar so angeordnet sind, daß sie für den Elektronenstrahl in
Abhängigkeit von dessen Einfallswinkel selektiv zugänglich sind.
20. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ihre
Elektronenschleuder zur Erzeugung des Elektronenstrahls so angeordnet ist, daß sie einen
Strahl in eine im wesentlichen zur Elektrodenschar parallele und im Abstand von der S char anordnung
gelegene Ebene schickt, und daß Mittel zum Umlenken des Strahles in den Raum zwischen den
Scharen vorgesehen sind.
21. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Umlenken
des Strahles mit einer im wesentlichen U-förmigen Elektrode, zwei weitere jeweils nahe
dem Rand der Schenkel der U-förmigen Elektrode angeordnete Elektroden und eine vierte im wesentlichen
in der Symmetrieebene der U-Elektrode gelegenen Elektrode, wobei alle diese Elektroden
so angeordnet sind, daß bei passender Spannungs-Versorgung der einzelnen Elektroden ein in die
Vorrichtung eintretender Elektronenstrahl in der Symmetrieebene der U-förmigen Elektrode fokussiert
wird und in umgekehrter Richtung sowie in einer im wesentlichen zu seiner Einfallsebene
parallelen, aber gegen diese verschobenen Ebene austritt.
22. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch mit der erwähnten Elektronenschleuder
zusammenarbeitende elektrostatische Ablenkplatten zur Ablenkung des Elektronenstrahls
in einer zum Leuchtschirm parallelen Ebene und durch in Richtung des Elektronenstrahls hintereinanderliegende
Ablenkplattenpaare zum Ablenken des Strahles in einer auf den Leuchtschirm zu oder von ihm weg weisenden Richtung und
zurück in eine im wesentlichen zum Leuchtschirm parallele Ebene zwecks Verrückung des Strahles
in einer zum Leuchtschirm normalen Richtung.
23. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 6 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die
erste Elektrodenschar durch eine von der zweiten Elektrodenschar isolierte, leitende Oberfläche oder
Leiterschar ersetzt ist, die geeignet ist, eine auf gleichförmiges hohes Potential aufgeladene Oberfläche
am Leuchtschirm zu bilden.
24. Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung nach Art der in den Ansprüchen 1 bis
23 erwähnten Elektrodenscharen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gewebe zugrunde gelegt wird,
das die erwähnten Leiter mit isolierenden Fäden oder Fasern verwoben enthält, und daß wenigstens
ein Teil dieser isolierenden Fäden oder Fasern zuletzt durch Auflösen, Verbrennen od. dgl, entfernt
wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter die Kettfaden sind
und die Schußfäden von den isolierenden Fäden gebildet werden oder umgekehrt, so daß nach Entfernen
der unerwünschten isolierenden Fäden ein offenes Gewebe vorliegt.
26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die im Gewebe noch
zurückbleibenden Fäden aus Glasfasern bestehen.
27. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gewebe in seine endgültige Lage gebracht wird, bevor die unerwünschten Isolierfäden entfernt werden.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 489362.
Britische Patentschrift Nr. 489362.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
© 709 806/118 11.57
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