DE1170454B - Kathodenstrahlroehre zur Wiedergabe bunter Bilder - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: H 04 n;

HOIj Deutsche Kl.: 21 al - 32/54

Nummer: 1170 454

Aktenzeichen: R 34023 VIII a / 21 al

Anmeldetag: 7. Dezember 1962

Auslegetag: 21. Mai 1964

Die vorliegende 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 Strahls 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 Geschwindigkeit 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 der Patentsucherin 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.

Eine weitere Verbesserung der Rasterdeckung wird bei einer Kathodenstrahlröhre zur Wiedergabe bunter Bilder mit Strahlerzeugungssystemen zur Erzeugung mehrerer Kathodenstrahlen unterschiedlicher Geschwindigkeit, welche auf dem Wege zu 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:

William Henry Barkow, Pennsauken, N. J.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

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

(157 645) .

einem mehrere Schichten aus verschiedenen Phosphoren enthaltenden Leuchtschirm eine gemeinsame, in zwei zueinander senkrechten Richtungen wirkende Ablenkzone durchlaufen, in der Mittel vorgesehen sind, um den Strahlen trotz der unterschiedlichen Geschwindigkeit gleiche Ablenkungen zu erteilen, gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß beidseits des Weges mindestens eines der Strahlen aus magnetischem Material bestehende, die Feldstärke des Ablenkfeldes in einer Richtung erhöhende Bauelemente angeordnet sind. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist mindestens eines der Elemente zwei Strahlen gemeinsam. Bei einer Kathodenstrahlröhre, bei welcher zwei der Strahlen von rohrförmigen magnetischen Abschirmungen umgeben sind, werden die die Feldstärke erhöhenden Bauelemente gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung von mindestens einer der magnetischen Abschirmungen in Längsrichtung im Abstand angeordnet.

Die die Feldstärke des Ablenkfeldes in einer Richtung erhöhenden Bauelemente ermöglichen eine Dehnung des Rasters in einer Richtung, so daß das Seitenverhältnis des Rasters verändert werden kann. Die Dehnung des Rasters erfolgt dabei senkrecht zu der Richtung, in der die Feldstärke des Ablenkfeldes erhöht wird.

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In manchen Fällen können diese Elemente auch das Feld in der dazu senkrechten Richtung schwächen und damit das Raster in der entsprechenden Richtung zusammendrücken.

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, 5-5 derFig. 1,

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

Fig. 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,

phorschicht 26 anregt und Licht einer ersten Primärfarbe erzeugt, während der M-Strahl die erste Phosphorschicht 26 durchdringt und in erster Linie die zweite Phosphorschicht 24 zur Lumineszenz einer zweiten Primärfarbe anregt und der Η-Strahl sowohl die erste als auch die zweite Schicht 26, 24 durchdringt und hauptsächlich die dritte Phosphorschicht 22 zur Emission von Licht der dritten Primärfarbe anregt. Auf der Phosphorschicht 26 befindet sich noch in üblicher Weise eine dünne Metallschicht, ζ. B. aus Aluminium. Gewünschtenfalls kann der Schirm 20 zwischen den Phosphorschichten noch nicht Iumineszierende Trennschichten enthalten, um die Betriebseigenschaften des Schirms zu verbessern. Der Röhre 8 ist eine Ablenkspulenanordnung 28 zur magnetischen Strahlablenkung zugeordnet, die eng am Kolben der Röhre anliegt. Die Ablenkspulen 28 erzeugen bei geeigneter Speisung zwei Ablenkfelder, die die Elektronenstrahlen zusammen in zwei

F i g. 9 ein Diagramm eines typischen Ablenkfel- 20 zueinander senkrechten Richtungen mit verschiededes, das zur Erläuterung der F i g. 7 und 8 verwen- nen Frequenzen über den Leuchtschirm 20 ablenken. det wird, Vorzugsweise werden im Ablenkbereich 19 horizon-

Fig. 10 und 11 schematische Darstellungen von tale und vertikale Ablenkfelder erzeugt, die eine AbVerzerrungen des Ablenkfeldes, die durch die Ab- lenkung der drei getrennten Strahlen von den schirmungen der F i g. 7 bzw. 8 verursacht werden, 25 Systemen 16, 17, 18 in Form eines rechteckigen Ra-Fig. 12a eine schematische Darstellung eines sters bewirken.

Rasterdeckungsfehlers, der seine Ursache in einer Wie F i g. 2 zeigt, bilden die Frontscheibe 12 und

falschen Orientierung der Strahlerzeugungssysteme der Leuchtschirm 20 einen rechteckigen Bildbereich hat, 29, sie können selber entweder kreisförmig oder

Fig. 12b und 12c schematische Darstellungen 30 näherungsweise rechteckig sein und weisen zusamvon Ablenkfeldern, die den in F i g. 12 a dargestell- men mit dem Bildbereich vorzugsweise eine Hauptachse X-X und eine zu dieser senkrechte Nebenachse Y-Y auf. Normalerweise liegt die Achse X-X waagerecht und die Achse Y-Y senkrecht. In den F i g. 3, 4 und 5 wurden die Achsen X-X und Y-Y in axialer Richtung längs der Röhre 8 nach hinten in die Ebenen der jeweiligen Figuren projiziert. Die Ablenkspulenanordnung 28 ist winkelmäßig bezüglich der

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Röhre 8 so orientiert und ausgebildet, daß bei enteckiges Raster schreiben, dessen aufeinander senkrecht stehende Haupt- und ■ Nebenachsen mit den Achsen X-X und Y-Y zusammenfallen.

Die Strahlerzeugungssysteme 16, 17, 18 umfassen jeweils eine Anzahl von koaxialen, rohrförmigen Elektroden. Die Systeme enthalten jeweils eine rohrförmige Kathode 30 mit einer Stirnwand, die mit einem geeigneten emissionsfähigen Material über-

ten Rasterdeckungsfehler verursachen,

Fig. 13a eine Darstellung der Rasterdeckung, die mit der Strahlerzeugungssystemanordnung der F i g. 1 bis 6 erhalten wird,

Fig. 13b und 13c schematische Darstellungen von Ablenkfeldverzerrungen, die durch die Systemorientierung der Fig. 1 bis 6 verursacht werden und Fig. 14 und 15 schematische Darstellungen der

Einflüsse von Elementen der Strahlerzeugungs- 40 sprechender Steuerung der Ablenkströme die Eleksystemanordnung der F i g. 1 auf das Vertikal- bzw. tronenstrahlen auf dem Leuchtschirm 20 ein recht-Horizontalablenkfeld.

Die Fig. 1 bis 6 zeigen eine Kathodenstrahlröhre 8 mit einem evakuierten Kolben, der einen
Hals 10, eine Frontscheibe 12 und einen Konus 14 45
umfaßt. Innerhalb des Halses 10 befindet sich eine
Strahlerzeugungsanordnung 15, die bei dem dargestellten Beispiel drei Systeme 16, 17, 18 umfaßt,
welche nebeneinander in einer Delta- oder Dreieckanordnung symmetrisch zur Längsachse der Strahl- 50 zogen ist. Die Kathoden 30 sind jeweils isoliert innererzeugungsanordnung 15 angeordnet sind. In F i g. 1 halb eines mit einer Mittelöffnung versehenen, topfwird das System 17 durch das System 16 verdeckt. förmigen Steuergitters 32 montiert. Auf die jewei-Die Systeme 16,17 und 18 liefern einen Strahl nied- ligen Steuergitter 32 folgen in der angegebenen riger, mittlerer bzw. hoher Geschwindigkeit, die Reihenfolge in koaxialer Anordnung jeweils ein mit Strahlen laufen durch einen gemeinsamen Ablenk- 55 einer Mittelöffnung versehenes, topfförmiges Schirmbereich 19 in Richtung auf die Frontscheibe. Der gitter 34, eine rohrförmige Fokussierelektrode 36 und Einfachheit halber wird im folgenden vom (lang- eine rohrförmige Anode 38.

samsten) L-Strahl, (mittelschnellen) M-Strahl und Die Anoden sind an einem zylindrischen Konver-

vom Η-Strahl (höchste Geschwindigkeit) gesprochen genzkäfig 40 befestigt, der elektrisch allen drei Sywerden. Der L-Strahl wird vom System 16, der M- 6° stemen gemeinsam ist. Der Konvergenzkäfig 40 um-Strahl vom System 17 und der Η-Strahl vom System faßt ein topfförmiges Bauteil mit einer Stirnwand 42, 18 geliefert. dessen offenes Ende durch eine Endplatte 43 ver-

Auf der Innenseite der Frontscheibe 12 befindet 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 65 den zugehörigen Systemen 16, 17 bzw. 18 liegen.
Anregung durch Elektronen in den Grundfarben Die Kathoden 30, Steuergitter 32, Schirmgitter 34

Rot, Grün bzw. Blau lumineszieren. Die Röhre 8 und Fokussierelektroden 36 der drei Systeme sind wird so betrieben, daß der L-Strahl die erste Phos- mit getrennten Anschlußleitern versehen, die vaku-

umdicht durch das sockelseitige Ende des Kolbens durchgeführt und mit Anschlußstiften 50 eines Röhrenfußes 52 verbunden sind oder diese bilden. Diese Elektroden können also getrennt angeschlossen werden, und die Systeme können Strahlen verschiedener Beschleunigungsspannungen liefern, die unabhängig voneinander auf den Leuchtschirm 20 fokussiert werden können.

Der Konvergenzkäfig 40 ist mit einer Anzahl von Federfingern 54 versehen, die an der Innenwand des Kolbenhalses 10 anliegen. Eine elektrisch leitende Schicht 56 bedeckt die Innenfläche des Röhrenkonus 14 und reicht so weit in den Hals 10, daß sie Kontakt mit den Federfingern 54 macht. Die Schicht 56 ist außerdem elektrisch mit der Metallschicht 27 des Leuchtschirms 20 verbunden. Die Schicht 56, die Anoden 38 und der Leuchtschirm 20 können über einen nur schematisch durch einen Pfeil 58 angedeutete Einführung an eine geeignete Spannung gelegt werden.

Die Elektroden der Systeme sind in geeigneten Abständen koaxial zueinander durch geeignete Halterungen festgelegt, z. B. durch drei Glasstäbe 59, die längs der Systeme verlaufen. Die Elektroden 32, 34, 36, 38 der einzelnen Systeme können so an den Glasstäben befestigt sein, wie es in F i g. 3 für die Fokussierelektroden36 dargestellt ist. Wie Fig. 3 zeigt, ist 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 Röhre 8 liegen, sondern etwas gegenüber der Längsachse der Röhre versetzt sind, sind zur Kompensation dieser exzentrischen Anordnung sowohl statische als auch dynamische Konvergenzmaßnahmen für die drei Strahlen vorgesehen.

Eine ungefähre Konvergenz kann dadurch erreicht werden, daß man die einzelnen Systeme in einem kleinen Winkel bezüglich der Längsachse der Röhre 8 montiert, so daß die drei Elektronenstrahlen im unabgelenkten Zustand wenigstens annähernd auf einem gemeinsamen Punkt in der Nähe der Mitte des Leuchtschirmes 20 zusammentreffen. Der Winkel, den die einzelnen Systeme mit der Röhrenachse bilden müssen, wird durch die Abmessungen der Röhre bestimmt. Bei Kathodenstrahlröhren der beschriebenen Art und Längen von etwa 48 bis 64 cm liegt dieser Winkel in der Größenordnung von I⁰I'.

Für die dynamische Konvergenz kann eine An-Ordnung Verwendung finden, wie sie in F i g. 4 dargestellt ist. Auf gegenüberliegenden Seiten der einzelnen Strahlen sind innerhalb des Konvergenzkäfigs 40 jeweils zwei getrennte Polschuhe 64 angeordnet. Diesen Polschuhpaaren 64 sind getrennte Elektromagnete 66 zugeordnet, die außerhalb des Röhrenkolbens in Verlängerung der Enden der Polschuhe angeordnet sind. Die Strahlen sind gegen fremde Konvergenzfelder durch eine Y-förmige magnetische Abschirmung 68 abgeschirmt.

Bei Erregung der Spulen der Elektromagnete 66 werden die Elektronenstrahlen etwas in Richtung auf die Längsachse der Röhre 8 oder von dieser weg abgelenkt. Die gewünschte dynamische Konvergenz der 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 Magnetfeld im Weg des Η-Strahles bewirkt, das durch eine Permanentmagnetanordnung 69 erzeugt wird. Um die Formung des Feldes der Magnetanordnung 69 im Weg des Η-Strahles zu unterstützen, kann der Montagestreifen 60 gegebenenfalls aus einem magnetischen Werkstoff bestehen. Das durch die Magnetanordnung 69 erzeugte Feld verläuft quer zur Richtung des Magnetfeldes, das zwischen den Polschuhen 64 des Η-Strahles herrscht. Dies ermöglicht eine seitliche Einjustierung der Lage eines der drei Strahlen (bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des vom System 18 erzeugten Strahles) in einer Richtung, die senkrecht auf der Radialrichtung steht, in welcher der betreffende Strahl mittels der Konvergenzpolschuhe 64 justiert wird.

Gewünschtenfalls können die Pole der Magnetanordnung 69 dynamisch erregt werden, so daß eine zusätzliche Möglichkeit zur Formung des vom Η-Strahl geschriebenen Rasters besteht, um dieses mit den 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 76, 78 erstrecken sich so von den Strahlerzeugungssystemen weg und sind so angeordnet, daß sie innerhalb des Ablenkbereiches 19 liegen.

Die Abschirmung 78 des M-Strahles hat eine kleinere Länge und vorzugsweise einen größeren Durchmesser als die Abschirmung 76 des L-Strahles. Die Abschirmung 78 des M-Strahles verläuft längs der Abschirmung 76 des L-Strahles und ist in axialer Richtung im Abstand zwischen den beiden Ebenen angeordnet, die senkrecht durch die Enden der Abschirmung des L-Strahles verlaufen. Der Kürze halber soll im folgenden einfach davon gesprochen werden, daß die M-Strahlabschirmung zwischen den Enden der L-Strahlabschirmung liegt. Die L-Strahlabschirmung 76 ist direkt an der Endplatte 43 befestigt. Die M-Strahlabschirmung 78 ist von der Endplatte 43 beabstandet, da sie am Ende eines ersten rohrförmigen, unmagnetischen Halterungsteiles 80 angebracht ist, das seinerseits an einer rohrförmigen Halterung 81 kleineren Durchmessers angebracht ist, die an der Endplatte 43 befestigt ist. Die unmagnetische Halterung 80 kann beispielsweise am Ende des kleineren Teiles 81 durch eine Anzahl von Verbindungsstreifen 82 (F i g. 5 und 6) angebracht sein. Der Grund und die Vorteile dieser speziellen Größenverhältnisse und Anordnung der L-Strahlabschirmung 76 und der M-Strahlabschirmung 78 werden weiter unten in Verbindung mit den Fig. 7 bis 11 erläutert werden.

Die Strahlerzeugungsanordnung 15 hat bezüglich der Längsachse der Röhre 8, dem Leuchtschirm 20

renachse, gerechnet vom System in Richtung auf den Bildschirm, aufgetragen. Die Feldstärke steigt von einem Anfangswert in der Ebene der Endplatte 43 auf ein Maximum an und fällt dann wieder ab, die 5 Intensitätsverteilung entspricht etwa einer Glockenkurve. Da die Stärke des Ablenkfeldes mit wachsendem Abstand von der Endplatte 43 zuerst ansteigt, steigt auch der Prozentsatz des Gesamtfeldes an, der durch eine M-Strahlabschirmung gegebener

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
höherfrequente 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 Schirms enthält und senkrecht auf der io Länge vom M-Strahl abgeschirmt wird, wenn die Achse X-X steht. Die Strahlerzeugungsanordnung Abschirmung von der Endplatte 43 wegbewegt wird, ist so orientiert, daß das H-Strahlsystem 18 Vorzugs- Für einen bestimmten Betrag der Abschirmung muß weise oberhalb der anderen beiden Systeme 16,17 die M-Strahlabschirmung also um so kürzer geliegt, wie in den F i g. 1 bis 6 dargestellt ist. Der macht werden, je weiter sie von der Endplatte 43 Zweck und die Vorteile einer solchen Orientierung 15 wegbewegt wird. Dies ist daran ersichtlich, daß die der Strahlerzeugungsanordnung werden weiter unten M-Strahlabschirmung 78' der F i g. 7 kürzer ist als in Verbindung mit den Fig. 12a, 12b, 12c, 13a, die M-Strahlabschirmung78" der Fig. 8. 13 b, 13 c erläutert werden. Hinsichtlich der Bemessung des Durchmessers der

Auf gegenüberliegenden Seiten der Wege des Abschirmungen ist folgendes festzustellen: Wenn die Η-Strahles und des M-Strahles sind Ablenkfeld-Ver- 30 M-Strahlabschirmung von der Endplatte 43 beabstanstärkerelemente 84, 85 bzw. 86, 87 aus magnetischem det ist, wird der M-Strahl schon abgelenkt, bevor er Werkstoff angeordnet. Die Verstärkerelemente 84 bis die M-Strahlabschirmung erreicht, und er verläuft 87 sind an der Endplatte 43 befestigt und erstrecken dann in dieser abgelenkten Richtung geradlinig durch sich längs der Wege des H- bzw. M-Strahles in den die M-Strahlabschirmung. Bei nicht ausreichendem Ablenkbereich 19. Die Verstärkerelemente sind vor- 25 Innendurchmesser der Abschirmung kann der Strahl zugsweise wie dargestellt rohrförmige Bauelemente dann unter Umständen auf die Innenwand der Abmit rechteckigem Querschnitt, deren Seiten parallel schirmung auftreffen, bevor er austritt. Wenn die zu den Achsen X-X und Y-Y verlaufen, dabei stehen M-Strahlabschirmung also im Abstand von der Endsich jeweils zwei Seiten eines Verstärkerelement- platte 43 angeordnet ist, muß sie daher einen auspaares gegenüber. Gewünschtenfalls können jedoch 30 reichenden Durchmesser aufweisen, damit sie den auch Verstärkerelemente mit anderen Querschnitts- Strahl nicht stört. Die M-Strahlabschirmung 78 hat formen verwendet werden, beispielsweise U-förmige, daher bei der Strahlerzeugungsanordnung 15 in rechteckige und kanalartige Elemente. Zweck und F i g. 1 einen größeren Durchmesser als die L-Strahl-

abschirmung 76.

Folgende Überlegungen spielen bei der Anordnung der Abschirmungen eine Rolle: Fig. 10 zeigt die Verzerrungen der Feldlinien 90 des Ablenkfeldes in einer Ebene, die sowohl die L-Strahlabschirmung alls auch die M-Strahlabschirmung schneidet, beispielslangen Strecken längs ihres Weges durch den Ab- 4° weise in der Ebene B-B der F i g. 7 oder der Ebene lenkbereich gegen die Ablenkfelder abgeschirmt. C-C der Fig. 8. Dieser Typ von Verzerrungen kann Der L-Strahl und der M-Strahl sind also den Ablenk- bewirken, daß die rechte vertikale Seite des vom feldern eine kürzere Zeitdauer ausgesetzt, als es ohne Η-Strahl geschriebenen Rasters länger ist als die die Abschirmungen 76, 78 der Fall wäre. Durch ge- linke Seite. Fig. 11 zeigt Verzerrungen der Feldeignete Bemessung der Längen der Abschirmungen 45 linien 92 des Ablenkfeldes in einer Ebene, die nur 76, 78 hinsichtlich der relativen Strahlgeschwindig- die L-Strahlabschirmung schneidet, beispielsweise in keiten und der Form und Länge des magnetischen der Ebene A-A der Fig. 7 oder der Ebene D-D der Ablenkfeldes werden der L-Strahl und der M-Strahl 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 ab- 5° schriebenen Rasters 93 größer werden als die rechte gelenkt werden als der unabgeschirmte Η-Strahl. In Seite. Bezüglich der Darstellungen der Feldverzer-

Vorteile der Feldverstärker 84 bis 87 werden in Verbindung mit den Fig. 14 und 15 noch näher be- 35 schrieben werden.

Wegen der verschiedenen Länge der Abschirmungen 76, 78 und ihrer Lage im Ablenkbereich 19 werden der L-Strahl und der M-Strahl auf verschieden

den Fig. 7 bis 11 sind die Faktoren veranschaulicht, die bei einer Bemessung der Abmessungsverhältnisse und der Anordnung der Abschirmungen berücksichtigt werden müssen.

Fig. 7 zeigt einen Teil einer Strahlerzeugungsanordnung, die Fig. 1 ähnelt, mit der Ausnahme, daß sie eine kürzere M-Strahlabschirmung 78' aufweist, die längs der L-Strahlabschirmung 76 an deren

rangen in Fig. 10 und 11 soll bemerkt werden, daß nur die Form des Feldes, jedoch nicht seine Stärke wiedergegeben werden soll. Die Feldstärke wird 55 durch F i g. 9 angegeben.

Wenn eine magnetische Abschirmung in ein Magnetfeld eingebracht wird, werden die Flußlinien in Richtung auf die Abschirmung verzerrt und in der Nähe der Abschirmung konzentriert, da sie dem

vorderem Ende angeordnet ist. F i g. 8 zeigt einen 60 Weg des geringsten magnetischen Widerstandes fol-Teil einer Strahlerzeugungsanordnung, die ebenfalls gen. Bei den Feldverzerrungen in einer Ebene, die F i g. 1 ähnelt, mit der Ausnahme, daß sie eine längere M-Strahlabschirmung 78" enthält, die längs der

L-Strahlabschirmung 76 verläuft und an deren hin-

beide Abschirmungen schneidet (Fig. 10), verursacht die M-Strahlabschirmung infolge ihres größeren Durchmessers auch die stärkeren Verzerrunterem Ende angeordnet ist. 65 gen oder Flußkonzentrationen. In einer nur die In Fig. 9 ist längs der Ordinate die Stärke des L-Strahlabschirmung schneidenden Ebene (Fig. 11) durch die Ablenkspulen 28 erzeugten Ablenkfeldes
und längs der Abszisse der Abstand längs der Röh-

sind nur die durch die L-Abschirmungen verursachten Verzerrungen vorhanden, da die M-Strahl-

abschirmung fehlt. Im Anfangsbereich des H-Strahlrasters sind also im einen Falle (Fig. 10) mehr Flußlinien nach links gebogen oder verzerrt und im anderen Falle (Fig. 11) mehr Flußlinien nach rechts. Da die Form der unteren Begrenzung des Rasters des Η-Strahles senkrecht zu den Flußlinien verläuft, ist die vertikale Abmessung des Rasters im einen Fall (Fig. 10) auf der rechten Seite und im anderen Fall (Fig. 11) auf der linken Seite größer. Die in Fig. 10 und 11 dargestellten Feldverzerrungen haben also den entgegengesetzten Einfluß auf das entstehende H-Strahlraster.

Obwohl die in Fig. 10 dargestellten Feldverzerrungen in der Ebene B-B und der Ebene C-C gleich sind, haben die Verzerrungen in der Ebene B-B einen größeren Einfluß, da die Feldstärke in dieser Ebene wesentlich größer ist. Die resultierende Verzerrung des vom Η-Strahl geschriebenen Rasters kann dadurch symmetrisch und weniger störend gemacht werden, daß man die M-Strahlabschirmung so lange axial verschiebt, bis die Verzerrung des in Fig. 10 dargestellten Typs gerade von der Verzerrung des in Fig. 11 dargestellten Typs kompensiert wird. Man ordnet hierfür die M-Strahlabschirmung in "axialer Richtung zwischen den Enden der L-Strahlabschirmung an, wie in Fig. 1 und 6 dargestellt ist. Für eine gegebene Stärke und Konfiguration des Feldes, die von der verwendeten Ablenkspulenanordnung 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 betragen, 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 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 geschriebenes Raster 100, ein vom M-Strahl geschriebenes Raster

101 und ein vom L-Strahl geschriebenes 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-Strahls bzw. M-Strahls im Punkt 103 schneiden. Eine solche Überschneidung tritt bei extremer Asymmetrie der durch die Abschirmungen des L-Strahls und M-Strahls 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 76, 78 des L-Strahles bzw. 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 Deckungsfehler mit Überkreuzungen, wie er in Fig. 12a 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 so 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 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 Verzerrungen 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 Fi g. 13 b sind die Flußlinien 118 des Horizontalablenkfeldes und in Fig. 13c 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 Η-Strahl liefernden Systems nicht in der vertikalen Mittelebene der Röhre liegt, führen jedoch zu ähnlichen Verzerrungen, wie sie in Fi g. 12 b und 12 c dargestellt sind.

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Im folgenden soll nun auf die magnetischen Ab- erhöherelemente nicht nur zur vertikalen Expansion lenkerhöher näher eingegangen werden. Fig. 14 des vom Η-Strahl geschriebenen Rasters, sondern und 15 zeigen die Einflüsse der magnetischen Ab- auch zur horizontalen Expansion des vom M-Strahl lenkerhöher, wie der Ablenkerhöher 84, 85, auf das geschriebenen Rasters vorgesehen. Hierfür können Vertikalablenkfeld bzw. Horizontalablenkfeld für den 5 für die beiden Strahlen zwei getrennte Paare von Ab-H-Strahl. Wenn ein Paar solcher Ablenkerhöher- lenkerhöherelementen vorgesehen werden, dabei wird elemente sowohl im Horizontalablenkfeld als auch im ein Paar horizontal und das andere vertikal ausge-Vertikalablenkfeld liegt, wird im Raum zwischen den richtet. Bei dem dargestellten speziellen Ausführungs-Erhöhern, in dem der zugeordnete Elektronenstrahl beispiel verlaufen der Η-Strahl und der M-Strahl verläuft, die Stärke des Ablenkfeldes in einer Rieh- io jedoch so nahe nebeneinander, daß nicht genügend tung, hier der horizontalen, erhöht, während die Platz für getrennte Ablenkerhöherelementpaare für Stärke des hierzu senkrechten Ablenkfeldes, hier des jeden der Strahlen zur Verfügung steht, da die Ervertikalen, verringert wird. Wenn das Horizontal- höherelemente des einen Strahles die des anderen ablenkfeld und Vertikalablenkfeld nicht räumlich Strahles beeinflussen würden. Diese Schwierigkeit zusammenfallen und die Ablenkerhöher nur in einem 15 wird dadurch überwunden, daß man ein Erhöherder Felder liegen, beeinflussen sie natürlich nur dieses element 85 vorsieht, das beiden Strahlen zugeordnet Feld. ist, es gehört also zu einem ersten Paar 85, 84 von Da sich die Ablenkerhöher neben dem Weg eines Ablenkerhöherelementen für den Η-Strahl und zu bestimmten Strahles befinden und in erster Linie einem zweiten Paar 85, 87 Ablenkerhöherelementen diesem Strahl zugeordnet sind (also z. B. die Er- ao für den M-Strahl. Die Querschnittsabmessungen des höher 84, 85 dem Η-Strahl), beeinflussen sie in erster Elements 85 werden daher sowohl in der Horizontal-Linie nur das Ablenkfeld desjenigen Strahles lokal, als auch in der Vertikalrichtung so groß bemessen, dem sie im speziellen zugeordnet sind. Die Erhöher daß sich die gewünschten Feldkonzentrationen erwirken wie magnetische Leiter, die in den Luftspalt geben.

zwischen einem Ablenkspulenpaar gebracht sind und 25 Das Element 85 wird zwar primär mit dem EIe-

verringern dadurch den magnetischen Widerstand im ment 87 bei der Erhöhung der Feldstärke des auf den

Flußweg des Ablenkfeldes in dem von den Erhöher- M-Strahl wirkenden Horizontalablenkfeldes zusam-

elementen eingenommenen örtlichen Bereich. men; da im Hals 10 der Röhre 8 jedoch nur ein sehr

Die zwei Ablenkerhöher 84, 85 des Η-Strahles sind beschränkter Raum zur Verfügung steht, kann das

in einer horizontalen Ebene angeordnet und leiten 30 Element 85 nicht über dem M-Strahl zentriert wer-

daher die horizontal gerichteten Flußlinien, die die den. Es wird daher ein viertes Erhöherelement 86

Vertikalablenkung des Η-Strahles verursachen, so zwischen dem Erhöherelement 85 und dem M-Strahl

daß die Vertikalablenkung des Η-Strahles und damit vorgesehen, das in der Mitte über dem unabgelenk-

die Vertikalabmessung des von diesem Strahl ge- ten M-Strahl liegt und das Horizontalablenkfeld im

schriebenen Rasters vergrößert werden. 35 Bereich des M-Strahles so formt, daß die Flußlinien

Fig. 14 zeigt den Einfluß der Ablenkerhöher- weitgehend senkrecht verlaufen. Die Erhöherelemente

elemente 84, 85 auf Flußlinien 122 des auf den 85, 86 können zu einem einzigen Bauteil vereint wer-

H-Strahl wirkenden Ablenkfeldes. Die Flußliöien 122 den, sie können aus zwei miteinander verbundenen

folgen dem Weg des geringsten magnetischen Wider- getrennten Bauteilen bestehen oder, wie dargestellt,

Standes und sind daher zu den Ablenkerhöherelemen- 40 zwei getrennte Teile sein, die in einem kleinen Abr

ten 84, 85 hin gekrümmt und durchsetzen diese. Die stand voneinander angeordnet sind. Die Ablenk-

Erhöherelemente ziehen also sozusagen die Fluß- erhöherelemente 85, 86, 87 wirken auf den M-Strahl

linien in der Umgebung an und konzentrieren diese. ähnlich wie in Verbindung mit F i g. 14 und 15 be-

Da die Erhöherelemente in Richtung der Flußlinien züglich der Elemente 84, 85 bezüglich des H-Strahles

hintereinanderliegen, wird der Fluß im Bereich zwi- 45 erläutert wurde.

sehen den Erhöherelementen 84, 85 konzentriert, so Da die Ablenkerhöherelemente eine selektive Bedaß für den Η-Strahl ein stärkeres Vertikalablenkfeld einflussung eines bestimmten Rasters und insbezur Verfügung steht, als sonst ohne diese Erhöher- sondere eine selektive Expansion und Kontraktion elemente vorhanden wäre. Hierdurch wird die Höhe unter Änderung des Seitenverhältnisses erlauben, steldes vom Η-Strahl geschriebenen Rasters vergrößert. 50 len sie ein Mittel zur Rasterformung dar.
Wie F i g. 15 zeigt, werden gleichzeitig jedoch auch Der relative Prozentsatz einer Expansion und die Flußlinien 124 des auf den Η-Strahl wirkenden Kontraktion eines Rasters zur Beeinflussung seines Horizontalablenkfeldes von den Erhöherelementen 84, Seitenverhältnisses hängt von den horizontalen und 85 angezogen. Da die Erhöherelemente im Horizontal- vertikalen Querschnittsabmessungen der Ablenkablenkfeld parallel zu den Flußlinien angeordnet sind, 55 erhöherelemente und vom Abstand zwischen diesen ziehen sie Flußlinien an, die sonst zwischen den Er- Elementen ab. Eine Vergrößerung der horizontalen höherelementen durchlaufen würden, so daß die Querschnittsabmessung der Elemente 84, 85 hat eine Flußdichte des Horizontalablenkfeldes im Bereich weitere Erhöhung der Feldkonzentration entsprezwischen den Erhöherelementen herabgesetzt wird chend F i g. 14 zur Folge, so daß das vom H-Strahl und das Horizontalablenkfeld für den Η-Strahl ge- 60 geschriebene Raster in Vertikalrichtung weitergedehnt schwächt wird. Dies resultiert in einer horizontalen wird. Eine Erhöhung der vertikalen Querschnitts-Kontraktion des vom Η-Strahl geschriebenen Rasters. abmessungen der Elemente 84 verringert außerdem Die Expansion in der Vertikalrichtung und die Kon- die Intensität des in F i g. 15 dargestellten Horizontaltraktion in der Horizontalrichtung des vom Η-Strahl ablenkfeldes entsprechend, so daß das vom H-Strahl geschriebenen Rasters addieren sich hinsichtlich 65 geschriebene Raster in Zeilenrichtung entsprechend einer Änderung des Seitenverhältnisses des Rasters. mehr zusammengedrückt wird. Im allgemeinen ist der Bei der drei im Dreieck angeordnete Systeme ent- Einfluß zweier Erhöherelemente um so größer, je haltenden Anordnung der F i g. 1 bis 6 sind Ablenk- 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 (F i g. 14) zwischen den Elementen, und die Feldstärke steigt dementsprechend. Das resultierende Raster des Η-Strahles wird dadurch in Vertikalrichtung weiter gestreckt. Gleichzeitig wird das auf den H-Strahl wirkende Horizontalablenkfeld (Fig. 15) zwischen den Erhöherelementen geschwächt und das 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 Ablenkerhöherelementen 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 beispeilsweise rohrförmig ist, kann er einen kleineren Durchmesser aufweisen als das Abschirmröhrchen 78. Die Trägerelemente 81, 80 können auch beispielsweise aus einem oder mehreren unmagnetischen Stützdrähten, 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 (3)

Patentansprüche:

1. Kathodenstrahlröhre zur Wiedergabe bunter Bilder mit Strahlerzeugungssystemen zur Erzeugung mehrerer Kathodenstrahlen unterschiedlicher Geschwindigkeit, welche auf dem Weg zu einem mehrere Schichten aus verschiedenen Phosphoren enthaltenden Leuchtschirm eine gemeinsame, in zwei zueinander senkrechten Richtungen wirkende Ablenkzone durchlaufen, in der Mittel vorgesehen sind, um den Strahlen trotz der unterschiedlichen Geschwindigkeit gleiche Ablenkungen zu erteilen, dadurchgekennzeichnet, daß beidseits des Weges mindestens eines der Strahlen aus magnetischem Material bestehende, die Feldstärke des Ablenkfeldes in einer Richtung erhöhende Bauelemente angeordnet sind.

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Elemente zwei Strahlen gemeinsam ist.

3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, bei der zwei der Strahlen von rohrförmigen magnetischen Abschirmungen umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß die die Feldstärke erhöhenden Bauelemente von mindestens einer der magnetischen Abschirmungen in Längsrichtung im Abstand angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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