DE2327766A1

DE2327766A1 - Verfahren und anordnung zum darstellen von farbbildern auf dem leuchtschirm einer kathodenstrahlroehre

Info

Publication number: DE2327766A1
Application number: DE19732327766
Authority: DE
Inventors: Yoshio Murata
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1972-05-31
Filing date: 1973-05-30
Publication date: 1973-12-13
Also published as: JPS4911462A; FR2186794A1

Description

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81-20.828P

30. Mai ^1973

HITACHI, LTD.
Tokio (Japan)

Verfahren und Anordnung zum Darstellen von Farbbildern auf dem Leuchtschirm einer Kathodenstrahlröhre

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Darstellen von Farbbildern auf dem Leuchtschirm einer Kathodenstrahlröhre mit einer Mehrzahl von Elektronenstrahlen sowie auf zum Durchführen eines solchen Verfahrens geeignete Anordnungen. - ^

Die meisten handelsüblichen Kathodenstrahlröhren für die Wiedergabe von Farbbildern, wie sie derzeit als Farbbildröhren im Handel erhältlich sind, sind so konstruiert, daß bei Betrachtung entlang der Röhrenachse drei Elektronenkanonen in Form eines /\ angeordnet sind und die von diesen Elektronenkanonen ausgehenden Elektronenstrahlen in der Weise abgelenkt und fokussiert werden, daß sie auf

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einen Leuchtschirm treffen, wo sie Leuchtelemente von vorgegebener Farbe, nämlich rote, grüne und blaue Leuchtelemente zum Ansprechen bringen. Bei derartigen üblichen, Kathodenstrahlröhren werden Montagestellung und Winkel der drei Elektronenkanonen so eingestellt, daß die von den drei Elektronenkanonen ausgesandten Elektronenstrahlen in dem Zustande, in dem sie keine Ablenkung d urch die Ablenkeinrichtüngen erfahren, auf das Zentrum des Leuchtschirms fokussiert werden-können. Außerdem wird eine dynamische Konvergenzschaltung eingesetzt, um den Ablenkwinkel für die Elektronenstrahlen während der Strahlablenkung synchron zum Ablenkstrom zu korrigieren und damit eine Konvergenzausrichtung der abgelenkten Elektronenstrahlen zu erzielen.

Bei den üblichen Kathodenstrahlröhren der oben beschriebenen Art ist es erforderlich, die drei Elektronenkanonen in passender ^eigung zur Röhrenachse unter einem Winkel auszurichten, der genau mit einem vorgegebenen Wert übereinstimmt. Eine solche Einstellung des Montierwinkels für die Elektronenkanonen ist jedoch sehr schwer einzuhalten, und jeder Fehler bei dieser Einstellung führt zu Fehlern in der Farbwiedergabe. Außerdem zeigen die von in der Weise geneigt angeordneten Elektronenkanonen ausgesandten Elektronenstrahlen eine Neigung zu ungünstiger Beeinflussung durch das Magnetfeld der Erde. Überdies ergibt sich dadurch, daß die oben erwähnte dynamische Konvergenzschaltung im allgemeinen in der Nähe der Elektronenlinsen für die von den Elektronenkanonen abgegebenen Elektronenstrahlen angeordnet ist, für den durch das Auftreffen der Elektronenstrahlen auf den Leuchtschirm entstehenden Leuchtfleck eine Tendenz zur Deformierung und Verbreiterung. Dieser Fehler ist im übrigen auch bei einer Elektronenkanonenanordnung der in-line-Bauart zu beobachten.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde., eine Möglichkeit aufzuzeigen, wie sich die oben geschilderten Mangel und Fehler für die Darstellung von Farbfernsehbildern bei einfachster Ausführung der zugehörigen Schaltung und Kathodenstrahlröhre vermeiden lassen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Darstellen· von Farbbildern auf dem Leuchtschirm einer Kathodenstrahlröhre mit einer Mehrzahl von Elektronenstrahlen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elektronenstrahlen im wesentlichen parallel zueinander auf den Leuchtschirm der Kathodenstrahlröhre gerichtet und so moduliert werden,daß sie mit vorgebbarem zeitlichen Abstand voneinander auf den Leuchtschirm auftreffen.

Gemäß der Erfindung werden also mehrere Elektronenstrahlen in etwa parallel zur Achse der Kathodenstrahlröhre auf deren Leuchtschirm gerichtet, und diese Elektronenstrahlen werden in zeitlicher Verzögerung zueinander so moduliert, daß sie nacheinander auf vorgegebene Stellen auf dem Leuchtschirm auftreffen und dort ein mehrfarbiges Bild ' entstehen lassen, das trotz einfachen Aufbaues der Konstruktion von allen Farbfehlern frei ist. .

Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsvariante für das erfindungsgemäße Verfahren werden die Zeitintervalle zwischen dem Auftreffen der Elektronenstrahlen jauf dem Leuchtschirm der Kathodenstrahlröhre gleich dem Quotienten aus der Diν ision des räumlichen Abstandes zwischen den Elektronenstrahlen durch die Abtastgeschwindigkeit für die Leuchtschirmabtastung festgelegt, während eine zweite Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch gekennzeichnet ist, daß die Zeitintervalle zwischen dem Auftreffen der Elektronenstrahlen auf dem leuchtschirm der

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h.

Kathodenstrahlröhre in Abhängigkeit vom Ablenkwinkel für die Elektronenstrahlen festgelegt werden.

Eine zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignete Anordnung mit einer Kathodenstrahlröhre, in deren Kolbenhals eine Mehrzahl von Elektronenkanonen angeordnet ist, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenkanonen dem Leuchtschirm der Kathodenstrahlröhre parallel zur Röhrenachse ausgerichtet gegenübergestellt sind und daß mit den Elektronenkanonen eine Mehrzahl von Verzögerungsgliedern zum jeweiligen Verzögern der einzelnen Komponenten eines den Elektronenkanonen zugeführten Videosignals verbunden ist.

Eine erste Weiterbildung einer solchen Anordnung besteht darin, daß die Verzögerungsglieder eine Verzögerungszeit aufweisen, die gleich dem Quotienten aus der Division;· des räumlichen Abstandes zwischen den Elektronenstrahlen auf dem Leuchtschirm der Kathodenstrahlröhre durch die Abtastgeschwindigkeit für die Leuchtschirmabtastung ist. Bei einer zweiten Ausführungsform für eine erfindungsgemäß a usgebildete Anordnung mit rundem den Kolbenhals der Kathodenstrahlröhre angeordneten und aus einer Ablenkschaltung mit Ablenkstrom gespeisten Ablenkspulen sind die Verzögerungsglieder in ihrer Verzögerungszeit synchron zum Ablenkstrom aus der Ablenkschaltung für die Ablenkspulen variabel.

Pur die weitere Erläuterung der Erfindung und der mit ihrer Hilfe erzielbaren Vorteile wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele für eine erfindungsgemäß ausgebildete Anordnung zur Darstellung von Farbbildern auf dem Leuchtschirm einer Kathodenstrahlröhre veranschaulicht sindj dabei zeigen in der Zeichnung:

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Fig. l' eine schematisch gehaltene Ansicht für den Aufbau einer ersten Ausführungsform für eine erfindungsgemäß ausgebildete Anordnung zur Darstellung von Farbbildern;

Fig. 2 eine Darstellung der Wellepiformen einzelner Komponenten eines den Elektronenkanonen der Anordnung von Fig.l zugeführten Videosignals und

Fig. 5 eine Fig. 1 analoge Darstellung für ein zweites Ausführungsbe'ispiel für eine erfindungsgemäß ausgebildete Anordnung zum Darstellen von Farbbildern. .

In der Darstellung in Fig. 1 ist eine Kathodenstrahlröhre im Schnitt dargestellt, die im Inneren eines Glaskolbens einen einen Teil davon bildenden Leuchtschirm 2 und im Kolbenhals drei Elektronenkanonen 3> 4 und 5 enthält. Der Leuchtschirm 2 ist aus einer Vielzahl von den drei Grundfarben rot, grün und. blau entsprechenden Tripein aufgebaut, und die drei Elektronenkanonen 3, 4 und 5 sind bei Betrachtung in Richtung der Achse der Kathodenstrahlröhre in etwa parallel zu dieser Achse in in-line-Relatiön angeordnet.

Rund um den Hals des Glaskolbens 1 ist weiter eine ■ Anordnung 8 von Ablenkspulen angebracht, und genau vor dem Leuchtschirm 2 befindet sich im Glaskolben 1 eine Lochelektrode 21, die eine Vielzahl von kleinen Xöchern oder Schlitzen für den Durchtritt der Elektronenstrahlen zum ^Leuchtschirm 2 enthält. Die weiteren Bauteile der Kathodenstrahlröhre sind in üblicher Weise ausgeführt und in Fig. nicht weiter dargestellt.

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"Von den Elektronenkanonen J5> ^ und 5 gehen Elektronenstrahlen 9a* 9t> und 9c sowie 10a, 10b und 10c aus. Jeder dieser Elektronenstrahlen durchquert die Lochelektrode 21 durch eine ihrer öffnungen hindurch und trifft dann auf eine vorgegebene Stelle auf dem Leuchtschirm 2, wo er ein vorgegebenes Leuchtelement des entsprechenden Tripeis an der der diesen Elektronenstrahl emittierenden Elektronenkanone entsprechenden Stelle erregt.

Bei einem Betrieb ohne Ablenkung der Elektronenstrahlen durch die Ablenkspulen der Anordnung 8 verlaufen die von den Elektronenkanonen J5* ^ und 5 emittierten Elektronenstrahlen in der in RLg. 1 durch die Elektronenstrahlen 9a,, 9b und 9c angedeuteten Weise in etwa parallel zur Achse der -kathodenstrahlröhre und treffen auf vorgegebene Stellen auf dem Leuchtschirm 2. Der Abstand der Auftreffstellen der verschiedenen Elektronenstrahlen auf dem Leuchtschirm voneinander ist gleich dem Abstand zwischen den Elektronenkanonen 3> ²J- und 5· '

Wenn die von den Elektronenkanonen J5, k und 5 emittierten Elektronenstrahlen durch das von den Ablenkspulen der Anordnung .8 erfolgte Magnetfeld abgelenkt werden, können sie einen "Verlauf annehmen, wie er in Pig. 1 durch die Elektronenstrahlen löa, 10b und 10c veranschaulicht ist, wobei sie ihre zueinander parallele Lage beibehalten und dann auf vorgegebene Stellen auf dem Leuchtschirm 2 auftreffen. Der Abstand zwischen den von den Jeweiligen Elektronenstrahlen getroffenen Stellen auf dem Leuchtschirm 2 entspricht wieder dem Abstand zwischen den Elektronerikanonen 3* \ und 5. Mit anderen Worten ausgedrückt werden die Elektronenstrahlen in diesem Falle um den gleichen Winkel abgelenkt, indem das von den Ablenkspulen der Anordnung 8 erzeugte Ablenkfeld gleichförmig verteilt ist,und auf diese Weise folgen die

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Elektronenstrahlen individuellen Bahnen, die parallel zueinander verlaufen. Daher wird die Lage der Elektronenstrahlen relativ zueinander bei ihrem Auftreffen auf dem Leuchtschirm 2 unabhängig von dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines ablenkenden Magnetfeldes konstant,

■ Die Konvergenzausrichtung der Elektronenstrahlen in einer Kathodenstrahlröhre mit einer solchen Struktur wird in unten im einzelnen beschriebener Weise vorgenommen. Die Diagramme in Fig. 2a, 2b und 2c zeigen die einzelnen Komponenten eines Videosignals, das den Elektronenkanonen 3* "^ und 5 zugeführt wird. Die in Fig. 2a, 2b und 2c dargestellten Signale werden in einem Empfänger 12 aus dem über eine in Fig. 1 dargestellte Antenne 11 empfangenen Fernsehsignal

ausgesondert und den Elektronenkanonen 3» 4 und 5 Über Verzögerungsglieder Ik-, 15 bzw, 1β zugeführt. Die in Fig. 2a, 2b und 2c dargestellten Signale werden durch.die . jeweiligen Verzögerungsglieder 14, 15 und 16 in der gezeigten Weise um Zeitintervalle Δτ gegeneinander verzögert und mit dem entsprechenden zeitlichen Abstand den Elektronenkanonen 3, 4 und 5 zugeführt. FUr die folgende Schilderung sei angenommen, daß die drei Elektronenkanonen 3* ^ und 5

'den drei Grundfarben rot, grün und blau zugeordnet sind und die von ihnen emittierten Elektronenstrahlen in einer in Fig.l durch einen Pfeil A-' angedeuteten Richtung abgelenkt werden. In diesem Falle werden die in Fig. 2a, 2b und 2c · dargestellten Signale den Elektronenkanonen 3* 4 bzw. 5 zugeführt. Das Zeitintervall zwischen diesen Signalen wird durch Dividieren des räumlichen Abstandes zwischen den Leuchtflecken auf dem Leuchtschirm 2 durch die Abtastgeschwindigkeit bestimmt. Betragen beispielsweise der Abstand zwischen den Elektronenkanonen 3* ^ und 5 jeweils, 8 mm und die horizontale Breite des Leuchtschirms 2 40Ö mm, so ergibt sich für ein genormtes Fernsehsystem für das Zeitintervall

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ein Wert von einer Mikrosekunde. Eine derartige zeitliche Verzögerung ist aber mit den üblichen und bekannten Verzögerungsgliedern ohne weiteres zu erreichen.

Als nächstes sei nun ein Punkt auf dem Leuchtschirm 2 in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung betrachtet. Am Anfang wird das rote Leuchtelement an dieser Stelle mit dem von der Elektronenkanone 3 emittierten Elektronenstrahl angestrahlt. Sodann wird mit einer dem Zeitintervall Λ. T entsprechenden zeitlichen Verzögerung das grüne Leuchtelement an dieser Stelle mit dem von der Elektronenkanone 4 emittierten Elektronenstrahl zum Leuchten gebracht, und schließlich trifft mit einer nochmaligen Verzögerung um ein Zeitintervall Z^T der von der Elektronenkanone 5 emittierte Elektronenstrahl auf das blaue Leuchtelement an dieser Stelle des Leuehtschirms 2. Da das Zeitintervall ΔT wie bereits oben erwähnt extrem kurz ist, nimmt das menschliche Auge dank seiner Trägheit das übertragene Fernsehbild ohne Farbversehiebungseindruck wahr, und daher läßt sich für das menschliche Auge eine im wesentlichen fehlerfreie Darstellung von Farbfernsehbildern erreichen. Es liegt auf der Hand., daß eine unerwünschte Farbverschiebung auftreten kann, die zu einem für den Betrachter unangenehmen Farbbild führt, wenn die den einzelnen Elektronenkanonen zugeführten Signale kein solches Zeitintervall zwischen sieh liegen haben.

■ In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäß ausgebildete Anordnung dargestellt, wobei gleiche Bauelemente wie bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. mit den gleichen Bezugszahlen, bezeichnet sind. In Fig. 3 sind zwischen die Ausgänge des Empfängers 12 und drei Elektronenkanonen j5j 4 und 5 drei Verzögerungsglieder 18, 19 und^O

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eingefügt, und außerdem führt vom Empfanger 12 eine Leitung 17 zu einer die Ablenkspulen der Anordnung 8 speisenden Ablenkschaltung 13 und führt ihr-das-notwendige Synchronisiersignal zu.

Bei dem in Pig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Konvergenzausriehtung der von den Elektronenkanonen 3* ^ und 5 emittierten Elektronenstrahlen dadurch bewirkt, daß die Verzögerungszeit für die insoweit variablen Verzögerungsglieder 1-8, 19 und 20 synchron zum von der Ablenkschaltung 13 an die Ablenkspulen in der Anordnung 8 abgegebenen Ablenkstrom variiert wird und dadurch die Elektronenstrahlen moduliert und auf ihre Auftreffstellen auf demLeuchtschirm 2 fokussiert werden. ·

In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist eine Kathodenstrahlröhre angenommen worden, in der mehrere Elektronenkanonen mechanisch unabhängig voneinander in in-line-Relation nebeneinander angeordnet sind. Die Erfindung ist jedoch in keiner Weise auf eine solche spezielle Struktur beschränkt, wenn die Elektronenkanonen nur so nebeneinander stehen, daß die von ihnen abgegebenen Elektronenstrahlen parallel zueinander verlaufen« Weiter liegt es auf der Hand, diß anstelle der oben beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Anordnung der Elektronenkanonen in in-line-Relation auch eine Anordnung der Elektronenkanonen nach . der /\-Bauart im Sinne der Erfindung brauchbar ist.

Die vorstehende Beschreibung läßt erkennen, daß eine erfindungsgemäß ausgebildete Anordnung zur Darstellung von Farbbildern eine Kathodenstrahlröhre, die eine Mehrzahl von im wesentlichen parallel zur Rohrenachse verlaufenden Elektronenstrahlen zu emittieren vermag, und Verzögerungsglieder zum Verzögern dieser Elektronenstrahlen in der Weise

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enthält, daß diese mit einem passenden Zeitintervall zwischen, sieh auf den Leucht schirm auf treffen. Auf diese Weise läßt sich die Konvergenzausriehtung der Elektronenstrahlen ohne weiteres erreichen. Außerdem wird erfindungsgemäß die Konvergenzausriehtung der Elektronenstrahl en anders als bei den bisher bekannten Anordnungen, bei denen diese Konvergenzausriehtung gfurch unmittelbare Steuerung der Elektronenstrahlen innerhalb der Kathodenstrahlröhre erzielt wird, durch eine äußere Schaltung bewirkt. Damit führt die erfindungsgemäß ausgebildete Anordnung zu dem Vorteil, daß eine unerwünschte Deformierung und Verbreiterung der Elektronenstrahlen bei ihrem Auftreffen auf den Leuchtschirm infolge des Farbfokussierungsfeldes vollkommen vermieden werden kann· Außerdem bietet, die Erfindung, da die Elektronenstrahlen im wesentlichen parallel zur Achse der Kathodenstrahlröhre emittiert werden können, den Vorteil, daß die Elektronenstrahlen weniger als bisher durch das magnetische Feld der Erde ungünstig beeinflußt werden.

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Claims

Pat entansprüche

j 1.) Verfahren zum Darstellen von Farbbildern auf dem Leuchtschirm einer Kathodenstrahlröhre mit einer Mehrzahl von Elektronenstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenstrahlen im wesentlichen parallel zueinander auf den Leuchtschirm der Kathodenstrahlröhre gerichtet und so moduliert werden, daß sie mit vorgebbarem zeitlichen Abstand voneinander auf dem Leuchtschirm auftreffen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitintervalle zwischen dem Auf treffen der Elektronenstrahlen auf dem Leuchtschirm der Kathodenstrahlröhre gleich dem Quotienten aus der Division des räumlichen Abstandes zwischen den Elektronenstrahlen durch die Abtastgeschwindigkeit für die Leuchtschirmabtastung festgelegt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitintervalle zwischen dem Auftreffen der Elektronenstrahlen auf dem Leuchtschirm der Kathodenstrahlröhre in Abhängigkeit vom Ablenkwinkel für die Elektronenstrahlen festgelegt werden.

4. Anordnung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer Kathodenstrahlröhre, in,deren Kolbenhals eine Mehrzahl von Elektronenkanonen angeordnet ist, 'dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenkanonen (3* 4, 5) dem Leuchtschirm (2) der Kathodenstrahlröhre parallel zur Röhrenachse ausgerichtet gegenübergestellt sind und daß mit den Elektronenkanonen eine Mehrzahl von Verzögerungsgliedern (l4, 15, 16j 18, 19, 20) zum jeweiligen Verzögern der einzelnen Komponenten eines den Elektronenkanonen

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zugeführten Videosignals verbunden ist.

5,^Λ Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsglieder (14, 15, l6j 18, 19, 20) eine VerzÖgerungszeit aufweisen, die gleich dem Quotienten aus der Division des räumlichen Abstandes zwischen den Elektronenstrahlen (9a, 9b, 9c, 10a, 10b, 10c) auf dem Leuchtschirm (2) der Kathodenstrahlröhre durch die Abtastgeschwindigkeit für die Leuchtsehirmabtastung ist.

6. Anordnung nach Anspruch 4 mit rund um den Kolberihals der Kathodenstrahlröhre angeordneten und aus einer Ablenkschaltung mit Ablenkstrom gespeisten Ablenkspulen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsglieder (l4, 15, 16; l8, 19, 20) in ihrer Verzögerungszeit synchron zum Ablenkstrom aus der Ablenkschaltung (13) für die Ablenkspulen (8) variabel sind.

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