DE2332942A1 - Bildwiedergabegeraet mit einer kathodenstrahlroehre, die ein fokussierendes gitter enthaelt - Google Patents

Description

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U.S. oerial No: 267,063
Filed: June 28, 1972

HCA Corporation
New i'ork, Yi. f., 7. St. A,

Bildwiedergabepreriit mit einer Kathodenstrahlröhre, die ein fokussierendes Gitter enthält

Dxe Erfindung bezieht sich auf Bildwiedergabegeräte mit Kathodenstrahlröhren und betrifft insbesondere ein Gerät zur Farbbildwiedergabe für Fernsehzwecke, bei welchem die Bildröhre ein scrahlfokussierendes Gitter enthält.

Eine bekannte Farbbildröhre mit strahlfokussierendem Gitter enthält einen Schirm mit einem Linienmuster aus Leuchtstoffen verschiedener Farbe, die beispielsweise in wiederkehrenden Gruppen von rot-, blau- und grün-emittierenden Linien oder Streifen angeordnet sind, ein srrahlfokussierendes Gitter aus feinen Drähten, die in gewissem Abstand vom Schirm parallel zu den Leuchtstofflinsi verlaufen und von denen jeder einer der besagten farbigen Liniengruppen zugeordnet ist, und ein Strahlerzeugungssystem zur Projektion mehrerer, z.B. dreier Elektronenstrahlen durch das Gitter auf dem Schirm, sowie eine Einrichtung zur Erzeugung eines strahlfokussierenden elektrischen Feldes zwischen dem Gitter und dem Schirm, um jeden zwischen zwei benachbarten Gitterdrähten hindurchtretenden Teilstrahl auf etwa die Breite einer Leuchtstofflinie zusammenzudrängen bzw. zu fokussieren.

Farbbildröhren mit einem solchen strahlfokussierenden Gitter betrieb man bisher mit konstantem Spannungsverhältnis zwischen

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Gitter und Schirm. Selbst wenn man dieses Spannuncrcverh'11 tr.is auf einen optimalen V/ert einstellt, gibt es bestimmte Bereiche am Gitter, wo seine fokussierende V/irkung mangelhaft ist. Lrlr.rs des oberen und unteren Randes des Gitters, insbesondere in der vertikalen Achse entsteht eine Überfokussierung- auf rieai S cn irr., während in einem den Schnittpunkt der vertikalen und horizontalen Achse ungeoenden 3ereich des Schirms eine Unterfoküssierur.g auftritt. In beiden Fällen, also sowohl bei uoerfokuscicrun^ alc auchbei Unterfokussierung, ist die Breite des fokussierten Strahls auf dem Schirm im Verhältnis zur Breite der Leuchtstoffstreifen zu groß, insbesondere wenn der Strahlstrom zur Wiedergabe eines sehr hellen 3ildes (z.B. einer bei Sonnenlicht im Freien aufgenommenen Szene) hoch ist. Eine übermässige Breite des fokussierten Elektronenstrahls führt zu Farbunreinheiten, da der Strahl in diesem Fall auf ,jeweils benachbarte Leuchtstoff streif en fällt, die in anderer Farbe leuchten. Die FokussierwirKung des.Gitters ist eigentlich nur zufriedenstellend in zwei Bereichen, die längs der vertikalen Achse des Schirms in etwa zwei Dritteln der Entfernung zwischen der horizontalen Achse und dem oberen bzw. unteren Rand des Schirms liegen. Die Auswahl dieser Bereiche stellt einen Kompromiss dar, denn die *.7ahl einer genau richtigen Fo-. kussierung am Schnittpunkt der horizontalen und vertikalen Achse würde zu einer allzustarken Überfokussierung und somit einer unzulässig großen Strahlbreite am unteren und oberen Rand des Bildschirms führen, während eine genau richtige Fokussierungam oberen und unteren" Rand des Bildschirms eine allzustarke ünterfokussierung und somit eine unzulässig große Strahlbreite am Schnittpunkt der' horizontalen und vertikalen Achse bringen würde. _; ■

Es läßt sich, mathematisch nachweisen, daß die Breite des kussierten Strahls auf dem Schirm vom Spannungsverhältnis zwischen Gitter und Schirm abhängt. Man könnte also annehmen, das Problem der falschen Fokussierung ließe sich lösen, indem man die Gitterspannung derart moduliert, daß die überfokussierung am oberen und unteren Randuad die Unterfokussierung im Bereich^

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des ijchnittpunkts der vertikalen und horizontalen Achse korrigiert wird. Jeder Versuch in dieser Richtung bringt jedoch neue Probleme mit sich, v/eil Änderungen der Gitterspannung- die Bahnen der .-Slektronen zwischen Gitter und Schirm beeinflussen. Diese Bahnbeeini'lussung wird am linken und rechten Rand des Schirms so stark, daß die !farbreinheit In diesen Bereichen verschlechtert wird. "

'Die oben genannten Prooleme werden mit der Erfindung dadurch gelöst, daß mit dem Gitter eine Schaltung verbunden ist, um die Spannung zwischen dem Schirm und .ledern einzelnen Element des Gitters zu variieren. Die Spannungen zwischen dein Schirm und den Gittcreiementen ändern sich von der riitte des Schirms nach aussen wU beiden 'Seiten des Gitters hin' und von Gitterelement zu Gitterolement. Die Spannungen zwischen dem Schirm und den Gittereiementen iindern ihren Wert riiit der Entfernung Jedes Gitterelements von der Schirmmitte.

GemäiS einer Ausführungsform der Erfindung ist ein erster Widerstand mit einem Ende an ein mittleres Gitterelement und mit seinem anderen Ende an ein äusseres Gitterelement an einer Seite des Gitters angeschlossen. Die Gitterelemente zwischen dem mittleren C-itterelenent und dem äusseren Gitterelement werden .jeweils an verschiedene Abgriffe des Widerstands zwischen seinen beiden Enden angeschlossen. Ein -zweiter widerstand ist mit einem Snde an ein mittleres Gitterelement und mit seinem anderen Ende an ein zxeLtes äusseres Giterelement an der anderen Seite des Giters angeschlossen. Die Gitterelemente zwischen dem mittleren Gitterelement und dem zweiten äusseren Gittereleraent sind jeweils mit verschiedenen Abgriffen des zweiten Widerstands verbunden. Der erste und der zweite Widerstand liegen zueinander parallel asi Ausgang der oben genannten Schaltung, und diese Schaltung ist ' · mit dem V_ertikaioszillator für die Röhre verbunden, um an die VJiderstände ein Ausgangssignal zu liefern, welches mit der Versikalablenkfrequens der Röhre moduliert ist. Gemäss einer anderen Ausfüiirun^sform der Erfindung wird die Spannung zwischen Schirm und ,jedem Gitterelement erhöht, wenn der den Schirmmittelpunkt umge-

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bende mittlere Teil des Schirms vom Elektronenstrahl abgetastet wird, während die besagte Spannung vermindert wird, wenn die Mittelteile der oberen und unteren Bereiche des Schirms abgetastet werden.

Die Erfindung wird nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen erläutert.

Figur 1 zeigt einen axialen Horizontalschnitt durch eine Farbbildröhre, die mit einer Schaltung nacheiner Ausführungsform der Erfindung versehen ist;

Figur 2 ist eine Querschnittsansicht der in Figur 1 gezeigten Röhre und zeigt das Fokussiergitter und den Schirm aus einer Blikrichtung von der linken Seite der Figur 1;

Figur 3 zeigt einen horizontalen Axialschnitt durch eine Farbbildröhre gemäss einer anderen Ausführungsform der Erfindung ;

Figur 4 zeigt in einem Diagramm den Einfallswinkel des Elektronenstrahls auf das in den Figuren 1-3 gezeigte dtter ;

Figur 5 zeigt in einer graphischen Darstellung eine Madulationskurve für die Spannung des Fokussiergit.ters;

Figur 6 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Modulation der Spannung des Fokussiergitters der Röhre nach Figur 1.

In den Zeichnungen bezeichnen mit Strichindex versehene Bezugszahlen jeweils entsprechende Teile wie die gleichen Zahlen ohne Strichindex.

Figur Λ zeigt schematisch einen Teil eines Geräts zur Farbbildwiedergabe mit einer als Farbbildröhre 10 ausgebildeten Kathodenstrahlröhre, deren Längsachse mit A-A bezeichnet ist. Die Röhre besteht aus einem . . evakuierten Glaskolben 12, der sich aus einer Endkappe 14- mit einer Frontplatte 16, einem trichterförmigen Teil 18 und einem Halsteil 20 zusammensetzt. Ein im Halsteil 20 befindliches Elektronenstrahls;^ tem 22 sendet drei Elektronenstrahlen durch ein magnetisches Ablenkjoch 24, welches die Strahlen in einem rechtwinkligen Raster über einen Farbleuchtstoff-

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schirm 26 ablenkt. Das Strahlsystem 22 enthält vorzugsweise drei in einer Reihe angeordnete Elektronenkanonen, um drei Elektronenstrahlen auf in gemeinsamer Ebene konvergierenden Bahnzum Schirm 26 zu serden. Wie bekannt, treffen sich die drei Strahlen an einem gemeinsamen Punkt an oder nahe dem Schirm 26. In Figur 2 veranschaulicht die Linie P-P die sogenannte Ablenkebene der Röhre, worunter man die Ebene versteht, in der die nach hinten verlängerte Achse eines jeden abgelenkten Elektronenstrahls die Ursprungsachse dieses Strahls (d.h. seiner Achse bei Nullablenkung) schneidet. Gewöhnlich ändert sich bei solchen Röhren der Ort der Ablenkebene längs der Röhrenachse etwas, wenn sich der Ablenkwinkel ändert. Der Schnittpunkt der Ablenkebene mit der Röhrenachse A-A markiert das Ablenkzentrum des mittleren Strahls der Röhre bei Nullablenkung, ^er Schim 26 besteht aus einer Vielzahl paralleler Linien oder Streifen 28 (Figur 2) aus in verschiedenen Farben fluoreszierenden Leuchtstoffen. Vorzugsweise setzt sich der Schirm aus sich wiederholenden Dreiergruppen von jeweils rot-, grün- und blau-emittierenden Leuchtstoffstreifen zusammen.

Nahe am Schirm 26 ist in gewissem Abstand eine fokussierende Gitterelektrode 30 angeordnet. Dieses Fokussiergitter 30 enthält eine Vielzahl gerader, paralleler, vertikal verlaufender Drähte 32 aus leitendem Material, die quer zur Bahn der Elektronen straff gespannt sind. Um die Drähte 32 in ihrer Stellung zu halten, sind sie vorzugsweise in einer (nicht dargestellten) Glasmasse eingeschmolzen, die sich als Dichtung zwischen dem trichterförmigen Teil 18 und der Endkappe 14des Kolben 12 befindet. Wie im einzelnen noch erläutert werden wird, werden das Gitter und der Schirm 26 auf verschiedene elektrische Potentiale gelegt und durch die Potentialdifferenz bilden sich elektrische Felder, die wie eine Vielzahl von Elektronenlinsen wirken und die durch das Gitter auf die Leuchtstoffstreifen 28 des Schirm 26 fallenden Elektronenstrahlen fokussieren. Die Abmessungen der Gitterdrähte ujid der Leuchtstoffstreifen sind in den Zeichnungen aus Gründen der Anschaulichkeit übertrieben groß dargestellt·

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Beim Betrieb der Röhre läßt das Ablenkjoch 24 die Elektronen-Strahlen über das Gitter 30 wandern, so daß die abtastenden Strahlen eine Vielzahl von vertikal beanstandeten horizontalen Abtastzeilen beschreiben, um einen Raster auf dem Schirm zu bilaen. Das Gitter 30 und der Schirm 26 haben eine horizontale Hauptachse X-X und eine vertikale TIebenachse Y-Y. Das Gitter hat (vom Strahl-System 22 aus gesehen) einen linken und einen rechten Randbereich 34 und 36, die sich auf gegenüberliegenden Seiten der vertikalen Achse Y-Y befinden. Das Gitter 30 hat ferner einen oberen und einen unteren Randbereich 38 und 40, die sich auf gegenüberliegenden Seiten der horizontalen Achse X-X befinden. Im Gitter ist ausserdem ein erster mittlerer Bereich 42 definiert, der die vertikale Achse Y-Y umfaßt nnd sich vom oberen Rand zum unteren Rand des Gitters 30 erstreckt. Der linke und der rechte Randbereich 34 und 36 enthält den linken bzw. rechten Rand des Gitters und er-.streckt sich von diesem Rand sus um etwa ein Drittel des Abstandes zur vertikalen Achse nach inntn. Der besagte erste mittlere Bereich 42 erstreckt sich auf .jeder Seite der vertikalen Achse über eine Breite, die etwa ein Drittel der Entfernung von der vertikalen Achsa zum linken bzw. rechten Rand ist. Der obere und der untere Randbereich 3ö und 40 enthält den oberen bzw. unteren Rand des Gitters und erstreckt sich von diesem Rand aus um etwa ein Drittel der Entfernung zur horizontalen Achse nach innen. Schließlich ist noch ein zweiter mttlerer Bereich 44 definiert, der die horizontale Achse X-X umfaßt und sich zu beiden Seiten dieser Achse über etwa ein Drittel der Entfernung von dieser Achse zum oberen bzw. unteren Rand des Gitters erstreckt.

Die unteren Enden der Gitterdrähte 32 sind voneinander elektrisch isoliert. Die oberen Enden der Drähte sind aus dem Röhrenkolben herausgeführt und untereinander mittels einer noch zu beschrei benden Anordnung elektrisch verbunden. Dem Gitter 30 wird eine Spannung aus einer Spannungsquelle angelegt, die zwei Teile hat: eine veränderliche oder modulierende GifcerspannungsqueXe 46 und. eine Konstantspannungsquelle 48. Die modulierende Gitterspannungs-

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quelle 46 legt über eine Leitung 50 ein sich änderndes Potential an .den mittleren Gitterbereich 42. Die Konstantspannungsquelle legt über die Leitungen 52 und 5^ den linken und rechten Randbereich 54 und 36 des Gitters auf konstantes Potential.

Der Schirm 26 wird über eine Leitung 56 von der Konstantspannungsquelle 48 ebenfalls auf ein konstantes Potential gelegt. Die KoBtantspannungsquelle 48 kann ein Hochspannungsgenerator im herkömmlichen Hochspannungsteil eines Fernsehempfängers sein, dessen Niederspannungsklemme (oder Nullspannungsklemme) mit den Kathoden der Elektronenkanonen im Strahlsystem 22 verbunden ist. Das dem Schirm 26 angelegte Potential ist höher als das dem Gitter 50 zugeführte Potential, damit die gewünschte Fokussierwirkung auf die vom Gitter zum Schirm laufenden Teilstrahlen erreicht wird.

Die modulierende Gitterspannungsquelle 46 liefert ein Modulationssicnal, welches weiter unten beschrieben wird. Das Modulationssignal wird aus einer Welle erzeugt, die von einem herkömmlichen, die Vertikalablenkspule des Ablenkjochs 24 steuernden,Vertikaloszillator 62 abgeleitet värd. Die modulierende Spannungsquelle arbeitet daher mit Vertikalablenkfrequenz. Die Leitung 65 überträgt die besagte Welle vom Vertikaloszillator 62 zur modulierenden Gitterspannungsquelle 46. Die modulierende Gitterspannungsquelle 46 vermindert und erhöht das dem mittleren Bereich 42 des Gitters angelegte Potential. Eine Verminderung dieses Potentials erhöht die Potentialdifferenz zwischen Gitter und Schirm, weil der Schirm auf höherem Potential liegt als das Gitter. Dies wird von der modulierenden GJtterspannungsquelle 46 dann bewirkt, wenn de Elektronenstrahlen den mittleren Gitterbereich 44, d.h. den Bereich der horizontalen Achse abtasten. Eine Erhöhung der Potentialdifferenz verstärkt das elektrostatische Linsenfeld zwischen dem mittleren Bereich 42 des Gitters und dem Schirm, wodurch die Fokussierwirkung des Linsenfeldes in der ⁿitte des Gitters verstärkt wird. Hiernit wird die Unterfokussierung in diesem Bereich korrigiert, und die Breite des fokussierten Strahls auf dem Schirm wird verschmälert, so daß ein gleichzeitiges Auftreffen des Strahls auf Leuchtstoffstreifen verschiedener Farben

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und somit eine Farbunreinheit vermieden wird. Mit anderen Worten macht die verstärkte Fokussierung den fokussierten Strahl auf dem Schirm schmaler und verhindert somit, daß irgendein Teil des fokusLerten Elektronenstrahls auf zwei benachbarte Leuchtstoffstreifen trifft und dadurch eine Farbunreinheit verursacht.

Wenn das dem mittleren Bereich 42 des Gitters angelegte Potential durch die modulierende Spannungsquelle 46 erhöht wird, dann wird die Potentialdifferenz zv/ischen Gitter und Schirm kleiner (wegen des höheren Schirmpotentials). Die modulierende Spannungsquolle erhöht das Gitterpotential dann, wenn die abtastenden Strahlen über die unteren und- oberen Randbereiche 38 und 40 des Gitters laufen. Mit Abnahme der Potentialdifferenz wird das Linsenfeld zwischen Gitter und Schirm schwächer, wodurch die Fokussierwirkung der Linse nahe den Enden der vertikalen Achse vermindert wird. Hiermit wird die Überfokussierung in diesen Bereichen korrigiert, und die Breite der fokussierten Strahlen auf dem Schirm wird schmäler, so daß von ein- und demselben Strahl nur ein Leuchtstoffstreifen einer Farbe in einer Dreiergruppe getroffen v/ird und somit Farbunreinheiten vermieden werden.

Die Gefahr einer übermässigen Breite der fokussierten Strahlen im oberen und unteren Randbereich des Gitters und im Bereich des Schnittpunkts der vertikalen und horizontalen Achse beschränkt sich auf die Umgebung der vertikalen Achse (d.h. auf den mittleren Bereich 42). Die Gefahr übermässiger Strahlbreite nimmt fortschreitend von der vertikalen Achse nach aussen hin zum linken und rechten Randbereich 34 und 36 ab, wo sie praktisch ohne Bedeutung ist. Wie oben ausgeführt, ist jedoch bei Fokussiergitterröhren die Empfindlichkeit der Farbreinheit gegenüber Gitterspannungsänderungen in den linken und rechten Randbereichen sehr groß, und zwar infolge der Wirkung des zv/ischen Gitter und Schirm liegenden elektrischen Feldes auf die Elektronenbahnen. Diese letztgenannte Art der Empfindlichkeit der Farbreinheit nimmt fortschreitend vom linken und rechten Rand nach innen zur vertikalen Achse liin ab und hat in der Umgebung der vertikalen Achse keine Folgen mehr.

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Um das Problem des Einflusses von Gitterspannungsänderungen auf die Farbreinheit in den linken und rechten Randbereichen zu beseitigen, enthält das Pokussiergitter 30 eine Widerstandsanordnung mit zwei Widerständen 64- und 66, v/elche die oberen Enden der Gitterdrähte elektrisch miteinander verbinden. Die innen liegenden Enden der Widerstände 64 und 66 sind miteinander und mit den beiden mittleren Gitterdrähten verbunden, die von der modulierenden Gitterspannungsquelle 46 mit Vertikalablenkfrequenz beaufschlagt v/erden. Die übrigen Gitterdrähte sind nacheinander elektrisch mit Abgriffen oder Anzapfungen der Widerstände verbunden, und zwar in Richtung nach aussen zum linken und rechten Randbereich 54- und 56 hin, wo ein von der Konstantspannungsquelle 48 bereitgestelltes festes Potential herrscht. Dieses feste Potential am Rand ist so gewählt, daß die von diesen Randbereichen des Gitters fokussierten Elektronenstrahlen eine solche Breite haben, daß sie nicht auf zwei benachbarte Leuchtstoffstreifen treffen können und somit auch keine Farbunreinheiten im linken und rechten Randbereich des Schirms hervorrufen können. Die Widerstände 64- und 66 machen es möglich, in den Randbereichen 34- und 36 ein festes Potential und im mittleren Bereich 4-2 des Gitters ein modulierendes Potential anzulegen und an den übrigen Gitterdrähten eine sich kontinuierlich nach aussen zu den rechten und linken Randbereichen ändernde Potentialverteilung einzurichten. Die Widerstände brauchen sd.cn nicht nur bis zu den linken und rechten Randbereichen 54- und 36 zu erstrecken, sondern sie können bis zu den jeweils äussersten Drähten reichen, wie es in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist. Um die durch den Sromfluß in den Widerständen und durch die Kapazität der Gitterdrähte bedingte Eingangsleistung (und somit die erzeugte Wärme) gering zu halten, kann das Gitterpotential jedoch auch bereits bei einemDraht festgehalten werden, der sich näher an der vertikalen Achse befindet. Eine solche Ausführungsform ist in Figur 3 gezeigt, wo die Enden der Widerstände 68 und 70 an Stellen weiter innen vom linken und rechten Randbereich des Gitters liegen. Im Falle der Figur 3 beginnt jeder Widerstand in der Mitte des Gitters (d.h. an der vertikalen Achse)

und reicht bis etwa zur Härte des Abstandes von der Mitte zum je-

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weiligen Rand. Die restlichen weiter aussen liegenden Drähte auf r'eder Seite des Gitters sind an einen elektrischen Leiter angeschlossen, cer vom Detreffenden Widerstand zum äusseren Rand des Gitters verläuft. Die Anordnung nach Figur ^yj ist ansonsten ähnlicn aufgebaut wie die Anordnung nach Figur 1.

V/ie bereits ausgeführt wurde, moduliert die Spannungsquelle 46 das Gitterpotential mit der Vertikalablenkfrequenz, um die Breite der fokussierten Elektronenstrahlen längs der vertikalen Achse zu vermindern. Die hierzu erforderliche Änderung des Gitterpotentials (d.h. der Verlauf des Gitterpotentials zur Erreichung der bestmöglichen Fokussierung) läßt sich für praktische Zwecke aus folgender Gleichung bestimmen:

V- ^VS '
^VG ^b

3 cos θ + 1

wobei V_ß das dem mittleren Bereich 42 des Gitters angelegte Potential, V_g das dem Schirm 26 angelegte Potential und θ der Einfallswinkel des Elektronenstrahls auf das Gitter, gemessen an der vertikalen Achse, ist. Das heißt, ohne Rücksicht auf die schnelle horizontale Abtastbewegung, wird der Winkel θ gemessen zwischen der Einfallsrichtung des Strahls und der Normalen zur Gitteroberfläche bei einer Horizontalablenkung von 0. Der Winkel θ ist in Figur 4- dargestellt, wo D das Ablenkzentrum eines Elektronenstrahls, P der Schnittpunkt des Elektronenstrahls mit der Gitterebene und p¹ ein Punkt ist, der bei Nullablenkung auf der gleichen Abtastzeile wie P liegt. Der Winkel θ ist am Schnittpunkt der vertikalen und horizontalen Gifcberachse gleich Null, und bei manchen Röhren entspricht er den Vertikalablenkwinkel. Bei manchen Röhren wirken jedoch Faktoren mit, wie z.B. unterschiedliches Potential des Röhrenkonus und des Gitters, welche eine Biegung der Elektronenbahnen in der Nälie des Gitters zur Folge haben können, so daßder Winkel θ etwas vom Vertikalablenkwinkel abweicht. Wie "es bei Betrachtungen der vorljqgenden Art üblich ist, wird als Airflreffpunkt der Elektronenstrahlen auf das Gitter derjenige Punkt angesehen, der im Zentrum

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des von den Strahlen auf dem Gitter definierten geometrischen Musters liegt. Ebenso wird als Sinfausrichtung eine mittlere Strahlrichtung angesehen. Wenn der Strahlweg gekrümmt ist, wird als 5inf ausrichtung die Tangente der entsprechenden Kurve am Ort des Gitters angesehen.

Die Form einer das Gitterpotential modulierenden Kurve läßt sich für die Dauer einer Vertikalablenkperiode durch eine Parabel annähern, wie sie in Figur 5 gezeigt ist, v/o das Verhältnis des Gitterpotentials sum Schirmpotential die Ordinate darstellt und die Zeitachse die Abszisse ist. Die Kurve nach Figur 5 steht mit dor Position der Abtaststrahlen in folgender Korrelation: Wenn die Abtaststrahlen die oberste horizontale Abtastzeile durchlaufen, ist das Gitterpotential auf seinem Maximum, so daß das durch die Kurve dargestellte Potentialverhältnis ebenfalls maximal ist. Dieser Zustand entspricht in Figur5 dem oberen linken Spitzenwert, der ein Verhältnis von 0,366 zeigt. Wenn die Strahlen aufeinanderfolgende Zeilen längs des oberen Randteils des Gitters durchlaufen, nimmt das Gitterpotential fortschreitend ab, wie es in Figur mit dem oberen linken abfallenden Teil der Kurve dargestellt ist. Wenn die Strahlen in ihren Abtastzeilen allmählich näher zur horizontalen Achse des Gitters kommen, dann fällt das Gitterpotential allmählich in Richtung auf einen unteren Extremwert ab, der dann erreicht wird, wenn die Abtaststrahlen die horizontale Achse durchlaufen. Dieser Zustand entspricht dem tiefsten Punkt der Kurve, wo das Potentialverhältnis 0,25 ist. Wenn die Strahlen dann durch den unteren Randbereich des Gitters immer näher kommende Abtastzeilen laufen, wird das Gitterpotential fortschreitend höher, wie es mit dem aufsteigenden Ast der Kurve gezeigt ist. Wenn die Abtastsfccahlen im unteren Randbereich des Gitters angekommen sind, erreicht das Potential wieder seinen hohen Wert bis zu einem Maximum in der untersten Abtastzeile. Hiermit ist eine Vertikalablenkperiode beendet, die bei Zeilensprungabtastung einem Teilbild entspricht. Die Strahlen fahren dann durch ein zweites Teilbild, um.ein Vollbild des Rasters zu beschreiben. Beim Abtasten des zweiten Teilbildes folgt die Modulation des Gitterpotentials wieder der in Figur

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dargestellten Kurve von links nach rechts. Anschliessend wird das erste Teilbild des nächsten Vollbildes abgetastet, wobei das Gitterpotential wiederum gemäss dem Verlauf der in Figur 5 gezeigten Kurve von links nach rechts moduliert wird. Dieses Spiel wiederholt sich ständig, so lange die Röhre in Betrieb ist.

Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel hat die Röhre 10 ein Fokussiergitter mit einem Seitenverhältnis von 3·Λ und mit einer Diagonalen von 63»5 cm, sowie einen maximalen Ablenkhalbwinkel von 55 ° zu jeder Ecke. Eine solche Röhre wird im allgemeinen mit 110°-Röhre bezeichnet, und die in Figur 5 gezeigte Modulationskurve gilt für eine solche 11O°-Röhre. Röhren mit anderen Ablenkhalbwinkeln als 55° haben ähnliche Modulationskurven, wobei lediglich die Höhe der Maximalwerte an den Seiten der Kurven anders ist. Beim besagten Beispiel enthält das Fokussisrgitter in jedem Fall etwa 500 Drähte, und der Abstand zwischen den Drähten beträgt etwa 1 mm, gemessen zwischen den Mittellinien. Der Durchmesser der G±fcerdrähte liegt bei etwa 0,05 nun. Die Breite der Leuchtstoffstreifen auf dem Schirm ist etwa 0,33 mm, und der maximale Durchmesser Jedes Elektronenstrahls in der Ablenkebene ist etwa 1,3 mm. Der Abstand vom Ablenkzentrum zum Gitter beträgt etwa 22,2 cm, und der Abstand vom Gitter zum Schirm ist etwa 2,5 cm. Eine Vertikalablenkperiode dauert 1/60 Sekunden. Das Schirmpotential liegt bei 25 000 Volt, und die rechten und linken Randbereiche des Gitters werden auf ein Potential von etwa 8 330 Volt gelegt. Jeder Widerstand (z.B. 64) ist ein flacher Widerstandsstreifen mit einem Gesamtwiderstand von etwa 2 Megohm, und der Widerstandswert verteilt sich gleichmässig von einem Ende zum anderen. Die in jedem Widerstand verbrauchteVerlustleistung beträgt etwa 1 Watt. Bei einer solchen Röhre erfordert die Modulation des Gitterpotentials nach der oben angegebenen Gleichung eine Potentialänderung von etwa 9 150 Volt (als Maximalwert auf jeder Seite der in Figur 5 dargestellten Kurve) auf 6 250 Volt (am unteren Extremwert der Kurve). Dies entspricht einer Änderung des Verhältnisses V_G/V_ß von etwa 0,366 auf etwa 0,250.

Die Schaltung der modulierenden Gitterspannungsquelle 46 kann irgendeine Anordnung sein, ffi^nA^f^sAPU Aijj^e Wellenform nach Figur 5

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oder eine dieser eng angenäherte Wellenform erzeugen läßt. Es v/urde gefunden, daß die Wellenform nach Figur 5 durch eine Parabel angenähert werden kann, und in Figur 6 ist eine mögliche Form einer Schaltung zur Erzeugung einer solchen parabolischen Wellenform gezeigt. Gemäss dieser Figur enthält der Vertikaloszillator 62 eine herkömmliche Vertikal-indröhre 72, deren Kathode mittels eines geerdeten Widerstands 74- vorgespannt ist. Ein Kondensator 76 überbrückt den Widerstand 74 teilweise und erzeugt eine parabolische Wellenform mit Vertikalablenkfrequenz. Diese Wellenform wird über die Leitung 63 zur modulierenden Gitterspannungsquelle 46 gegeben. In dieser Schaltung 46 durchläuft die Welle einen veränderlichen Widerstand 78, der zur Einstellung der Amplitude der Parabel dienen kann. Die Parabelwelle gelangt dann über einen Koppelkondensator 80 zum Steuergitter einer Leistungsverstärkerröhre 82. Dieses Steuergitter ist über den Widerstand 84 geerdet, (bzw. mit Masse verbunden), um es auf einer Gleichspannung zu halten. Die Kathode der Verstärkerröhre 82 ist mittels eines geerdeten Widerstands 86 vorgespannt, der-von einem Kondensator 88 voll überbrückt ist.

Die Parabelwelle wird von der Anode der Verstärkerröhre 82 einer Klemme der Primärwicklung eines hinauftransformierenden Transformators 90 zugeführt, deren andere Klemme mit der Versorgungsquelle B⁺ der Röhre 82 verbunden ist. Die modulierende Gitterspannungswelle wird in der Sekundärwicklung des Transformators 90 erzeugt und dem mittleren Bereich des Fokussirgitters über die Leitung 50 zugeführt, wie oben beschrieben. Die andere Klemme der Sekundärwicklung des Transformators 90 ist mit einer einstellbaren Spannungsquelle V^ vetounden, womit der Gleichspanmingewert der modulierenden Gitterspannung eingestellt wird.

Die gemäß der Erfindung ausgebildeten Kathodenstrahlröhren . haben gxßen Vorteil· Das Problem einer übermässigen Breite der fokussierten Strahlen in der Umgebung der vertikalen Achse

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infolge der Überfokussierung an den oberen und unteren Handbereichen und infolge der Unterfokussierung an Schnittpunktbereich mit der horizontalen Achse wird mit der Erfindung gelöst. Außerdem gibt es bei dieser Lösung keinen störenden Einfluß auf die Farbreinheit im linken und rechten Randbereich des Schirms, wo die Empfindlichkeit der Farbreinheit gegen über Änderungen der Fokussiergitterspannung sehr groß ist.

Die Widerstände (z.3. 64) können aus irgendeinem geeigneten bekannten Widerstandsmaterial sein, z.B. aus Kohle. Jeder Widerstand kann die Spannungs- bzw. Potentialänderungen statt gleichmassig auch ungleichmässig, von einem zum anderen Zndo fortschreitend, den Gitterdrähten zuteilen. Andererseits kann auch die Dichtungsmasse, in v/elcher die Gitterdrähte eingebettet sind, eine Widerstandsmasse sein und zur Herstellung der notwendigen elektrischen Verbindungen und Bildung der Widerstände dienen. Die erfindungsgeiüässe Modulation der Fokussiergitterspannung kann .auch bei Röhren mit doppelter Gitter angewendet werden, wobei in diesem Fall die modulierende Spannung nur einem der Gitter (und zwar demjenigen mit dem niedrigeren Potential) zugeführt wird. Es können auch weniger als drei Slektronenstrahlen verwendet werden, und das erfindungsgemässe Prinzip läßt sich sowohl bei Schwarz-Weiß-Bildröhren als auch bei Farbbildröhren anwenden. Weiterhin sind im Rahmen der Erfindung noch viele andere Abwandlungen der beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele möglich.

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Claims (11)

1. Patentansprüche

   erät zur Bildwidergabe mit einer Kathodenstrahlröhre, in deren evakuiertem Kolben sich ein Leuchtstoffschirm, ein Strahlsystem zur Sendung von Elektronenstrahlen auf dem Schirm und ein Fokussiergitter befindet, welches in der Nähe des iichirms angeordnet ist und zur Fokussierung der Elektronenärahlen auf den Schirm eine Vielzahl von langgestreckten und parallel verlaufenden leitenden Elementen aufweist, gekennzeichnet durch eine mit dem Fokussiergitter (30) verbundene Schaltungsanordnung (46), mit der die elektrische Spannung zwischen dem Schirm (26) und jedem der Gitterelemente (52) veränderbar ist.
2. 2. Gerät nach Anspruch Ί, bei dem die Gitterelemente parallel zur vertikalen Achse des Schirms verlaufen und nahe einem mittlerem Bereich des Schirms angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zwischen dem Schirm (26) und den Gitterelementen (32) herrschenden Spannungen von Gitterelement zu Giterelement von der Schirmmitte nach beiden Seiten des Gitters hin ändern.
3. 3. Gerät nach Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungen zwischen dem Schirm (26) und den Gitterelementen (32) je nach Abstand der Gitterelemente von der Schirmmitte unterschiedliche Werte haben.
4. 4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster V/iderstand (64) mit einem Ende an ein mittleres Gitterelement und mit dem anderen Ende an ein äusseres Gitterelement an einer Seite (54) des Gitters (30) angeschlossen ist, und

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   daß die dazwischenliegenden Gitterelemente an verschiedene Abgriffe des ersten Widerstands (64) zwischen dessen Enden angeschlossen sind; und daß ein zweiter V/iderstand (66) mit einem Ende an das mittlere Gitterelement und mit dem anderen Ende an ein'zweites äusseres Gitterelement an der anderen Seite (36) des Gitters (30) angeschlossen ist und daß die dazwischen liegenden Gitterelemente an verschiedene Abgriffe des zweien Wideräands (66) zwischen dessen Enden angeschlossen sind.
5. 5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Widerstände (64,.66) parallel zueinander am Ausgang der Schaltungsanordnung (64) liegen.
6. 6. Gerät nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (46) mit dem Vertikaloszillator (62) für die Röhre verbunden ist, um die den V/iderständen (64, 66) angelegte Spannung mit der Vertikalablenkfrequenz der Röhre zu modulieren.
7. 7· Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltungsanordnung (46, 48) zum Anlegen einer konstanten elektrischen Spannung zwischen den Schirm (26) und das Fokussiergitter (30) vorgesehen ist, und daß die modulierte elektrische Spannung der Punktion

   3 cos £ + 1

   folgt, wobei V_G das modulierte elektrische Potential des Gitters, Vg das dem Schirm angelegte konstante elektrische Potential und θ der Einfallswinkel des Elektronenstrahls an der mittleren Vertikalachse bei Nullablenkung längs der Horizontalachse ist.

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8. 8. Verfahren zum Betrieb eines Bildwidergabegeräts mit einer Kathodenstrahlröhre, in deren evakuiertem Kolben sich ein Leuchtstof!'schirm, ein atrahlsystem zur Sendung von Elektronen auf den Schirm und in der Nähe des Strahlsystems angeordnete Feldspulen zur Lenkung der Elektronen in Form eines den Schirm abtastenden Strahls, sowie ein Pokussiergitter befinden,,welches in der Nähe des Schirms angeordnet ist und zur Fokussierung der Elektronen auf dem Schirm eine Vielzahl von langgestreckten beabstandeten leitenden Elementen aufweist, die parallel zur vertikalenAchse des Schirms verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Spannung zwischen dem Schirm und ,jedem einzelnen Element des Gitters abhängig von der Abtastbewegung des Elektronenstrahls inVertikalrichtung geändert wird.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Spannung zwischen dem Schirm und jedem Gitterelement erhöht wird, wenn der Elektronenstrahl über einen die Schirmmitte umgebenden mittleren Bereich des Schirms fährt.
10. 10. V_erfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Spannung zwischen dem Schirm und Jedem Gitterelement vermindert wird, wenn der Elektronenstrahl über die mittleren Bereiche des oberen und unteren Teils des Schirms läuft.
11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die elektrische Spannung zwischen dem Schirm und jedem Gitterelement von Gitterelement zu Gitterelement unterscheidet, und zwar in direkter Beziehung zum Abstand des jeweiligen Giberelements von der Schirmmitte·

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