DE2127657C3 - Ablenkeinheit für eine Dreistrahl-Farbfernsehröhre - Google Patents

Description

gemäß einer Gleichung verteilt sein, die ungerade Potenzen, wenigstens die erste und die dritte Potenz, des Sinus des Umfangswinkels enthält. Bei der genauer beschriebenen eintägigen Auiiührungsform einer solchen Ablenkeinheit sind die Windungen der Horizontal- und Vertikalablenksputen ineinanderverschachtell und die Windungsverteilung ist bei den Horizontal- und Vertikalablenkspulen gleich. Der Ablenkspulensatz kann auch sattelförmige Wicklungen enthalten oder ausschließlich aus solchen bestehen und man kann auch mehrlagige statt der beschriebenen einlagigen Wicklung verwenden. Wie die Leiter in einer solchen mehrlagigen Wicklung verteilt sein sollen, wird nicht angegeben. Die geforderte Windungsverteilung entsprechend den ungeraden Sinuspotenzen soll bei einer In-Line-Röhre die dynamische Konvergenz in einer Richtung überflüssig machen, die senkrecht zu der von den Strahlerzeugungssystemen gebildeten Ebene verläuft.

Aus der FR-PS 15 05 048 (teilweise entsprechend der DE-AS 12 85 514) ist ein Ablenksystem mit Toroidwicklung für eine Mehrstrahl-Lochmasken-Farbfernsehbildröhre bekannt, das ein übliches Hauptablenksystem unil zusätzlich hierzu noch ein getrenntes Hilfsableiiksystem enthält, das einen eigenen Ringkern mit Toroid-Hilfswicklungen hat, die mit von der Temperatur und dem Strahlablenkwinkel abhängigen Korrekturströmen gespeist werden, um die elektronenoptischen Bildfehler des Ablenksystems möglichst klein zu halten. Die Hilfswicklungen können ineinanderverschachtelte Wicklungsabschnitte aufweisen.

Aus der DE-PS 10 53 677 ist eine Ablenkeinheit für Elektronenstrahlröhren bekannt, die einen rechteckigen ferromagnetischen Kern enthält, auf dem zwei Paare getrennter Horizontal- und Vertikalablenkspulen angeordnet sind. Die Wicklungen der Horizontal- und Vertikalablenkspulen sind hier also nicht ineinanderverschachtelt. Die Vertikalablenkspulen enthalten mehrere Lagen abnehmender Gesamtbreite und jeweils zwei in der Wicklungsrichtung aufeinanderfolgende Teile, wobei der Wicklungsanfang jeder Lage innerhalb der axialen Begrenzung der schmälsten, insbesondere obersten Wicklungslage liegt, das Ende des jeweils angefangenen Lagenteils zurückgeführt und die Lage bis zum erwähnten Wicklungsanfang symmetrisch aufgefüllt ist. Hierdurch soll die Neigung der Spule zu Parasitärschwingungen beseitigt werden, welche durch den sägezahnförmigen Horizontalablenkstrom angestoßen werden können.

Die bekannten Ablenkeinheiten mit Toroidwicklung, bei denen die Horizontal- und Vertikalablenkwicklungen ineinanderverschachtelt sind, haben einen relativ komplizierten Aufbau und sind daher schwierig herzustellen. Bei der Fertigung treten insbesondere bei der Hintereinanderschaltung der verschiedenen Wicklungsteile häufig Schaltungsfehler auf.

Die bekannten Wicklungsschemata sind außerdem weder dafür bestimmt, noch dafür geeignet, die Strahlkonvergenz und Farbreinheit bei Farbfernsehbildröhren mit großem Bildschirm und großem Ablenkwinkel, wie 110° zu verbessern, insbesondere bei Farbfernsehbildröhren mit Delta-Anordnung der Strahlerzeugungssysteme.

Eine Vereinfachung des Wicklungsschemas läßt sich zwar im allgemeinen durch mehrlagige Toroidwicklungen erreichen, hierbei werden jedoch gewöhnlich mehr als drei Wicklungslagen erforderlich, was unerwünscht ist, da enge Lagetoleranzen der Windungen ohne größeren Aufwand nur in der ersten und der zweiten Windungslage auf dem Kern erreicht werden können.

Zur Lösung der obigen Probleme ist in dem älteren deutschen Patent 20 !0 699 eine Ablenkeinheit vorgeschlagen worden, die einen näherungsweise zylindrischen Ringkern mit einer sich an die Form des Röhrenkolbens anpassenden Innenfläche aufweist, auf

ίο den die Ablenkspulen toroidförmig mit zu den Ablenkachsen symmetrischer Leiterverteilung gewickelt sind.

Die Ablenkwicklungen sind zumindest am rückwärtigen Ende des Ringkernes zweilagig ausgeführt.

wobei die sich in den beiden Lagen befindenden Wicklungsabschnitte jeder Ablenkspule mit gleichen Leiterabständen gewickelt sind, sich jedoch über verschiedene Umfangswinkel des Ringkernes erstrecken. Durch geeignete Bemessung der Umfangswinkel ist

?n es auch bei einer Farbfernsehbildröhre mit Deka-Anordnung der Strahlerzeugungssysteme möglich, eine gute Konvergenz und Deckung (Farbreinheit) der Elektronenstrahlen zu erreichen.

Die vorgeschlagene Ablenkeinheit läßt jedoch bei größeren Bildschirmabmessungen und Ablenkwinkeln, z. B. 110° und mehr, zu wünschen übrig.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine Ablenkeinheit der vorgeschlagenen Art dahingehend weiterzubilden, daß

jo sie auch für Bildröhren mit großen Bildschirmabmessungen und Ablenkwinkeln verwendet werden kann, ohne daß dadurch eine Toroid wicklung mit mehr als zwei Lagen oder mit einem komplizierten Wicklungsschema erforderlich wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Ablenkeinheit der eingangs genannten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches gelöst.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß mit einer zweilagigen Wicklung, bei der die Windungen der Horizontal- und Vertikalablenkspulen gemäß einem ganz einfachen Schema ineinanderverschachtelt und zusätzliche Windungsteile vorgesehen sind, eine gute Konvergenz und Deckung der Elektronenstrahlen erreicht werden kann, da mehr Variable zur Verfügung stehen, als bei der vorgeschlagenen Ablenkeinheit.

Die Windungsverteilung läßt sich mittels eine¹; Rekursionsverfahrens einfach ermitteln und die Anzahl der zusätzlichen Windungen kann ohne wesentliche Beeinflussung des Komafehlers geändert werden, um einen gewünschten Korrektureffekt zu erzielen. Durch die geringe Anzahl der Konstruktionsparameter ist es sehr einfach, eine erfindungsgemäße Ablenkeinheit für einen speziellen Bildröhrentyp zu entwickeln. Die Erfindung eignet sich besonders für Farbfernsehbildröhren mit im Dreieck angeordneten Strahlerzeugungssystemen (Delta-Anordnung) und führt gegenüber bekannten Ablenkeinheiten zu besseren elektronenoptischen Eigenschaften, ohne daß hierfür Schaltungen zur Erzeugung einer dynamischen Differenzschwingung oder Schaltungsanordnungen zur dynamischen Ölaukonvergenzkorrekiur an den Bildrändern erforderlich sind.

b5 Im folgenden wird anhand der Zeichnung zuerst das Konstruktionsprinzip der vorgeschlagenen Ablenkeinheit gemäß dem deutschen Patent 20 10 699 erläutert, da die Erfiiiuung hierauf aufbaut und das

ältere Patent nicht vorveröffentlichi ist, und anschließend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene und weggebroclic-e Seitenansicht einer Lochmaskcn-Furbfei :isehbildröhre und einer zugehörigen Ablenkspulenanordnung mit Toroidwicklung, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet werden kann,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht der Ablenkspulenanordnung gemäß Fig. I,

Fig. 3 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der veränderlichen Konstruktionsparameter für die Bestimmung der Leiterverteilung in einer Ablenkspulenanordnung des obenerwähnten, vorgeschlagenen Typs,

F i g. 4 eine typische Windungsverteilung am hinteren Ende einer Ablenkspulenanordnung des im älteren Patent vorgeschlagenen Typs, von dem die Erfindung ausgeht,

Fig. 5 eine Teilansicht einer typischen Windungsverteilung am vorderen Ende einer Ablenkspulenanordnung des vorgeschlagenen Typs,

F i g. 6 ein Schaltbild der Vertikal- und Horizontalablenkwicklungen der Ablenkspulenanordnung des vorgeschlagenen Typs,

F i g. 7 die Windungsverteilung am hinteren Ende einer Ablenkspulenanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 8 ein Schaltbild der Horizontal- und Vertikalablenkwicklungen der Ausführungsform gemäß F i g. 7.

Im folgenden werden als erstes anhand der Fig.! bis 6 die Konstruktionsprinzipien gemäß dem oben erwähnten Vorschlag erläutert, auf dem die vorliegende Erfindung aufbaut.

F i g. 1 zeigt eine Ablenkspulenanordnung 20 mit einer Toroidwicklung 21, die auf dem trichterförmigen Teil des Kolbens einer Lochmasken-Farbfernseh-Bildröhre 11, dieim Dreieck angeordneteStrahlerzeugungssysteme enthält, angeordnet ist. Die Bildröhre 11 hat einen aus Glas bestehenden Kolben 12 mit einer Frontplatte 13, auf deren Innenseite rote, blaue und grüne Leuchtstoffpunkte 14 aufgebracht sind. In der Bildröhrell ist eine Schatten- oder Lochmaske 15 mit öffnungen 16 angeordnet. Der Hals der Röhre enthält eine Delta-Strahlerzeugungsanordnung 17, die drei Elektronenstrahlen liefert, die im Betrieb der Röhre durch die öffnungen 16 treten und die Farbleuchistoffpunkte 14 zur Lichtemission anregen.

Die Innenseite der auf dem sich erweiternden Kolbenteil angeordneten Ablenkspulenanordnung 20 paßt sich im wesentlichen der Form dieses Kolbenteils an. Die Ablenkspulenanordnung 20 enthält einen näherungsweise konischen Ferritkern 22 mit kreisförmigem Querschnitt, auf den die Toroidwicklung (F i g. 2) gewickelt ist. Auf dem vorderen und hinteren Ende des Ferritkernes 22 sind genutete Ringe 23 bzw. 24 angeordnet, die z. B. aus Kunststoff bestehen können. Die Nuten in den Ringen 23 und 24 halten die Drahtwindungen der Toroidwicklung in einem vorgegebenen gegenseitigen Abstand. Der Strom in den Teilen der Wicklung 21, die sich an die Innenseite des Ferritkerns 22 anschmiegen, liefert das magnetische Feld, das die Elektronenstrahlen in Horizontal- und Vertikalrichtung rasterartig über den Bildschirm auf der Frontplatte 13 ablenkt. Die zurücklaufenden Teile der Wicklung 21 sind auf der Außenseite des Kerns 22 zwischen den Ringen 23 und 24 gespannt.

Üic Nuten 25 im vorderen Kunststoffring 24 ik-i Ableiikspulenanordnurig sind in F i g. 2 sichtbar Die Nuten auf der Stirnseite des Ringes 24 haben in Umfangsrichlung gleiche gegenseitige Abstände. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel betrug der gegenseitige Absland der Nuten Γ. Der auf das hintere Ende des Kernes 22 aufgesetzte hintere Ring 23 enthält in entsprechender Weise auf seiner hinteren Stiin-

in fläche Nuten, die gleiche gegenseitige Abstände haben. Bei dem erwähnten Ausführungsbeispiel hatten die Nuten des hinteren Ringes 23 gegenseitige Abstände von jeweils 2 In F i g. 2 sind auch einige Windungen der Wicklung 21 dargestellt, die sich durch die Mitlelöffnung des Kernes erstrecken und an dessen Innenseite anliegen. Die anderen Teile der Windungen, die in F i g. 2 nicht dargestellt sind, verlaufen gespannt zwischen den genuteten Ringen 23 und 24, wie es in F i g. I dargestellt ist. Die Windungen der Wicklung 21 sind mit einer Wickelmaschine, wie sie zum Wickeln von Ablenkspulenanordnungen mit Toroidwicklung gebräuchlich sind, toroidal auf den Kern 22 gewickelt. Die erste Lage der Wicklung 21 ist so auf den Kern 22 gewickelt, daß die Windungen jede zweite Nut des vorderen genuteten Ringes 24 und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel jede Nut im hinteren Ring 23 besetzen. Jede Windung der ersten Lage hat also einen Abstand von 2" von der benachbarten Windung dieser Lage. Die zweite Lage der Wicklung wird dann so auf den Kern 22 gewickelt, daß ihre Windungen die verbliebenen Nuten des vorderen Ringes 24 einnehmen und sich beim hinteren Ring 23 mit Teilen der ersten Lage überlappen (s. F i g. 3). Die erste und zweite Lage enthalten also jeweils Windungen, die in Azimutalrichtung des Kernes 22 gegenseitige Abstände von 2° haben. Die Leiter der ersten Lage sind bezüglich der Leiter der zweiten Lage um I ° versetzt. Die Ablenkspulenanordnung enthält also scheinbar Windungen, die einen gegenseitigen Abstand von Γ haben.

Der Begriff »Lage« soll hier den Teil einer Wicklung bedeuten, der bei einer vollständigen azimutalen Umwicklung (360°) des Kernes 22 mit dem Wicklungsdraht auf den Kern 22 aufgewickelt wird.

Nachdem die beiden Wicklungslagen gewickelt worden sind, werden getrennte Horizontal- und Vertikalablenkspulen durch Abschneiden, Abwickeln und Verbinden entsprechender Teile der 36O°-Lagen gebildet, wie unten noch erläutert werden wird.

so F i g. 3 zeigt die Winkelverteilung der Windungen, die in jedem Querschnitt längs der longtidudinalen Z-Achse des Kerns 22 gleich ist. Der Kern 22 ist in F i g. 3 durch eine X-Achse 26 und eine Y-Achse 27 in vier Quadranten I, II, III und IV unterteilt. Die Windungen 21 α bilden eine erste Wicklung, und die Leiter 21 b bilden eine zweite Wicklung, wie in Verbindung mit F i g. 2 beschrieben ist.

Die Verteilung der Windungen um den Kern 22 wird nur für den durch die positive X- und Y-Achse begrenzten Quadranten I erläutert, da die Quadranten symmetrisch sind und die Wicklungen in den vier Quadranten einander entsprechen.

Im Quadranten I der Fig. 3 ist eine Lage von Windungen 21a dargestellt, die, ausgehend von der X-Achse, einen Winkel 6>i einnehmen. Außerdem enthält der Quadrant I eine zweite Lage von Windungen 21b, die, ausgehend von der X-Achse, einen Winkel θ₂ einnehmen. Bei diesem Ausführungsbei-

spiel haben die Leiter der Windungen 21a und 21,') gleiche Winkelabstände. Jeder Quadrant der Inroidgewickelten Ablenkspulenanortlnung enthält sowohl Vertikal- als auch Horizontalblenkwicklungen. Das Verfahren zur Bestimmung der Verteilung der Leiter in diesen Wicklungen ist ähnlich, so daß an Hand von F i g. 3 der allgemeine Fall erläutert werden kann. Bei der Konstruktion einer loroidgewickelten Ablcnkspulenanordnung werden zuerst der Durchmesser und die Länge der Anordnung (also des Kerns 22) festgelegt, diese Größen werden also nicht als Veränderliche angesehen.

Die Windungen der Horizontal- und der Vertikalablenkwicklung sind jeweils in einer ersten Lage auf ein Winkelsegment O₁ und in einer zweiten Lage auf ein Winkelsegment ß₂ bezüglich einer Bezugsachse in jedem Quadrant verteilt. Die Winkel 6Ί und S₂ für die Horizontal- bzw. Vertikalablenkwicklungen können dadurch bestimmt werden, daß man willkürlich eine Anzahl von Wertegruppen für diese Parameter festlegt. Ablenkspulenanordnungen entsprechend den

gewählten Werten wickelt, die sich ergebenden Konvergenz- und/oder Deckungsfehler an der Frontplatte einer Bildröhre mißt und durch mathematische Auswertung der Meßergebnisse diejenigen Werte der Parameter errechnet, bei denen die angegebenen Fehler möglichst klein sind. Durch die Änderung der Minimum-Parameter kann man mehrere Betriebseigenschaften optimieren, da jedoch die Konvergenz durch die Windungsverteilung am stärksten beeinflußt wird, soll im folgenden gezeigt werden, wie man die optimalen Parameter im Hinblick auf besonders kleine Konvergenzfehler optimieren kann.

Die Konvergenzfehler werden bei dem Vorschlag durch Veränderung von nur vier Parametern B_{1 v}, <-hv> d\ η. Ö_2H minimalisiert, und dieselben Parameter beschreiben auch die Wicklungsverteilung der Ablenkspulenanordnung vollständig. Die grundsätzliche Beziehung zwischen dem Betriebsverhalten (Konvergenzfehlerminimum) der Ablenkspulenanordnung und der Windlingsverteilung ist durch die folgende allgemeine Gleichung gegeben:

Af =

JJ

ΛΘ_1Η +

JL de_1H

Λ Θ_2Η +

JL de,_v

Δ θ

Ίν

df

Δ θ

hv ■

(1)

wobei / der betrachtete Konvergenzfehler ist und die Winkel als unabhängige Veränderliche angesehen werden. Man kann eine lineare Näherung finden, bei der für kleine Konvergenzfehler / und I / die partiellen Größen in der Gleichung (I) durch Konstante ersetzt werden können und in der Nähe der verschiedenen Winkel die folgende lineare Gleichung gilt:

/ = af(-h„ + bf(-)_2H ■+ CfB₁ , + df(-)_2y + ef (2)

dabei sind af, bf, cf, df und ef Konstante (ef ist eine Integrationskonstante).

Die fünf Konstanten der Gleichung (2) können dadurch bestimmt werden, daß man fünf Sätze von Winkeln ß_iH, e_2H, θ_ιν und θ_2ν festgelegt, fünf entsprechende Ablenkspulenanordnungen wickelt, die durch die jeweiligen Ablenkspulenanordnungen erzeugten Konvergenzfehler / mißt und die Werte der Parameter in fünf unabhängige Gleichungen entsprechend der Gleichung (2) einsetzt. Der erste Satz der gewählten Winkel θ wird vorgegeben. Ablenkspulenanordnungen mit Toroidwicklung lassen sich mit den üblichen Ringkernwickelmaschinen leicht wickeln, so daß es praktisch ohne weiteres möglich ist, eine Anzahl von Ablenkspulenanordnungen zu wikkeln, um die optimale Windungsverteilung zu bestimmen. Man mißt also den Fehler / für jede Ablenkspulenanordnung auf dem Bildschirm der Bildröhre, an der die Ablenkspulenanordnung angebracht ist, und löst dann die fünf linearen Gleichungen (2) nach den Konstanten auf. Es kann zweckmäßig sein, mehr als fünf Ablenkspulenanordnungen herzustellen, um den Einfluß von etwaigen Meßfehlern möglichst klein zu halten. In diesem Falle werden die richtigen Konstanten nach der Methode der kleinsten Quadrante bestimmt. Die erhaltenen Konstanten werden dann zur Bestimmung der Winkel θ in der Gleichung (2) verwendet, bei denen der Fehler/ zu Null wird. Man wickelt dann einen zweiten Satz von Ablenkspulenanordnungen mit: einer Winkelverteilung der Windungen über die Winkel Θ, die sich bei der letzten Operation ergaben. Dieser Prozeß kann wiederholt werden, indem man die mit einem Satz von Ablenkspulenanordnungen gewonnenen Daten zur Gewinnung der Konstruktionsparameter für den nächsten Satz von Ablenkspulenanordnungen verwendet, bis eine Windungsverteilung erreicht ist, bei der das Betriebsverhalten optimal, d. h. die Konvergenzfehler minimal sind. Ein solches Verfahren wird als Rekursionsverfahren bezeichnet. Beim Entwurf einer Ablenkspulenanordnung ist es wesentlich, gleichzeitig mehrere Konvergenzfehler auszuschalten, was leicht dadurch erreicht werden kann, daß man das oben beschriebene Verfahren durch Verwendung von Matrixgleichungen erweitert.

In F i g. 4 ist eine typische Verteilung der Windüngen am hinteren Ende der vorgeschlagenen toroidalen Ablenkspulenanordnung dargestellt. Die Ablenkspulenanordnung ist durch die horizontale und vertikale Ablenkachse 26 bzw. 27 in die vier Quadranten I, II, 111 und IV unterteilt. Die Verteilung der Leiter der Windungen ist in allen Quadranten gleich. Zur Unterscheidung sind die Leiter der Horizontalablenkwicklung mit einem »x« bezeichnet. Die Anzahl der dargestellten Leiter wurde im Hinblick auf die Deutlichkeit der Zeichnung gewählt, in der Praxis ist die Anzahl der Leiter größer, und ihr Durchmesser ist kleiner. Aus F i g. 4 ist ersichtlich, daß der Kern 22 mit einer ersten Lage von Windungen 21 α und einer zweiten Lage von Windungen 21 b bewickelt ist. Die Windungen 21 α haben jeweils einen Winkelabstand

von 2°. Dieser Abstand wird durch die bei der Beschreibung von F i g. 2 erwähnten genuteten Ringe aufrechterhalten. Die zweite Lage aus den Windungen 216 ist so gewickelt, daß die Windungen 21 b in den Nuten liegen, die durch die Windungen 21 α der

ersten Lage gebildet werden. Der Abstand der Windungen 21 b ist also ebenfalls 2°, die zweite Lage ist jedoch als Ganzes bezüglich der ersten Lage um Γ versetzt.

Der im Quadranten 1 befindliche Teil der HorizontalablenkwicklungenthälteineAnzahl von Windungen, die einen gegenseitigen Abstand von 2° und einen Winkelbereich (-J₁ „ einnehmen, sowie eine weitere Anzahl von Windungen, die einen gegenseitigen Abstand von 2° haben und den Winkelbereich H_1H einnehmen. Man sieht also, daß der im Quadranten 1 gelegene Teil der Horizontalablenkwicklung eine Stufenfunktion mit zwei Stufen von Leitern bildet, die sich über die Winkelbereiche (-J₁ und (-J₂ erstrecken. Der Teil des Quadranten, in dem sich die beiden Stufen, also (-J₁ und (-)₂, überlappen, hat eine höhere Windungsdichte als der Teil, der nur die Windungen der Stufe (-J₁ enthält. F i g. 4 zeigt auch, daü die Horizontalablenkwicklung in den verschiedenen Quadranten symmetrisch zur horizontalen Achse 26 ist.

Im Quadranten Il der F i g. 4 ist die Winkelverteilung der Windungen der Vertikalablenkwicklung dargestellt. Diese Wicklung enthält eine Anzahl von Windungen, die voneinander einen Abstand von 2" haben und, ausgehend von der vertikalen Achse 27, einen Winkelbereich (-J_{x v} einnehmen, sowie eine weitere Anzahl von Windungen, deren gegenseitiger Abstand ebenfalls 2° beträgt und die einen an die vertikale Achse 27 angrenzenden Winkelbereich (-)₂y einnehmen. Offensichtlich ist die Windungsdichte in demjenigen Teil des Quadranten, in dem sich die beiden Winkelbereiche ft,ι- und (-J₂₁- überlappen, größer als in dem Teil des Quadranten, der nur die Windungen des Winkelbereichs (-J₁ ,< enthält. Ganz allgemein ist aus F i g. 4 noch ersichtlich, daß die Teile der Vertikalablenkwicklung in den vier Quadranten symmetrisch zur vertikalen Achse 27 sind.

In F i g. 4 sind im Quadranten 11 außerdem noch Drähte 21 c und 21 d am äußeren Umfang des Kernes 22 dargestellt. Die Drähte 21 c und 21 d sind die Teile der Windungen 21 α bzw. 21b, die den Stromkreis für die im Inneren des Kernes verlaufenden aktiven Leiterteile schließen. Selbstverständlich befinden sich am ganzen Umfang des Kernes 22 solche den Stromkreis schließende Leiterteile.

F i g. 5 zeigt die Windungsverteilung am vorderen Ende der Ablenkspulenanordnung. Das vordere Ende der Ablenkspulenanordnung hat einen größeren Durchmesser als das hintere Ende, wie insbesondere aus den F i g. 1 und 2 deutlich ersichtlich ist. Bei gleichem Winkelabstand der Windungsleiter am hinteren und vorderen Ende der Ablenkspulenanordnung ist also offensichtlich der in Azimutalrichtung gerechnete lineare Abstand der Windungen am vorderen Ende der Anordnung größer als am hinteren Ende. Die Windungen bilden daher am vorderen Ende der Ablenkspulenanoidnung nicht zwei aufeinanderliegende Windungslagen, sondern nur eine einzige Lage, in der sich die Windungen 21a mit den Windungen 21 b abwechseln. Der Abstand zwischen den Windungen 21a ist jeweils 2°, und der Abstand zwischen den Windungen 21 b ist ebenfalls 2° und damit gleich wie am hinteren Ende der Ableiakspulenanordnung. Mit 21c und 21 d sind die zurücklaufenden Teile der Windungen 21a bzw. 21 b bezeichnet. In der Praxis erstrecken sich die in F i g. 5 dargestellten Windungen um den ganzen Umfang des Kerns 22.

Die in F i g. 4 mit Großbuchstaben bezeichneten Leiter in den vier Quadranten stellen die Anfänge und Enden der verschiedenen Teile der Horizontal- und Vertikalablenk wicklungen in den jeweiligen Quadranten dar.

F i g. 6 zeigt das Schaltbild der Horizontal- und Vertikalablenkspulen, die ilurch die Wicklungen in den vier Quadranten der F i g. 4 gebildet werden. Aus den Buchstaben in F i g. 6 ist ersichtlich, welche Teile der Horizontal- und Vertikalablenkwicklungen der F i g. 4 elektrisch miteinander verbunden sind, um die vollständigen Horizontal- und Vertikalablenkwicklungen zu ergeben.
Bei einer vorgeschlagenen Ablenkspulenanordnung,

ίο die für eine Lochmasken-Farbfernseh-Bildröhre des Typs RCA 15 N P 22 mit einer Bildschirmdiagonale von 38 cm, einem Ablenkwinkel von 90° und Delta-Anordnung der Strahlerzeugungssysteme bemessen war, wurden folgende Konstruktionsparameter verwendet (Winkelangaben gemäß F i g. 4):

Kupferdraht Stärke Nr. 23, gewickelt auf einen sich erweiternden Ferritkern mit einer Länge von etwa 5,6 cm, einem Innendurchmesser von etwa 4,26 cm am engeren Ende und 10,16 cm am weiteren fcnde und einer Dicke von ungefähr 7,62 mm.

(-J₁ „ 70° (35 Windungen),
(-J-, η Τ (4 Windungen),
(-J₁ y 77° (39 Windungen),
(-J₂,- !8° (9 Windungen).

Bei der oben beschriebenen Ablenkeinheit des vorgeschlagenen Typs wurde von einer zweilagigen Toroidwicklung ausgegangen. Unter Umständen können sich jedoch in der Praxis für die resultierenden Werte von (-J₁ und (-J₂ in jedem Quadranten so große Winkelbereiche ergeben, daß für die resultierenden Wicklungen mindestens drei Lagen erforderlich würden. Ferner wird es bei Farbfernseh-Bildröhren mit Delta-Anordnung der Strahlerzeugungssysteme mit zunehmendem Ablenkwinkel und zunehmender Bildschirmabmessung immer schwieriger, eine einwandfreie Strahldeckung und Konvergenz zu erreichen. Durch die nun im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels erläuterte Erfindung wird es, wie oben bereits erwähnt, jedoch möglich, mit einer zweilagigen Toroidwicklung auszukommen und auch bei Farbfernsehbildröhren mit großen Bildschirmabmessungen und Ablenkwinkeln, z. B. 110°, eine gute Konvergenz und Deckung der Elektronenstrahlen zu erreichen.

Die Ablenkeinheit gemäß der Erfindung enthält noch einen zusätzlichen Konstruktionsparameter, der dem Konstrukteur mehr Freiheit bei der Korrektur von Aberrationen der auf den Bildschirm auftreffenden Elektronenstrahlen gibt. Dieser zusätzliche Parameter wird durch Aufteilung des kleineren Windungsabschnittes (»Zusatzanteil«) mindestens der Horizontalablcnkspule, in einen zur betreffenden Symmetrieachse symmetrischen mittleren Teil und zwei seitliche Teile erhalten, die so in den Quadranten der Ablenkspulenanordnung angeordnet sind, daß im ganzen Raster eine einwandfreie Konvergenz und Deckung erreicht wird, während gleichzeitig der Komafehler der Horizontalablenkspule minimal gehalten wird.

Diese seitlichen Teile können als verhältnismäßig kleine Störungen der zweilagigen Wicklung der oben beschriebenen Art angesehen werden. Bei diesen seitlichen Teilen ist eine sehr genaue Anordnung erforderlich, damit bestimmte Eigenschaften der Ablenkspulenanordnung, z. B. die Konvergenz und Deckung in den Ecken, verbessert werden, ohne daß andere Eigenschaften, insbesondere der Komafehler der Horizontalablenkspulen, schlechter werden. Der Winkel,

ti

in dem die seitlichen Teile angeordnet werden, um ihren Zweck zu erfüllen, soll als komainvariaiiler Winkel der Horizontalablenkspulen bezeichnet werden. F i g. 7 zeigt die Wicklungsverteilung am hinteren Ende einer Ablenkspulenanordnung mit Toroidwicklung und dem erwähnten zusätzlichen Wicklungsparameter. Die Spulen können in üblicher Weise auf den Kern gewickelt werden, indem man diesen mit zwei Lagen von Windungen bewickelt und die Windungen dann auftrennt teilweise abwickelt und verbindet, wie es in den F i g. 7 und 8 dargestelii ist.

Die beiden Windungslagen enthalten Leiter 34, die die Leiter der Horizontalablenkspulen darstellen, und Leiter 35, die die Leiter der Vertikalabienkspulen darstellen Ein Teil der außen verlaufenden Leiter 34a bzw. 35a der Windungen der Horizontal- und Vertikalabienkspulen sind im Quadrant II außen am Ferritkern 31 dargestellt. Die Quadranten 1, II, III und IV der Ablenkspulenanordnung sind symmetrisch bezüglich der senkrecht aufeinanderstellenden horizontalen X-Achse 32 und vertikalen Y-Achse 33. Die im Quadranten I eingezeichneten Winkel geben die Winkelverteilung für die Horizontalablenkspule in diesem Quadranten an, diese Verteilung gilt auch für die anderen Quadranten. Die Winkel im Quadranten II beziehen sich auf die Windungsverteilung der Leiter, die die Vertikalablenkspule bilden. Die Windungsverteilung ist auch hier in allen vier Quadranten gleich.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 7 enthält die erste Windungslage im Quadranten 1 einen Teil der Windungen 34 der Horizontalablenkspule, welche einen vorgegebenen Winkelabstand voneinander haben und von der X-Achse 32 aus einen Winkelbereich O_{1 H} einnehmen. Die zweite Lage der Windungen 34 erstreckt sich von der X-Achse 32 über einen Winkel Θ_2Η. Außerdem sind in einem Winkelbereich (-)_iH bis Θ_4Η, gemessen von der X-Achse 32, weitere Windungen 34 der Horizontalablenkspule vorhanden, die seitliche Teile des Zusatzanteils der beiden Wicklungen der Horizontalablenkspule bilden. Diese zusätzlichen Windungen der Horizontalablenkspule bilden Störungen der Horizontalablenkwicklung, durch die eine optimale Deckung und Konvergenz erreicht wird, während gleichzeitig der Komafehler minimal gehalten wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind fünf zusätzliche Windungen vorhanden, die bezüglich einer Windung 34c zentriert sind, die bei dem obenerwähnten Komainvarianzwinkel angeordnet ist. Man beachte, daß diese zusätzlichen Windungen in einem durch die Windungen der Vertikalablenkwicklung in der zweiten Windungslage gebildeten Zwischenraum liegen.

Die Windungen 35 der Vertikalablenkwicklung im Quadranten II haben einen vorgegebenen Winkelabstand voneinander und nehmen einen von der X-Achse 33 aus gemessenen Winkel 6>₂r in der ersten Lage ein. Außerdem befinden sich Windungen 35 der Vertikalablenkspule in der zweiten Lage in einem von der Y-Achse 33 aus gerechneten Winkelbereich Q₁ ,·. Die Windungen der Vertikalablenkspule bilden einen Zwischenraum in einem Winkelbereich O₄. _r bis &i_V, gemessen von der Y-Achse 33. Weitere Windungen der Vertikalablenkspule befinden sich in einem Winkelbereich θ_3ν bis Ow, gerechnet von der Y-Achse 33 aus. Die bezüglich des Komainvarianzwinkels zentrierten Windungen 34 der Horizontalablenkspule befinden sich in der zweiten Lage innerhalb des durch die Windungen 35 der Vertikalablenkspule gebildeten Zwischenraums.

F i g. 8 zeigt, wie die Teile der Vertikal- und Horizontalablenkwicklungen in den beiden Lagen der Ahlenkspulenanordnung gemäß F i g. 7 miteinander verbunden sind, um die gewünschten Vertikal- und Horizontalablenkspulen zi: bilden. Die Großbuchstaben in F i g. 8 geben die Windungsenden der jeweiligen Teile da Horizontal- und Vertikalablenkwicklungen in F i g. 7 an.

ίο Für den Komainvarianzwinke! gelten folgende Überlegungen: Die Abhängigkeit des Komafehlers der Horizontalablenkspulen, der sich in einer Abweichung der längs der horizontalen Miueiiinie gerechneten Breite des blauen Rasters äußert, von den Parametern der Ablenkspulenanordnung wird durch die oben angegebene Gleichung (2) gegeben, wenn / für die Abweichung der Breite des blauen Rasters gesetzt wird. Wenn man den unabhängigen Satz der Stufenwinkelveränderlichen G_1H, ©2H. O₁₁-, fhv in den eindeutig entsprechenden Satz von Momentwinkelvariablen M_lw, M₂H, M₁₁/, M₂y (auf die unten noch eingegangen wird) transformiert und dann das oben erläuterte Rekursionsverfahren anwendet, um den Satz der Momentwinkelveränderlichen zu optimieren, erhält man eine der Gleichung (2) analoge Beziehung für jeden Bildfehler, für den ein Minimalwert gesucht wird. Für den Breitenfehler W des blauen Rasters erhält man die Beziehung

W = aM_iH + bM_2H

in der M₁ und M₂ das erste und zweite Moment des Windungsverteilungsquerschnitts der Ablenkspulenanordnung bedeuten und α, b, c, d und e Konstante sind, die durch das erwähnte Rekursionsverfahren erhalten werden.

Das erste Moment M₁ in jedem Quadranten kann als Schwerpunkt eines transversalen Querschnitts der Spulenleiter angesehen werden und ist durch die folgende Gleichung gegeben:

wobei η die Gesamtzahl der Windungen der betrachteten Horizontalablenkspule pro Quadrant ist und H₁ die Winkellage der i-ten Windung bezüglich der horizontalen Symmetrieachse angibt.

Das zweite Moment M₂ der verschiedenen Quadranten kann als die Ausbreitung der Windungen bezüglich des durch die Gleichung (4) definierten ersten Moments angesehen werden und ist durch die folgende Gleichung bestimmt:

Der Komavarianzwinkel <9_C kann schließlich aus den Gleichungen (3), (4) und (5) ermittelt werden und ist durch die Gleichung

gegeben. Die Werte für M_1H, M_2n, α und b erhält man aus den Ergebnissen des Rekursionsverfahrens.

Die Messung des Komafehlers oder Breitenfehlers des blauen Rasters erfolgt ohne Vertikalablenkstrom in der Ablenkspulenanordnung, so daß die Terme c und d der Gleichung (3) Null sind. Das Optimierungsverfahren, das an Hand der in F i g. 4 dargestellten Ablenkeinheit erläutert worden war, liefert also eine Ablenkspulenanordnung, die dann für das an Hand von F i g. 7 beschriebene Ausführungsbeispiel weiterverwendet werden kann.

Wenn der Komainvarianzwinkel für eine spezielle Spule in einer Ablenkspulenanordnung einmal bestimmt ist, hat man eine gewisse Freiheit hinsichtlich der Wahl der Anzahl der Leiter, die um diesen Punkt

herum angeordnet werden können. Die genaue Anzahl kann empirisch bestimmt werden, indem man das Verhalten der Ablenkspulenanordnung bei der Erhöhung der Windungszahl beobachtet. Solange die

Anzahl der zusätzlichen Windungen klein im Vergleich zur gesamten Windungszahl ist, wird der Komafehler nicht vergrößert. Aus F i g. 7 ist ersichtlich, daß die Trennung der Windungen der Vertikalablenkspule in demjenigen Bereich dieser Spule liegt, wo die Windungsdichte am geringsten ist. Bei einer solchen Anordnung ist es leicht möglich, die optimalen Windungsparameter unter Anwendung des an Hand von F i g. 4 beschriebenen Verfahrens zu ermitteln.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Ablenkeinheit fur eine Dreistrahl-Farbfernsehröhre mit toroidförmig um einen Ringkern gewickelten Horizontal- und Vertikalablenkspulen, deren Wicklungen ineinander verschachtelt und auf einen an die konusartige Form der Röhre angepaßten Ringkern gewickelt sind, d. h. einen Ringkern, dessen kathodenseitiger Durchmesser wesentlich kleiner ist als sein bildschirmseiliger Durchmesser, wobei die Wicklungen auf dem bildschirmseitigen Ende des Ringkernes eine Lage, in der die Leiter der Horizontal- und Vertikalablenkspulen ineinandergeschachtelt sind, auf dem kathodenseJtigen Ende dagegen zwei mit gleichen Leiterabständen gewickelte Lagen bilden, derart, daß die Wicklungen der Horizontal- und VertiJcalablenkspulen auf der zweilagigen Seite symmetrisch zu einer horizontalen bzw. vertikalen Symmetrieachse sind, jeweils aus einem Hauptanteil, der einen vorgegebenen Umfangswinkel des Ringkernes einnimmt, und einem Zusatzanteil, der einen kleineren Umfangswinkel als der Hauptanteil einnimmt, bestehen, und in der unteren Lage der Hauptanteil der Wicklungen der einen der beiden Ablenkspulen und der Zusatzanteil der Wicklungen der anderen Ablenkspule untergebracht sind, während in der oberen Lage der Hauptanteil der Wicklungen der anderen Ablenkspule auf ihrem Zusatzanteil und dem Hauptanteil der Wicklungen der einen Ablenkspule sowie der Zusatzanteil der Wicklungen der einen Ablenkspule auf dem Hauptanteil der Wicklungen dieser Ablenkspule angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzanteile zumindest der Horizontalablenkspule in einen zur horizontalen Symmetrieachse (X) symmetrischen mittleren Teil (C-D; L-M) und zwei im Bereich dieser Symmetrieachse gelegene seitliche Teile (E-F, G-H; N-O, P-Q), zwischen denen und dem mittleren Teil Windungen E'-F, O'-N'; G-H', P'-Q') der Vertikalablenkspule angeordnet sind, aufgeteilt sind, wobei die Umfangswinkel ((Vi. (-J₂, Wj-W₄), die der Hauptanteil und die Teile des Zusatzanteils einnehmen, im Hinblick auf eine möglichst gute Konvergenz der Elektronenstrahlen bemessen sind.

   Die Erfindung betrifft eine Ablenkeinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.

   Es sind im wesentlichen zwei Typen von Ablcnkspulenanordnungen für Fernsehempfänger bekannt, nämlich Ablenkspulenanordnungen mit Toroidvucklung und Ablenkspulenanordnungen mit Sattelspulen. Ablenkspulenanordnungen mit Toroidwicklunghaben den Vorteil, daß die erforderlichen Wickelmaschinen

   verhältnismäßig einfach und billig sind und daß die aktiven Leiter kürzer sind als bei entsprechenden Sauelspulen, so daß Draht eingespart wird. Die bekannten Ablenkspulenanordnungen mit Toroidwicklung ließen sich jedoch nur Für Schwarzweiß-Bildröhren und für Farbfernseh-Bildröhren, bei denen die Strahlerzeugungssystem ein einer Ebenenebeneinander angeordnet sind, verwenden. Bei den derzeit gebräuchlicher. Farbfernseh-Bildröhren, die im Dreieck angeordnete Strahlerzeugungssysteme (»Delta-Anordnung«) enthalten, wie die üblichen Lochmaskenröhren, mußten jedoch sowohl für die Horizontalablenkung als auch für die Vertikalablenkung Sattelspulen verwendet werden, um die sehr strengen Anforderungen an die Konvergenz und Farbreinheit zu erfüllen. Besonders bei Farbfernseh-Bildröhren mit Delta-Anordnung der Strahlerzeugungssysteme, großem Bildschirm und großen Ablenkwinkeln, wie 110°, war bisher in den Ecken und der Mitte des Bildschirms eine einwandfreie Strahlkonvergenz und Farbreinheit nur mit verhältnismäßig komplizierten dynamischen Konvergenz-Korrektur-Schaltungen zu erreichen, die mit dynamischen Blaulateral - Konvergenzschwingungen arbeiteten, um den Komafehler bei der Horizontalablenkung klein zu halten; ferner benötigte man verhältnismäßig komplizierte Schaltungen zur Speisung der Ablenkspulenanordnung, da insbesondere eine dynamische Differenzschwingung erzeugt werden mußte, die eine dem Produkt des Horizontal- und Vertikal-Ablenkstromes proportionale Unsymmetrie der die beiden Hälften der Horizontalablenkwicklung durchfließenden Ströme bewirkt.

   Die Konstruktion und reproduzierbare Fertigung

   von Ablenkspulenanordnungen mit Sattelwicklung

   waren außerdem wegen der vielen Parameter, die die Eigenschaften einer solchen Ablenkspulenanordnung bestimmen, sehr schwierig.

   Ablenkeinheiten mit Toroidwicklungen sind z. B. aus der DE-PS 13 00 962 und der DE-AS 10 76 828 bekannt.

   Die Ablenkeinheit gemäß der DE-PS 13 00 962 ist für eine In-Line-Röhre bestimmt. Die Windungen der eigentlichen Ablenkspulen bilden eine einzige Windungslage auf dem Toroidkem, die Windungsverteilung ist im wesentlichen symmetrisch zu den Ablenkachsen, und jede Ablenkspule enthält einen an die betreffende Ablenkachse angrenzenden, ununterbrochenen Wicklungsabschnitt mit gleichmäßigem Leiterabstand. Den eigentlichen Ablenkspulen sind jeweils zwei symmetrisch zu den betreffenden Ablenkachsen angeordnete Korrekturwicklungen zugeordnet, die mit einem solchen Wicklungssinn gewickelt und derart geschaltet sind, daß das von ihnen erzeugte Korrekturfeld eine zum eigentlichen Ablenkfeld senkrechte Komponente hat. Die vier Korrekturwicklungen der beiden Horizontalablenkspulen sind in einer zweiten Wicklungslage angeordnet und bilden die einzigen Wicklungen in dieser Lage. Durch eine solche Ablenkeinheit soll in Verbindung mit einer In-Line-Röhre, bei der die drei Elektronenstrahlen auf der Horizontalablenkachse angeordnet sind, erreicht werden, daß die von den Elektronenstrahlen erzeugten Raster in allen Punkten einander parallel sind und nur noch ihre unterschiedliche Größe durch eine geeignete b5 Vorablenkung korrigiert werden muß.

   Bei der Ablenkeinheit gemäß der DE-AS 10 76 828 sollen die Spulenleiter über den Umfang des kreisringförmigen ferromagnetischen Kernes der Ablenkeinheit