DE2010520A1 - Kathodenstrahlrohre - Google Patents

Description

Kathodenstrahlröhre

Die Erfindung betrifft allgemein Kathodenstrahl- bzw. Farbbildröhren d.h. Mehrstrahlröhren mit einer einzigen Elektronenkanone und insbesondere Röhren, bei welchen die mehreren Strahlen im wesentlichen durch die optische Mitte einer gemeinsamen Elektronenlinse gerichtet werden, durch welch letztere die Strahlen auf den Farbschirm fokuseiert werden sollen·

Bei Mehrstrahl-Farbbildröhren mit einer einzigen Elektronenkanone, auf welche die Erfindung gerichtet ist, beispielsweise von der in dem USA-Patent 3.448.316 beschriebenen Art, werden mehrere Elektronenstrahlen durch eine Strahlerzeugunga-Kathodenanordnung emittiert oder erzeugt und so konvergiert, daß sie einander an einer Stelle zwischen der Kathodenanordnung und dem Farbschirm, der von den Strahlen beaufschlagt wird, kreuzen oder überschneiden und ist eine

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einzige Hauptfokussierungslinse zum Fokussieren aller Strahlen auf den Schirm so angeordnet, daß sich ihre optische Mitte im wesentlichen an der Stelle befindet, an der die Strahlen einander überschneiden, wodurch praktisch ausgeschaltet wird, daß den Strahlen durch die Hauptfokussierungslinse eine Koma und sphärische Aberrationen mitgeteilt werden. Wenn die Strahlen auf diese Weise so konvergiert werden, daß sie einander im wesentlichen an der optischen Mitte der Hauptfokussierungslinse schneiden, gehen zumindest bestimmte der Strahlen von der Linse längs divergierender Bahnen aus und es können Paare von Konvergenz-Ablenkplatten längs solcher divergierender Bahnen angeordnet werden und solche Spannungen an diese Platten angelegt werden, daß die divergierenden Strahlen in solche Richtungen abgelenkt werden, daß alle Strahlen zu einem gemeinsamen Punkt auf dem dem Farbschirm zugeordneten Strahlwählgitter bzw. auf der Maske konvergier-bwerden oder man läßt die divergierenden Strahlen auf das Strahlwählgitter bzw. auf die Maske an in Abstand voneinander befindlichen Stellen auftreffen, wobei geeignete Laufzeiten für die Farbsignale vorgesehen werden, durch welche die jeweiligen Strahlen so moduliert werden, daß eine Obereinstimmung der auf dem Schirm erzeugten Bilder erhalten wird. In jedem Falle erfahren die Strahlen eine Einirkung durch die Magnetfelder, welche durch die Zufuhr von Horizontal- und Vertikalablenksignalen zu den entsprechenden Spulen eines Ablenkjochs entstehen, wodurch die Strahlen dazu gebracht werden, den Schirm mit dem gewünschten Raster abzutasten.

Bei Mehrstrahl-Farbbildröhren mit einer einhigen Elektronenkanone der vorangehend beschriebenen Art treten die Strahlen durch die Hauptfokussierlinse mit jeweils verschiedenen Winkeln zur Achse der Linse hindurch, was zur Folge hat, daß die Strahlen unterschiedliche Fokussierwirkungen erfahren und die Strahlen daher in verschiedenen Abständen von der Hauptfokuesierlinse fokussiert werden.

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Ferner besitzen Mehrstrahl-Farbbildröhren mit einer einzigen Elektronenkanone der vorangehend beschriebenen Art gewöhnlich eine Hilfslinse, die zwischen dem Strahlerzeuger und der Hauptfokussierlinse angeordnet ist. Eine solche Hilfslinse wird zur Vorfokussierung der Strahlen verwendet und manchmal auch zum Konvergieren der Strahlen in der Weise, daß sie einander im wesentlichen an der optischen Mitte der Hauptfokussierlinse kreuzen oder überschneiden. In solchen Farbbildröhren treten die Strahlen durch die Hilfslinse mit voneinander verschiedenen Abständen von der optischen Achse der Linse hindurch, so daß den Strahlen unter- A schiedliche Vorfokussierungswirkungen mitgeta.lt werden und ~ dadurch auch ein Unterschied zwischen den Fokussierabständen für die jeweiligen Strahlen entsteht. Diese Disparität in den Strahlfokussierabständen hat zur Folge, daß bestimmte Strahlen den Schirm mit einer geringen Unscharfe beaufschlagen, was zu ungleichmässigen Leuchtpunktgrössen führt und daher Bilder ergibt, bei denen weniger als eine vollkommene Auflösung besteht.

Aufgabe der Erfindung ist daher allgemein die Schaffung einer Kathodenstrahl- oder Farbbildröhre der beschriebenen Art mit hoher Auflösung des Bildes auf dem Schirm.

Im besonderen soll durch die Erfindung eineKathodenstrahl- oder Farbbildröhre der beschriebenen Art geschaffen werden, bei welcher die Strahlen mit im wessitlichen dem gleichen Abstand von der Hauptfokussierlinse fokussiert werden, so daß diese Strahlen den Schirm mit scharf begrenzten Punkten von im wesentlichen gleichmässiger Grosse beaufschlagen.

Ein Merkmal der erfindungsgemässen Kathodenstrahl- bzw. Farbbildröhre von der Mehrstrahlbauart mit einer einzigen Elektronenkanone besteht darin, daß eine Strahlerzeugungs-Kathodenanordnung zur Erzeugung mehrerer Elektronenstrahlen vorgesehen ist, bei welcher die Strahlen an Stellen entstehen,

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die jeweils geeignete Abstände von der Hauptfokussierlinse haben, um die verschiedenen Fokussierwirkungen zu korrigieren, die den Strahlen durch die Linse mitgeteilt werden, damit die Strahlen im wesentlichen auf den gleichen Abstand von der Hauptfokussierlinse fokussiert werden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der erfindungsgemässen Kathodenstrahl- bzw. Farbbildröhre der Mehrstrahlbauart mit einer einzigen Elektronenkanone ist eine Hilfslinse mit einer Strahlerzeugungs-Kathodenanordnung zur Erzeugung mehrerer Strahlen vorgesehen, bei welcher die Strahlen an Stellen entstehen, die jeweils geeignete Abstände von der Hauptfokussierlinse haben, um die verschiedenen Fokussierwirkungen zu korrigieren, die den Strahlen durch die Hauptfokussierlinse mitgeteilt werden, und die verschiedenen Voreinstellungswirkungen, die den Strahlen durch die Hilfslinse mitgeteilt werden, damit die Strahlen mit im wesentlichen den gleichen Abstand von der Hauptfokussierlinse fokussiert werden.

Die vorstehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden näheren Beschreibung beispielsweiser Ausführungsformen derselben in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, in welchen gleiche oder einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern in den verschiedenen Figuren bezeichnet sind und zwar zeigen:

Fig. 1 eine schematische waagrechte Schnittansicht einer bekannten Mehrstrahl-Farbbildröhre mit einer einzigen Elektronenkanone;

Fig. 2 eine schematische waagrechte Schnittansicht eines Teils einer weiteren bekannten Mehretrahl-Farbbild-

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röhre mit einer einzigen Elektronenkanone;

Fig. 3 eine schematische Ansicht, welche das optische Äquivalent bzw. die optische Analogie der in Fig. dargestellten Mehrstrahl-Farbbildröhre mit einer einzigen Elektronenkanone zeigt;

Fig. t eine schematische Ansicht, welche das optische Äquivalent bzw. die optische Anä.ogie einer Mehr strahl-Farbbildröhre mit einer einzigen Elektronenkanone gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; %

Fig. 5 eine graphische Darstellung,welche die Leuchtpunktgrössen einer bekannten Mehrstrahl-Farbbildröhre und einer Röhre gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vergleicht und

Fig, 6, 7 und 8 der Fig. 2 ähnliche Ansichten, welche jedoch Mehrstrahl-Farbbildröhren mit einer einzigen Elektronenkanone gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung zeigen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung sollen zuerst die Merkmale bekannter Mehrstrahl-Farbbildröhren mit einer einzigen Elektronenkanone in Verbindung mit Fig. 1-3 beschrieben werden.

Die in Fig. 1 dargestellte bekannte Mehrstrahl-Farbbildröhre mit einer einzigen Elektronenkanone besitzt einen nicht gezeigten Glaskolben mit einem Hals und einem Trichter, der sich vom Hals zu einem Farbschirm S erstreckt, welcher mit den Üblichen Anordnungen von Farbphosphoren versehen ist· Innerhalb des Halses ist eine einzige Elek-

tronenkanone mit drei Kathoden K^, K_Q und K_ß angeordnet, deren Strahlerzeugungsflächen so angeordnet sind, daß die

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jeweiligen Strahlen B_R, B_g und B_ß, die von ihnen emittiert werden, in einer im wesentlichen waagrechten Ebene gerichtet sind, welche die Achse der Kanone enthält, wobei der Mittelstrahl Bg mit dieser Achse zusammenfällt und die Seitenstrahlen B_R und B_ß dazu parallel sind. Ein erstes Gitter G^ befindet sich von den Strahlerzeugungsflächen der Kathoden K_R, K_Q und K_ß in Abstand und ist mit Öffnungen h^R, h^G und h^B versehen, die sich mit den Kathodenstrahlerzeugungsflächen in Ausfluchtung befinden. Ein gemeinsames Gitter G₂ befindet sich von dem ersten Gitter im Abstand undVist mit Öffnungen h₂R, h₂G und h₂B ausgebildet, die mit den Öffnungen des ersten Gitters ausgefluchtet sind. Die Kathoden K_R, K- und K_ß und die Gitter G₁ und G₂ wirken zur Bildung von drei Strahlerzeugern zusammen. Aufeinanderfolgend sind in der axialen Richtung von dem gemeinsamen Gitter G₂ weg offenendige rohrförmige Gitter oder Elektroden G₃, G₁^ und Gr angeordnet, wobei die Kathoden K_R, K_ß und Kg, die Gitter G^, und G₂ sowie die Elektroden G₃, G₁^ und Gg in der dargestellten zusammengebauten Stellung durch geeignete nicht dargestellte Halterungen aus Isoliermaterial gehalten werden.

Für den Betrieb der in Fig. 1 dargestellten Farbbildröhre werden geeignete Spannungen an die Gitter G* und G₂ sowie an die Elektroden G₃, G₁^ und G₅ gelegt, um ein Elektronenlineenfeld um die Achse der Elektrode G₃ zur Bildung einer Hilfslinse L zu erzeugen, welche durch ihr- optisches Äquivalent angegeben ist, und ein Blektronenlinsenfeld um die Achse der Elektrode G₁, zur Bildung einer Hauptfokussierlinse L_m, die durch ihr optisches Äquivalent angegeben ist. Die Hilfelinse L_g verursacht eine Vorfokussierung der Strahlen B-,, B_ß und B_R und bewirkt, daß die Strahlen B_R und B_ß konvergieren, so daß sie den Strahl Bg im wesentlichen an der optischen Mitte der Hauptfokussierlinse L_m kreuzen.

Ferner befindet eich in der in Fig. 1 dargestellten Farb-

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bildröhre eine Elektronenstrahl-Konvergenzablenkeinrichtung C, die durch Abschirmplatten P und P¹, welche in dem dargestellten Abstand auf entgegengesetzten Seiten der Röhrenachse angeordnet sind, und durch sich axial erstreckende Ablenkplatten Q und Q^f gebildet werden, die, wie gezeigt, im Abstand nach aussen den Abschirmplatten P und P* gegenüberliegen. Obwohl sie als im wesentlichen gerade dargestellt sind, können die Ablenkplatten Q und Q¹ gegebenenfalls in an sich bekannter Weise etwas gekrümmt oder nach aussen gebogen sein.

Die Abschirmplatten P und P.¹ sind gleichmässig geladen und so angeordnet, daß der mittige Elektronenstrahl Bg im wesentlichen ohne Ablenkung zwischen den Abschirmplatten P und P¹ hindurchtritt, während die Ablenkplatten Q und Q¹ negative Ladungen mit bezug auf die Platten P und P¹ haben, so daß die Elektronenstrahlen B_ß und B_R durch ihren Verlauf zwischen den Platten P und Q bzw. zwischen den Platten P¹ und Q¹ konvergierend abgelenkt werden, wie gezeigt. Der Schirm S ist so angeordnet, daß er im wesentlichen mit dem Schnittpunkt der Strahlen Bg, B_ß und B_R zusammenfällt, so daß die Strahlen den Schirm S an einem gemeinsamen Bereich beaufschlagen.

Im Betrieb treten die Elektronenstrahlen B_R, Bg und Β_β, die von den Strahlerzeugungsflächen der Kathoden K^, Kg und K„ ausgehen, durch die jeweiligen Gitteröffnungen h_1R, h_1G und h_1B hindurch, um durch sogenannte "rote", "grüne" und "blaue" Helligkeitssteuerungssignale hellgesteuert zu werden, die zwischen den erwähnten Kathoden und dem ersten Gitter G^ angelegt werden. Die Elektronenstrahlen werden dann durch die Hilfslinse L_ konvergiert, so daß sie einander an der optischen Mitte der Hauptlinse L kreuzen und aus der letzteren mit Strahlen B_R und B_ austreten, die vom Strahl Bg divergieren. Hierauf tritt der mittige

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Elektronenstrahl Bg im wesentlichen ohne Ablenkung zwischen den Abschirmplatten P und P¹ hindurch, da die letzteren das gleiche Potential haben. Der Durchtritt des Elektronenstrahls Bg zwischen den Platten P^f und Q¹ und des Elektronenstrahls B_R zwischen den Platten P und Q führt jedoch zu konvergierenden Ablenkungen derselben als Folge der zwischen ihnen angelegten Spannungen und das System nach Fig, 1 ist so angeordnet, daß die Elektronenstrahlen B„, Bq und B_R in der gewünschten Weise an einem gemeinsamen Bereich am Schirm S konvergieren.

Die Elektronenstrahlabtastung der Fläche des Farbphosphorschirms geschieht durch das Ablenkjoch D, dem Horizontal- und VErtxkalablenksignale zugeführt werden, so daß die Strahlen dazu gebracht werden, die Schirme mit dem gewünschten Raster abzutasten.

Fig. 2 zeigt einen Teil der Elektronenkanone einer anderen bekannten Bauart für eine Mehrstrahl-Farbbildröhre, die im wesentlichen in der gleichen Weise wie die nach Fig. arbeitet mit der Ausnahme, daß die Kathoden K_R, K„ und Kg, wie gezeigt, auf einer gekrümmten Fläche angeordnet sind, deren Mittelpunkt im wesentlichen der optischen Mitte der Hauptlinse L entspricht, so daß die jeweils emittierten Strahlen B_R, Bg und B- in einer im wesentlichen waag rechten Ebene gerichtet werden, welche die Achse der Kanone enthält, wobei der mittige Strahl B~ mit dieser Achse zu sammenfällt und die Seitenstrahlen B_R und B_ß zur Achse so konvergieren, daß sie einander im wesentlichen an der optischen Mitte der Hauptlinse L schneiden. Obwohl hier durch die Notwendigkeit der Konvergenzfunktion der Hilfslinse L_ ausgeschaltet wird, kann trotzdem noch «ine Hilfslinse L₃ verwendet werden, um die Strahlen Bg, B- und B_R vorzufokussieren. Ferner wird bei der Kanone nach Fig. das erste Gitter durch, eine Gruppe von drei gesonderten

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Gittern G^ gebildet, die in geeigneter Weise um Kathoden K_R, Kg und Κ- angeordnet sind, um gleichmässige Abstände zwischen den Kathoden und den Öffnungen h_1R, h_iG und h_1B zu erhalten.

Für den Betrieb der Farbbildröhre nach Fig. 2 werden geeignete Spannungen an die Gitter G^ und G₂ sowie an die Elektroden G₃, G₁₊ und Gg gelegt, so daß ein Elektronenlinsenfeld im Gitter G₉ zur Bildung einer Hilfslinse L erzeugt wird, welches durch die Linien gleichen Potentials im Gitter G₂ angegeben ist, -und ein Elektronenlinsenfeld um die Achse der Elektrode G₁₊ zur Bildung einer Hauptfokussierlinse L , die durch ihr optisches Äquivalent angegeben ist. Die Und-Flächen des Gitters G₂ und der Elektrode G₃ können in geeigneter Weise so geformt werden, daß sie zu den Strahlen B_n, B₀ und B_n senkrecht sind, wodurchdas

K b ti

die Hilfslinse L bildende Elektronenlinsenfeld so geformt

wird, daß die Strahlen vorfokussiert werden und eine weitere Konvergenz der Strahlen vermieden wird.

In Verbindung mit Fig. 3, die eine schematischeAnsicht ist, welche das optische Äquivalent bzw. die optische Analogie der in Fig. 2 gezeigten bekannten Mehrstrahl-Farbbildröhre mit einer einzigen Elektronenkanone zeigt, werden nächfolgend die Fokussierungseigenschaften dieser Röhre beschrieben, Der Einfachheit halber ist nur einer der Seitenstrahlen B_R und B„ gezeigt, da der andere symmetrisch identisch um die Achse der Röhre verlaufen würde.

Der mittige Strahl Bg und der Seitenstrahl B_R bzw. B_ß sind als von ihren jeweiligen optischen Bildpunkten P ausgehend gezeigt, die auf einer gekrümmten Linie Y liegen, welch» zur optischen Mitte der Hauptfokussierlinse L_m konzentrisch ist, und welche Strahlen ferner als im wesentlichen an der optischen Mitte der Hauptfokussierlinse L_m konver gierend gezeigt sind« Der Seitenstrahl B_R bzw« B_ß tritt

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durch die Hilfslinse L in einem Abstand von ihrer optischen Achse hindurch, während der mittige Strahl B-durch die Linse L im wesentlichen längs der optischen Achse hindurchtritt. Dies hat zur Folge, daß dem Seitenstrahl B_R bzw, Bg eine Vorfokussierungswirkung mitgeteilt wird, die von der des mittigen Strahls Bg abweicht, d.h. der Seitenstrahl B_R bzw. B_ß wird im höheren Grade vorfokussiert als der mittige Strahl Bg. Ferner tritt der Seitenstrahl B_R bzw. B_ß durch die Hauptfokussierlinse L mit einem Winkel zur optischen Achse der letzteren hindurch, während der mittige Strahl Bg durch diese Linse im wesentlichen längs der optischen Achse hindurchtritt. Auf diese Weise wird dem Seitenstrahl B„ bzw. B_n eine Fokussierwirkung mitgeteilt, die von der des mittigen Strahls Bg abweicht. Auch in diesem Falle wird der Seitenstrahl B₁₃ bzw. B_D in einem höheren Grade als der mittige Strahl B_Q fokussiert. Dies hat zur Folge, daß der Seitenstrahl B_R bzw. B„ näher zur Hauptlinse L als der mittige Strahl Bg fokussiert wird.

Wenn ein Schirm S am Brennpunkt des Seitenstrahls B_R bzw. Bg angeordnet ist» beaufschlagt der mittige Strahl B_ß den Schirm S mit einer geringfügigen Unscharfe, so daß ein grösserer Punkt erhalten wird als durch den Seitenstrahl B_R bzw. B„ erzeugt wird, In ähnlicher Weise würde, wenn der Schirm S zur Stelle S¹ bewegt werden würde, entsprechend dem Brennpunkt des mittigen Strahls B_Q der Seitenstrahl B_R bzw. B„ den Schirm S¹ mit einer geringfügigen Unscharfe beaufschlagen, so daß ein grösserer Punkt erhalten wird, als durch den mittigen Strahl B_Q erzeugt wird. Die Disparität der Strahlfokussierabstände würde daher ein Bild mit einer weniger als vollkommenen Auflösung ergeben.

Eine ähnliche Analyse der in Fig. 1 gezeigten Röhre würde natürlich zu einem Ähnlichen Ergebnie führen mit dem einzigen Unterschied, daß der Seitenstrahl B_R bzw. Bg parallel

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zu dem mittigen Strahl B_ zwischen seinem Bildpunkt P und der Hilfslinse L_g auftreten würde.

Fig. 4 zeigt mit voll ausgezogenen Linien das optische Äquivalent bzw. die optische Analogie einer Mehrstrahl-Farbbildröhre mit einer einzigen Elektronenkanone gemäß der Erfindung, das dem optischen Äquivalent bzw. der optischen Analogie der in Fig. 3 gezeigten bekannten Röhre, die mit gestrichelten Linien angegeben ist, überlagert ist. Der Schirm S ist am Brennpunkt B« des Seitenstrahls B_R bzw. B_ß angeordnet gezeigt. Der mittige Strahl Bg der bekannten Röhre ist auf den Fokussierpunkt B^ fokussiert, der auf der Röhrenachse in einem Abstand Δ B hinter dem Schirm S gezeigt ist. Erfindungsgemäß befindet sich der optische Bildpunkt P' des mittigen Strahls Bg in einem Abstand von der Hauptfokussierlinse-L , der um Δ A grosser als der Abstand A vom optischen Bildpunkt P des mittigen Strahls Bg zur Linse L_m bei der bekannten Röhre ist, um die dem mittigen Strahl Bg mitgeteilten Fokussierwirkungen zu verstärken. Die Wahl eines geeigneten Abstandes führt zur zusammenfallenden Fokussierung des Seitenstrahls B_R bzw. B„ und des mittigen Strahls Bg am Brennpunkt B₂, wodurch Strahlpunkt-Mindestgrössen auf dem Schirm S erhalten werden, wodurch die Auflösung des durch die Röhre erzeugten Bildes verbessert wird.

Was die Fig, H betrifft, so führt eine mathematische Analyse der dem mittigen Strahl Bg der bekannten Röhre mitgeteilten Fokussierwirkungen zu der folgenden Gleichung:

(1) 1 + 1 _ 1

Xb-T

A = der Abstand zwischen dem optischen Bildpunkt P und der Hauptfokuseierlinse L_m;

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B = der Abstand zwischen der Hauptfokussierlinse L und dem Fokussierpunkt B₁ und

f = die effektive Brennweite der Linsen L und L

Eine ähnliche mathematische Analyse der dem mittigen Strahl Bg der erfindungsgemässen Röhre mitgeteilten Fokussierwirkungen führt zu der folgenden Gleichung:

<²⁾ 1 + 1 - 1
ÄT25Ä" B- ΔΒ " 7

wobei A, B und f die gleichen Grossen wie in Gleichung (1) darstellen und

AB = Abstand zwischen dem Fokussierpunkt Bj und dem Fokussierpunkt B^; und

Δ A = Abstand zwischen dem optischen Bildpunkt P' und dem optischen Bildpunkt P.

Mit Hilfe der Gleichungen (1) und (2) kann gzeigt werden, daß die Anordnung der Strahlquelle des mittigen Strahls Bg in einem grösseren Abstand von der Hauptlinse L als die Strahlquellen der Seitenstrahlen B_ und B_ß eine zusammenfallende Fokussierung auf dem Schirm S ergibt.

Aus Fig. 5, die eine graphische Darstellung für den Vergleich der Leuchtpunktgrössen einer Mehrstrahl-Farbbildröhre bekannter Art mit einer einzigen Elektronenkanone und einer Röhre gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, werden die Vorteile der Erfindung erkennbar. Die vertikale Achse der graphischen Darstellung der Fig. 5 entspricht dem Durchmesser des Leuchtpunktes auf dem Schirm, während die Waagrechte Achse der Spannung entspricht, die an die Elektrode G^

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gelegt ist, welche zur Leistung der Hauptfokussierlinse L_m in Beziehung steht. Die Kurve 1 stellt die Strahlpunktgrösse des mittigen Strahls Bp in einer bekannten Röhre der vorangehend beschriebenen Art dar. Die Kurve 2 stellt die Strahlpunktgrösse der Seitenstrahlen B_R und B_ß sowohl der bekannten Röhre als auch der erfindungsgemässen Röhre dar. Da die Kurven 1 und 2 ihre Minima an verschiedenen Stellen erreichen, ist klar gezeigt, daß keine Spannung besteht, die an die Elektrode G₁^ angelegt werden kann, um gleichzeitig identische Leuchtpunktgrössen von Mindestgrösse für die jeweiligen Strahlen zu erzeugen. ·

Die Kurve 1* stellt die Leuchtpunktgrösse des mittigen Strahls Bg in einer erfindungsgemässen Röhre dar. Da die Kurve I¹ der Kurve 2 im wesentlichen ähnlich ist, erreicht die erfindungsgemässe Röhre im wesentlichen den optimalen Fokussierzustand, da die Kurven 2 und 1' ihre Minima bei im wesentlichen identischen Spannungen der Elektrode G₁^ erreichen. Die an die Elektrode G₁^ angelegte Spannung läßt sich daher leicht so einstellen, daß gleichzeitig identische Leuchtpunktgrössen von Mindestgrösse für die jeweiligen Strahlen erhalten werden, wodurch ein Bild erzielt wird, das eine höhere Auflösung als die der bekannten Röhre ergibt.

Beispiele des Aufbaus der Elektronenkanonenteile einer erfindungsgemässen Farbbildröhre werden nachfolgend in Verbindung mit Fig. 6,7 und 8 näher beschrieben.

Fig· 6 zeigt die Anwendung der Erfindung auf eine Mehrstrahl-Farbbildröhre mit einer einzigen Elektronenkanone von der in Fig. 1 dargestellten Art, bei welcher die Kathoden K_R, Kq

und Kg parallel ausgefluchtet sind, so daß die von ihnen erzeugten Strahlen im wesentlichen parallel sind. Die mittlere Kathode K_Q befindet sich von der Hauptlinse L_m in einem Ab stand, der in geeigneter Weise grosser als derjenige der Seitenelektroden tL· und K_ß ist, zur Korrektur für die Dis-

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-Imparität bei den Fokussxerabständen der bekannten Röhre, wie vorangehend beschrieben. Das erste Gitter G₁ enthält einen vorspringenden Teil 11, der in geeigneter Weise so geformt ist, daß der Abstand von der Kathode Kg zur öffnung h^g im wesentlichen gleich dem Abstand von den Kathoden K_R und Kg zu den Öffnungen h_1R und h_lß ist. In ähnlicher Weise enthält das Gitter G₂ einen vorspringenden Teil 12, der in geeigneter Weise so geformt ist, daß der· Abstand von der öffnung h.g zur öffnung h_2G im wesentlichen gleich dem Abstand von den Öffnungen h_lß und h_1R zu den öffnungen tug und h_2R ist. Bei solchen Abständen der Kathoden und Gitter ist der mittlere Strahl Bg im wesentlichen identisch den Seitenstrahlen B_R und B_, jedoch geht er von einer Strahlquelle aus, die sich um einen geeigneten Abstand weiter entfernt von der Hauptlinse L befindet als die Strahlquellen der Seitenstrahlen B_R und B_R.

Für den Betrieb der Farbbildröhre nach Fig. 6 werden geeignete Spannungen, die den der bekannten Röhre nach Fig. ähnlich sind, an die Gitter G. und G₂ sowie an die Elektroden Go, G₁, und Gr gelegt, um ein Elektronenlinsenfeld um die Achse der Elektrode G₁, herum zu erzeugen, welches eine Hauptfokussis>linse L bildet, die durch ihr optisches Äquivalent angegeben ist, und ferner ein Elektronenlinsenfeld zu erzeugen, das die Hilfslinse L innerhalb des Endteils der Elektrode G₃ benachbart dem Gitter G₂ bildet, und das ebenfalls durch sein optisches Äquivalent angegeben ist. Der vorspringende Teil 12 des Gitters G₂ verformt das Elektronenlinsenfeld, welches zwischen dem Gitter G₂ und dar Elektrode G₃ erzeugt wird, so, daß praktisch eine Subfokussierlinse 13 erhalten wird, welche durch ihr optisches Äquivalent angegeben ist, sich innerhalb des vorspringenden Teils 12 befindet und nur auf den Mittelstrahl B_Q wirkt» Die Wirkung der Subfokussierlinse 13, welche die Folge des vorspringenden Teils des Gitters G₂ ist, besteht darin,

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daß die Fokussierwirkung auf den mittleren Strahl Bg verstärkt und dadurch der Abstand Δ Α relativ verkürzt wird, um welchen der Abstand von der mittleren Strahlquelle zur Hauptlinse L_m grosser sein muß als der Abstand von den Seitenstrahlquellen zur Hauptlinse, um die genaue Fokussierung aller Strahlen auf den Röhrenschirm zu erzielen. Daher kann der Abstand ^A kleiner gemacht werden als der aus der vaangehenden Gleichung (2) berechnete, wenn das Gitter G₂ in der in Fig. 6 gezeigten Weise geformt wird, um die Fokussierwirkung des Linsenfeldes zwischen dem Gitter G₂ und der Elektrode G, auf den mittleren Strahl B_ im Ver- ij gleich zu seiner Fokussierwirkung auf die Seitenstrahlen -B_n und B_ zu verstärken. Ausser der Vorfokussierung der

Kd . -

Strahlen, wie vorangehend, beschrieben, bewirkt die Hilfslinse L der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform., daß die Strahlen B_ß und B_R konvergieren und daher den Strahl Bg an der optischen Mitte der Hauptlinse L in der gleichen Weise wie bei der bekannten Röhre nach Fig. 1 kreuzen.

Fig. 7 und 8 zeigen Anwendungsformen der Erfindung auf Mehrstrahl-Farbbildröhren mit einer einzigen Elektronenkanone von der Art, die der in Fig. 2 dargestellten bekannten Röhre ähnlich ist, und bei welchen die Kathoden, K_R, Kg und Kg so angeordnet sind, daß die von diesen ausgehenden i(|

Strahlen sich im wesentlichen an der optischen Mitte der Hauptlinse L_m kreuzen bzw. überschneiden, wodurch die Notwendigkeit für die Konvergenzfunktion der Hilfslinse L vermieden wird. Aus Fig. 7 und 8 ergibt sich, daß sich die mittlere Kathode Kg wieder um einen geeigneten Abstand weiter von der Hauptlinse L als die Seitenkathoden IC, und K_ß befindet, um eine Korrektur für die Disparität in den Fokussierabständen bei der vorangehend beschriebenen bekannten Röhre zu erzielen. Das erste Gitter wird durch eine Gruppe von drei gesonderten Gittern G₁ gebildet, die in geeigneter Weise um die Kathoden K_, Kg und K„ herum angeordnet sind, um einen gleichmässigen Abstand zwischen den

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Kathoden und den jeweiligen Öffnungen der ersten Gitter zu erzielen. Das zweite Gitter Gg enthält einen vorspringenden Teil 12, der in geeigneter Weise so geformt ist, daß der Abstand von dem mittleren ersten Gitter zum vorspringenden Teil 12 im wesentlichen gleich dem Abstand von den seitlichen ersten Gittern zu den Seitenteilen des Gitters G2 ist. Bei solchen Abständen der Kathoden und Gitter ist der mittlere Strahl B_n im wesentlichen identisch den Seitenstrahlen B_n und B_n, jedoch geht er von einer Strahlquelle aus, die sich um einen geeigneten Abstand weiter entfernt von der Hauptlinse L als die Strahlquellen der Seitenstrahlen B_n und B_n befindet.

K D

Für den Betrieb der in Fig. 7 und 8 dargestellten Farbbildröhren werden geeignete Spannungen, die den bei der bekannten Röhre nach Fig. 2 verwendeten ähnlich sind, an die Gitter G^, und G« sowie an die Elektroden G-, G₄ und Gg gelegt, so daß ein Elektronenlinsenfeld um die Achse der Elektrode G₄ herum zur Bildung einer Hauptfokussierlinse L erzeugt wird, welche durch ihr optisches Äquivalent angegeben ist, und ferner ein Elektronenlinsenfeld IM· zwischen dem Gitter G2 und der Elektrode Gg erzeugt wird, welches zur Vorfokussierung der drei Strahlen dient. Wegen des Vorsprunges 12 an der Mitte des Gitters G₂ wird die Fokussierwirkung des Linsenfeldes IU in der Nähe der optischen Achse und damit auf den mittleren Strahl B_Q im Vergleich zu der Fokussierwirkung der Teile des Linsenfeldes 14 verstärkt, die von den Strahlen B_n und B_R durchlaufen werden. Durch eine solche verstärkte Fokussierwirkung des Linsenfeldes 14 auf den mittleren Strahl B_ werden die unterschiedlichen Fokussierwirkungen teilweise kompensiert, die sich aus dem Umstand ergeben, daß die Strahlen B_ß und B_R durch das Feld und durch die Hauptfokussierlinse L_m mit Winkeln zur optischen Achse hindurchtreten, während der Strahl B_G längs der Achse hindurchtritt. Auch in diesem Falle wirken der relativ grössere Abstand von der Quelle des Strahls Bg zur Hauptlinse L_m und die verstärkte Vorfokussierungswirkung des Linsen-

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feldes IM· auf den Strahl Bg zusammen, um eine genaue Fokussierung aller Strahlen am Schirm der Kathodenstrahlröhre herbeizuführen.

Die Endfläche der Elektrode G, kann verschiedeneFormen haben, z.B. die in Fig. 7 gezeigte Form, in welcher sie so ausgebildet ist, daß sie zu jedem der Strahlen B_R, Bg und B₁, im wesentlichen senkrecht ist oder es kann die in

Fig. 8 gezeigte Ausbildung vorgesehen werden, in welcher sie so geformt ist, daß sie zur Achse der Röhre im wesentlichen senkrecht ist, weshalb das Elektronenlinsenfeld 14 eine besondere gewünschte Gestaltung haben kann, damit es geeignete Vorfokussierwirkungen auf die jeweiligen Strahlen ausüben kann.

Obwohl vorangehend beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung näher in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, sondern es können innerhalb des Rahmens der Erfindung verschiedene Abänderungen vorgenommen werden.

Ansprüche;

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Claims (1)

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   Ansprüche

   1.) Kathodenstrahlröhre, gekennzeichnet durch einen Leuchtschirm (S), Strahlerzeuger (K_R, Kg, K_ß), durch welche mehrere Elektronenstrahlen (B_R ,B_G, B„) so gerichtet werden, daß sie den Schirm beaufschlagen und einander an einem Punkt in der Röhre zwischen den Strahlerzeugern und dem Schirm überschneiden, und eine Linsenanordnung, die allen Strahlen gemeinsam ist und eine Hauptfokussierlinse CL_m) aufweist, die so angeordnet ist, daß ihr optischer Mittelpunkt im wesentlichen an dem erwähnten Punkt ist, an welchem sich die Strahlen mit der Linsenanordnung überschneiden, wobei sich unterschiedliche Fokussierwirkungen hinsichtlich mindestens zwei der Strahlen ergeben, welche Strahlerzeuger durch mehrere gesonderte Strahlquellen gebildet werden, von denen mindestens zwei, die den erwähnten beiden Strahlen entsprechen, in verschiedenen Abständen von der Hauptfokussierlinse angeordnet sind, um die unterschiedlichen Fokussierwirkungen zu kompensieren und damit alle Strahlen genau auf den Schirm CS) fokussiert werden.

   2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß die erwähnte Linsenanordnung eine Hilfslinse CL₀) aufweist, die zwischen den Strahlerzeugern und der Hauptfokussierlinse (L_m) angeordnet ist.

   3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten mindestens zwei Strahlen

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   durch die Hauptfokussierlinse mit abweichenden Winkeln zur optischen Achse der Linse hindurchtreten, so daß die den Strahlen durch die Hauptfokussierlinse mitgeteilten Fokussierwirkungen verschieden sind.

   Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten mindestens zwei Strahlen durch die Hilfslinse mit abweichenden Abständen von der optischen Achse der Hilfslinse hindurchtreten, so daß diesen Strahlen durch die Hilfslinse mitgeteilte Vorfokussierwirkungen verschieden sind.

   Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2,, dadurch gekennzeich net, daß die erwähnten mehreren einzelnen Strahlquellen durch drei Strahlquellen CK_R, Kg, K„) gebildet werden, von denen eine längs der optischen Achse der Linsenanordnung gerichtet ist, während die beiden anderen Strahl quellen gleiche Abstände von der erwähnten einen Strahlquelle auf entgegengesetzten Seiten der letzteren haben und sich die erwähnte Strahlquelle in einem grösseren Abstand von der Hauptfokussierlinse (L ) befindet, während die beiden anderen Strahlquellen in einem geringeren Abstand von der Hauptfokussierlinse angeordnet sind, um die unterschiedlichen Vorfokussier- und Fokussierwirkungen zu kompensieren, damit die drei Strahlen genau auf den Schirm (S) fokussiert werden.

   6. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch S_t dadurch gekennzeichnet, daß die drei Strahlquellen parallel ausgefluchtet sind, so daß die von ihnen ausgehenden Strahlen zur optischen Achse der Linsenanordnung im wesentlichen parallel sind und durch die Hilfslinse (L_g) die Strahlen

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   so konvergiert werden, daß sie einander im wesentlichen an der optischen Mitte der Hauptfokussierlinse (L_m) überschneiden.

   7. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Strahlquellen so angeordnet sind, daß die Strahlen von ihnen konvergierend ausgehen, um einander im wesentlichen an der optischen Mitte der Hauptfokussierlinse (L_m) zu schneiden.

   8. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Strahlquellen durch drei gesonderte Kathoden mit Elektronenemissionsflächen gebildet werden und eine erste Gitteranordnung (G^) benachbart diesen Kathoden angeordnet ist und drei Öffnungen (h.,_R, h-_1G, h^g) aufweisen, die den Kathoden entsprechen, welche Gitteranordnung in geeigneter Weise so geformt ist, daß die Abstände von den Kathoden (K_R, Kg, K_ß) zu ihren jeweiligen Öffnungen im wesentlichen identisch sind.

   9. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenanordnung ein zweites Gitter (G^) aufweist, das benachbart dem ersten Gitter (G^ angeordnet ist und drei Öffnungen Ch_2R» ^2G* **2B^ anweist, die den drei Öffnungen des ersten Gitters entsprechen, welches zweite Gitter einen mittigen vorspringenden Tei} (12) besitzt, so daß die Abstände von den Öffnungen in der ersten Gitteranordnung zu den jeweiligen Öffnungen im zweiten Gitter im wesentlichen identisch sind, und mehrere Elektroden (G3), (G^, Gg) vorgesehen sind, welch« Elektroden und das erste sowie das zweite Gitter unter-

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   BAD ORfQiNAL

   schiedliche elektrische Potentiale haben, um Elektronenlinsenfeider zu erzeugen, welche die Hauptfokussierlinse (L_n.) und die Hilfslinse (L_) bilden, wobei der vorspringende Teil (12) des zweiten Gitters bewirkt, daß das der Hilfslinse entsprechende Linsenfeld die Vorfokussierwirkung auf den erwähnten einen Strahl (Bg) verstärkt·

   Der/Patentanwalt

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