DE19707069A1 - Vorrichtung zur Elektronenstrahlablenkung in einer Kathodenstrahlröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Elektronenstrahlablenkung in einer Kathodenstrahlröhre, insbesondere in einer Bildröhre, die eine Ablenk­ spulenanordnung zur horizontalen und vertikalen Ablenkung des Elektronenstrahls aufweist und die eine Hilfsablenk­ spulenanordnung umfaßt, mittels derer der Elektronenstrahl im Sinne einer Konvergenzkorrektur beeinflußbar ist.

Bei Projektionsfernsehgeräten wird abweichend von her­ kömmlichen Fernsehgeräten das Fernsehbild mittels dreier monochromer Farbbildröhren für die Farben rot, grün und blau in der Weise erzeugt, daß die Bilder der einzelnen Farbbild­ röhren auf einen gemeinsamen Projektionsschirm projiziert werden. Die einzelnen Bildröhren sind nebeneinander angeord­ net, so daß deren Projektionsachsen untereinander nicht parallel sind. Darüberhinaus verlaufen zwei der drei Projektionsachsen der Bildröhren nicht senkrecht zum Schirm, was zu Projektionsfehlern führt. Neben diesen Projektions­ fehlern und unabhängig davon treten in den Bildröhren Kissenverzerrungen auf, die ebenso wie die Projektionsfehler zu einer schlechten Bildwiedergabe beitragen.

Um eine gute Bildwiedergabe zu erreichen, ist es daher erforderlich, die Bilder der einzelnen Farbbildröhren zu korrigieren. Das geschieht in der Praxis mit Hilfsablenkspu­ len zur Konvergenzkorrektur, die den einzelnen Farbbild­ röhren zugeordnet sind. Solche Hilfsablenkspulen sind im Stand der Technik bekannt.

Aus der US PS 4,833,370 ist ein Elektronenstrahlablenk­ system für Kathodenstrahlröhren bekannt, das zum einen mit Ablenkspulen für die horizontale und vertikale Strahlablen­ kung ausgestattet ist und zum anderen mit Hilfsablenkspulen, die für eine Konvergenzkorrektur der Strahlablenkung sorgen.

Bei dem bekannten Ablenksystem sind die Ablenkspulen und die Hilfsablenkspulen auf denselben Kern gewickelt. Auf der einen Seite wird dadurch eine besonders kompakte Bauweise mit einer verkürzten Baulänge der Bildröhre erreicht. Auf der anderen Seite wird in den Hilfsablenkspulen durch die unmittelbare Nachbarschaft zu den Hauptablenkspulen eine große Spannung induziert, die eine ordnungsgemäße Konver­ genzkorrektur verhindert. Daher ist es erforderlich, diese Induktionsspannung zu kompensieren. Dies geschieht durch einen Transformator, mit dem eine der genannten Induktions­ spannung entsprechende Spannung mit umgekehrtem Vorzeichen erzeugt wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird somit eine Induktionsspannung durch eine zweite Induktionsspannung mit umgekehrtem Vorzeichen kompensiert.

Bei herkömmlichen Bildröhren für Projektionsfernseh­ geräte sind die Hauptablenkspulen und die Hilfsablenkspulen nicht auf einen gemeinsamen Kern gewickelt, sondern neben­ einander auf dem Hals der Bildröhre angeordnet. Durch die räumliche Trennung sind die magnetischen Streumagnetfelder der Hauptablenkspulen, die die Hilfsablenkspulen durch­ setzen, kleiner und demzufolge auch die dadurch hervorgeru­ fene Induktionsspannung. Diese Induktionsspannung wird bis­ lang durch eine Verstärkerschaltung kompensiert, die ausge­ hend von voreingestellten Korrekturwerten den für die Kon­ vergenzkorrektur erforderlichen Strom in die Hilfsablenk­ spulen abgibt. Die Kompensation der durch die Hauptablenk­ spulen hervorgerufenen Induktionsspannung belastet die Ver­ stärkerschaltung erheblich. Darüberhinaus arbeitet der zu­ geordnete Verstärker nicht mehr in seinem linearen Bereich, was zu einer verschlechterten Konvergenzkorrektur führt. Im schlimmsten Fall ist die Induktionsspannung so groß, daß der Verstärker in die Sättigung geht.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, die den Hilfsablenkspulen zugeordnete Verstärkerschaltung zu ent­ lasten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vorrichtung eine Kompensationsspulenanordnung zur Erzeu­ gung eines magnetischen Kompensationsfeldes aufweist, mit dem das Magnetfeld der Ablenkspulenanordnung zumindest im räumlichen Bereich der Hilfsablenkspulenanordnung im wesentlichen kompensierbar ist.

Auf diese Weise wird erreicht, daß die Streumagnet­ felder der Ablenkspulenanordnung keine Spannung mehr in der Hilfsablenkspulenanordnung induzieren, die von der den Hilfsablenkspulenanordnung zugeordneten Verstärkerschaltung kompensiert werden muß. Das führt zu einer wesentlichen Entlastung der Verstärkerschaltung. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist, daß die Kompensation nicht mittels einer zusätzlichen Induktionsspannung erzielt wird, sondern vielmehr durch ein weiteres Magnetfeld. Daher ist ein Transformator zur Erzeugung der weiteren Induktionsspannung überflüssig. Die Kompensationsspulenanordnung zur Erzeugung des Kompensationsmagnetfeldes ist im Gegensatz zu einem Transformator in der Fertigung sehr kostengünstig.

Um ein möglichst gutes Verhältnis zwischen dem Aufwand und den Kosten für die Vorrichtung zu erzielen, kann vor­ gesehen werden, die Kompensationsspulenanordnung insofern zu beschränken, daß nur die durch die horizontale Strahlablenkung hervorgerufenen Streumagnetfelder kompen­ sierbar sind. Die Auswirkungen der vertikalen Strahlablen­ kung auf die Hilfsablenkspulen sind wesentlich kleiner als die der horizontalen, so daß bei vergleichsweise geringem Aufwand eine erhebliche Entlastung der Verstärkerschaltung bzw. Verbesserung der Konvergenzkorrektur erreichbar ist.

Das Konzept, die in der Hilfsablenkspulenanordnung induzierte Spannung durch ein entgegengerichtetes Magnetfeld anstelle einer entgegengerichteten Spannung zu kompensieren, ist unabhängig von der Bauform der Hilfsablenkspulenanord­ nung. Daher kann die erfindungsgemäße Vorrichtung sowohl bei Hilfsablenkspulenanordnungen, die in mehrpoliger Bauweise, als auch bei solchen, die als Toroidspule ausgebildet sind, verwirklicht werden. Um das Magnetfeld der Hilfsablenk­ spulenanordnung zu verstärken, kann ein Magnetkern vorgese­ hen sein, auf den wenigstens eine Spule der Hilfsablenk­ spulenanordnung gewickelt ist. Zweckmäßigerweise kann dieser Magnetkern als weichmagnetischer Ferritkern ausgebildet sein.

Ein besonders geringer Aufwand für die Kompensations­ spulenanordnung kann erzielt werden, wenn die Kompensations­ spulenanordnung der Hilfsablenkspulenanordnung räumlich zu­ geordnet ist. Besonders vorteilhaft ist es daher, wenn die Kompensationsspulenanordnung auf denselben Kern wie die Hilfsablenkspulenanordnung gewickelt ist.

Damit eine vollständige Kompensation der Streumagnet­ felder der Ablenkspulenanordnung erreicht wird, ist es not­ wendig, daß das Magnetfeld der Kompensationsspulenanordnung nicht nur dimensionsmäßig, sondern auch zeitlich auf die Streumagnetfelder der Hauptablenkspulenanordnung abgestimmt ist. Auf besonders einfache Weise kann dies dadurch gesche­ hen, daß die Kompensationsspulenanordnung mit der Hauptablenkspulenanordnung in Serie geschaltet ist.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung auf einer Bildröhre angeordnet ist, wobei die Konvergenzspulenanordnung als Toroidspule ausgebildet ist;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Beschaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer vierpoligen Hilfsablenkspulenanordnung mit zwei Kompensationsspulen.

In Fig. 1 ist schematisch eine als ganzes mit 1 bezeichnete Bildröhre dargestellt, die an ihrem einen Ende einen Schirm 2 mit einer Leuchtschicht aufweist. Auf der dem Schirm 2 gegenüberliegenden Seite ist die Bildröhre 1 mit einem System zur Erzeugung, Beschleunigung und Fokussierung eines Elektronenstrahls versehen, das der übersichtlichkeitshalber nicht dargestellt ist. An der Stelle, wo der Elektronenstrahl auf die Leuchtschicht auftrifft, erzeugt er einen Bildpunkt. Um mit diesem Elektronenstrahl die einzelnen Zeilen eines Fernsehbildes schreiben zu können, ist es er­ forderlich, den Elektronenstrahl sowohl horizontal als auch vertikal abzulenken. Zu diesem Zweck sind bei der Bildröhre 1 ein Paar Ablenkspulen 3a für die horizontale Ablenkung und ein Paar Ablenkspulen 4a, 4b für die vertikale Ablenkung des Elektronenstrahles vorgesehen. In Fig. 1 ist nur eine der beiden horizontalen Ablenkspulen sichtbar. Die zweite hori­ zontale Ablenkspule ist direkt gegenüber von der ersten Ab­ lenkspule 3a auf der anderen Seite der Bildröhre 1 angeord­ net. Die Ablenkspulen 3a; 4a, 4b sind als Sattelspulen aus­ gebildet und fest auf dem Hals der Bildröhre 1 angeordnet. Darüberhinaus trägt der Bildröhrenhals 6 eine Hilfsablenk­ spulenanordnung 7, die in Richtung des Elektronenstrahl ge­ sehen vor den Hauptablenkspulen 3a; 4a, 4b liegt.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Hilfs­ ablenkspulenanordnung 7 als Toroidspule ausgebildet. Die Toroidspule weist zwei Paare von Spulen 8a, 8b; 9a auf, wobei von dem zweiten Paar nur die Spule 9a in Fig. 1 sicht­ bar ist. Die Spulen 8a, 8b; 9a sind auf einen ringförmigen, weichmagnetischen Ferritkern 11 gewickelt und erzeugen ein horizontales bzw. vertikales Magnetfeld zur Konvergenzkor­ rektur. Auf denselben Ferritkern 11 ist gemeinsam mit den beiden Spulen 8a, 8b für die horizontale Konvergenzkorrektur jeweils eine Kompensationsspule 12a, 12b gewickelt.

In Fig. 2 ist die Beschaltung der Spulenanordnung schematisch dargestellt, wobei der Einfachheit halber nur je­ weils eine Spule 3a, 8a und 12a der Ablenkspulen-, der Hilfsablenkspulen- und der Kompensationsspulenanordnung dar­ gestellt sind.

An den Anschlüssen 13a, 13b wird der Ablenkstrom in die horizontale Ablenkspule 3a eingespeist. Die Kompen­ sationsspule 12a ist mit der Ablenkspule 3a in Serie ge­ schaltet, so daß der durch die Kompensationsspule 12a der­ selbe Strom wie durch die Ablenkspule 3a fließt. Die Induk­ tivität der Kompensationsspule 12a ist relativ klein, so daß keine nennenswerte Phasenverschiebung des Stromes zwischen der Kompensationsspule 12a und der Ablenkspule 3a auftritt.

Die Hilfsablenkspule 8a ist mit ihren beiden Eingängen an eine als ganzes mit 14 bezeichnete Verstärkerschaltung angeschlossen.

Die in soweit beschriebene Vorrichtung funktioniert folgendermaßen:
An den Anschlüssen 13a, 13b wird in die Ablenkspule 3a ein Strom eingespeist. Das dadurch entstehende Magnetfeld bewirkt die horizontale Ablenkung des Elektronenstrahles der Bildröhre. Derselbe Strom fließt gleichzeitig durch die Kom­ pensationsspule 12a und erzeugt im Bereich der Hilfsablenk­ spule 8a ein Magnetfeld, das im folgenden als Kompensations­ feld bezeichnet wird. Die Kompensationsspule 12a ist so dimensioniert, daß das Kompensationsfeld dem Streufeld der Ablenkspule 3a am Ort der Hilfsablenkspule 8a entgegenge­ richtet ist und diesem betragsmäßig im wesentlichen ent­ spricht. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Streufeld der horizontalen Ablenkspule 3a keine Spannung in der Hilfs­ ablenkspule 8a induziert. Folglich ist es nicht mehr erfor­ derlich, daß die Verstärkerschaltung 14, die durch die Induktionsspannung hervorgerufenen Ströme kompensiert, wodurch eine niedrigere Leistungsaufnahme erreicht wird. Vor allem aber ist sichergestellt, daß die Verstärkerschaltung 14 in ihrem optimalen Arbeitsbereich arbeitet und keines­ falls in die Sättigung geht, was sich wie eingangs be­ schrieben schädlich auf die Bildwiedergabequalität auswirkt.

In Fig. 3 ist die Hilfsablenkspulenanordnung 7 eines weiteren Ausführungsbeispiels dargestellt. Dieses Ausfüh­ rungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungs­ beispiel dadurch, daß die Hilfsablenkspulenanordnung als vierpolige Spulenanordnung ausgebildet ist. Auf einen im wesentlichen runden Ferritkern 11, der vier in der Art von Polschuhen ausgebildete Vorsprünge 16a. . .16d aufweist, sind die vertikalen und horizontalen Hilfsablenkspulen 8a, 8b; 9a, 9b gewickelt. Auf die horizontalen Hilfsablenkspulen 8a, 8b sind ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel Kom­ pensationsspulen 12a, 12b gewickelt. Der weitere Aufbau und die Funktionsweise dieses Ausführungsbeispiels sind ansonsten identisch, so daß eine weitere Beschreibung unter­ bleiben kann.

Es ist auch es möglich, die Erfindung auf Vorrichtungen zur Elektronenstrahlablenkung einer Bildröhre anzuwenden, bei der andere als die beschriebenen Hilfsablenkspulenanordnungen verwendet werden. Beispiels­ weise ist es möglich, die Erfindung auch auf Hilfsablenk­ spulenanordnungen anzuwenden, die als sechs- oder achtpolige Spulenanordnungen ausgebildet sind.

Grundsätzlich ist es auch möglich, die Erfindung auf vertikale Ablenkspulen anzuwenden, d. h. deren Streumagnet­ felder im Bereich der Hilfsablenkspulen zu kompensieren. In der Praxis wird dies jedoch meist nicht erforderlich sein, weil die durch die vertikalen Ablenkspulen erzeugten Streumagnetfelder sich wesentlich weniger störend auswirken.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Elektronenstrahlablenkung in einer Kathodenstrahlröhre, insbesondere in einer Bildröhre, die eine Ablenkspulenanordnung zur horizontalen bzw. vertikalen Ablenkung des Elektronenstrahls aufweist und die eine Hilfsablenkspulenanordnung umfaßt, mittels derer der Elektronenstrahl im Sinne einer Konvergenzkorrektur beeinflußbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Kompensationsspulenanordnung (12a, 12b) zur Erzeugung eines magnetischen Kompensationsfeldes aufweist, mit dem das Magnetfeld der Ablenkspulenanordnung (8a, 8b; 9a, 9b) zumindest im räumlichen Bereich der Hilfsablenkspulenanordnung (7) im wesentlichen kompensierbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsspulenanordnung (12a, 12b) so ausgebildet ist, daß nur solche Magnetfelder im wesentlichen kompensierbar sind, die von den Ablenkspulen (8a, 8b) der Ablenkspulenanordnung (8a, 8b; 9a, 9b) herrühren, die der horizontalen Ablenkung des Elektronenstrahls zugeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsablenkspulenanordnung (7) als mehrpolige Spulenanordnung mit wenigstens einer Spule (8a, 8b; 9a, 9b) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsablenkspulenanordnung (7) als Toroidspulenanordnung mit wenigstens einer Spule (8a, 8b; 9a, 9b) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsablenkspulenanordnung (7) wenigstens eine Spule (8a, 8b; 9a, 9b) aufweist, die auf wenigstens einen Kern (11) gewickelt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (11) als Ferritkern ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsspulenanordnung (12a, 12b) der Hilfsablenkspulenanordnung (7) räumlich zugeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Kern (11) der Hilfsablenkspulenanordnung (7) weiterhin wenigstens eine Spule (12a, 12b) der Kompensationsspulenanordnung trägt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Spule (12a) der Kompensationsspulen­ anordnung (12a, 12b) mit wenigstens einer Spule (3a) der Ablenkspulenanordnung (3a; 4a, 4b) elektrisch in Serie geschaltet ist.