DE1163369B - Kathodenstrahlroehre zur Wiedergabe bunter Bilder - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H04n;

HOIj
Deutsche Kl.: 21 al-32/54

Nummer: 1163 369

Aktenzeichen: R 34024 VIII a / 21 al

Anmeldetag: 7. Dezember 1962

Auslegetag: 20. Februar 1964

Die Erfindung betrifft Kathodenstrahlröhren zur Wiedergabe bunter Bilder, die mit mehreren Elektronenstrahlen verschiedener Geschwindigkeit arbeiten, welche verschieden tief in einen Lumineszenzschirm eindringen.

Ein bestimmter Typ von Kathodenstrahlröhren weist einen Lumineszenzschirm auf, der drei verschiedene Phosphore enthält, die in aufeinanderliegenden Schichten angeordnet sind und bei Anregung jeweils eine von drei Grundfarben, nämlich Rot, Grün und Blau, emittieren. Die Röhre enthält drei Strahlerzeugungssysteme, die Elektronenstrahlen verschiedener Geschwindigkeit erzeugen, die durch ein gemeinsames Ablenkfeld zum Leuchtschirm laufen. Die Elektronen des Strahles mit der niedrigsten Geschwindigkeit regen die erste Schicht zur Emission einer ersten Farbe an; die Elektronen des Strahles mit der mittleren Geschwindigkeit durchdringen die erste Schicht und regen hauptsächlich die zweite Schicht zur Emission von Licht einer zweiten Farbe an, und Elektronen des Strahles mit der höchsten Geschwindigkeit durchdringen sowohl die erste als auch die zweite Schicht und regen hauptsächlich die dritte Schicht zur Emission einer dritten Farbe an. Durch Modulation der Strahlstärke der drei verschiedenen Strahlen kann jede gewünschte Mischung dieser drei Farben erzeugt werden.

Wegen der verschiedenen Geschwindigkeiten der Strahlen würden sie durch ein gemeinsames Ablenkfeld um verschiedene Winkel abgelenkt werden, so daß Raster verschiedener Größe geschrieben würden, wenn nicht Korrekturmaßnahmen getroffen werden.

Man erhält gemäß einem früheren Vorschlag zusammenfallende rote, grüne und blaue Raster praktisch gleicher Größe, wenn man die Strahlen gegen Teile des gemeinsamen Ablenkfeldes verschieden abschirmt. Um die zwei langsameren Strahlen werden jeweils eigene rohrförmige magnetische Abschirmungen angeordnet, die verschieden weit in das gemeinsame Ablenkfeld hineinreichen. Die beiden langsameren Strahlen, die ohne die magnetischen Abschirmungen durch das gemeinsame Ablenkfeld stärker abgelenkt würden, werden also nur bestimmten unterschiedlichen Teilen des gemeinsamen Ablenkfeldes ausgesetzt, so daß sie praktisch um denselben Betrag abgelenkt werden wie der schnellste unabgeschirmte Strahl.

Gemäß der Erfindung wird bei einer Kathodenstrahlröhre mit magnetischen Strahlabschirmungen die rohrförmige magnetische Abschirmung für den Strahl mit der mittleren Geschwindigkeit im Durchmesser größer und vorzugsweise kürzer bemessen als Kathodenstrahlröhre zur Wiedergabe
bunter Bilder

Anmelder:

Radio Corporation of America, New York, N. Y.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,

München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:
Harold Bell Law, Princeton, N. J.,
John Jerome Thomas, Levittown, Pa.,
Josef Gross, Princeton, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 7. Dezember 1961

(Nr. 157 668)

die rohrförmige magnetische Abschirmung für den langsamsten Strahl, und sie wird in axialer Richtung zwischen den Endebenen der Abschirmung für den langsamsten Strahl angeordnet.

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden; dabei bedeutet

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Kathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung, zur Vereinfachung sind Teile der Röhre weggebrochen. Fig. 2 eine Stirnansicht der Röhre der Fig. 1,

F i g. 3, 4 und 5 Querschnittsansichten in Ebenen 3-3, 4-4 und 5-5 der Fig. 1,

F i g. 6 ein perspektivische Ansicht eines Teiles der in F i g. 1 dargestellten Kathodenstrahlröhre,

F i g. 7 und 8 schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsformen von magnetischen Strahlabschirmungen gemäß der Erfindung, die zur Erläuterung des Aufbaues des in Fig. 1 dargestellten Systems dienen,

F i g. 9 ein Diagramm eines typischen Ablenkfeldes, das zur Erläuterung der F i g. 7 und 8 verwendet wird,

Fig. 10 und 11 schematische Darstellungen von Verzerrungen des Ablenkfeldes, die durch die Abschirmungen der F i g. 7 bzw. 8 verursacht werden,

Fig. 12a eine schematische Darstellung eines Rasterdeckungsfehlers, der seine Ursache in einer

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falschen Orientierung der Strahlerzeugungssysteme 29, sie können selber entweder kreisförmig oder nä-

hat, herungsweise rechteckig sein und weisen zusammen

Fig. 12b und 12c schematische Darstellungen mit dem Bildbereich vorzugsweise eine Hauptachse

von Ablenkfeldern, die den in Fig. 12a dargestellten X-X und eine zu dieser senkrechten Nebenachse Y-Y

Rasterdeckungsfehler verursachen, 5 auf. Normalerweise liegt die Achse X-X waagerecht

Fig. 13a eine Darstellung der Rasterdeckung, die und die Achse Y-Y senkrecht. In den Fig. 3, 4

mit der Strahlerzeugungssystemanordnung der F i g. 1 und 5 wurden die Achsen X-X und Y-Y in axialer

bis 6 erhalten wird, Richtungs längs der Röhren 8 nach hinten in die

Fig. 13b und 13c schematische Darstellungen Ebenen der jeweiligen Figuren projiziert. Die Ab-

von Ablenkfeldverzerrungen, die durch die System- io lenkspulenanordnung 28 ist winkeimäßig bezüglich

orientierung der F i g. 1 bis 6 verursacht werden, und der Röhre 8 so orientiert und ausgebildet, daß bei

Fig. 14 und 15 schematische Darstellungen der entsprechender Steuerung der Ablenkströme die

Einflüsse von Elementen der Strahlerzeugungssystem- Elektronenstrahlen auf dem Leuchtschirm 20 einen

anordnung der F i g. 1 auf das Vertikal- bzw. Hori- rechteckigen Raster schreiben, dessen aufeinander

zontalablenkfeld. 15 senkrecht stehende Haupt- und Nebenachsen mit den

Die F i g. 1 bis 6 zeigen eine Kathodenstrahlröhre 8 Achsen X-X und Y-Y zusammenfallen,
mit einem evakuierten Kolben, der einen Hals 10, Die Strahlerzeugungssysteme 16, 17, 18 umfassen eine Frontscheibe 12 und einen Konus 14 umfaßt. jeweils eine Anzahl von koaxialen rohrförmigen Innerhalb des Halses 10 befindet sich eine Strahl- Elektroden. Die Systeme enthalten jeweils eine rohrerzeugungsanordnung 15, die bei dem dargestellten 20 förmige Kathode 30 mit einer Stirnwand, die mit Beispiel drei Systeme 16, 17, 18 umfaßt, welche ne- einem geeigneten emissionsfähigen Material überzobeneinander in einer Delta- oder Dreieckanordnung gen ist. Die Kathoden 30 sind jeweils isoliert innersymmetrisch zur Längsachse der Strahlerzeugungsan- halb eines mit einer Mittelöffnung versehenen topfordnung 15 angeordnet sind. In F i g. 1 wird das Sy- förmigen Steuergitters 32 montiert. Auf die jeweiligen stem 17 durch das System 16 verdeckt. Die Systeme 35 Steuergitter 32 folgen in der angegebenen Reihen-16, 17 und 18 liefern einen Strahl niedriger, mittlerer folge in koaxialer Anordnung jeweils ein mit einer bzw. hoher Geschwindigkeit, die Strahlen laufen Mittelöffnung versehenes topfförmiges Schirmgitter durch einen gemeinsamen Ablenkbereich 19 in Rieh- 34, eine rohrförmige Fokussierelektrode 36 und eine tung auf die Frontscheibe. Der Einfachheit halber rohrförmige Anode 38.

wird im folgenden vom (langsamsten) L-Strahl, (mit- 30 Die Anoden sind an einem zylindrischen Konvertelschnellen) M-Strahl und vom Η-Strahl (höchste genzkäfxg40 befestigt, der elektrisch allen drei Sy-Geschwindigkeit) gesprochen werden. Der L-Strahl stemen gemeinsam ist. Der Konvergenzkäfig 40 umwird vom System 16, der M-Strahl vom System 17 faßt ein topfförmiges Bauteil mit einer Stirnwand 42, und der Η-Strahl vom System 18 geliefert. dessen offenes Ende durch eine Endplatte 43 ver-

Auf der Innenseite der Frontscheibe 12 befindet 35 schlossen wird. Die Endwand 42 und die Endplatte

sich ein Leuchtschirm 20, der drei Schichten 22, 24, 43 weisen öffnungen 44, 45, 46 auf, die koaxial zu

26 aus verschiedenen Phosphoren enthält, die bei den zugehörigen Systemen 16, 17 bzw. 18 liegen.

Anregung durch Elektronen in den Grundfarben Rot, Die Kathoden 30, Steuergitter 32, Schirmgitter 34

Grün bzw. Blau lumineszieren. Die Röhre 8 wird so und Fokussierelektroden 36 der drei Systeme sind

betrieben, daß der L-Strahl die erste Phosphorschicht 40 mit getrennten Anschlußleitern versehen, die va-

26 anregt und Licht einer ersten Primärfarbe erzeugt, kuumdicht durch das sockelseitige Ende des Kolbens

während der M-Strahl die erste Phosphorschicht 26 durchgeführt und mit Anschlußstiften 50 eines

durchdringt und in erster Linie die zweite Phosphor- Röhrenfußes 52 verbunden sind oder diese bilden,

schicht 24 zur Lumineszenz einer zweiten Primär- Diese Elektroden können also getrennt angeschlossen

farbe anregt und der Η-Strahl sowohl die erste als 45 werden, und die Systeme können Strahlen verschie-

auch die zweite Schicht 26, 24 durchdringt und dener Beschleunigungsspannungen liefern, die unab-

hauptsächlich die dritte Phosphorschicht 22 zur hängig voneinander auf den Leuchtschirm 20 fokus-

Emission von Licht der dritten Primärfarbe anregt. siert werden können.

Auf der Phosphorschicht 26 befindet sich noch in Der Konvergenzkäfig 40 ist mit einer Anzahl von

üblicher Weise eine dünne Metallschicht, z. B. aus 50 Federfingern 54 versehen, die an der Innenwand des

Aluminium. Gewünschtenfalls kann der Schirm 20 Kolbenhalses 10 anliegen. Eine elektrisch leitende

zwischen den Phosphorschichten noch nichtlumines- Schicht 56 bedeckt die Innenfläche des Röhrenkonus

zierende Trennschichten enthalten, um die Betriebs- 14 und reicht so weit in den Hals 10, daß sie Kontakt

eigenschaften des Schirms zu verbessern. mit den Federfingern 54 macht. Die Schicht 56 ist

Der Röhre 8 ist eine Ablenkspulenanordnung 28 55 außerdem elektrisch mit der Metallschicht 27 des

zur magnetischen Strahlablenkung zugeordnet, die Leuchtschirms 20 verbunden. Die Schicht 56, die An-

eng am Kolben der Röhre anliegt. Die Ablenkspulen öden 38 und der Leuchtschirm 20 können über eine

28 erzeugen bei geeigneter Speisung zwei Ablenkfei- nur schematisch durch einen Pfeil 58 angedeutete

der. die die Elektronenstrahlen zusammen in zwei zu- Einführung an eine geeignete Spannung gelegt

einander senkrechten Richtungen mit verschiedenen 60 werden.

Frequenzen über den Leuchtschirm 20 ablenken. Die Elektroden der Systeme sind in geeigneten Ab-Vorzugsweise werden im Ablenkbereich 19 horizon- ständen koaxial zueinander durch geeignete Haltetale und vertikale Ablenkfelder erzeugt, die eine Ab- rangen festgelegt, z. B. durch drei Glasstäbe 59, die lenkung der drei getrennten Strahlen von den Sy- längs der Systeme verlaufen. Die Elektroden 32, 34. stemen 16, 17, 18 in Form eines rechteckigen Rasters 65 36, 38 der einzelnen Systeme können so an den Glasbewirken, stäben befestigt sein, wie es in F i g. 3 für die Fokus-

Wie F i g. 2 zeigt, bilden die Frontscheibe 12 und sie^elektroden 36 dargestellt ist. Wie F i g. 3 zeigt, ist

der Leuchtschirm 20 einen rechteckigen Bildbereich die Elektrode 36 des Systems 18 an einem gebogenen

Mittelteil eines Streifens 60 befestigt, dessen Enden in zwei der Glasstäbe 59 eingebettet sind. Die Elektroden 36 der Systeme 16 und 17 sind in entsprechender Weise durch Streifen 61 bzw. 62 an jeweils zwei anderen Glasstäben 59 montiert. Der Streifen 60 an der Elektrode 36 des H-Systems 18 kann aus einem noch zu erläuternden Grunde aus einem magnetischen Werkstoff bestehen.
Da die drei Systeme 16, 17, 18 nicht koaxial zur

Rastern des L- und M-Strahles zur Deckung zu bringen.

Das den L-Strahl liefernde System 16 und das den M-Strahl liefernde System 17 sind mit rohrförmigen Magnetabschirmungen (magnetischen shunts) 76 bzw. 78 versehen, die in axialer Richtung verschiedene Längen besitzen und koaxial zu den zugehörigen Systemen angeordnet sind. Sie können an der Endplatte 43 montiert sein. Die rohrförmigen Abschirmungen

Röhre 8 liegen, sondern etwas gegenüber der Längs- io 76, 78 erstrecken sich so von den Strahlenerzeuachse der Röhre versetzt sind, sind zur Kompensa- gungssystemen weg und sind so angeordnet, daß sie tion dieser exzentrischen Anordnung sowohl statische innerhalb des Ablenkbereiches 19 liegen, als auch dynamische Konvergenzmaßnahmen für die Die Abschirmung 78 des M-Strahles hat eine klei-

drei Strahlen vorgesehen. nere Länge und vorzugsweise einen größeren Durch-

Eine ungefähre Konvergenz kann dadurch erreicht 15 messer als die Abschirmung 76 des L-Strahles. Die werden, daß man die einzelnen Systeme in einem Abschirmung 78 des M-Strahles verläuft längs der kleinen Winkel bezüglich der Längsachse der Abschirmung 76 des L-Strahles und ist in axialer Röhre 8 montiert, so daß die drei Elektronenstrahlen Richtung im Abstand zwischenden beiden Ebenen im unabgelenkten Zustand wenigstens annähernd auf angeordnet, die senkrecht durch die Enden der Abeinem gemeinsamen Punkt in der Nähe der Mitte des 20 schirmung des L-Strahles verlaufen. Der Kürze hal-Leuchtschirms 20 zusammentreffen. Der Winkel, den ber soll im folgenden einfach davon gesprochen die einzelnen Systeme mit der Röhrenachse bilden werden, daß die M-Strahlabschirmung zwischen den müssen, wird durch die Abmessungen der Röhre be- Enden der L-Strahlabschirmung liegt. Die L-Strahlstimmt. Bei Kathodenstrahlröhren der beschriebenen abschirmung 76 ist direkt an der Endplatte 43 be-Art und Längen von etwa 48 bis 64 cm liegt dieser 25 festigt. Die M-Strahlabschirmung 78 ist von der End-Winkel in der Größenordnung von 1° Γ. platte 43 beabstandet, da sie am Ende eines ersten

Für die dynamische Konvergenz kann eine Anord- rohrförmigen, unmagnetischen Halterungsteiles 80 nung Verwendung finden, wie sie in F i g. 4 darge- angebracht ist, das seinerseits an einer rohrförmigen stellt ist. Auf gegenüberliegenden Seiten der einzel- Halterung 81 kleineren Durchmessers angebracht ist, nen Strahlen sind innerhalb des Konvergenzkäfigs 40 30 die an der Endplatte 43 befestigt ist. Die unmagnejeweils zwei getrennte Polschuhe 64 angeordnet. tische Halterung 80 kann beispielsweise am Ende des Diesen Polschuhpaaren 64 sind getrennte Elektro- kleineren Teiles 81 durch eine Anzahl von Verbinmagnete 66 zugeordnet, die außerhalb des Röhren- dungsstreifen 82 (F i g. 5 und 6) angebracht sein. Der kolbens in Verlängerung der Enden der Polschuhe Grund und die Vorteile dieser speziellen Größenverangeordnet sind. Die Strahlen sind gegen fremde 35 hältnisse und Anordnung der L-Strahlabschirmung Konvergenzfelder durch eine Y-förmige magnetische 76 und der M-Strahlabschirmung 78 werden weiter Abschirmung 68 abgeschirmt. unten in Verbindung mit den Fig. 7 bis 11 erläutert

Bei Erregung der Spulen der Elektromagnete 66 werden.

werden die Elektronenstrahlen etwas in Richtung auf Die Strahlerzeugungsanordnung 15 hat bezüglich

die Längsachse der Röhre 8 oder von dieser weg ab- 40 der Längsachse der Röhre 8, dem Leuchtschirm 20 gelenkt. Die gewünschte dynamische Konvergenz der und den Ablenkspulen 28 eine solche Winkellage,

daß das den unabgeschirmten Η-Strahl liefernde System 18 in einer Mittelebene liegt, die senkrecht zu der Abtastrichtung verläuft, welche durch das höher-45 frequente der beiden orthogonalen Ablenkfelder erzeugt wird. Gemäß den derzeitigen Praktiken bei Heimfernsehempfängern verläuft der unabgeschirmte Η-Strahl dann in der senkrechten Mittelebene der Röhre 8, d. h. in der Ebene, die die Achse Y-Y des

Magnetfeld im Weg des Η-Strahles bewirkt, das 50 Schirms enthält und senkrecht auf der Achse X-X durch eine Permanentmagnetanordnung 69 erzeugt steht. Die Strahlerzeugungsanordnung ist so orienwird. Um die Formung des Feldes der Magnetanordnung 69 im Weg des Η-Strahles zu unterstützen,

drei Strahlen wird dadurch erreicht, daß den einzelnen Elektromagneten 66 Ströme zugeführt werden, die sich entsprechend der Rasterablenkung der drei Strahlen ändern und mit dieser synchronisiert sind.

Um auch im statischen Falle ein genaues Zusammentreffen der drei Strahlen in der Mitte des Leuchtschirms 20 zu gewährleisten, ist die seitliche Lage eines der Strahlen einjustierbar. Dies wird durch ein

kann der Montagestreifen 60 gegebenenfalls aus

tiert, daß das H-Strahlsystem 18 vorzugsweise oberhalb der anderen beiden Systeme 16, 17 liegt, wie in den Fig. 1 bis 6 dargestellt ist. Der Zweck und die

einem magnetischen Werkstoff bestehen. Das durch 55 Vorteile einer solchen Orientierung der Strahlerzeudie Magnetanordnung 69 erzeugte Feld verläuft quer gungsanordnung werden weiter unten in Verbindung zur Richtung des Magnetfeldes, das zwischen den mit den Fig. 12a, 12b, 12c, 13a, 13b und 13c er-Polschuhen 64 des Η-Strahles herrscht. Dies ermög- läutert werden.

licht eine seitliche Einjustierung der Lage eines der Auf gegenüberliegenden Seiten der Wege des

drei Strahlen (bei dem dargestellten Ausführungsbei- 60 Η-Strahles und des M-Strahles sind Ablenkfeldverspiel des vom System 18 erzeugten Strahles) in einer Stärkerelemente 84, 85 bzw. 86, 87 aus magneti-Richtung, die senkrecht auf der Radialrichtung steht, schem Werkstoff angeordnet. Die Verstärkerelemente in welcher der betreffende Strahl mittels der Konver- 84 bis 87 sind an der Endplatte 43 befestigt und ergenzpolschuhe 64 justiert wird. strecken sich längs der Wege des H- bzw. M-Strahles

Gewünschtenfalls können die Pole der Magnetan- 65 in den Ablenkbereich 19. Die Verstärkerelemente Ordnung 69 dynamisch erregt werden, so daß eine zu- sind vorzugsweise, wie dargestellt, rohrförmige Bausätzliche Möglichkeit zur Formung des vom Η-Strahl elemente mit rechteckigem Querschnitt, deren Seiten geschriebenen Rasters besteht, um diesen mit den parallel zu den Achsen X-X und Y-Y verlaufen, da-

platte 43 angeordnet ist, muß sie daher einen ausreichenden Durchmesser aufweisen, damit sie den Strahl nicht stört. Die M-Strahlabschirmung 78 hat daher bei der Strahlerzeugungsanordnung 15 in 5 F i g. 1 einen größeren Durchmesser als die L-Strahlabschirmung 76.

Folgende Überlegungen spielen bei der Anordnung der Abschirmungen eine Rolle: Fig. 10 zeigt die Verzerrungen der Feldlinien 90 des Ablenkfeldes in

bei stehen sich jeweils zwei Seiten eines Verstärkerelementpaares gegenüber. Gewünschtenfalls können
jedoch auch Verstärkerelemente mit anderen Querschnittsformen verwendet werden, beispielsweise
U-förmige, rechteckige und kanalartige Elemente.
Zweck und Vorteile der Feldverstärker 84 bis 87
werden in Verbindung mit den Fig. 14 und 15 noch
näher beschrieben werden.

Wegen der verschiedenen Länge der Abschirmungen 76, 78 und ihrer Lage im Ablenkbereich 19 wer- io einer Ebene, die sowohl die L-Strahlabschirmung als den der L-Strahl und der M-Strahl auf verschieden auch die M-Strahlabschirmung schneidet, beispielslangen Strecken längs ihres Weges durch den Ab- weise in der Ebene B-B der Fig. 7 oder der lenkbereich gegen die Ablenkfelder abgeschirmt. Der Ebene C-C der F i g. 8. Dieser Typ von Verzerrungen L-Strahl und der M-Strahl sind also den Ablenk- kann bewirken, daß die rechte vertikale Seite des feldern eine kürzere Zeitdauer ausgesetzt, als es ohne 15 vom Η-Strahl geschriebenen Rasters langer ist als die die Abschirmung76, 78 der Fall wäre. Durch ge- linke Seite. Fig. 11 zeigt Verzerrungen der Feldeignete Bemessung der Längen der Abschirmungen linien 92 des Ablenkfeldes in einer Ebene, die nur die 76, 78 hinsichtlich der relativen Strahlgeschwindig- L-Strahlabschirmung schneidet, beispielsweise in der keiten und der Form und Länge des magnetischen Ebene A-A der Fig. 7 oder in der Ebene D-D der Ablenkfeldes werden der L-Strahl und der M-Strahl 20 Fig. 8. Durch diesen Typ von Verzerrungen kann dem Ablenkfeld bestimmte Zeitspannen ausgesetzt, die linke vertikale Abmessung des vom Η-Strahl geso daß sie um praktisch den gleichen Betrag abge- schriebenen Rasters 93 größer werden als die rechte lenkt werden wie der unabgeschirmte Η-Strahl. In Seite. Bezüglich der Darstellungen der Feldverzerrunden Fig. 7 bis 11 sind die Faktoren veranschaulicht, gen in Fig. 10 und 11 soll bemerkt werden, daß nur die bei einer Bemessung der Abmessungsverhältnisse 25 die Form des Feldes, jedoch nicht seine Stärke wie- und der Anordnung der Abschirmungen berücksich- dergegeben werden soll. Die Feldstärke wird durch tigt werden müssen. F i g. 9 angegeben.

F i g. 7 zeigt einen Teil einer Strahlerzeugungsan- Wenn eine magnetische Abschirmung in ein Maordnung, die F i g. 1 ähnelt, mit der Ausnahme, daß gnetfeld eingebracht wird, werden die Flußlinien in sie eine kürzere M-Strahlabschirmung 78' aufweist, 30 Richtung auf die Abschirmung verzerrt und in der die längs der L-Strahlabschirmung 76 an deren vor- Nähe der Abschirmung konzentriert, da sie dem Weg derem Ende angeordnet ist. F i g. 8 zeigt einen Teil des geringsten magnetischen Widerstandes folgen, einer Strahlerzeugungsanordnung, die ebenfalls F i g. 1 Bei den Feldverzerrungen in einer Ebene, die beide ähnelt, mit der Ausnahme, daß sie eine längere Abschirmungen schneidet (F i g. 10), verursacht die M-Strahlabschirmung 78" enthält, die längs der 35 M-Strahlabschirmung infolge ihres größeren Durch-L-Strahlabschirmung 76 verläuft und an deren hinte- messers auch die stärkeren Verzerrungen oder Flußrem Ende angeordnet ist. konzentrationen. In einer nur die L-Strahlabschir-In Fig. 9 ist längs der Ordinate die Stärke des mung schneidenden Ebene (Fig. 11) sind nur die durch die Ablenkspulen 28 erzeugten Ablenkfeldes durch die L-Abschirmungen verursachten Verzerrun- und längs der Abszisse der Abstand längs der Roh- 40 gen vorhanden, da die M-Strahlabschirmung fehlt. Im renachse gerechnet vom System in Richtung auf den Anfangsbereich des H-Strahlrasters sind also im Bildschirm aufgetragen. Die Feldstärke steigt von einen Falle (Fig. 10) mehr Flußlinien nach links geeinem Anfangswert in der Ebene der Endplatte 43 bogen oder verzerrt und im anderen Falle (Fig. 11) auf ein Maximum an und fällt dann wieder ab, die mehr Flußlinien nach rechts. Da die Form der unte-Intensitätsverteilung entspricht etwa einer Glocken- 45 ren Begrenzung des Rasters des Η-Strahles senkkurve. Da die Stärke des Ablenkfeldes mit wachsen- recht zu den Flußlinien verläuft, ist die vertikale Abdem Abstand von der Endplatte 43 zuerst ansteigt, messung des Rasters im einen Fall (F i g. 10) auf der steigt auch der Prozentsatz des Gesamtfeldes an, der rechten Seite und im anderen Fall (Fig. 11) auf der durch eine M-Strahlabschirmung gegebener Länge linken Seite größer. Die in Fig. 10 und 11 dargestellvom M-Strahl abgeschirmt wird, wenn die Abschir- 50 ten Feldverzerrungen haben also den entgegengesetzmung von der Endplatte 43 wegbewegt wird. Für ten Einfluß auf den entstehenden H-Strahlraster. einen bestimmten Betrag der Abschirmung muß die Obwohl die in Fig. 10 dargestellten Feldverzer-M-Strahlabschirmung also um so kürzer gemacht rangen in der Ebene B-B und der Ebene C-C gleich werden, je weiter sie von der Endplatte 43 wegbe- sind, haben die Verzerrungen in der Ebene B-B wegt wird. Dies ist daran ersichtlich, daß die 55 einen größeren Einfluß, da die Feldstärke in dieser M-Strahlabschirmung 78' der F i g. 7 kurzer ist als Ebene wesentlich größer ist. Die resultierende Verdie M-Strahlabschirmung 78" der F i g. 8. zerrung des vom Η-Strahl geschriebenen Rasters Hinsichtlich der Bemessung des Durchmessers der kann dadurch symmetrisch und weniger störend geAbschirmungen ist folgendes festzustellen: Wenn die macht werden, daß man die M-Strahlabschirmung so M-Strahlabschirmung von der Endplatte 43 bean- 60 lange axial verschiebt, bis die Verzerrung des in standet ist, wird der M-Strahl schon abgelenkt, bevor F i g. 10 dargestellten Typs gerade von der Verzerer die M-Strahlabschirmung erreicht, und er verläuft rang des in Fig. 11 dargestellten Typs kompensiert dann in dieser abgelenkten Richtung geradlinig durch wird. Man ordnet hierfür die M-Strahlabschirmung in die M-Strahlabschirmung. Bei nicht ausreichendem axialer Richtung zwischen den Enden der L-Strahl-Innendurchmesser der Abschirmung kann der Strahl 65 abschirmung an, wie in F i g. 1 und 6 dargestellt ist. dann unter Umständen auf die Innenwand der Ab- Für eine gegebene Stärke und Konfiguration des FeI-schirmung auftreffen, bevor er austritt. Wenn die des, die von der verwendeten Ablenkspulenanord-M-Strahlabschirmung also im Abstand von der End- nung abhängen, und für jedes Durchmesserverhältnis

der beiden Abschirmungen existiert nur eine axiale Stellung der kürzeren M-Strahlabschirmung zwischen den Endebenen der längeren L-Strahlabschirmung, bei der die Asymmetrie des vom unabgeschirmten Η-Strahl geschriebenen Rasters am kleinsten ist. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel, bei dem die Röhre 8 der F i g. 1 mit einer gewöhnlichen Ablenkspulenanordnung 28 betrieben wurde und die Beschleunigungsspannungen des L-Strahles 10 kV, des M-Strahles 16 kV und des H-Strahles 22 kV betrugen, hatte die Abschirmung 76 für den L-Strahl einen Durchmesser von 6,35 mm und eine Länge von 34,925 mm, und die Abschirmung 78 für den M-Strahl hatte einen Durchmesser von 9,525 mm und eine Länge von 9,525 mm, ihr axialer Abstand vom bildschirmseitigen Ende der Abschirmung 76 des L-Strahles betrug 6,35 mm, d. h., die Abschirmung 76 des L-Strahles reicht 6,35 mm näher an den Leuchtschirm 20 heran, als die Abschirmung 78 des M-Strahles.

Um die optimalen Verhältnisse von Durchmesser, Länge und axialer Lage der beiden Abschirmungen festzulegen, wird die Abschirmung für den M-Strahl zwischen den Enden der Abschirmung des L-Strahles angeordnet, und die verschiedenen Parameter werden dann so einjustiert, daß die Asymmetrie des vom Η-Strahl geschriebenen Rasters möglichst klein ist. Die Länge der Abschirmung für den M-Strahl wird so bemessen, daß sich die richtige Gesamtgröße des vom M-Strahl geschriebenen Rasters ergibt; dann wird der Durchmesser der M-Strahlabschirmung so gewählt, daß der M-Strahl bei voller Ablenkung gerade noch nicht auf die Abschirmung auftrifft, und anschließend wird die axiale Lage der Abschirmung des M-Strahles so gewählt, daß die Asymmetrie des vom Η-Strahl geschriebenen Rasters möglichst gering wird. Eine Änderung eines dieser Parameter kann eine geringfügige Nachjustierung der anderen erforderlich machen, um die optimalen Verhältnisse zu erreichen, die die kleinste Asymmetrie des vom Η-Strahl geschriebenen Rasters ergeben.

Fig. 12a zeigt schematisch eine Rasterverzerrung und einen Deckungsfehler, die entstehen, wenn das den unabgeschirmten Η-Strahl liefernde System nicht in der vertikalen Mittelebene der Röhre liegt. In Fig. 12a sind ein. vom Η-Strahl geschriebener Raster 100, ein vom M-Strahl geschriebener Raster 101 und ein vom L-Strahl geschriebener Raster 102 dargestellt. Der Deckungsfehler der Raster 100, 101, 102 ist dadurch gekennzeichnet, daß sich die unteren Grenzen der Raster 100 und 101 des Η-Strahles bzw. des M-Strahles im Punkt 103 schneiden. Eine solche Überschneidung tritt bei extremer Asymmetrie der durch die Abschirmungen des L-Strahles und des M-Strahles verursachten Verzerrungen ein, wenn die Orientierung der Strahlerzeugungssysteme anders ist, als in den F i g. 1 mit 6 dargestellt wurde.

Bezüglich der relativen Lage der Strahlen ist folgendes von Wichtigkeit: Die Fig. 12b und 12c zeigen die Asymmetrien des Ablenkfeldes, die durch die Abschirmungen J6, 78 des L-Strahles bzw. des M-Strahles in einer beide Abschirmungen schneidenden Ebene vorhanden sind, wenn die Systeme so orientiert sind, daß sich das System 16, das den durch die Abschirmung 76 verlaufenden L-Strahl liefert, in der vertikalen Mittelebene der Röhre befindet. Eine solche Orientierung führt zu einem Dekkungsfehler mit Überkreuzungen, wie er in F i g. 12 a dargestellt ist. Fig. 12b zeigt die Verzerrungen der Flußlinien 108 des horizontalen Ablenkfeldes und Fig. 12c die Verzerrungen der Flußlinien 110 des vertikalen Ablenkfeldes.

Fig. 13a zeigt das einwandfreie Ergebnis, das man erhält, wenn die Systeme orientiert sind, wie es in Verbindung mit den Fig. 1 bis 6 erläutert wurde. Fig. 13a zeigt die Begrenzungen dreier Raster 112, 114, 116, die vom Η-Strahl, M-Strahl bzw. L-Strahl

ίο geschrieben werden. Diese Raster sind ineinander verschachtelt und decken sich entweder miteinander, oder ihre Begrenzungen verlaufen weitgehend parallel. In Fig. 13a sind die Abstände zwischen den Rastergrenzen stark übertrieben dargestellt, um die drei Raster und ihre Verschachtelung ineinander deutlicher darstellen zu können. Die Raster haben praktisch die gleiche Form und unterscheiden sich voneinander höchstens etwas in ihrer Größe.

Fig. 13b und 13c zeigen die symmetrierten Ver-

ao Zerrungen des Horizontal- bzw. Vertikalablenkfeldes in einer beide Abschirmungen schneidenden Ebene, welche erhalten werden, wenn das den Η-Strahl liefernde System 18 in der vertikalen Mittelebene der Röhre angeordnet wird. In Fig. 13b sind die Flußlinien 118 des Horizontalablenkfeldes und in Fig. 13 c die Flußlinien 120 des Vertikalablenkfeldes dargestellt.

Ein Vergleich der Fig. 12b mit 13b und 12c mit

13 c macht die verbesserte Symmetrie bezüglich der vertikalen Mittelebene der Röhre offensichtlich, die aus der Anordnung des den Η-Strahl liefernden Systems 18 in dieser Ebene resultiert. An Hand der Fig. 12a, 12b und 12c wurde nur eine ungünstige Orientierung der Systeme besprochen; andere Orientierungen, bei denen die Achse des den H-Strahl liefernden Systems nicht in der vertikalen Mittelebene der Röhre liegt, führen jedoch zu ähnlichen Verzerrungen, wie sie in Fig. 12b und 12c dargestellt sind.

Im folgenden soll nun auf die magnetischen Ablenkungserhöher näher eingegangen werden. Fig. 14 und 15 zeigen die Einflüsse der magnetischen Ablenkerhöher, wie der Ablenkerhöher 84, 85, auf das Vertikalablenkfeld bzw. das Horizontalablenkfeld für den Η-Strahl. Wenn ein Paar solcher Ablenkerhöherelemente sowohl im Horizontalablenkfeld als auch im Vertikalablenkfeld liegt, wird im Raum zwischen den Erhöhern, in dem der zugeordnete Elektronenstrahl verläuft, die Stärke des Ablenkfeldes in einer Richtung, hier der horizontalen, erhöht, während die Stärke des hierzu senkrechten Ablenkfeldes, hier des vertikalen, verringert wird. Wenn das Horizontalablenkfeld und das Vertikalablenkfeld nicht räumlich zusammenfallen und die Ablenkerhöher nur in einem der Felder liegen, beeinflussen sie natürlich nur dieses Feld.

Da sich die Ablenkerhöher neben dem Weg eines bestimmten Strahles befinden und in erster Linie diesem Strahl zugeordnet sind, (also z. B. die Erhöher 84, 85 dem Η-Strahl), beeinflussen sie in erster Linie nur das Ablenkfeld desjenigen Strahles lokal, dem sie im speziellen zugeordnet sind. Die Erhöher wirken wie magnetische Leiter, die in den Luftspalt zwischen einem Ablenkspulenpaar gebracht sind, und verringern dadurch den magnetischen Widerstand im Flußweg des Ablenkfeldes in dem von den Erhöherelementen eingenommenen örtlichen Bereich.

Die zwei Ablenkerhöher 84, 85 des Η-Strahles sind in einer horizontalen Ebene angeordnet und leiten

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daher die horizontal gerichteten Jt-iußlinien, die die Vertikalablenkung des Η-Strahles verursachen, so daß die Vertikalablenkung des Η-Strahles und damit die Vertikalabmessung des von diesem Strahl geschriebenen Rasters vergrößert wird.

Fig. 14 zeigt den Einfluß der Ablenkerhöherelemente 84, 85 auf Flußlinien 122 des auf den H-Strahl wirkenden Ablenkfeldes. Die Flußlinien 122 folgen dem Weg des geringsten magnetischen Widerstandes und sind daher zu den Ablenkerhöherelementen 84, 85 hin gekrümmt und durchsetzen diese. Die Erhöherelemente ziehen also sozusagen die Flußlinien in der Umgebung an und konzentrieren diese. Da die Erhöherelemente in Richtung der Flußlinien hintereinanderliegen, wird der Fluß im Bereich zwischen den Erhöherelementen 84, 85 konzentriert, so daß für den Η-Strahl ein stärkeres Vertikalablenkfeld zur Verfügung steht, als sonst ohne diese Erhöherelemen vorhanden wäre. Hierdurch wird die Höhe des vom Η-Strahl geschriebenen Rasters vergrößert. Wie Fig. 15 zeigt, werden gleichzeitig jedoch auch die Flußlinien 124 des auf den Η-Strahl wirkenden Horizontalablenkfeldes von den Erhöherelementen 84, 85 angezogen. Da die Erhöherelemente im Horizontalablenkfeld parallel zu den Flußlinien angeordnet sind, ziehen sie Flußlinien an, die sonst zwischen den Erhöherelementen durchlaufen würden, so daß die Flußdichte des Horizontalablenkfeldes im Bereich zwischen den Erhöherelementen herabgesetzt wird und das Horizontalablenkfeld für den Η-Strahl geschwächt wird. Dies resultiert in einer horizontalen Kontraktion des vom Η-Strahl geschriebenen Rasters. Die Expansion in der Vertikalrichtung und die Kontraktion in der Horizontalrichtung des vom H-Strahl geschriebenen Rasters addieren sich hinsichtlich einer Änderung des Seitenverhältnisses des Rasters.

Bei der drei im Dreieck angeordneten Systeme enthaltenden Anordnung der F i g. 1 bis 6 sind Ablenkerhöherelemente nicht nur zur vertikalen Expansion des vom H-Strahl geschriebenen Rasters, sondern auch zur horizontalen Expansion des vom M-Strahl geschriebenen Rasters vorgesehen. Hierfür können für die beiden Strahlen zwei getrennte Paare von Ablenkerhöherelementen vorgesehen werden, dabei wird ein Paar horizontal und das andere vertikal ausgerichtet. Bei dem dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel verlaufen der H-Strahl und der M-Strahl jedoch so nahe nebeneinander, daß nicht genügend Platz für getrennte Ablenkerhöherelementpaare für jeden der Strahlen zur Verfügung steht, da die Erhöherelemente des einen Strahles die des anderen Strahles beeinflussen würden. Diese Schwierigkeit wird dadurch überwunden, daß man ein Erhöherelement 85 vorsieht, das beiden Strahlen zugeordnet ist, es gehört also zu einem ersten Paar 85, 84 von Ablenkerhöherelementen für den H-Strahl und zu einem zweiten Paar 85, 87 von Ablenkerhöherelementen für den M-Strahl. Die Querschnittsabmessungen des Elementes 85 werden daher sowohl in der Horizontalals auch in der Vertikalrichtung so groß bemessen, daß sich die gewünschten Feldkonzentrationen ergeben.

Das Element 85 wirkt zwar primär mit dem Element 87 bei der Erhöhung der Feldstärke des auf den M-Strahl wirkenden Horizontalablenkfeldes zusammen, da im Hals 10 der Röhre 8 jedoch nur ein sehr beschränkter Raum zur Verfügung steht, kann das Element85 nicht über dem M-Strahl zentriert werden. Es wird daher ein viertes Erhöherelement 86 zwischen dem Erhöherelement 85 und dem M-Strahl vorgesehen, das in der Mitte über dem unabgelenkten M-Strahl liegt und das Horizontalablenkfeld im Bereich des M-Strahles so formt, daß die Flußlinien weitgehend senkrecht verlaufen. Die Erhöherelemente 85, 86 können zu einem einzigen Bauteil vereint werden, sie können aus zwei miteinander verbundenen getrennten Bauteilen bestehen oder, wie

ίο dargestellt, zwei getrennte Teile sein, die in einem kleinen Abstand voneinander angeordnet sind. Die Ablenkerhöherelemente 85, 86, 87 wirken auf den M-Strahl ähnlich, wie in Verbindung mit Fig. 14 und 15 bezüglich der Elemente 84, 85 bezüglich des Η-Strahles erläutert wurde.

Da die Ablenkerhöherelemente eine selektive Beeinflussung eines bestimmten Rasters und insbesondere eine selektive Expansion und Kontraktion unter Änderung des Seitenverhältnisses erlauben, stellen sie ein Mittel zur Rasterformung dar.

Der relative Prozentsatz einer Expansion und Kontraktion eines Rasters zur Beeinflussung seines Seitenverhältnisses hängt von den horizontalen und vertikalen Querschnittsabmessungen der Ablenkerhöherelemente und vom Abstand zwischen diesen Elementen ab. Eine Vergrößerung der horizontalen Querschnittsabmessung der Elemente 84, 85 hat eine weitere Erhöhung der Feldkonzentration entsprechend Fig. 14 zur Folge, so daß der vom H-Strahl geschriebene Raster in Vertikalrichtung weiter gedehnt wird. Eine Erhöhung der vertikalen Querschnittsabmessungen der Elemente 84 verringert außerdem die Intensität des in Fig. 15 dargestellten Horizontalablenkfeldes entsprechend, so daß der vom H-Strahl geschriebene Raster in Zeilenrichtung entsprechend mehr zusammengedrückt wird. Im allgemeinen ist der Einfluß zweier Erhöherelemente um so größer, je kleiner ihr Abstand ist. Wenn die Elemente 84, 85 näher aneinander angenähert werden, verringert sich die Auswölbung der Flußlinie des auf den H-Strahl wirkenden Ablenkfeldes (Fig. 14) zwischen den Elementen, und die Feldstärke steigt dementsprechend. Der resultierende Raster des H-Strahles wird dadurch in Vertikalrichtung weiter gestreckt.

Gleichzeitig wird das auf den H-Strahl wirkende Horizontalablenkfeld (Fig. 15) zwischen den Erhöherelementen geschwächt und der resultierende Raster des Η-Strahles in Zeilenrichtung weiter zusammengedrückt.

Die Rastergröße ist eine Funktion der Länge der Erhöherelemente längs des Strahlweges. Eine Vergrößerung der Länge der Erhöherelemente erhöht die Rastergröße, ohne das Seitenverhältnis nennenswert zu beeinflussen.

Es kann wünschenswert sein, einem Elektronenstrahl sowohl ein Abschirmröhrchen als auch Ablenkerhöherelemente zuzuordnen, wie z. B. dem M-Strahl der Röhre 8, für den sowohl eine Abschirmung 78 als auch Ablenkerhöherelemente 85, 86, 87

zugeordnet sind. In einem solchen Falle wird das Abschirmröhrchen in axialer Richtung gegenüber den Erhöherelementen versetzt und in einem entsprechenden Abstand von diesen angeordnet, wie in F i g. 6 dargestellt. Hierdurch wird gewährleistet, daß

die Abschirmerhöherelemente und die Abschirmung getrennt auf verschiedene Teile des Ablenkfeldes einwirken, ohne sich gegenseitig zu stören. Wenn das Abschirmröhrchen 78 zu nahe bei den Ablenk-

erhöherelementen 85, 86, 87 angeordnet ist oder sie sogar berührt, würden die Flußlinien zwischen den Ablenkerhöherelementen durch die Abschirmung kurzgeschlossen, und die Wirkung der Ablenkerhöherelemente würde entsprechend herabgesetzt.

Der unmagnetische Träger 81 wird vorzugsweise so ausgebildet, daß die Ablenkerhöherelemente 86, 87 nahe beieinander und damit nahe am Strahlweg angeordnet werden können. Wenn der Träger 81 beispielsweise rohrförmig ist, kann er einen kleineren Durchmesser aufweisen als das Abschirmröhrchen 78. Die Trägerelemente 81, 80 können auch beispielsweise aus einem oder mehreren unmagnetischen Stütztdrähten, Bändern od. dgl. bestehen. Das Trägerteil 81 kann sogar ganz entfallen, und das unmagnetische Trägerteil 80 kann direkt an den Enden der Ablenkerhöherelemente 86, 87 befestigt werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kathodenstrahlröhre zur Wiedergabe bunter Bilder mit drei Strahlerzeugungssystemen, die Elektronenstrahlen verschiedener Geschwindigkeit liefern, welche durch ein gemeinsames Ablenkfeld über einen Leuchtschirm ablenkbar sind, und mit magnetischen Abschirmelementen, die zwei der Strahlen derart gegen den Einfluß des Ablenkfeldes abschirmen, daß alle drei Strahlen unter der Wirkung des Ablenkfeldes Raster gleicher Größe schreiben, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Abschirmung einen größeren Durchmesser hat als die andere.

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung größeren Durchmessers kürzer ist als die Abschirmung kleineren Durchmessers und in axialer Richtung zwischen den Enden der längeren Abschirmung liegt.

3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kürzere Abschirmung näher am vorderen Ende der längeren Abschirmung liegt als am hinteren Ende.

4. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlerzeugungssysteme am bildschirmseitigen Ende einen Konvergenzkäfig enthalten, das die längere Abschirmung praktisch am Konvergenzkäfig anliegt und daß die kürzere Abschirmung in axialer Richtung in einem gewissen Abstand vom Konvergenzkäfig beginnt und vor dem bildschirmseitigen Ende der längeren Abschirmung endet.

5. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß Länge, Durchmesser und axiale Lage der Abschirmungen so gewählt sind, daß für gegebene Strahlgeschwindigkeiten und ein Ablenkfeld gegebener Form und Stärke die durch die beiden Abschirmungen verursachten Verzerrungen des Ablenkfeldes den vom dritten Strahl geschriebenen Raster wenigstens annähernd symmetrisch beeinflussen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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