DE2158810B2 - Ablenkspulensatz für eine Farbfernsehbildröhre - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ablenkspulensat/ mit Horizontal- und Vertikal-Ablcnkwicklungstcilen zur horizontalen und vertikalen Ablenkung der Elektroncnstrahlen in einer im Dreieck angeordnete Strahlerzeugungssysteme enthaltenden Farbfernsehbildröhre mit möglichst geringer Änderung der Verzerrung der Strahlauftreffpunktanordnung in Beieichen längs der Ränder einer im wesentlichen rechteckförmigen abgetasteten Fläche.

Die üblichen Farbfernsehempfänger enthalten gewöhnlich eine Schatten- oder Lochmasken-Farbbildröhre mit »Delta-Anordnung« der Strahlerzeugungssysteme d. h., daß die drei Elektronenstrahlen der Röhre durch drei Strahlerzeugungssysteme erzeugt werden, die an den Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind. Die drei Elektroneristrahlcn durchlaufen Öffnungen in der Lochmaske und treffen auf hierdurch zur Emission von Licht verschiedener Farben angeregte Leuchststoffflecke auf, die in im wesentlichen dreiekkigcn Gruppen auf einem Bildschirm angeordnet sind.

Im Idealfall soll die Maske den Bildschirm so abschattieren, daß jeder der den verschiedenen Farben zugeordnete Elektronenstrahl nach Durchlaufen der Öffnungen jeweils nur auf den Leuchststoffflccken der zugeordneten Farbe landet, wenn die Stiahlen rasterarlig über die Bildfläche abgelenkt werden. In der Praxis haben jedoch die Bildröhrengeometrie und die Einflüsse der .Strahlkonvergenz eine unerwünschte Verzerrung der Strahltripcl zur Folge, die an den verschiede-

nen Punkten des Rasters verschieden ist und zu einer Verringerung der Helligkeit des von der Bildröhre an den Rändern des Rasters abgegebenen Lichtes im Vergleich zu dem in der Mitte abgegebenen Lichtes führt. Dieser störende Effekt ist bei Empfängern mit Weitwinkelbildröhren, wie Röhren, die -nit einem Ablenkwinkel von 110" arbeiten, besonders stark bemerkbar.

Im Idealfall sollen ferner die Elektronen der den drei Pnmärfarben der Röhre zugeordneten Elektronenstrahlen von den in einem gleichseitigen Dreieck angeordneten Strahlerzeugungssystemen nach Durchlaufen de' Öffnungen der Lochmaske die auf dem Bildschirm in gleichseitigen Dreiecken angeordneten Leuchtstoffflecke anregen. Dies wird jedoch durch sogenannte StrahHandefehler verhindert, die ihre Ursache in der Ablenkung und Konvergenz der Elektronenstrahlen oder der Röhrengeumetrie haben. Die Röhrengeometrie verursacht einen mit »Zusammendrängen« bezeichneten Auftreff-Fehler, der entsteht, wenn die Strahlen durch außermittige Öffnungen fallen und auf der nicht ebenen Oberfläche des Bildschirmes auftreffen. Das Ergebnis ist eine Verkürzung des gleichseitigen Strahlauftrefffleckmusters in radialer Richtung. Es gibt ferner einen Auftreffehler, der als »Degruppierung« bezeichnet wird, seine Ursache in der bei der Ablenkung und dynamischen Konvergenz auftretenden Querbewegung der virtuellen Strahlquellen hat und die Strahlen beim Durchlaufen der Öffnungen einer hypothetischen ebenen Masken-Bildschirmanordnung beeinflussen würde. Bei Verwendung eines hypothetischen Ablenkspulensatzes, der keinen isotropen und anisotropen Astigmatismus hat, zur Ablenkung der drei Strahlen, die mit gleichen Radialbewegungen für die drei Strahlen in jedem Punkt des Rasters dynamisch zur Konvergenz gebracht werden, würde außer der durch das Zusammendrängen verursachten Verzerrung des Strahlenauftreffflecktripelmusters keine weitere Verzerrung dieses Musters verursachen. Ein mit Astigmatismus behafteter Ablenkspulensatz verursach; außer dem Zusammendrängen noch zusätzliche Verzerrungen.

Der Begriff »Astigmatismus« wird hier für eine Aberration der nicht zur Konvergenz gebrachten Elektronenstrahlen verwendet, die durch die astigmatischen Eigenschaften des Ablenkspulensatzes verursacht wird und unabhängig von der Geometrie der Maskcn-Bildschirm-Anordnung ist.

Bei allen modernen Lochmaskcn-Fprbbildröhrcn mit im Dreieck angeordneten Strahlerzeugungssystcmen wirken sich sowohl die Zusammendrängung als auch die Degruppierung zugleich auf das beobachtete Strahlauftrefffleckmuster aus.

Im folgenden wird der Begriff »Sirahltripelverzcrrungsverhältnis«, das als das Verhältnis des einen der beiden einander ähnlichen Schenkel des durch die fluoreszierenden Strahlauftreffflecke gebildeten Dreiecks zum dritten Schenkel oder umgekehrt definiert wird. Die Tenne des Verhältnisses werden immer so gewählt, daß das Verhältnis größer oder gleich eins ist, um einen Vergleich der Verzerrungsverhältnisse von Dreiecken an den verschiedenen Stellen der ßildschirmflächc zu erleichtern. Wenn die beiden ähnlicheren Schenkel etwas verschiedene Längen haben, wie es üblicherweise der Fall ist. wird derjenige verwendet, der den ungünstigsten Fall, also das größte Strahltripelverzenungsverhältnis ergibt. Das Strahltripelverzerrungsverhiiltnis kann im größten Teil der betrachteten Fläche des Bildschirms der Bildröhre gemessen werden, hier werden jedoch in erster Linie diejenigen Verhältnisse in Betracht gezogen, die längs des Umfangsbereiches der betrachteten Fläche, z. B. innerhalb eines etwa 7 mm breiten Streifens längs der oberen, unteren und seitlichen Ränder beobachtet werden, da die Verzerrung in diesem Bereich im allgemeinen größer ist als in der Mitte des Bildschirmes. Die Strahlauftrefffleckmuster auf der Bildschirmfläche der Bildröhre lassen sich leicht mittels einer Lupe beobachten.

Das Strahltripelverzerrungsverhältnis ist an verschiedenen Stellen des abgetasteten Rasters verschieden. Mit zunehmender Verzerrung muß die Größe der Öffnungen in der Lochmaske verringert werden, damit gewährleistet ist, daß die hindurchtretenden Strahlen im abgetasteten Raster jeweils nur die zugehörigen Leuchtstoffflecke treffen. Da die Strahlverzerrung in der Nähe der Ränder des Bildschirms größer ist als in der Mitte, ist es üblich, die Öffnungen in der Mitte der Lochmaske größer zu machen als an den Rändern. Die Größe der Öffnungen an den Rändern wird durch das SlrahliripeJverzerrungsverhältnis bestimmt und sie kann sich längs des Umfangs der Lochmaske entsprechend dem StrahltripelverzerrungsverhäUnis ändern. Wenn die Öffnungsgrößen jedoch zu stark variieren,

werden die Änderungen der Lichtintensität längs des Umfanges der Bildröhre stören. Eine ander Möglichkeit besteht darin, allen Öffnungen längs des Umfanges der Maske die gleiche Größe zu geben, die entsprechend dem ungünstigsten Strahltripelverzerrungsverhältnis bemessen wird. Hierdurch wird zwar die Helligkeit längs des Umfanges des Rasters vergleichmäßigt, infolge der kleinen Öffnungen am Rand wird sie jedoch dort in unerwünschter Weise stark verringert, da die Leuchststoffflecke in diesen Bereichen nur mehr durch verhältnismäßig kleine Teile der Elektronenstrahlen angeregt werden. Störende Helligkeitsunterschiede in der Bildschirmfläche als Ganzes können zwar durch entsprechende Verkleinerung der Maskenöffnungen im mittleren Bereich vermieden werden, hierdurch leidet jedoch die maximal erreichbare Bildhelligkeit beträchtlich.

Die Verzerrungen des Strahlauftrefffleckmusters wachsen mit zunehmendem Ablenkwinkel. Bei den derzeitigen Farbfernsehbildröhren, die mit einem Ablenkwinkel von 110° arbeiten, sind dementsprechend wegen der großen Verzerrungsverhältnisse mehr Korrekturmaßnahmen erforderlich als bei den bisherigen kleineren Ablenkwinkeln, wenn eine einwandfreie Farbreinheit gewährleistet sein soll.

Aus der US-PS 34 40 483 ist bereits ein 110°-Ablenkspulensatz bekannt, der Sattelspulen mit einem sehr kleinen isotropen Astigmatismus enthält, so daß das Strahltripelverzerrungsverhältnis längs der vertikalen und horizontalen Ablenkachsen sehr klein ist. In den Ecken des Rasters treten jedoch infolge des anisotropen Astigmatismus dieser Spulen merkliche Strahltripelverzerrungen auf. Der anisotrope Astigmatismus in den Ecken läßt sich zwar durch eine dynamische Ablenkspulcn-Eckenkorrektureinrichtung beseitigen, der

<i° zusätzlich zu der üblichen Einrichtung zur dynamischen Konvergenz auf den Achsen benötigt wird. Man erhält dadurch ein zufriedenstellendes Fernsehbild, die zusätzliche Korrekturschaltung ist jedoch teuer und macht den anfänglichen Abgleich und die spätere Wartung des Empfängers schwieriger. Außerdem ist das Strahltripelvcrzcrrungsvcrhältnis in den Ecken gewöhnlich immer noch schlechter als auf den beiden Achsen.
Es ist ferner aus der DT-OS 20 10699 ein 110"-Ab-

lenkspulensatz mit Toroidwicklung bekannt, bei dem im Gegensatz zum Ablenkspulensatz gemäß der US-PS 34 40 483 keine dynamische Ablenkspulen-Eckenkonvergenzkorrektureinrichtung erforderlich ist. Bei diesem Ablenkspulensatz ist die Windungsverteilung im Hinblick auf einen minimalen anisotropen Astigmatismus gewählt, so daß die Konvergenzfehler der Strahlen in den Ecken des Rasters klein sind. Dieser Ablenkspulensatz ist jedoch mit isotropem Astigmatismus behaftet, der ungleichmäßige Konvergenzfehler in der Riehtung der Ablenkachsen zur Folge hat.

Die Konvergenzfehler längs der Achsen können jedoch mit den üblichen Einrichtungen zur dynamischen Konvergenz längs der Achsen leicht beseitigt werden, welche mit Schwingungen der Horizontal- und Vertikalfrequenz arbeiten, mit denen Elektromagnete, die um den Hals der Bildröhre verteilt sind, zur radialen Konvergenz der Elektronenstrahlen gespeist werden. Eine solche Anordnung stellt zwar eine wirtschaftliche Lösung für das Konvergenzproblem dar als die im vor- *° angegangenen Abschnitt diskutierte dynamische Ablenkspulen-Eckenkonvergenzkorrektur, ein toroidgewickelter Ablenkspulensatz mit minimalem anisotropen Astigmatismus und minimalen Konvergenzfehlern kann jedoch erhebliche Änderungen der Strahltripel- *5 verzerrung längs des Randes der Farbfernsehbildröhre verursachen, so daß man eine Lochmaske verwenden muß, die, wie oben erläutert wurde, am Umfang kleinere Öffnungen hat in der Mitte und an den Rändern des Bildschirmes der Röhre dementsprechend weniger Licht abgibt.

Wie aus dem vorbeschriebenen Stand der Technik hervorgeht, ist das Strahltripelverzerrungsverhältnis über die Bildschirmfläche ungleichmäßig verteilt. Als Folge dieser ungleichen Verzerrungsverhältnisse über dem Bildschirm ist entweder die Lichlausbeute an verschiedenen Teilen des Bildschirms nicht gleich, so daß das Fernsehbild ungleichmäßig hell ist, oder man verkleinert die Lochmaskenöffnung, um die Auswirkungen der unterschiedlichen Verzerrungsverhältnisse auszugleichen; die letztgenannte Maßnahme führ*, dazu, daß die Lichtausbeute über dem Bildschirm gleichmäßig ist, jedoch insgesamt eine sehr niedrige Lichtausbeute erhalten wird.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt dei vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Ablenkspulensatz für eine Farbfernsehbildröhre mit im Dreieck angeordnetem Strahlerzeugungssystem anzugeben, bei welchem die Windungsverteilung in den Spulen so gewählt ist, daß das Strahltripelverzerrungsverhältnis, das um den Randbereich des abgetasteten Rasters beobachtet wird, im wesentlichen gleich ist. Es soll also die Aufgabe gelöst werden, gleichzeitig eine relativ große Helligkeit des Bildes und eine über den Bildschirm hinweg gleichmäßige Helligkeit zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Windungen der horizontalen und vertikalen Wicklungsteile ineinandergewickelt und mit Zwischenräumen angeordnet sind, derart, daß bei der Strahlablenkung die durch den Ablenkspulensatz verursachte Strahltripelverzerrung in den Ecken der abgetasteten Fläche im wesentlichen gleich Null ist und die längs des Randbereichs der abgetasteten Fläche auftretenden Strahltripelverzerrungsverhältnisse im wesentlichen gleich sind.

Mit diesen erfindungsgemäßen Maßnahmen erhält man also die Möglichkeit, einen Ablenkspulensatz zu schaffen, bei dem keine Einrichtung für die dynamische Konvergenzkorrektur erforderlich ist, und bei der gleichzeitig das Strahltripelverzerrungsverhältnis im Randbereich des Bildschirms im wesentlichen gleich ist, so daß es nicht notwendig ist, eine Lochmaske zu verwenden, bei der die Löcher relativ klein und damit die Bildhelligkeit relativ gering ist.

Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der Erfindungsgedanke wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Farbfernsehbildröhre und der zugehörigen Ablenk- und Konvergenzeinrichtung einschließlich eines Ablenkspulensatzes gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine graphische Darstellung zur Erläuterung bestimmter Eigenschaften des Ablenkspulensatzes gemäß Fig. 1, wie sie auf der Bildschirmfläche einer Farbfernsehbildröhre wahrgenommen werden können,

F i g. 3 eine graphische Darstellung der verschiedenen Achsen einer im Dreieck angeordnete Strahlerzeugungssysteme enthaltenden Lochmasken-Farbfernsehbildröhre bezüglich der Strahlerzeugungssysteme,

F i g. 4 eine graphische Darstellung der durch die bekannten Ablenkspulensätze verursachten Strahltripelverzerrungen, wie sie auf dem Bildschirm einer Farbfernsehbildröhre beobachtet werden können,

F i g. 5 einen Teilquerschnitt eines Ablenkspulensatzes gemäß der Erfindung, der die Windungsverteilung in den Toroidspulen erkennen läßt,

F i g. 6a und 6b schematische Darstellungen der Vertikal- und Horizontal-Spulenwicklungsteile des Ablenkspulensatzes gemäß F i g. 5,

F i g. 7 eine graphische Darstellung der von einem Ablenkspulensatz gemäß der Erfindung verursachten Strahltripelverzerrungen, wie sie auf der Bildschirmfläche einer Farbfernsehbildröhre beobachtet werden können und

F i g. 8 eine graphische Darstellung zum Vergleich der in F i g. 4 und 7 dargestellten Slrahltripelverzeirungen.

In F i g. 1 sind teilweise geschnitten eine Farbfernsehbildröhre mit der zugehörigen Ablenk- und Konvergenzeinrichtung dargestellt, welche einen Ablenkspulensatz gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält. Die Farbfernsehbildröhre 12 hat einen evakuierten Glaskolben 11, an dessen einem Ende sich eine Frontplatte 13 befindet, die auf ihrer Innenseite eine verhältnismäßig große Anzahl von fleckenartigen Leuchststoff-^reichen, im folgenden kurz »Leuchtstoff flecken 14« trägt. Die Leuchtstoffflecken 14 bilden Tripel, welche Leuchtstoffe enthalten, die bei Beschüß durch Elektronenstrahlen rot, grün bzw. blau emittieren. In nahem Abstand von den Leuchststoffflecken 14 ist auf der Innenseite des Kolbens 11 eine durchbrochene Maske 15 angeordnet, die gewöhnlich als Schattenoder Lochmaske bezeichnet wird und eine Vielzahl von Löchern 16 aufweist Die Phosphorflecke sind in einer vorgegebenen Beziehung bezüglich der Löcher 16 angeordnet.

Das andere Ende der Bildröhre 12 enthält eine Strahlerzeugungssystemanordnung 17 mit drei Strahlerzeugungssystemen, die gleichzeitig drei Elektronenstrahlen erzeugen, welche dem roten, biauen bzw. grünen Bildanteil einer Fernsehszene entsprechen. Die drei Strahlerzeugungssysteme sind an den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks so angeordnet daß zwei

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Strahlerzeugungssysteme in einer horizontalen Ebene liegen, während sich das dritte Strahlerzeugungssystem in einer vertikalen Ebene liegt, die in der Mitte zwischen den beiden ersterwähnten Strahlerzeugungssystemen hindurchgeht. Die Bildröhre 12 ist für einen Ablenkwinkel von 110° eingerichtet, d. h., daß die drei von der Strahlerzeugungsanordnung 17 emittierten Elektronenstrahlen in einem Winkel von 110° über die Frontplatte 13 abgelenkt werden.

Die Außenseite der Bildröhre 12 ist von einem Ablenkjoch oder Ablenkspulensatz 20 konzentrisch umgeben, der der Kontur des Glaskolbens 11 folgt. Der Ablenkspulensatz ist mit einer Toroidwicklung dargestellt, die eine Anzahl von Leiterwindungen 21 enthält, die toroidartig auf einen Ferritkern 22 gewickelt sind. Die Leiter 21 sind so angeordnet, daß sie Horizontal- und Vertikalspulenwicklungsteile bilden, die die Elektronenstrahlen vertikal und horizontal über die Frontplatte 13 ablenken, wenn sie durch eine nicht dargestellte, übliche Schaltungsanordnung mit zeilen- und rasterfrequenten Ablenkströmen gespeist werden, wie es in der Fernsehtechnik üblich ist. Die Verteilung der Windungen im Ablenkspulensatz 20 ist so gewählt, daß sie praktisch keinen anisotropen Astigmatismus der Strahlen, jedoch einen gewissen isotropen Astigmatismus verursacht. Der Ablenkspulensatz 20 wird weiter unten noch näher erläutert.

Außen am Hals des Kolbens der Bildröhre 12 ist um dessen Umfang kurz vor der Strahlerzeugungssystemanordnung 17 eine elektromagnetische dynamische Konvergenzeinrichtung 18 verteilt. Die Konvergenzeinrichtung 18 ist in bekannter We;se aufgebaut und enthält drei Elektromagnete 19, die jeweils bei einem der Strahlerzeugungssysteme der Strahlerzeugungssystemanordnung 17 angeordnet sind und eine radiale Bewegung der Strahlen bewirken, wenn die Elektromagnete jeweils mit entsprechenden zeilen- und rasterfrequenten Schwingungen zur dynamischen Konvergenzkorrektur gespeist werden. In F i g. 1 sind nur zwei dieser Elektromagnete zu sehen, die mit 19 und 19a bezeichnet sind. Die auf die Elektromagnete gekoppelten Konvergenzkorrekturschwingungen werden durch eine übliche, nicht dargestellte Konvergenzschwingungsschaltung erzeugt, die den Vertikal- und Horizontalspulenteilen jedes Elektromagnets die entsprechenden zeilen- und raslerfrequenten Schwingungen zuführt. Eine Einrichtung dieser Art bewirkt eine radiale dynamische Konvergenzkorrektur auf den Achsen. Da der Ablenkspulensatz die Eigenschaft hat, praktisch keinen anisotropen Astigmatismus zu erzeugen, sind keine dynamischen Eckenkonvergenzkorrekturschwingungen und -schaltungen erforderlich. Ein Ablenkspulensatz mit diesen Eigenschaften kann entsprechend den Lehren der obenerwähnten DT-OS 20 10 699 oder der älteren Anmeldung, für die die Priorität der Anmeldung von 7. Dezember 1970 in den Vereinigten Staaten von Amerika, Nr. 95 847 in Anspruch genommen ist, aufgebaut sein.

F i g. 2 zeigt gewisse Eigenschaften des in F i g. 1 dargestellten Ablenkspulensalzes 20, wie sie auf dem Bildschirm einer Farbfernsehbildröhre beobachtet werden können. Der Bildschirm 25 ist durch eine vertikale und eine horizontale Achse 26 bzw. 27 in vier Quadranten I, II, III und IV unterteilt. Durch nicht zur Konvergenz gebrachte Strahlauftrefffleckgruppen 29. 30 und 31 sind typische unkonvergierte Muster der Strahlen in entsprechenden Teilen des Quadranten I dargestellt die die Eigenschaften des Ablenksspulensatzes zeigen.

Diese nicht zur Konvergenz gebrachten Muster erhält man bei Verwendung eines Ablenkspulensatzes 20 mit der oben beschriebenen Astigmatismuscharakteristik.

Die in der Mitte der Bildschirmfläche beobachtete Strahltripelgruppe 28 wird im allgemeinen in einem Punkt zur Konvergenz gebracht werden, wenn keine Strahljustierungsfehler infolge der Strahlerzeugungssystemgeometrie vorhanden sind. Solche Fehler lassen sich in der Praxis jedoch meist nicht vermeiden. Die Strahlen können jedoch mit Hilfe von üblichen Magneten am Hals der Bildröhre dazu gebracht werden, in der Mitte des Bildschirms zu konvergieren.

Wie erwähnt, ist es bekannt, daß der Ablenkspulensat7 so konstruiert werden kann, daß er praktisch keinen anisotropen Astigmatismus hat, d. h., daß die konvergierten Bündel in den Ecken des abgetasteten Rasters ein gleichseitiges Dreieck bilden, das mit einem Kreis umschrieben werden kann. Aber auch wenn die drei Strahlen in den Ecken keinen Astigmatismus haben, zeigt das Muster der Strahlauftreffflecke in den Ecken des Bildschirmes eine gewisse Dreieckverzerrung infolge des obenerwähnten, durch die Bildröhrengeometrie verursachten Zusammendrängungseffekt. Die Situation bezüglich der Bündel, die sich ergibt, wenn durch den Ablenkspulensatz praktisch kein Astigmatismus in den Ecken erzeugt wird, ist durch die Strahlentripelgruppe 29 im Quadrant I dargestellt. Die Windungsverteilung des Ablenkspulensatzes ist gleichzeitig so gewählt, daß der Ablenkspulensatz einen isotropen, d. h. längs der Achsen auftretenden Astigmatismus zeigt. Der isotrope Astigmatismus hat ein unkonvergiertes Strahlgruppenmuster zur Folge, das in Richtung der Ablenkachsen verzerrt ist. Die Strahlgruppe 31 auf der senkrechten Achse 26 zeigt also den Einfluß des negativen vertikalen isotropen Astigmatismus, durch den der blaue Strahl nach oben zum roten und grünen Strahl verschoben wird, so daß das durch die Auftreffflecke der unkonvergierten Strahlen gebildete Dreieck nicht mehr gleichseitig ist und der ursprüngliche umgeschriebene Kreis zu einer Ellipse verformt wird. Die Strahlgruppe 30 auf der horizontalen Achse 27 zeigt den Einfluß des negativen horizontalen isotropen Astigmatismus, durch den der rote und der grüne Strahl nach innen bzw. aufeinander zu zum blauen Strahl verschoben werden. Die Auftreffflecke bilden auch hier kein gleichseitiges Dreieck mehr und der dieses umschreibende Kreis wird zu einer Ellipse. Die von den unkonvergierten Strahlen in entsprechenden Teilen der Quadranten II, III und IV sind im wesentlichen gleich den entsprechenden Mustern im Quadranten I.

Die oben beschriebenen Eigenschaften der unkonvergierten Strahlen haben hinsichtlich der Konvergenz den Vorteil, daß keine dynamische Eckenkonvergenzkorrektureinrichtung erforderlich ist, da die Konvergenz der Strahlen in den Ecken im wesentlichen durch die Eigenschaften des Ablenkspulensatzes gewährleistet wird. Die verbleibenden Konvergenzfehler dei Strahlen längs der Ablenkachsen können durch die obenerwähnten üblichen Maßnahmen zur axialen dynamischen Konvergenzkorrektur beseitigt werden. Dei soweit beschriebene Ablenkspulensatz ist in vielei Hinseht zufriedenstellend, er hat jedoch die uner wünschte Eigenschaft, daß sich die Strahldegruppie rung oder Strahltripelverzerrung an verschiedene! Punkten längs des Umfanges des abgetasteten Raster ändert. Wie oben erwähnt wurde, muß man wegen die ser ungleichmäßigen Verzerrung normalerweise dii öffnungen der Lochmaske an den Rändern so weil ver

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kleinern, daß dem ungünstigsten Strahltripelverzcrrungsverhältnis Rechnung getragen wird, was jedoch zu einer unerwünschten Verringerung des von den Randbereichen des Bildschirmes abgestrahlten Lichtes iührt.

F i g. 3 zeigt verschiedene Achsen bezüglich der im Dreieck angeordneten Strahlerzeugungssysteme einer Lochmasken-Farbfernsehbildröhre, wie sie in F i g. I dargestellt ist. Das blaue, grüne und rote Strahlerzeugungssystem der um eine Mittelachse 38 angeordneten Strahlerzeugungssysiemanordnung sind mit 35, 36 bzw. 37 bezeichnet. Die drei Strahlerzeugungssysteme bilden ein die Mittelachse 38 symmetrisch umgebendes gleichseitiges Dreieck. Durch die Mittelachse 38 sind mehrere Achsen 39 gezeichnet. Jedem System sind zwei Achsen 39 zugeordnet. Zum blauen System 35 gehören z. B. eine Achse Se, die durch dieses System und durch die Mittelachse 38 geht, wowie eine weitere Achse PSh, die im rechten Winkel zur Achse 5« durch die Mittelachse 38 geht. Dem roten und grünen System 36 bzw. 37 sind jeweils zwei entsprechende Achsen zugeordnet. Es ist ersichtlich, daß benachbarte Achsen 39 einen Winkel von 30° einschließen. Die Achsen 39 schneiden einen die Strahlerzeugungssystemanordnung umgebenden Kreis 40 also in 12 Punkten, die den Stundenzahlen eines Uhrzifferblattes entsprechen. Jeder Achse ist dementsprechend eine der Zahlen von 1 bis 12 entsprechend den Stunden einer Uhr zugeordnet. Die Achse Sflhat also die 12 — 6-Uhr-Lage. während die Achse PSfldie3-9-Uhr Lage hat.

Die drei Strahlerzeugungssysteme sind in der Bildröhre 12 um die longitudinaie Mittelachse der Bildröhre angeordnet, die durch die Mitte der Bildschirmfläche geht. Die Achsen 39, die durch die Stundenzahlen eines Uhrzitferblattes gehen, können in entsprechender Weise also auch durch Stundenzahlen eines imaginären Uhrzifferblattes auf der Bildschirmfläche der Bildröhre gezogen werden.

Es hat sich gezeigt, daß die Größe der Maskenlöcher, die auf einer F5-Achse entsprechend den ungeraden Stundenzahlen liegen, wegen der Geometrie der Lochmaskenöffnung ;n bezüglich der Leuchstsioffflecktripel auf der Bildschirmfläche stärker verringert werden muß als die der Löcher auf den 5-Achscn, die durch die geraden Stundenzahlen gehen. Insbesondere bewirki bei einer mit einem Ablenkwinkel von 110 arbeitenden Bildröhre eine Abweichung von 0.1 vom nominellen Slrahhripelverzerrungsverhälinis 1 eine Verringerung des emittierten Lichtes von 17% an den Rändern längs der den ungeraden Stundenzahlen entsprechenden Stellen des Bildschirmes, während dieselbe Strahlverzerrung an den den geraden Zahlen enisprechenden Stellen eine Verringerung des emittierten Lichtes um nur !2% zur Folge hat. Das ungünstigste Verzerrungsverhältnis bestimmt die maximale Größe der Löcher der Lochmaske in den Randbereichen. Die Lichtemission oder Helligkeit der Bildröhre hängt also an den den ungeraden Stundenzahlen entsprechenden Stellen stärker von der Strahltripelverzerrung ab als an den den geraden Stundenzahlen entsprechenden Steilen und das von der Bildröhre emittierte Licht wird durch das ungünstigste Strahltripelverzerrungsverhältnis begrenzt. Durch die vorliegende Erfindung wird nun unter anderem ein Ablenkspulensatz geschaffen, dessen Ablenkwicklungsverteilung so gewählt ist, daß die Änderungen des Strahltripelverzerrungsverhältnisses auf den PS-Achsen minimal sind und die Verhältnisse auf den PS- und S-Achsen so ausgewogen sind, daß die unterschiedliche Abhängigkeit bzw. Empfindlichkeit der Lichtemission im Bereich dieser Achsen korrigiert wird. Das praktische Ergebnis dieser Maßnahme besteht darin, daß eine Lochmaske verwendet werden kann, deren öffnungen längs der Ränder größer sind als normal und die Lichtemission an den Rändern der Bildröhre stärker und über die ganze Bildschirmfläche gleichmäßiger ist als bei den bekannten Röhren.

In Fig.4 sind die drei Tripelverzerrungen dargestellt, wie sie ein bekannter Ablenkspulensatz erzeugt, der einen gewissen isotropen Astigmatismus, aber praktisch keinen anisotropen Astigmatismus hat. Die Verzerrung zeigt sich in der nicht gleichseitigen Form der Dreiecke, die an den und den verschiedenen eines Zifferblattes entsprechenden Stellen der Bildschirmfläche 25 einer mit einem Ablenkwinkel von 110" arbeitenden Farbfernsehbildröhre dargestellt sind. Die Ekken der Dreiecke 45 stellen die Punkte dar, an denen die zur Konvergenz gebrachten Rot-, Blau- und Grün-Strahlen eines Elektronenstrahltripels auf die in entsprechender Farbe emittierenden Leuchtstoffflecke des Bildschirmes auftreten. An welchen Ecken die den verschiedenen Farben zugeordneten Strahlen auftreffen, ist bei dem in der Mitte der Bildschirmflache 25 gelegenen Dreieck 45 durch die Buchstaben R. B, G angegeben. Bei den anderen Dreiecken 45 liegen die Auftreffpunkte der den verschiedenen Farben zugeordneten Elektronenstrahlen an den entsprechenden Ecken. Das mittlere Dreieck umgibt eine Mittelachse 46 der Bildschirmfläche 25. Dieses mittlere Dreieck ist gleichseitig, wenn man die obenerwähnten Strahljustierungsfehler außer acht läßt. In den vier Ecken der Bildschirmfläche 25 sind keine Dreiecke dargestellt, bei diesen würde eine Strahltripelverzerrung infolge des Zusammendrängungseffeklcs auftreten, die etwa in der Mitte zwischen den durch die Zusammendrängimg verursachten Vcrzerrungsanteilcn der Tripel der an den den benachbarten Stundenzahlen entsprechenden Stellen befindlichen Tripel liegen.

Es ist ersichtlich, daß die Dreiecke auf der 3-9-Uhr Achse nicht gleichseitig sind und daß der grüne und role Strahl zusammengedrückt sind. Der Betrag der Verzerrung des Strahltripeis ist neben jedem Dreieck durch eine Zahl angegeben. Diese Zahlen geben das Strahltripelverzerrungsvcrhältnis an, das als das Verhällnis des einen der beiden Schenkel des durch die fluoreszierenden Flecke gebildeten verzerrten Dreiekkcs. die ähnliche Längen haben, zum dritten Schenkel definiert ist. Man sieht, daß das größte Strahliripelver7errungsvcrhältnis auf den den ungeraden Stundenzahlen entsprechenden Stellen den Wert 1.33 hat. Das vom Wert 1 am staksten abweichende Verhältnis an den den geraden Stundenzahlen entsprechenden Stellen beträgt 1.28 und liegt bei 12 Uhr. Das ungünstigste

und die Grenzen setzende Verhältnis ist also 1,33, das bei 7-Uhr-Stellung.

In F i g. 5 ist die Wicklungsverteilung in einem Toroid-Ablenkspulensatz gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der dargestellte Ab-

lenkspulensatz enthält einen Ferritkern 2Z auf den eine Toroidwicklung aus einer Anzahl von Horizontaispulenleitern 21a und eine Anzahl von Vertikalspulenleitern 21 b gewickelt sind. Die selbstverständlich vorhandenen Rückleiten die an der Außenseite des Ferritkern verlaufen, sind in F i g. 5 nicht dargestellt.

Die Leiter der Windungen bilden zwei ineinander verschachtelte Lagen, bei denen die innere Lage zwischen die Leiter der äußeren Lage eingeschachtelt ist.

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Wie erwähnt, besteht der Ausgangspunkt für das Wikkeln eines Ablenkspulensatzes gemäß der Erfindung darin, eine Anordnung zu wählen, die möglichst kleine Konvergenzfehler verursacht, wie es in den beiden obenerwähnten Anmeldungen beschrieben wird. Diese Ablenkspulensätze sind so ausgelegt, daß sie praktisch keinen anisotropen Astigmatismus in den Ecken haben, während ein gewisser isotroper Astigmatismus längs der jeweiligen horizontalen und vertikalen Ablenkachsen vorhanden ist. Der in F i g. 5 dargestellte Ablenkspulensatz ist symmetrich gewickelt, und die Leiterverteilung ist dementsprechend in den vier Quadranten I, II, IM. und IV gleich. Bei einem solchen Ablenkspulensatz kann sich das Strahltripelverzerrungsverhältnis in azimu'aler Richtung ändern, wie es in F i g. 4 für die '5 verschiedenen Stellen entsprechend den Stunden eines Zifferblattes dargestellt ist. Besonders merklich ist die relativ große Strahltripelverzerrungsverhältnisänderung um die Uhr bei den den ungeraden Stunden entsprechenden Stellungen. Die vorliegende Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß die Windungsverteilung so gewählt werden kann, daß die Änderung der Strahltripelverzerrungsverhältnisse an den den verschiedenen Stunden entsprechenden Stellungen ein Minimum wird. Die in F i g. 5 dargestellte spezielle Win- ²S dungsverteilung ist so abgewandelt, daß die Strahhripelverzerrungsverhältnisse möglichst klein werden. Die Wirkung dieser abgewandelten Windungsverieilung wird noch in Verbindung mit F i g. 7 erläutert. Generell muß die Windungsverteilung bei einem vorgegebenen Bildröhrentyp empirisch geändert werden. Eine zufriedenstellende Windungsverteilung ist dadurch bestimmt, daß man auf dem Bildschirm der Bildröhre zufriedenstellende Strahltripelauftreffpunktmuster beobachtet.

Bei der Wahl der abgewandelten Windungsverteilung gemäß der Erfindung müssen spezielle Einschränkungen berücksichtigt werden. So soll das Auftrefffleckmuster der nicht zur Konvergenz gebrachten Strahlen in den Ecken der Bildröhre so frei wie möglich von anisotropen Astigmatismus sein, damit man keine dynamische Eckenkonverger.zkorrektureinrichtung benötigt. Um die Änderungen des Strahltripclverzerrungsverhältnisses in Azimutalrichtung an den den verschiedenen Stundenzahlen entsprechenden Stellen möglichst klein zu halten, sollte man außerdem beachten, daß die Wicklungsverteilung so gewählt werden kann, daß die relative Verzerrung längs der vertikalen und horizontalen Achse ausgeglichen oder symmetrisch ist. Es wurde z. B. festgestellt, daß das Strahltripelverzerrungsverhältnis längs der 12 —6-Uhr-Achse in F i g. 4 komplementär zu den Strahltripelverzerrungsverhältnissen auf der 3 —9-Uhr-Achse geändert werden kann. Auch wenn man die Windungsverteilung durch entsprechende Verschachtelung der Leiter so ändert, daß sich dieses Resultat einstellt, kann man das Strahltripelverhältnis in den Ecken trotzdem ungefähr gleich 1 halten. Zur gleichen Zeit werden die Strahltnpelverzerrungsverhältnisse an den den ungeradzahligen Stunden entsprechenden Stellen beobachtet, und die gesuchte Windungsverteilung wird so gewählt, daß sich die Strahltripelverzerrungsverhältnisse an diesen Stellen möglichst wenig ändern. Die Windungsverteilung wird so gewählt, daß man eine geeignete Ausgewogenheit oder Symmetrie zwischen dem Astigmatismus der Vertikal- und Horizontal-Spulen erhält, was im minimalen Strahltripelverzerrungsverhältnis Änderungen resultiert. Die in F i g. 5 mit A, B. C usw. bezeichneten Leiter stellen Abgriffe an Leiterteilen dar. die die entsprechenden Horizontal- und Vertikalspulenwicklungsteile bilden.

In F i g. 6a und 6b sind die Vertikal- und Horizontal-Spulenwicklungsteile des Ablenkspulensatzes gemäß F i g. 5 schematisch dargestellt. F i g. 6a zeigt die in Reihe geschalteten Vertikalspulenwicklungsteile, die einen ersten Teil S-H enthalten, der mit einem zweiten Teil E-G in Reihe geschehet ist. F i g. 6b zeigt die Parallelschaltung der beiden Horizontalspulenwicklungsteile A-C und B-D. Eine solche Parallelschaltung der HfWizontalspulenteile kann wünschenswert sein, wenn eine Horizonialablenkwicklung niedriger Impedanz zur Speisung durch eine halbleiterbestückte Zeilenendstufe benctigt wird. Selbstverständlich können die Spulenabschnitte auch in Reihe geschaltet werden, wenn eine Einheit höherer Impedanz benötigt wird, die durch eine mit Vakuumröhren bestückte Ablenkschaltung gespeist werden soll. In diesem Falle wird die Horizontalablenkspulen dann den Abschnitt 4-Cin Reihenschaltung mit dem Abschnitt B-Denthalten.

F i g. 7 zeigt die Strahltripelverzerrung wie sie durcheinen Ablenkspulensatz gemäß der Erfindung erzeugt wird und auf der Bildschirmfläche einer Farbfernsehbildröhre beobachtet werden kann. F i g. 7 entspricht F i g. 4 darin, daß eine Anzahl von Dreiecken 45 an den Stundenzahlen eines Zifferblattes entsprechenden und wie dort numerierten Stellen auf einer Bildschirmfläche 25 dargestellt sind, die die Abweichungen vom idealen Auftreffpunktmuster, das die Form eines gleichseitigen Dreiecks hat, zeigen. Neben jedem Dreieck ist das normierte Strahltripelverzerrungsverhältnis angegeben. Man beachte, daß bei Fig.4 die Strahltripelverzerrungsverhältnisse der Dreiecke an den den ungeraden Stunden entsprechenden Stellen ungefähr gleich denen an den den geraden Stunden entsprechenden Stellen sind und einen kleineren Betrag haben als die Strahltripelverzerrungsverhältnisse in F i g. 4. Die Strahltripelverzerningsverhältnisse längs der 3 — 9-Uhr-Achse sind zwar großer als die auf dieser Achse in F i g. 4. sie sind jedoch im wesentlichen gleich den Ver/errungsverhältnissen an den Stellen, die den anderen ungeraden Stundenzahlen entsprechen. Die Strahltripelverzerrungsverhältnisse in den Ecken der Bildschirmfläche 25 in Fig. 7. die den 1.30. 4.30. 7 30- und 10.30-Uhr-Stellungen entsprechen, enthalten keinen vom Ablenkspulensatz herrührenden Anteil, sondern beruhen lediglich auf dem Zusammendrängungseffekt. Da die Strahltripelverzerrungsverhältnisse längs des Umfanges der Bildschirmfläche im wesentlichen gleich sind und einen kleineren Betrag haben als bei den bekannten Ablenkspulensätzen, kann eine Farbfernsehbildröhre mit größeren Auftreffbereichen an den Rändern der Röhre verwendet werden, so daß sich ein helleres Fernsehbild gleichförmigerer Leuchtdichte als bisher ergibt.

Das Diagramm gemäß F i g. 8 dient zum Vergleich der in Fig. 4 und in F i g. 7 dargestellten Strahltripelverzerrungsverhällnisse. Längs der Abszisse sind die Stellen entsprechend den Stundenzahlen, und längs der Ordinate die Strahltripelverzerrungsverhähnisse aufgetragen. Die ausgezogene Kurve 50 zeigt den Verlauf der Strahltripelverzerrungsverhähnisse bei den bekannten Ablenkspulensätzen. Die gestrichelte Linie 51 gibt im Vergleich hierzu den Verlauf der Strahltripelverhältnisse bei einem Ablenkspulensatz an, dessen Wicklungsverteilung gemäß der Erfindung gewählt worden ist. Es ist deutlich zu sehen, daß die durch die gestrichelte Kurve 51 dargestellten Schwankungen de; Strahltripelverzerrungsverhältnisses bei dem Ablenk-

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spulensatz gemäß der Erfindung wesentlich geringer sind als bei den bekannten Ablenkspulensätzen. Außerdem ist auch das die konstruktiven Grenzen bestimmende, größte Verzerrungsverhältnis beim Ablenkspulensatz gemäß der Erfindung wesentlich kleiner a's bei den bekannten Ablenkspulensätzen, und der Bereich der Strahlverzerrungsverhältnisse ist wesentlich kleinen der Verlauf also wesentlich gleichfönniger.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel er- >olgt die Anwendung der Erfindung um die Verwendung eines statischen Ablenkspulensatzes zu ermöglichen, der weder eine Differenzstromansteuerung des Ablenkspulensatzes, wie sie in der US-PS 34 40 483 beschrieben ist, noch eine Speisung einer Konvergenzanordnung mit dynamischen Eckenkorrekturschwingungen erfordert.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann man den Ablenkspulensatz so auslegen, daß er weniger Astigmatismus an Punkten um das Raster hat und dafür einen gewissen Astigmatismus in Kauf nimmt. In diesemv Falle wird man dann den Konvergenzelektromagneten dynamische Eckenkonvergenzkorrekturschwingungen zuführen, um die Strahlen in den Ecken einwandfrei zur Konvergenz zu bringen; diese Schwingungen enthalten in bekannter Weise einen vertikalfrequenten Anteil, der mit einem horizontalfrequenten Anteil moduliert ist und und umgekehrt. Die Lehren der Erfindung lassen sich jedoch auch anwenden, um den Astigmatismus zwischen den Horizontal- und Vertikalspulenwicklungsteilen so auszugleichen oder zu symmetrieren, daß die längs des Randbereiches des Rasters beobachteten Sirahltripelverzerrungsverhältnisse relativ klein sind. Die Windungsverteilung wird wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel empirisch bestimmt, indem man die Strahltripelverzerrungsverhältnisse beobachtet, während man die Leiterverteilung durch Verschachtelung und Abstandsänderung der Leiter der Vertikal- und Horizontalspulenwicklung ändert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

21 58310 Patentansprüche:

1. Ablenkspulensatz mit Horizontal- und Vertikalablenkwicklungsteilen zur horizontalen und vertikalen Ablenkung der Elektronenstrahlen in einer im Dreieck angeordnete Strahlerzeugungssysteme enthaltenden Farbfernsehbildröhre mit möglichst geringer Änderung zur Verzerrung der Strahlauftreffpunktanordnung in Bereichen längs der Ränder einer im wesentlichen rechteckförmigen abgetasteten Fläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen der horizontalen und vertikalen Wicklungsteile ineinandergewiekelt und mit Zwischenräumen angeordnet sind, derart, daß bei der Strahlablenkung die durch den Ablenkspulensatz verursachte Strahltripelverzerrung in den Ecken der abgetasteten Fläche (25) im wesentlichen gleich Nu.'l ist und die längs des Ranabereiches der abgetasteten Fläche auftretenden Strahltripelverzerrungsverhältnisse im wesentlichen gleich sind.

2. Ablenkspulensatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung der Leiter in den Spulenteilen so gewählt ist, daß im Betrieb ein magnetisches Ablenkfeld entsteht, das einen gewissen isotropen Astigmatismus, jedoch praktisch keinen anisotropen Astigmatismus erzeugt und die in den Ecken der BildschiTnfläche der Bildröhre beobachteten Strahlauftrefffleckmuster praktisch keine vom Ablenkspulensatz herrührende Verzerrung aufweisen, und daß die Leiterverteilung ferner so gewählt ist, daß der isotrope Astigmatismus zwischen den Vertikal- und Horizontalspulenteilen ausgeglichen ist, der anisotrope Astigmatismus praktisch Null bleibt und die Strahltripelverzcrrungsvcrhältnisse der längs des Randbereichs des abgetasteten Rasters beobachteten Strahlauftrefffleckmuster im wesentlichen gleich sind.

3. Ablenkspulensatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulcnwickkingstcile so ausgelegt sind, daß das im Betrieb erzeugte Ablenkfeld einen gewissen isotropen Astigmatismus, aber praktisch keinen anisotropen Astigmatismus in den Strahltripeln verursacht und in den Ecken des Rasters keine auf den Ablenkspulensatz zurückzuführende Strahltripelverzerrung beobachtbar ist und daß die Spulenwicklungsteile außerdem so ausgelegt sind, daß das Ablenkfeld die im Randbereich des Rasters beobachteten Strahltripelvcrzerrungsverhältnisse im wesentlichen gleich macht und die Änderungen der Intensität des abgestrahlten Lichtes an verschiedenen Bereichen des abgetasteten Rasters auf der Bildschirmflache der Bildröhre möglichst gering sind.

4. Ablenkspulensalz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung der die Vertikal- und Horizontalspulenwicklungsteile umfassenden Leiter so ausgelegt sind, daß bei der Ablenkung der Strahlen in den Ecken des Rasters praktisch kein durch den Ablcnkspulensatz verursachter <>o Strahltripelverzerrungsverhältnisanteil auftritt und daß die Leiterverteilung außerdem so gewählt isi. daß bei der Ablenkung der Strahlen in allen Teilen längs des Randbereiches des Rasters, mit Ausnahme der Ecken, praktisch gleiche Strahltripelverzer- ^S rungsverhältnissc auftreten und die am Umfangs- oder Randteil des Rasters einschließlich der Ecken beobachteten Strahltripelaiiftrefffleckmuster im wesentlichen gleiche Strahltripelverzerrungsverhältnisse aufweisen und die Leuchtdichte im ganzen Randbereich des Rasters im wesentlichen konstant ist.

5. Ablenkspulensatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilurg der Leiter der Spulen so ausgelegt, daß sie einen isotropen Astigmatismus erzeugen, der eine dynamische Konvergenzkorrektur in Richtung der Ablenkachsen erforderlich macht, um eine einwandfreie Konvergenz der Strahlen in Vertikal- und Horizontalrichtung sicherzustellen; daß die Leiterverteilung außerdem so ausgelegt, daß praktisch kein anisotroper Astigmatismus auftritt und für die Konvergenz der Strahlen in den Ecken des Rasters keine dynamische Ekkenkonvergenzkorrektur erforderlich ist; und daß die Leiterverteilung schließlich noch so ausgelegt ist. daß der isotrope Astigmatismus auf die Vertikal- und Horizontalspulenwicklungsteile derart aufgeteilt ist, daß längs des Randbereiches des Rasters praktisch keine Änderungen der SirahJlripelauftrefifleckmusterverzerrungsverhältnisse auftreten.

6 Ablenkspulensatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung der Leiter der Spulenwicklungsteile so gewählt ist, daß bei der Ablenkung der Strahlen in den Ecken des abgetasteten Bereiches eine gewisse, durch den Ablenkspulensatz verursachte Strahltripelverzerrung und an anderen Punkten des abgetasteten Rasters eine gewisse durch den Ablenkspulensatz verursachte Strahltripelverzerrung auftreten und daß die Leiterverteilung außerdem so gewählt ist, daß bei der Ablenkung der Strahlen längs des Randbereiches des Rasters im wesentlichen gleiche Strahltripelverzer rungsvcrhäitnisse beobachtet werden.