DE1028612B - Vorrichtung mit einer Kathodenstrahlroehre zum Wiedergeben von Bildern, insbesondere von Fernsehbildern - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Wiedergeben von Bildern mit Hilfe einer Kathodenstrahlröhre und eignet sich insbesondere zum Wiedergeben von Fernsehbildern.

Infolge des Bestrebens, immer größere Bilder zu erzielen, insbesondere beim Wiedergeben von Fernsehbildern nach dem sogenannten Direktsichtverfahren, sind die verwendeten Kathodenstrahlröhren ins riesenhafte gewachsen. Die große Länge der Röhre senkrecht zur Bildebene bereitet Schwierigkeiten beim Einbau in ein Gerät. Es wurden deshalb bereits Lösungen gesucht, um unter Beibehaltung der großen Bildfläche die Abmessung der Röhren senkrecht zur Bildebene zu verringern. So ist es beispielsweise bekannt, den Hals der Kathodenstrahlröhre abzubiegen und den Elektronenstrahl mit Hilfe einer (eines) besonderen elektrostatischen oder elektromagnetischen Linse oder Spiegels auf den Schirm zu richten. Eine andere bekannte Lösung ist die Verwendung einer vergrößernden Projektionsoptik, wobei das reelle Bild sehr klein ist und die Kathodenstrahlröhre mithin auch geringere Abmessungen aufweisen kann. Diese Lösung ist mit dem Nachteil verbunden, daß eine große und kostspielige Lichtoptik erforderlich ist, die wiederum viel Raum beansprucht.

Auch ist es bereits bekannt, eine übliche Kathodenstrahlröhre zu verwenden, auf die ein in einer Richtung zusammengedrücktes Bild geschrieben wird, das in einem zylindrischen Spiegel betrachtet wird, der das richtige Seitenverhältnis des Bildes wiederherstellt. Ein großer Nachteil dieser Lösung ist der, daß das Bild in der Kathodenstrahlröhre auf eine nahezu ebene Fläche geschrieben wird, so daß der Zuschauer infolge des zylindrischen Spiegels den Eindruck eines gekrümmten Bildes erhält.

Die Erfindung bezweckt, eine große Länge der Kathodenstrahlröhre senkrecht zur Betrachtungsrichtung und die den vorstehend erwähnten Lösungen anhaftenden Nachteile zu vermeiden.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Wiedergeben von Bildern, insbesondere von Fernsehbildern, besteht aus der Kombination einer Kathodenstrahlröhre mit zylindrischem Leuchtschirm und einer zylindrischen, vergrößernden Optik, wobei die erzeugenden Linien des Leuchtschirmes und dieser Optik parallel zueinander verlaufen, wobei ferner der Leuchtschirm, von der Optik aus gesehen, konvex und derart gekrümmt ist, daß im Schnitt in einer Ebene senkrecht zu den Erzeugenden der größte Krümmungshalbmesser der wirksamen Schirmoberfläche kleiner als die Sehne dieser Oberfläche ist.

Hierbei ist unter dem Ausdruck »zylindrisch« die mathematische Form zu verstehen, die somit beispielsweise kreiszylindrisch, elliptisch-zylindrisch,

Vorrichtung mit einer Kathodenstrahlröhre zum Wiedergeben von Bildern,

insbesondere von Fernsehbildern

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 14. März, 17. April

und 17. Dezember 1956

Nigel David Ritchie Calder, Crawley, Sussex,
und Pieter Schagen, Salfords, Redhill, Surrey

(Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden

hyperbolisch-zylindrisch oder parabolisch-zylindrisch sein kann. Vorzugsweise findet jedoch ein kreiszylindrischer Leuchtschirm Verwendung.

Unter der »wirksamen Schirmoberfläche« ist der Teil des Schirmes zu verstehen, auf den das Bild geschrieben wird, denn es dürfte einleuchten, daß der Flächeninhalt des Leuchtschirmes größer als der mittels der Optik auszubildende Teil sein kann, insbesondere wenn die Anforderung gestellt wird, daß das wahrgenommene Bild einen flachen Eindruck machen soll. Bei einem solchen Bildschirm werden somit die maximalen Abmessungen des Bildes vorgeschrieben. Bei einer kreiszylindrischen Kathodenstrahlröhre ist es beispielsweise sehr gut möglich, den Schirm auf einem Winkel von 270° des Urnfangs anzubringen; es leuchtet jedoch ein, daß ein solcher stark gekrümmter Schirm nicht leicht mit Hilfe einer Optik derart wiedergegeben werden kann, daß die Krümmung des wahrgenommenen Bildes nicht mehr bemerkbar ist.

Der wichtigste Vorteil der Erfindung ist der, daß

durch zweckmäßige Gestaltung der Optik der Betrachter trotz der starken Krümmung des Leuchtschirmes in der Kathodenstrahlröhre den Eindruck eines flachen Bildes erhält.

Die zylindrische Optik kann aus einer Zylinderlinse bestehen, sie wird jedoch vorzugsweise als ein

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zylindrischer Spiegel ausgebildet, weil dieser viel leichter sein kann und außerdem keine chromatische Aberration einführt. Insbesondere findet ein vergrößernder Spiegel Verwendung, dessen Querschnitt die Form einer Parabel oder Hyperbel aufweist.

Auf die Kathodenstrahlröhre wird vorzugsweise ein Bild geschrieben, das in einer Richtung parallel zu den Erzeugenden des zylindrischen Leuchtschirmes die gewünschte Abmessung besitzt, in einer Richtung senkrecht zu diesen Erzeugenden jedoch komprimiert ist. Durch die vergrößernde zylindrische Optik kann dabei für den Betrachter das richtige Seitenverhältnis des Bildes wiederhergestellt werden.

kanntlich auf dem Leuchtschirm Triplette in verschiedenen Farben aufleuchtender Leuchtstreifen verwendet.

Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung näher erläutert, in der

Fig. 1 schaubildlich eine Vorrichtung mit einem kreiszylindrisch gekrümmten Leuchtschirm darstellt,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 darstellt,

Fig. 3 eine Ansicht einer anders ausgebildeten Kathodenstrahlröhre mit kreiszylindrischen Leuchtschirm und

Fig. 4 einen senkrecht zu den Erzeugenden, des Leuchtschirmes der Röhre nach Fig. 2 geführten

Beim Wiedergeben von Fernsehbildern kann die

Richtung der Zeilen- oder der Bildabtastung mit der 15 Querschnitt zeigt.
Richtung der Erzeugenden des Leuchtschirmes zu- In Fig. 1 weist die Kathodenstrahlröhre einen gesammenfallen. Ersteres ist vorzuziehen, weil der Be- radkreiszylindrischen Teil 1 mit einem Leuchtschirm 2 trachtungswinkel in einer Ebene senkrecht zu den und einem Hals 3 auf, in dem das Elektrodensystem 5 Erzeugenden der vergrößernden Zylinderoptik be- angebracht ist. Das der Deutlichkeit halber nicht darschränkt ist und der Betrachtungswinkel parallel zu 20 gestellte Ablenksystem ist um den Hals oder im Hals

den Erzeugenden leicht dadurch ausgedehnt werden kann, daß eine zylindrische vergrößernde Optik Verwendung findet, deren Abmessung parallel zu den Erzeugenden größer ist. Für das Betrachten von Fernsehbildern ist ein großer Betrachtungswinkel in vertikaler Richtung (wobei von der üblichen Orientierung von Fernsehbildern ausgegangen wird, d. h. mit horizontaler Zeilenabtastrichtung) nicht so wichtig wie ein großer Betrachtungswinkel in horizontaler Richtung.

Bei der Verwendung einer Kathodenstrahlröhre mit einem kreiszylindrischen Leuchtschirm, auf den das Bild geschrieben wird, kann der Elektronenstrahlerzeuger verschiedenartig angeordnet werden. Vorzugsangeordnet. Der Leuchtschirm 2 erstreckt sich über die ganze Länge des zylindrischen Teiles 1 der Röhre, aber seine Abmessung ist in einer Richtung senkrecht zu dieser Länge beschränkt.

Das Bild, das auf den Schirm 2 geschrieben wird, wird im vergrößernden Spiegel 10 betrachtet, dessen hyperbolischer Querschnitt senkrecht zu den Erzeugenden des Leuchtschirmes 2 verläuft. Die Erzeugenden des Spiegels 10 verlaufen parallel zu den Erzeugenden des Schirmes 2.

Um einen größeren Betrachtungswinkel in einer die Erzeugenden enthaltenden Ebene zu erzielen) brauchen nur die Längsabmessungen des Spiegels ver

größert zu werden; die Abmessungen des Schirmes 2 weise wird er in einem Hals untergebracht, dessen 35 und die Höhe des Spiegels können dabei die gleichen Achse die Achse des Leuchtschirmes senkrecht schnei- bleiben.

det oder kreuzt. Wird diese Achse geschnitten, so er- Die Anordnung nach Fig. 1 ergibt einen sehr kom-

gibt sich eine hammerförmige Röhre. Eine solche pakten Fernsehempfänger, weil der Hals 3 der Röhre Hammerform einer Kathodenstrahlröhre ist an sich einen kleinen oder sogar keinen Winkel mit der Vertibereits bekannt. Diese bekannte Röhre wurde jedoch 40 kalen einschließen und außerdem kurz sein kann in

folge der großen Ablenkwinkel für die Zeilenabtastrichtung, die unbedenklich möglich sind. Zur näheren Erläuterung folgen nachstehend einige Abmessungen für ein Bild mit einer Diagonalen von 51 cm und dem

nicht zum Wiedergeben von Bildern verwendet, sondern zum Aufzeichnen von Oszillogrammen auf
photographischem Wege. In der Röhre wurde nur
eine einzige Zeile geschrieben. Die Bewegung senkrecht zu dieser Zeile wurde dadurch erzielt, daß ein 45 üblichen Seitenverhältnis von 3 : 4. Hierbei ist der Film am zylindrischen Schirm vorbeigezogen wurde. Ablenkwinkel für die Zeilenabtastung 120°.

1. Sehne des Spiegels: 54,5 cm.

2. Breite des Spiegels in horizontaler Richtung: 70 cm.

3. Horizontaler Betrachtungswinkel: 60 bis 90°.

4. Durchmesser des Teiles 1 der Röhre: 15,2 cm.

5. Axiale Länge des Leuchtschirmes 2: 40,5 cm.

6. Gesamthöhe der Kathodenstrahlröhre: 28 cm.

7. Gesamttiefe der Vorrichtung von der Hinterseite des Spiegels bis zur Vorderseite des Teiles 1 der Röhre: 22,8 cm.

Im Querschnitt nach Fig. 2 ist auf der zylindrischen Röhrenwand 50 ein Leuchtschirm 51 vorgesehen, der durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist und Bündeldichte eine maximale Helligkeit und ist des- 60 sich zwischen den Punkten 52 und 53 erstreckt. Der halb einem kreisförmigen Bildpunkt mit geringem Winkel, über den er sich erstreckt, ist etwa 120°. Der Durchmesser vorzuziehen. Infolge der Verwendung
der zylindrischen vergrößernden Optik weist der
langgestreckte Bildpunkt für den Zuschauer praktisch
die Form eines Rechtecks oder Quadrats auf.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann in einfacher Weise geeignet zum Wiedergeben von farbigen Fernsehbildern gemacht werden. Sie eignet sich insbesondere zur Verwendung bei Wiedergabesystemen

Der Elektronenstrahlerzeuger kann auch so angeordnet werden, daß der Elektronenstrahl parallel zu den Erzeugenden eintritt.

Weitere Vorteile der Erfindung sind das geringe Gewicht der Kathodenstrahlröhre und die geringere Bildverzerrung bei der Verwendung großer Ablenkwinkel der Elektronenstrahlen, denn die Ablenkung kann im wesentlichen in einer einzigen Richtung erfolgen.

Der Bildpunkt auf dem Leuchtschirm in der Kathodenstrahlröhre kann langgestreckt sein, mit der größeren Achse parallel zur Richtung der Erzeugenden des Schirmes. Dies ergibt bei einer bestimmten

55 Mittelpunkt des kreisförmigen Schirmes ist mit 54 und der Strahl des Kreises mit 55 angegeben.

Gemäß der Bedingung, daß die Sehne des wirksamen Teiles der Oberfläche des Leuchtschirmes größer sein soll als der größte Krümmungshalbmesseri ist bei dieser Ausführungsform, bei der der Krümmungshalbmesser überall der gleiche ist, die Sehne 56 somit großer als der Halbmesser 55. Die »wirksam®

nach dem Punktfolgefarbverfahren. Dabei werden be- 70 Oberfläche« des Leuchtschirmes ist bei dieser Aus-

führungsform gleich dem ganzen Schirm. Ein Betrachter sieht im hyperbolischen Spiegel 57 den ganzen Schirm 51 nahezu als eine flacheEbene. Würde sich der Leuchtschirm jenseits der Punkte 52 und 53 erstrecken, so müßte dennoch die Anforderung gestellt werden, daß die Sehne 56 größer als der Hauptmesser 55 sein soll, weil die Teile des Schirmes jenseits der Punkte 52 und 53 nicht mehr in einer flachen Ebene gesehen werden würden.

Weil die Vorrichtung im Maßstab dargestellt ist, können aus der Zeichnung die unterschiedlichen Abmessungen sowie die Krümmung des Spiegels 57 abgeleitet werden, weil gegeben ist, daß der Hauptmesser 55 7,6 cm beträgt und die Hyperbel des Querschnittes des Spiegels 57, deren Symmetrieachse durch die Linie 58-59 angegeben äst, die Formel erfüllt:

x² y² _

20 wobei a² = 900 cm^ und b² = 1125 cm².

Wie aus der Figur ersichtlich ist, geht die Linie 58-59 durch den Mittelpunkt 54. In der Figur sind ferner einige Lichtstrahlen dargestellt, die an verschiedenen Punkten vom Schirm 51 emittiert werden. Nach Reflexion treten sie gemäß parallelen Linien aus. Ein Beobachter der in Richtung dieser Linien das Bild betrachtet, sieht ein flaches Bild 60-61 der zylindrischen Oberfläche 51.

In Fig. 3 und 4 ist eine Röhre dargestellt, bei weleher der Hals, in dem sich der Elektronenstrahlerzeuger 25 befindet, tangential an den zylindrischen Teil 21 angesetzt ist. Mit 26 ist ein Elektronenspiegel bezeichnet, durch den die Elektronenstrahlen 62 auf den Leuchtschirm 22 gerichtet werden, der in bezug auf den Hals 23 und den Elektronenstrahlerzeuger 25 asymmetrisch in der Röhre angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsfo-rm kann die Bildablenkung ganz oder teilweise durch Änderung des Potentials des Elektronenspiegels 26 erfolgen. Die Zeilenablenkung folgt durch nicht dargestellte übliche Ablenkmittel, wodurch die Strahlen so verlaufen, wie dies in Fig. 3 angegeben ist.

Die Röhre nach Fig. 3 und 4 kann derart einem parabolischen oder hyperbolischen, vergrößernden Spiegel gegenüber angeordnet werden, daß der Hals unterhalb des Spiegels verläuft. Auf diese Weise wird sehr wenig Raum beansprucht und kann dennoch eine längere Bahn für den Elektronenstrahl Anwendung finden, wodurch die Fokussierung erleichtert wird.

Claims (4)

PatentanspbOche:

1. Vorrichtung zum Wiedergeben von Bildern, insbesondere von Fernsehbildern, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination einer Kathodenstrahlröhre mit zylindrischem Leuchtschirm und einer zylindrischen, vergrößernden Optik Verwendung findet, wobei die erzeugenden Linien des Leuchtschirmes und der Optik parallel zueinander verlaufen und ferner der Leuchtschirm von der Optik aus gesehen konvex und derart gekrümmt ist, daß im Schnitt in einer Ebene senkrecht zu den Erzeugenden der größte Krümmungshalbmesser der wirksamen Schirmoberfläche kleiner als die Sehne dieser Oberfläche ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische, vergrößernde Optik ein vergrößernder Spiegel ist, dessen reflektierende Oberfläche einen Querschnitt in Form einer Parabel oder Hyperbel aufweist, während der zylindrische Leuchtschirm einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenstrahlröhre aus einem geraden Kreiszylinder, dessen Länge größer als die größte Abmessung des Querschnittes ist, und aus einem Hals besteht, dessen Achse die Achse dieses Zylinders senkrecht schneidet oder kreuzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Leuchtschirm in der Kathodenstrahlröhre ein Fernsehbild geschrieben wird, dessen Zeilenrichtung parallel zu den Erzeugenden des Leuchtschirmes verläuft, wobei die Abmessung des geschriebenen Bildes in der Richtung senkrecht zu dieser Zeilenrichtung kleiner als die zu der Länge der Zeilen gehörende Bildhöhe zum Wahrnehmen eines nicht komprimierten Bildes ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
britische Patentschrift Nr. 528 685;
USA.-Patentschrift Nr. 2 495 035;
»Funkschau«, 1953, H. 22, S. 433.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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