DE2010520C - Farbbild Kathodenstrahlrohre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Farbbild-Kathodenstrahlröhre mit einem Bildschirm, mit einem Strahlerzeugungssvstem, welches mehrere Kathoden zur Erzeugung von mehreren Elektronenstr hlbündeln aufweist, und mit einer zwischen dem Strahlerzeugungssystem und dem Bildschirm angeordneten, allen Strahlbündeln gemeinsamen Linsenanordnung, welche eine Hauptfokussierlinse aufweist, in der sich dir. Strahlbündel im achsennahen Bereich überschneiden, wobei sich -ür mindestens zwei der Strahlbündel unterschiedliche Fokussierwirkungen ergeben.

Eine derartige Kathodenstrahlröhre ist bereits (deutsche Patentanmeldung P 16 39 464.2) vorgeschlagen worden. Außerdem ist eine Kathodenstrahlröhre bekannt (deutsche Auslegcschrift 1 024 175), die einen Bi'dschirm und ein Strahlerzeugungssystem besitzt, wobei mehrere Strahlbündel so gerichtet werden, daß sie den Bildschirm beaufschlagen und einander an einem Punkt in der Röhre zwischen dem Strahlerzeugungssystem und dem Bildschirm überschneiden. Außerdem weist diese bekannte Kathodenstrahlröhre eine Linsenanordnung auf, die allen Strahlbündeln gemeinsam ist.

Die Strahlbündel werden bei der eingangs erwähnter Kathodenstrahl·--': ire deshalb so durch die Hauptfokussierlinse gelenkt, daß sie sich in deren achsennahen Bereich überschneiden, weil auf diese Weise Komafehler und Fehler infolge sphärischer Aberrationen vermieden werden sollen. Durch das Überschneiden der Strahlbündel im achsennahen Bereich der Hauptfokussierlinse verlassen zumindest zwei der Strahlbündel die Hauptfokussierlinse auf divergierenden Bahnen. Um die Strahlbündel nun beispielsweise bei Verwendung der Kathodenstrahlröhre als Farbbildröhre stets in einem gemeinsamen Punkt auf dem Bildschirm zur Deckung zu bringen, kann hinter der Hauptfokussierlinse eine Konvergenz-Ablenkvorrichtung angeordnet werden, welche auf die Strahlbündel eine entsprechende Konvergenz-Ablenkwir-

kung ausübt. Es ist aber auch möglich, die Strahlbündel auf den erwähnten divergierenden Bahnen zu dem Bildschirm gelangen zu lassen, so daß diese an verschiedenen Stellen des Bildschirmes auftreffen. In diesem Fail müssen die Strahlbündel zur Erzeugung eines Farbbildes mit entsprechenden Laufzeitunterschieden moduliert werden. Das Bild wird auf dem Bildschirm in Form eines Rasters geschrieben, wozu die Strahlbündel mit Hilfe einer magnetischen Ablenkjochanordnung durch Magnetfelder in horizontaler und vertikaler Richtung abgelenkt werden.

Sowohl bei der bekannten Kathodenstrahlröhre als auch bei der vorgeschlagenen Kathodenstrahlröhre tritt jedoch der Nachteil auf, daß die Linsenanordnung auf mindestens zwei der Strahlbündcl eine ν Uerschiedliche Fokussierwirkung ausübt. Das hat seinen Grund darin, daß an Stellen mit verschiedenen Abständen von der Achse der Linsenanordnunf eine unterschiedliche Fokussierung auftritt. Dadurch, daß sich die Strahlbündel im achsennahen Bereich der Hauptfokussierlinse überschneiden, haben zumindest zwei Strahlbündel einen unterschiedlichen Abstand von der Achse des Linsenfeldes der Linsenanordnung. Die erwähnte unterschiedliche Fokussierung hat ihrerseits zur Folge, daß die erwähnten Strahlbündel unterschiedlich große Lichtpunkte auf dem Bildschirm erzeugen. Das wiederum führt zu Unscharfen des Bildes, die eine Qualitätsminderung des Bildes darstellen.

Der Erfindung liegt deshalb c'^;s Aufgabe zugrunde, Kathodenstrahlröhren der eingangs beschriebenen Art darin zu verbessern, daß alle von dem Strahlerzeugungssystem erzeugten Strahlbündel trotz der unterschiedlichen Fokussierwirkung des Linsensystemes insgesamt eine gleiche Fokussierung auf dem Bildschirm erfahren.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens zwei der die Strahlbündel erzeugenden Kathoden in verschiedenen Abständen von der Hauptfokussieilinse angeordnet sind, so daß die für diese Strahlbündel unterschiedlichen Fokussierwirkung~n der Linsenanordnung kompensiert werden.

Nach der USA.-Patentschrift 2 825 847 ist es zwar bekannt, die Abstände Kathoden—Steuergitter verschieden zu machen, »o daß bei dbser bekannten Kathodenstrahlröhre tatsächlich ein unterschiedlicher Abstand der Kathoden von der hokussiereinrichtung (dort eine Spule) zustande kommt, jedoch ist letzteres Merkmal nur zufälliger Natur. Außerdem liegt der erwähnten USA.-Patentschrift auch eine andere Problemstellung zugrunde.

Die erwähnte Linsenanordnung kann eine Hilfslinse aufweisen, die zwischen dem Strahlerzeugungssystem und der Hauptfokussierlinse angeordnet ist. Mit dieser Hilfslinie können die Strahlbündel so durch die Hauptfokussierlinse geleitet werden, daß mindestens zwei Strahlbündel mit verschiedenen Winkeln zur Achse der Hauptfokussierlinse durch diese hindurchtreten. In diesem Fall werden die erwähnten Strahlbündel durch die Hauptfokussierlinse unterschiedlich fokussiert.

Wenn die erwähnten mindestens zwei Strahlbündel durch die Hilfslinse mit verschiedenen Abständen von der Achse ier Hilfslinse hindurchtreten, so ist die von der Hilfslinse auf die beiden erwähnten Strahlbündel ausgeübte Vorfckussierwirkung ebenfalls unterschiedlich.

Eine praktische Verwirklichung des Erfindungsgedu ikens bei einer Kathodenstrahlröhre, deren Strahlerzeugungssystem drei Kathoden aufweist, von denen eine Kathode auf der Achse der Linstnanordnung angeordnet ist und die beiden anderen Kathoden zu beiden Seiten der zuerst erwähnten Kathode und mit gleichen Abständen von dieser angeordnet sind, kann darin bestehen, daß die mittlere Kathode mi' einem größeren Abstand von der Hauptfokussicrlm>e angeordnet ist als die beiden äußeren Kathoden. Auf diese Weise werden die unterschiedliche Vorfokussier- und

ίο Fokussierwirkung der Hilfslinse und der Hauptfokussierlinse kompensiert.

Eine zweckmäßige Weiterbildung kann femer darin bestehen, daß die drei Kathoden so ausgerichtet sind, daß die von ihnen erzeugten Strahlbündel zunächst parallel verlaufen und danach durch die Hilff'inse derart abgelenkt werden, daß sie sich im achsennaaen Bereich der Hauptfokusr ^rlinse überschneiden.

Ein anderes zur Weiterbild jng der Erfindung dienendes Merkmal kann darin bestehen, daß nächst den drei Kathoden ein erstes Gitter mit drei auf die Kathoden ausgerichteten Durchtrittsöffnungen für die Strahlbündel angeordnet ist und daß die Abstände der Kathoden zu den ihnen zugeordneten Öffnungen des ersten Gitters im wesentlichen gleich sind.

Schließlich kann eine tetzte weiterbildende Maßnahme noch darin bestehen, daß zu der Linsenanordnung ein zweites Gitter gehört, das drei auf die entsprechenden Durchtrittsöffnungen des ersten Gitters ausgerichtete DurchtriUsöffnungen für die Strahlbündel aufweist, daß das zweite zweite Gitter einen mittleren vorspringenden Teil aufweist, in dem sich die Durchtrittsöffnung für das von der mittleren Kathode erzeugte Strahlbündel befindet, so daß die Abstände der entsprechenden Öffnungen in dem ersten Gitter und in dem zweiten Gitter im wesentlichen gleich sind, daß zu der Linsenanordnung weitere Elektroden gehören und daß diese weiteren Elektroden und das erste Gitter sowie das zweite GiUe^1- mit unterschiedlichen elektrischen Potentialen beaufschlagt sind, wodurch die Hauptfokussierlinse und die Hilfslinse bildende Linsenfelder erzeugt werden und der vorspringende Teil des zweiten Gitters bewirkt, daß das die Hilfslinse bildende Linsenfeld die Vorfokussierwirkung auf das von der mittleren Kathode erzeugte Strahlbündel verstärkt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische waagrechte Schnittansicht einer Mehrstrahl-Farbbildröhie mit einet einzigen Elektronenkanone,

F i g. 2 eine schematische waagrechte Schnittansicht eines \eils einer weiteren Mehrstrahl-Farbbildröhre mit einer einzigen Elektronenkanone,

F i g. 3 eine schematische Ansicht, welche das optische Äquivalent bzw. du: optische Analogie der in F i g. 2 dargestellten Mehrstrahl-Farbbildröhre mit einer einzigen Elektronenkanone zeigt,

F i g. 4 eine schematische Ansicht, welche das

optische Äquivalent bzw. die optische Analogie einei Mehrstrahl-Farbbildröhre mit einei einzigen Elektronenkanone gemäß ein.er .Ausführungsform der Erfindung zeigt,

F i g. 5 eine graphische Darstellung, welche die Leuchtpunktgrößen einer vorgeschlagenen Mehrstrahl Farbbildröhre und einer Röhre gemäß einer Aus führungsforrr der Erfindung vergleicht und

F i g. C, 7 uwd 8 der F i g. 2 ähnliche Ansichten

welche jedoch Mehrstrahl-Farbbildröhren mit einer zwischen den Abschirmplatten P und P' hindurchtritt, einzigen Elektronenkanone gemäß verschiedenen Aus- während die Ablenkplatten Q und Q' negative Ladunführungsformen der Erfindung zeigen. . . gen mit Bezug auf die Platten P und P' haben, sn daß Zum besseren Verständnis der Erfindung sollen die Elektronenstrahlen Bn und Bn durch ihren Verlauf zuerst die Merkmale bereits vorgeschlagener Mehr- 5 zwischen den Platten P und Q bzw. zwischen den strahl-Farbbildröhren mit einer einzigen Elektronen- Platten P' und Q' konvergierend abgelenkt werden, kanone in Verbindung mit F i g. 1 bis 3 beschrieben wie gezeigt. Der Schirm S ist so angeordnet, daß er im werden. wesentlichen mit dem Schnittpunkt der Strahlen Bc, Bn Die in F i g. 1 dargestellte Mehrstrahl-Farbbild- undÄ/? zusammenfällt, so daß dieStrahlendenSchirmS röhre mit einer einzigen Elektronenkanone besitzt io an einem gemeinsamen Bereich beaufschlagen, einen nicht gezeigten Glaskolben mit einem Hals Im Betrieb treten die Elektronenstrahlen Br, Bg und einem Trichter, der sich vom Hals zu einem Färb- und Bb, die von den Strahlerzeugungsflächen der schirm S erstreckt, welcher mit den üblichen Anord- Kathoden Kr, Kg und Kb ausgehen, durch die jeweinungen von Farbphosphoren versehen ist. Innerhalb ligen Gitteröffnungen It₁R, Ii,g und /i,b hindurch, um des Halses ist eine einzige Elektronenkanone mit drei 15 durch sogenannte »rote«, »grüne« und »blaue« Hellig-Kathoden Kr, Kg und Kb angeordnet, deren Strahl- keitssteuerungssignale hellgesteuert zu werden, die erzeugungsflächen so angeordnet sind, daß die je- zwischen den erwähnten Kathoden und dem ersten weiligen Strahlen Br, Bg und Bb, die von ihnen Gitter G₁ angelegt werden. Die Elektronenstrahlen emittiert werden, in einer im wesentlichen waagrechten werden dann durch die Hilfslinse L_s konvergiert, so Ebene gerichtet sind, welche die Achse der Kanone 20 daß sie einander an der optischen Mitte der Hauptenthält, wobei der Mittelstrahl B_G mit dieser Achse linse L kreuzen und aus der letzteren mit Strahlen Br zusammenfällt und die Seitenstrahlen Br und Bb dazu und Bb austreten, die vom Strahl Bg divergieren. Hierparallel sind. Ein erstes Gitter G₁ befindet sich von den auf tritt der mittige Elektronenstrahl B_G im wesent-Strahlerzeugungsflächen der Kathoden Kr, Kg und Kb liehen ohne Ablenkung zwischen den Abschirmin Abstand und ist mit öffnungen It₁R, It₁G und Zi₁B 25 platten P und P' hindurch, da die letzteren das gleiche versehen, die sich mit den Kathodenstrahlerzeugungs- Potential haben. Der Durchtritt des Elektronenflächen in Ausfluchtung befinden. Ein gemeinsames sirahis Bb zwischen den Platten F' und Q' und des Gitter G₂ befindet sich von dem ersten Gitter im Ab- Elektronenstrahls Br zwischen den Platten P und Q stand und ist n.it öffnungen /i₂/?, /j₂g und /i₂/» ausge- führt jedoch zu konvergierenden Ablenkungen derbildet, die mit den öffnungen des ersten Gitters aus- 30 selben als Folge der zwischen ihnen angelegten Spangefluchtet sind. Die Kathoden Kr, Kg und Kb und die nungen, und das System nach F i g. 1 ist so angeordnet. Gitter G₁ und G₂ wirken zur Bildung von drei Strahl- daß die Elektronenstrahlen Bb, B_g und Br in der geerzeugern zusammen. Aufeinanderfolgend sind in der wünschten Weise an einem gemeinsamen Bereich am axialen Richtung von dem gemeinsamen Gitter G₂ Schirm S konvergieren.

weg offenendige rohrförmige Gitter oder Elektroden 35 Die Elektronenstrahlabtastung der Fläche des Farb-

G₃, G₄ und G₆ angeordnet, wobei die Kathoden Kr, K_g phosphorschirms geschieht durch das Ablenkjoch D,

und Kb, die Gitter G₁ und G₂ sowie die Elektroden G₃, dem Horizontal- und Vertikalablenksignale zugeführt

G₄ und G₅ in der dargestellten zusammengebauten werden, so daß die Strahlen dazu gebracht werden, die

Stellung durch geeignete nicht dargestellte Halterungen Schirme mit dem gewünschten Raster abzutasten,

aus Isoliermaterial gehalten werden. 40 F i g. 2 zeigt einen Teil der Elektronenkanone einer

Für den Betrieb der in F i g. 1 dargestellten Färb- anderen Bauart für eine Mehrstrahl-Farbbildröhre, die

bildröhre werden geeignete Spannungen an die im wesentlichen in der gleichen Weise wie die nach

Gitter G₁ und G₂ sowie an die Elektroden G₃, G₄ und G₆ F i g. 1 arbeitet mit der Ausnahme, daß die Kathoden

gelegt, um ein Elektronenlinsenfeld um die Achse der Kr, Kg und Kb, wie gezeigt, auf einer gekrümmten

Elektrode G₃ zur Bildung einer Hilfslinse L_s zu er- 45 Fläche angeordnet sind, deren Mittelpunkt im wesent·

zeugen, welche durch ihr optisches Äquivalent ange- liehen der optischen Mitte der Hauptlinse Lm ent-

geben ist, und ein Elektronenlinsenfeld um die Achse spricht, so daß die jeweilc emittierten Strahlen Br, Bt

der Elektrode G₄ zur Bildung einer Hauptfokussier- und Bb in einer im wesentlichen waagrechten Eben«

linse L_M, die durch ihr optisches Äquivalent angegeben gerichtet werden, welche die Achse der Kanone ent

ist. Die Hilfslinse Ls verursacht eine Vorfokussierung 50 hält, wobei der mittige Strahl B₀ mit dieser Achse zu

der Strahlen Bg, B_b und Br und bewirkt, daß die sammenfällt und die Seitenstrahlen Br und Bb zu

Strahlend« und Bb konvergieren, so daß sie den Achse so konvergieren, daß sie einander im wesent

Strahl B_G im wesentlichen im achsennahen Bereich in liehen an der optischen Mitte der Hauptlinse Ls

der Hauptfokussierlinse Lm kreuzen. schneiden. Obwohl hierdurch die Notwendigkeit de

Ferner befindet sich in der in F i g. 1 dargestellten 55 Konvergenzfunktion der Hilfslinse L_s ausgeschalte

Farbbildröhre eine Elektronenstrahl-Konvergenzab- wird, kann trotzdem noch eine Hilfslinse L₃ verwende

lenkeinrichtung C, die durch Abschirmplatten P und P', werden, um die Strahlen Bg, Bb und Br vorzufo

weiche in dem dargestellten Abstand auf entgegenge- kussieren. Ferner wird bei der Kanone nach Fig.

setzten Seiten der Röhrenachse angeordnet sind, und das erste Gitter durch eine Gruppe von drei gesonderte!

durch sich axial erstreckende Ablenkplatten Q und Q' 60 Gittern G₁ gebildet, die in geeigneter Weise um Ka

gebildet werden, die. wie gezeigt, im Abstand nach thoden K_R, K_G und Kb angeordnet sind, um gleich

außen den Abschirmplatten P und P' gegenüberliegen. mäßige Abstände zwischen den Kathoden und de

Obwohl sie als im wesentlichen gerade dargestellt sind, öffnungen It₁K. A₁ c und /i,_H zu erhalten,

können die Ablenkplatten Q und Q' gegebenenfalls Für den Betrieb der Farbbildröhre nach F i g.

etwas gekrümmt oder nach außen gebogen sein. 65 werden geeignete Spannungen an die Gitter G, und C

Die Abschirmplatten P und P' sind auf gleichem sowie an die Elektroden G₃, G₄ und G₆ gelegt, so da

Potential und so angeordnet, daß der mittige Elek- ein Elektronenlinsenfeld im Gitter G₂ zur Bildung eine ironcnstrahl Bc im wesentlichen ohne Ablenkung Hilfslinse Ls erzeugt wird, welches durch die Linie

gleichen Potentials im Gitter G₂ angegeben ist, uni ein Elektronenlinsenfeld um die Achse der Elektrode C, zur Bildung einer Hauptfokussierlinse Lm. die durch ihr of,i.sches Äquivalent angegeben ist. Die End-Flächen des Gitters G₂ und der Elektrode G₃ können in geeigneter Weise so geformt werden, daß sie zu den Strahlen Bn, Ba und Bn senkrecht sind, wodurch das die Hilfslinse Ls bildende Elektronenlinsenfeld so geformt wird, daß die Strahlen vorfokussiert werden und eine weitere Konvergenz der Strahlen vermieden wird.

In Verbindung mit F i g. 3, die eine schematische Ansicht ist, welche das optische Äquivalent bzw. die optische Analogie der in F i g. 2 gezeigten Mehrstrahl-Farbbildröhre mit einer einzigen Elektronenkanone zeigt, werden nachfolgend die Fokussierungseigenschäften dieser Röhre beschrieben. Der Einfachheit halber ist nur einer der Seitenstrahlen B_K und Bu gezeigt, da der andere symmetrisch identisch um die Achse der Röhre verlaufen würde.

Der mittige Strahl Bq und der Seitenstrahl Bn bzw. Bn sind als von ihren jeweilig .n optischen Bildpunkten P ausgehend gezeigt, die auf einer gekrümmten Linie Y liegen, welche zur optischen Mitte der Hauplfokussierlinse Lm konzentrisch ist, und welche Strahlen ferner als im wesentlichen an der optischen Mitte der Hauptfokussierlinse I n konvergierend gezeigt sind. Der Seitenstrahl Br bzw. B_n Tritt durch die Hilfslinse Ls in einem Abstand von ihrer optischen Achse hindurch, während der mittige Strahl Bc durch die Linse Ls im wesentlichen längs der optischen Achse hindurchtritt. Dies hat zur Folge, daß dem Seitenstrahl Bn bzw. Bb eine Vorfokussierungswirkung mitgeteilt wird, die von der des mittigen Strahls Bc. abweicht, d. h. der Seitenstrahl Bn bzw. Bn wird im höheren Grade vorfokussiert als der mittige Strahl B₁₁. Ferner tritt der Seitenstrahl B_K bzw. Bn durch die Hauptfokussierlinse Lm mit einem Winkel zur optischen Achse der letzteren hindurch, während der mittige Strahl Br. durch diese Linse im wesentlichen längs der optischen Achse hindurchtritt. Auf diese Weise wird dem Seitenstrahl θ« bzw. ß«eine Fokussierwirkung mitgeteilt, die von der des mittigen Strahls Br. abweicht. Auch in diesem Falle wird der Scitenstrahl Bn bzw. Bn in einem höheren Grade als der mitlige Strahl Ba fokussiert. Dies hat zur Folge, daß der Seitenstrahl Br bzw. Bn näher zur Hauptlinse Lm als der miltige Strahl Ba fokussiert wird.

Wenn ein Schirm S am Brennpunkt des Seitenstrahls Br bzw. Bn angeordnet ist, beaufschlagt der miltige Strahl Br. den Schirm 5 mit einer geringfügigen Unscharfe, so daß ein größerer Punkt erhalten wird, als durch den Seitenstrahl Br bzw. Bn erzeugt wird. In ähnlicher Weise würde, wenn der Schirm S zur Stelle S' bewegt werden würde, entsprechend dem Brennpunkt des mittigen Strahls Br. der Seilenstrahl Bn bzw. Bn den Schirm 5' mit einer geringfügigen Unscharfe beaufschlagen, so daß ein größerer Punkt erhalten wird, als durch den mittigen Strahl Bc erzeugt wird. Die Disparität der Strahlfokussierabstände würde dalier ein Bild mit einer weniger als vollkommenen Auflösung ergeben.

Eine ähnliche Analyse der in F i g. I gezeigten Röhre würde natürlich /u einem ähnlichen Ergebnis führen mit dem einzigen Unterschied, daß der Sciicnstrahl ß ,· bzw. Rn parallel zu dem miltigcn Strahl Hi: zwischen seinem Bildpunkt I' und der Hilfslinse /._Ä-a.if-Ircten würde.

F i g. 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 F i g. 3 gezeigten Röhre, die mit gestrichelten Linien angegeben ist, überlagert ist. Der Schirm S ist am Brennpunkt ß₂ des Seitenstrahls Br bzw. Br angeordnet gezeigt. Der mittige Strahl Ba der bekannten Röhre ist auf den

ίο Fokussierpunkt B₁ fokussiert, der auf der Röhrenachse in einem Abstand AB hinter dem Schirm S gezeigt ist. Es befindet sich der optische Bildpunkt P' des mittigen Strahls Ra in einem Abstand von der Hauptfokussierlinse Lm, der um AA größer als der Abstand A vom optischen Bildpunkt P des mittigen Strahls Ba zur Linse Lm bei der vorgeschlagenen Röhre ist, um die dem mittigen Strahl Bg mitgeteilten Fokussierwirkungen zu verstärken. Die Wahl eines geeigneten Abstandes führt zur zusammenfallenden Fokussierung

»ο des Seitenslrahls Br bzw. Bn und des mittigen Strahls Ba am Brennpunkt ß₂, wodurch Strahlpunkt-Mindestgrößen auf dem Schirm 5 erhalten werden, wodurch die Auflösung des durch die Röhre erzeugten Bildes verbessert wird.

Was die F i g. 4 betrifft, so führt eine mathematische Analyse der dem mittigen Strahl B_G der vorgeschlagenen Röhre mitgeteilten Fokussierwirkungen zu der folgenden Gleichung:

wobei

1 i_ ₌ i

ABf'

der Absland zwischen dem optischen Bildpunkt P und der Hauptfokussierlinse Lm,
der Abstand zwischen der Hauptfokussierlinse Lm und dem Fokussierpunkt B₁ und
/ = die effektive Brennweite der Linsen Lm und Ls.

Eine ähnliche mathematische Analyse der dem mittigen Strahl ß,.· der erfindungsgemäßen Röhre mitgeteilten Fokussierwirkungen führt zu der folgenden Gleichung:

ΑΛ-ΛΑ ⁺ B-AB

wobei A, B und / die gleichen Größen wie in Gleichung (1) darstellen und

Iß Abstand zwischen dem Fokussierpunkt B₁

und dem Fokussierpunkt ß, und
\A — Abstand zwischen dem optischen Bildpunkt P' und dem optischen Bildpunkt P.

Mit Hilfe der Gleichungen (I) und (2) kann gezeigt werden, daß die Anordnung der Strahlquelle des mitligen Strahls ß,,- in einem größeren Absland von der Hauptlinse Lm als die Sirahlquellen der Seilenslrahlen Bn und B/, eine zusammenfallende Fokussicrung auf dem Schirm 5 ergibt.

Aus F i g. 5. die eine graphische Darstellung für den Vergleich der Leuchtpunktgrößen einer Menrslrahl-Farbbildröhrc vorgeschlagener Art mil einer ein/igen Elektronenkanone mn¹ einer Röhre pcm.iLt einer Ausfimningsform der Erfindung zeigt, werden die Vorteile der Hrl'nuhnu· erkennbar. Die vertikale Achse der graphischen Darstellung der F i μ. 5 entspricht dem Durchmesser des l.cuchtpunktcs auf dem Schirm.

209 643/401

während die waagrechte Achse der Spannung entspricht, die an die Elektrode C, gelegt ist, welche zur Leistung der Hauptfokussierlinse Lm in Beziehung steht. Die Kurve 1 stellt die Strahlpunktgröße des mittigen Strahls Ba in einer Röhre der vorangehend beschriebenen Art dar. Die Kurve 2 stellt die Strahlpunktgröße der Seitenstrahlen Br und Bn sowohl der bereits vorgeschlagenen Röhre als auch der erfindungsgemäßen Röhre dar. Da die Kurven 1 und 2 ihre Minima an verschiedenen Stellen erreichen, i&; klar gezeigt, daß für keine Spannung an der Elektrode G₄ gleichzeitig identische minimale LeuchtpunktgröPen für die jeweiligen Strahlen existieren.

Die Kurve Γ stellt die LeuchtpunktgröOe des mittigen Strahls Bg in einer erfindungsgemäßen Röhre dar. Da die Kurvel ' der Kurve 2 im wesentlichen ähnlich ist, erreicht die erfindungsgemäCe Röhre im wesentliche . den optimalen Fokussierzustand, da die Kurven 2 und 1' ihre Minima bei im wesentlichen identischen Spannungen der Elektrode G₄ erreichen. Die an die Elektrode G₄ angelegte Spannung läßt sich daher leicht so einstellen, daß gleichzeitig identische LeuchtpunktgröEen von Mindestgröße für die jeweiligen Strahlen erhalten werden, wodurch pin Bild erzielt wird, das eine höhere Auflösung als die der vorgeschlagenen Röhre ei gibt.

Beispiele des Äufbaus der Eiekiruiicrikanonenieile einer Farbbildröhre werden nachfolgend in Verbindung mit F i g. 6, 7 und 8 näher beschrieben.

F i g. 6 zeigt die Anwendung der Erfindung auf eine Mehrstrahl-Farbbildröhre mit einer einzigen Elektronenkanone von der in F i g. 1 dargestellten Art, bei welcher die Kathoden Kr, Kg und Ku parallel ausgefluchtet sind, so daß die in ihnen erzeugten Strahlen im wesentlichen parallel sind. Die mittlere Kathode Ku befindet sich von der Hauptlinse Lm in einem Abstand, der in geeigneter Weise größer als derjenige der Seitenelektroden Kr und Kb ist, zur Korrektur für die Disparität bei den Fokussierabständen der bereits vorgeschlagenen Röhre, wie vorangehend beschrieben. Das erste Gitter G, enthält einen vorspringenden Teil 11, der in geeigneter Weise so geformt ist, daß der Abstand von der Kathode Kq zur Öffnung /j,r im wesentlichen gleich dem Abstand von den Kathoden Kr und Kb zu den Öffnungen /i,r und /I₁B 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/i,c; zur Öffnung h_ta im wesentlichen gleich dem Abstand von den Öffnungen Zi₁B und /i,« zu den Öffnungen h_tn und /;_2R ist. Bei solchen Abständen der Kathoden und Gitter ist der mittlere Strahl B_a im wesentlichen identisch den Seitenstrahlen Br und Bn, jedoch geht er von einer Strahlquelle aus, die sich cm einen geeigneten Abstand weiter entfernt von der Hauptlinse Lm befindet als die Strahlquellen der Seitenstrahlen Bn und Bn-

Für den Betrieb der Farbbildröhre nach F i g. 6 werden geeignete Spannungen, die den fier Röhre nach F i g. I ähnlich sind, an die Gitter G₁ und G₂ sowie an die Elektroden G₃, G₁ und G₅ gelegt, um ein Elektronenlinsenfeld um die Achse der Elektrode G₁ herum zu erzeugen, welches eine Hauptfokussierlinse Lm bildet, d<e durch ihr optisches Äquivalent angegeben ist, und um ferner ein Elektronenlinsenfeld zu erzeugen, das die Hilfslinse L,v 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 Gitttr G₂ und der 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 Bq wirkt. Die Wirkung der Subfokussierlinse 13, welche die Folge des vorspringenden Teils des Gitters G₂ ist, besteht darin, daß die Fokussierwirkung auf den mittleren Strahl Bc.

jo verstärkt und dadurch der Abstand AA relativ verkürzt wird, um welchen der Abstand von der mittleren Strahlquelle zur Hauptlinse Lm größer 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 Λ Α kleiner gemacht werden als der aus der vorangehenden Gleichung (2) berechnete, wenn das Gitter G₂ in der in F i g. 6 gezeigten Weise geformt wird, um die Fokussierwirkung des Linsenfeldes

ao zwischen dem Gitter G₂ und der Elektrode G₃ auf den mittleren Strahl Bg im Vergleich zu seiner Fokussierwirkung auf die Seitenstrahlen Br und Bn zu verstärken. Außer der Vorfokussbrung der Strahlen, wie vorangehend beschrieben, bewirkt die Hilfslinse L^

.J₃ der in F i g. 6 gezeigten Ausführungsform, daß die Strahlen Bn und Br konvergieren und daher den Strahl B_(i an der optischen Mitte der Haupiünsc Lm in der gleichen Weise wie bei der Röhre nach F i g. 1 kreuzen.

F i g. 7 und 8 zeigen Anwendungsformen der Erfindung auf Mehrstrahl-Farbbildröhren mit einer einzigen Elektronenkanone von der Art, die der in F i g. 2 dargestellten Röhre ähnlich ist, und bei welchen die Kathoden Kr, Kg und Kb so angeordnet sind, daß die von diesen ausgehenden Strahlen sich im wesentlichen an der optischen Mitte der Hauptlinse Lm kreuzen bzw. überschneiden, wodurch die Notwendigkeit für die Konvergenzfunktion der hihslinse Ls vermieden wird. Aus F i g. 7 und 8 ergibt sich, daß sich die mittlere Kathode Kg wieder um einen geeigneten Abstand weiter von der Hauptlinse Lm als die Seitenkathoden Kr und Kb befindet, um eine Korrektur für die Disparität in den Fokussierabständen bei der vorangehend beschriebenen Röhre zu erzielen. Das erste Gitter wird durch eine Gruppe von drei gesonderten Gittern G₁ gebildet, die in geeigneter Weise um die Kathoden Kr, Kg und Kb herum angeordnet sind, um einen gleichmäßigen Abstand zwischen den Kathoden und den jeweiligen Öffnungen der ersten Gitter zu erzielen. Das zweite Gitter G₂ 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 der Seitenteilen des Gitters G₂ ist. Bei solchen Abständer der Kathode:, und Gitter ist der mittlere Strahl Bg irr wesentlichen identisch den Seitenstrahlen Br und Bb jedoch geht er von einer Strahlquelle aus, die sich urr einen geeigneten Abstand weiter entfernt von dei Hauptlinse L_M befindet als die Strahlqueilen der Seiten strahlen Br und Bn.

Für den Betrieb der in F i g. 7 und 8 dargestellter Farbb.Idröhren werden geeignet Spannungen, di< den bei der Röhre nach F i g. 2 verwendeten ähnlicl sind, an die Gitter G₁ und C₂ sowie an die Elektrode! G₃, G₄ und G₅ gelegt, so daß ein Elektronenlinsenfel« um die Achse der Elektrode G₄ herum zur Bildung eine Hauptfokussierlinse Lm erzeugt wird, welche durcl

ihr optisches Äquivalent angegeben ist, und ferner ein Elektronenlinsenfeld 14 zwischen dem Gitter G₂ und der Elektrode G₃ erzeugt wird, welches zur Vorfokussierung der drei Strahlen dient. Wegen des Vorsprungs 12 an der Mitte des Gitters G₂ wird die Fokussierwirkung des Linsenfeldes 14 in der Nähe der optischen Achse und damit auf den mittleren Strahl Ba im Vergleich zu der Fokussierwirkung der Teile des Linsenfeldes 14 verstärkt, die von den Strahlen Bb und Br durchlaufen werden. Durch eine solche verstärkte Fokussierwirkung des Linsenieldes 14 auf den mittleren Strahl Ba werden die unterschiedlichen Fokussierwirkungen teilweise kompensiert, die sich aus dem Umstand ergeben, daß die Strahlen B_B und Br durch das Feld 14 und durch die Hauptfokussierlinse Lm mit Wir.keln zur optischen Achse hmdurchtreten, während der Strahl B₀ längs der Achse hindurchtritt. Auch in

diestm Falle wirken der relativ größere Abstand vcn der Quelle des Strahls B_G zur Hauptlinse L_M und die verstärkte Vorfokussierungswirkung des Linsenfeldes 14 auf den Strahl Ba zusammen, um eine genaue Fokussierung aller Strahlen am Schirm de· Krthodenstrahlröhre herbeizuführen.

Die Endfläche der Elektrode G₃ kann verschiedene Formen haben, z. B. die in F i g. 7 gezeigte Form, ir welcher sie so ausgebildet ist, daß sie zu jedem der Strahlen Br, Ba und Bb im wesentlichen senkrecht ist, oder es kann die in F i g. 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 Strahler ausüben kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Farbbild-Kathodenstrahlröhre mit einem Bildschirm, mit einem Strahlerzeugungssystem, welches mehrere Kathoden zur Erzeugung von mehreren Elektronenstrahlbündeln aufweist, und mit einer zwischen dem Strahlerzeugungssystem und dem Bildschirm angeordneten, allen Strahlbündeln gemeinsamen elektrostatischen Linsenanordnung, welche eine Hauptfokussierlinse aufweist, in der sich die Strahlbündel im achsennahen Bereich überschneiden, wobei sich für mindestens zwei der Strahlbündel unterschiedliche Fokussierwirkungen ergeben, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der die Strahlbündel (Bb, Ba, Br) erzeugenden Ka hoden (Kr, K_(!m, Kh) in verschiedenen Abständen von der Hauptfokussierlinse (Lm) angeordnet sind, so daß die für diese Strahlbündel unterschiedlichen Fokussierwirkungen der Linsenanordnung kompensiert werden.

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, da- ao durch gekennzeichnet, daß die ei wähnte Linsenanordnung eine Hilfslinse (Ls) aufweist, die zwischen dem Strahlerzeugungssystem und der Hauptfokussierlinse (La/) angeordnet ist.

3. Kathodensirshlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten mindestens zwei Stiahlbündei (Bn, 3a, Bn) durch die Hauptfokussierlinse {Lu) mit unterschiedlichen Winkeln zu der Achse der Hauptfouussierlinse (Lm) hindurchtreten, so daß die von der Hauptfokussierlinse (Lm) auf die erwähnten Strahlbündel (Bn, Bc, Bit) ausgeübten Fokussierwirkungen verschieden sind.

4. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten mindestens zwei Strahlbündel (Bb, Ba, Br) durch die Hilfslinse (Ls) mii verschiedenen Abständen von der Achse der Hilfslinse (Ls) hindurchtreten, so daß die von der Hilfslinse (Ls) auf diese Strahlbünde¹ ausgeübte Vorfokussierwirkung unterschiedlieh ist.

5. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß drei Kathoden (A"«, Kc, Kb) vorgesehen sind, von denen eine (Ka) auf der Achse der dnsenanordnung angeordnet ist, während die beiJen anderen (Kr, Kn) auf entgegengesetzten Seiten der zuerst erwähnten Kathode (Ka) mit gleichem Abstand angeordnet sind, und daß die mittlere Kathode (Ka) einen größeren Abstand von der Haupifokussierlinse (Lm) aufweist als die beiden äußeren Kathoden (Kr, Kn), wodurch die unterschiedlichen Vorfokussier- und Fokussierwirkuiigen kompensiert werden.

6. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Kathoden (Kn, Ku, Kn) so ausgerichtet sind, daß die von ihnen erzeugten Strahlbündel zunächst parallel verlaufen und danach durch die Hilfslinse (Z..s) derart abgelenkt werden, daß sie sich im achsennahen Bereich der Hau,ptfoku.ssierlinse (Lst) überschneiden.

7. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß nächst den drei Kathoden (Ku, Ka, Ku) ein erstes Gitter (C₁) mit drei auf die Kathoden ausgerichteter! Durchtrittsöffnun- έ^ηη (A₁Ji, //,f/, /I₁//) für die Strahlbündel (Bn, Bn, B_(:) und daß die Abstände der Kathoden (Kr, A'(,·, A/₍) zu den ihnen zugeordneten öffnungen des ersten GittersiO',) im wesentlichen gleich sind.

8. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Linsenanordnung ein zweites Gitter (G₂) gehört, das drei auf die entsprechenden Durchtrittsöffnungen (Λ,π, Zi₁C, Ihr) des ersten Gitters (C₁) ausgerichtete Durchtrittsöffnungen (Λ₂/{, A.G, Ih₁B) für die Sirahlbündel (B_K, Bc, Br) aufweist, daß das zweite Gitter (G₂) einen mittleren vorspringenden Teil (12) aufweist, in dem sich die Durchtrittsöffnung (/i₂c) für das von der mittleren Kathode (Ka) erzeugte Strahlbündel (B_a) befindet, so daß die Abstände der entsprechenden öffnungen in dem ersten Gitter (G₁) und in dem zweiten Gitter (G₂) im wesentlichen gleich sind, daß zu der Linsenanordnung weitere elektroden. (G₃, G₄, G₅) gehören und-daß diese weiteren Elektroden (G₂, G₄, G₅) und das erste Gitter (G₁) sowie das zweite Gitter (G₂) mit unterschiedlichen elektrischen Potentialen beaufschlagt sind, wodurch die die Haupifokussierlinse (Lm) und die Hilfslinse (Ls) bildenden Linsenfelder erzeugt werden und der vorspringende Teil (M) des z.eiten Gitters (G₂) bewirkt, dai3 das die Hilfslinse (Is) bildende Linsenfeld die Vorfokussierwirkung auf das von der mittle.en Kathode (Ka) erzeugte Strahlbündel (Ba) verstärkt.