DE2521491A1

DE2521491A1 - Mit vereinfachter konvergenz arbeitende farbbildwiedergabeeinrichtung

Info

Publication number: DE2521491A1
Application number: DE19752521491
Authority: DE
Inventors: William Henry Barkow; Josef Gross
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1974-05-20
Filing date: 1975-05-14
Publication date: 1975-12-04
Also published as: FR2272561B1; DE2521491C3; NL7505811A; NL184650B; ZA753146B; AT339388B; DK157226C; DE2521491B2; US3930185A; BR7502999A; DK157226B; SE7505094L; PL109121B1; IT1032000B; AU8112975A; DK219275A; BE829217A; GB1510536A; TR18648A; FI751396A

Description

Rr-a fi« «y-ia 7.Mai 1975

RCA 68,5O8 2521491 7788-75 Dr.v.B/E US Ser.No.471,626 Filed: May 20, 1974

PATKNTAN WALTE DR. INO. ERXST SOMMERFELD

DH. DIETER V. BEZOLD DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. IKG. WOLFGANG HEDSLER D-S MUENCIIEN 86

MA RIA-THEHESIA-STHASSK 22 POSTFA CH ββΟβββ

TELEFON 039/47(100« 47 OS IB

TELEX 522β3β TELEORAMM SOMBEZ

RCA Corporation

New York N.Y. (V.St.A.)

Mit vereinfachter Konvergenz arbeitende Farbbildwiedergabeeinrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine

mit vereinfachter Konvergenz arbeitende Farbbildwiedergabeeinrichtung mit einer Farbbildröhre, die einen Bildschirm und eine Vorrichtung zum Erzeugen von drei koplanaren Elektronenstrahlen enthält, ferner mit einer der Farbbildröhre zugeordneten statischen Konvergenzeinrichtung zum Konvergieren der drei Elektronenstrahlen in der Mitte des Bildschirms, und einem am Halsbereich der Farbbildröhre angeordneten Ablenkspulensatz, der Vertikal- und Horizontalablenkspulen zum rasterartigen Ablenken der Elektronenstrahlen enthält.

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Bisher wurde die Konvergenz der Elektronenstrahlen in einer Farbbildröhre im allgemeinen mit Hilfe von magnetischen Polschuhen bewirkt, die im Hals der Bildröhre angeordnet sind und durch sowohl mit zeilenfrequenten als auch mit bildfrequenten Konvergenzkonekturschwingungen gespeiste äußere EÄtromagnete erregt werden. Außer dieser sogenannten dynamischen Axialbereich-Konvergenzkorrektur ist manchmal noch eine Eckenkorrektur erforderlich, die mit zusätzlichen Korrekturschwingungen bewirkt wird, welche durch Kombination von" zeilen- und bildfrequenten Signalen gebildet werden. Konvergenzeinrichtungen dieser Art sind verständlicherweise teuer und für eine einwandfreie Strahlkonvergenz müssen viele Stellglieder abgeglichen werden.

In jüngerer Zeit sind Farbbildröhren entwickelt worden, die mit in einer waagerechten Ebene verlaufenden koplanaren Elektronenstrahlen arbeiten und insbesondere einen Bildschirm mit vertikal verlaufenden Leuchtstoffstreifen enthalten. Bei Röhren diesen Typs kann man dynamische Konvergenzeinrichtungen verwenden, die einfacher sind als die oben beschriebenen Konvergenzeinrichtungen für Farbbildröhren mit sogenanntem Delta-Strahlerzeugungssystem und einem Leucht stoff tr ipel enthaltenden Punktrasterleuchtschirm. Es ist bekannt, bei Röhren mit koplanaren Elektronenstrahlen zu deren Konvergenz Wicklungen, die ein magnetisches Quadropolfeld liefern, in Verbindung mit dem Ablenkspulensatz zu verwenden. Im allgemeinen müssen diese Quadropol-Wicklungen jedoch mit Schwingungen sowohl der Zeilen- als auch der Bildfrequenz gespeist werden und zur Einstellung der Konvergenz der Elektronenstrahlen ist eine Anzahl von Stellgliedern erforderlich. Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine Quadropolfeldwicklung vorzusehen und zusätzlich den die eigentlichen Ablenkspulen durchfließenden Ablenkstrora so zu bemessen, daß Konvergenz eintritt. Aber auch hier wird zum Abgleich eine Anzahl von Stellgliedern

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benötigt, die die Herstellungskosten erhöhen und die Wartung kompliziert machen.

Weiterhin ist in der US-PS 3 800 176 eine

Farbbildwiedergabeeinrichtung beschrieben, bei der die Konvergenz von drei koplanaren Elektronenstrahlen einer Farbfernsehbildröhre ohne jede dynamische Konvergenz bewirkt werden soll. Es wird jedoch erwähnt, daß es bei Bildröhren mit verhältnismäßig großem Bildschirm, wie Röhren mit einer Bildschirmdiagonale von etwa 63 cm, doch wünschenswert sein kann, eine einfache dynamische Konvergenzeinrichtung zu verwenden, damit eine zufriedenstellende Konvergenz an wirklich allen Punkten des Bildschirms gewährleistet ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe

zugrunde, eine besonders zweckmäßige, einfache und wirkungsvolle Konvergenzeinrichtung für diesen Zweck anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch

die im Patentanspruch 1 unter Schutz gestellte Farbbildwiedergabeeinrichtung gelöst.

Eine mit vereinfachter Konvergenz arbeitende Farbbildwiedergabeeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält eine Farbfernsehbildröhre mit einem drei verschiedene Farbleuchtstoffelemente umfassenden Bildschirm und einer Elektronenstrahlerzeugungsanordnung, die drei koplanare Elektronenstrahlen liefert. Der Farbbildröhre ist eine statische Konvergenzeinrichtung zugeordnet, mit der die drei Elektronenstrahlen im Mittelbereich des Leuchtschirms zur Konvergenz gebracht werden können. Am Hals der Röhre ist ein Ablenkspulensatz angeordnet, der Horizontal- und Vertikalablenkspulen enthält. Die Windungsverteilung der Horizontalablenkspulen ist so gewählt,

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daß ein negativer horizontaler isotroper Astigmatismus entsteht, um vertikale Linien längs der horizontalen Ablenkachse im wesentlichen zur Konvergenz zu bringen, während die Windungsverteilung der Vertikalablenkspulen so gewählt ist, daß horizontale Linien im wesentlichen parallel sind. Es sind ferner Maßnahmen getroffen, um den Ablenkspulensatz bezüglich der Bildröhre so verstellen zu können, daß die horizontalen Linien praktisch an allen Punkten des Bildschirms konvergieren und daß die vertikalen Linien längs der horizontalen Ablenkachse im wesentlichen konvergieren. Um den Halsbereich der Bildröhre sind Spulenwicklungsteile angeordnet, die im Hals bereich ein magnetisches Quadrupolfeld erzeugen, und diese Spulenwicklungsteile sind mit einer Anordnung zu ihrer Speisung mit bildfrequenten, (vertikalablenkfrequenten) Signalen verbunden, um die vertikalen Linien zu konvergieren, so daß also die drei Elektronenstrahlen an praktisch allen Punkten des Bildschirms zur Konvergenz gebracht werden.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele

der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt und teilweise als vereinfachtes Schaltbild dargestellte Ausführungsform einer Farbbildwiedergabeeinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2a und 2b graphische Darstellungen zur Erläuterung von Eigenschaften der bei einer Ausführungsform der Erfindung verwendeten Horizontalablenkwicklungen;

Fig.3a und 3b und 3c graphische Darstellungen zur Erläuterung der Eigenschaften von Vertikalablenkwicklungen, die bei einer Ausführungsform einer Einrichtung gemäß der Erfindung verwendet werden;

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Fig. 4 eine graphische Darstellung eines magnetischen Quadrupolfeldes, wie es beim Betrieb einer Farbbildwiedergabeeinrichtung gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung verwendet wird;

Fig. 5a, 5b und 5c graphische Darstellungen der Eigenschaften von kombinierten magnetischen Quadrupol- und Vertikalablenkfeldern, wie sie beim Betrieb einer Einrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung auftreten;

Fig. 6 und 7 graphische Darstellungen von

Strichmustern (Testmustern), wie sie auf dem Bildschirm einer Farbbildwiedergabeeinrichtung gemäß der Erfindung auftreten können;

Fig. 8a, 8b, 8c und 9 verschiedene Anordnungen zum Erzeugen eines magnetischen Quadrupolfeldes für eine Einrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. IO die Windungsverteilung in einem

Quadranten eines Ablenkspulensatzes einer Einrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig. 11 eine graphische Darstellung der Anordnung der Windungsverteilung eines Ablenkspulensatzes für eine Einrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Farbbildwiedergabeeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erf-indung, die eine Farbbildröhre 2O enthält, welche im Horizontalschnitt in Draufsicht dargestellt ist. Die Farbbildröhre 20 hat einen Glaskolben 70 mit einer Frontscheibe 21. Auf der Innenseite der Frontscheibe 21 ist eine Reihe sich wiederholender Gruppen von Blau-, Grün- und Rot-Leuchtstoffelementen angeordnet.

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Der Glaskolben 70 hat einen Hals, in dem sich eine Elektronenstrahlerzeugungsanordnung 25 befindet, die drei koplanare horizontale Elektronenstrahlen B, E und R liefert, die durch Öffnungen 24 einer Lochmaske 23 auf entsprechende Farbleuchtstoff elemente auffallen. Der Halsbereich der Farbbildröhre 20 ist von einem Ablenkjoch umgeben, das einen Ferritkern enthält,auf den Leiter 27 gewickelt sind, die Vertikal- und Horizontalablenkspulen bilden. Das Ablenkjoch selbst kann auch Leiter enthalten, die ein magnetisches Quadrupolfeld erzeugen; hierauf wird im folgenden noch eingegangen werden. Der Hals der Farbbildröhre ist hinter dem Ablenkjoch von einer statischen Konvergenzeinrichtung 28 umgeben, die in irgend einer geeigneten Weise ausgebildet sein kann und einstellbare Quadrupol- und Hexupol-Felder zur Verstellung der beiden äußeren Elektronenstrahlen bezüglich des mittleren Elektronenstrahles/erzeugen vermag. Einrichtungen dieser Art sind in der US-PS 3 725 831 genauer beschrieben. Hinter der statischen Konvergenzeinrichtung 28 befindet sich eine Einrichtung 29 zur Einstellung der Farbreinheit. Diese Einrichtung kannn zwei verdrehbare Metallringe enthalten, die je weils quer zu ihrem Durchmesser mit entgegengesetzten Polen magnetisiert sind. Die statische Konvergenzeinrichtung 28 und die Einrichtung 29 zur Farbreinheitseinstellung können, wie dargestellt, getrennte Einrichtungen oder auch in einer einzigen Einrichtung kombiniert sein. Die Einrichtung 29 zur Einstellung der Farbeinheit dient zur gemeinsamen Verstellung der drei koplanaren Elektronenstrahlen.

Mit der Quadrupolwicklungsanordnung ist

eine Schaltungsanordnung 32 zur Speisung dieser Wicklungen gekoppelt. Es ist ferner ein in üblicher Weise aufgebauter Vertikalablenkgenerator vorgesehen, der einen durch eine Kurve 31 dargestellten Ablenkstrom für die Vertikalablenkspulen erzeugt und ferner mit einer Diodenbrücke gekoppelt ist, die Dioden 33a, 33b, 33c und 33d enthält, welche

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in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise gepolt und geschaltet sind. Die Verbindung der Anoden der Dioden 33a und 33d ist über einen Widerstand 34 mit einem Ende der in Reihe geschalteten Quadrupolwindungen gekoppelt. Das andere Ende der Quadrupolwindungen ist mit der Verbindung der Kathoden der Dioden 33b und 33c gekoppelt. Die Diodenbrücke wandelt die lineare Sägezahnschwingung gemäß der Kurve 31 in bekannter Weise in eine näherungsweise parabeiförmige Schwingung um. Der parabelartig verlaufende StrSm^Her Schwingung 35 ist für die Speisung der Quadrupolwindungen geeignet, da er die gewünschten Magnetfelder erzeugt, auf die unten noch eingegangen wird. Das Ablenkjoch enthält ferner Horizontalablenkspulen, die mit einem Ablenkstrom von einem üblichen Horizontalablenkgenerator gespeist werden. Dies ist jedoch zur Vereinfachung der Zeichnung nicht dargestellt.

In Fig. 2a ist das Horizontalablenkfeld

dargestellt, das durch die Horizontalablenkspulen des in Fig. 1 dargestellten AblenkJoches erzeugt wird. Man beachte, daß die Horizontalablenkspulen eine solche Windungsverteilung haben, daß ein kissenförmiges Magnetfeld entsteht, wie durch magnetische Flußlinien 40 dargestellt ist. Dieses Magnetfeld ist in der Mitte am schwächsten und wird in horizontaler Richtung nach außen hin zunehmend stärker. Ein solches Feld erzeugt einen negativen horizontalen isotropen Astigmatismus einer Größe, wie es für die Konvergenz vertikaler Linien längs der horizontalen Ablenkachse erforderlich ist; man kann dies auf dem Bildschirm der Farbbildröhre gemäß Fig. 1 sehen, wenn man auf ihm ein übliches Testbild mit sich kreuzenden (horizontalen und vertikalen) Linien wiedergibt.

In Fig. 2b ist die relative Größe dieses Ablenkfeldes durch eine Kurve H dargestellt. Auch hieraus

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-βίε t ersichtlich, daß dieses Magnetfeld an den Rändern bzw. den äußeren Teilen der X- bzw. horizontalen Ablenk- Achse stärker ist als in der Mitte.

In Fig. 3a sind Flußlinien 41 des Ablenkfeldes dargestellt, welches durch die Vertikalablenkspulen des Ablenkjoches der Einrichtung gemäß Fig. 1 erzeugt wird und dazu dient, die Elektronenstrahlen in Vertikalrichtung abzulenken. Aus Fig. 3a ist ersichtlich, daß die magnetischen Flußlinien 41 in der Nähe der horizontalen Mittellinie stärker konzentriert sind als oben und unten. Das in Fig. 3a dargestellte Magnetfeld wirkt auf die Elektronenstrahlen in der oberen Hälfte des Rasters.

In Fig. 3c ist eine Kurve H_v dargestellt,

die die Stärke des magnetischen Vertikalablenkfeldes als Funktion des Abstandes von der Mitte der Vertikalablenkachse Y angibt.

Fig. 3b zeigt das Vertikalablenkfeld, das

die Vertikalablenkspulen für die Ablenkung der Elektronenstrahlen in der unteren Hälfte des abgetasteten Rasters erzeugen. Dieses Ablenkfeld ist vom selben Typ wie das in Fig. 3a dargestellte Magnetfeld mit der Ausnahme, daß es die entgegengesetzte Richtung hat. Die magnetischen Flußlinien 41 haben wieder in der Mitte des Rasters eine höhere und in der Nähe des oberen und unteren Teiles des abgetasteten Rasters die niedrigste Konzentration oder Stärke. Die Kurve H in Fig. 3c gilt auch für die Flußkonzentration des in Fig. 3b dargestellten Magnetfeldes.

Fig. 4 zeigt ein magnetisches Quadrupol-

feld mit magnetischen Flußlinien 42, das durch die bei der Einrichtung in Fig. 1 verwendete Quadrupolwicklungsanordnung

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erzeugt wird. Das Quadrupolfeld läßt sich einfacher durch die eingezeichneten Pfeile darstellen, die radial auf die vier Pole 43a, 43b, 43c und 43d zeigen, welche voneinander einen Winkelabstand von im wesentlichen 90° und von der Horizontal- und Vertikal-Ablenkachse jeweils einen Winkelabstand von im wesentlichen 45° haben. Es sei jedoch, darauf hingewiesen, daß für Ablenkjoche mit anderer Windungsverteilung unter Umständen andere Winkelabstände der Pole erforderlich sein können.

Die Wirkung des Quadrupolfeldes besteht

darin, daß der Blau- und Rot-Strahl in den jeweiligen Richtungen vom mittleren Grün-Strahl weg verschoben werden. Diese Strahlbeeinflussung ist ein Merkmal der vereinfachten Konvergenzanordnung der Wiedergabeeinrichtung gemäß der Erfindung.

In den Fig. 5a und 5b sind magnetische

Feldkonfigurationen dargestellt, die sich aus der Kombination des Vertikalablenkfeldes und des Quadrupol-Ablenkfeldes ergeben. Aus Fig. 5a ist ersichtlich, daß die Flußlinien 41 im unteren Teil des Rasters bzw. des Ablenkbereiches konzentrierter und gerader sind als im oberen Teil und nach oben hin zunehmend stärker gekrümmt und weniger konzentriert werden. Das in Fig. 5a dargestellte Ablenkfeld dient zur Ablenkung der drei Elektronenstrahlen in der oberen Hälfte des Rasters. Die Stärke dieses Ablenkfeldes ist durch die ausgezogen gezeichnete Kurve Η_χ in Fig. 5c als Funktion des Ortes längs der Y-Achse dargestellt. Man sieht, daß der Fluß in der oberen Hälfte dem Betrag nach größer ist als in der unteren Hälfte; die Grenze zwischen den beiden Rasterhälfte bildet die horizontale oder X-Achse.

Fig. 5b zeigt das Feld, das sich durch 509849/0683

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eiie Kombination des VertikalablenkfeIdes und des Quadrupolablenkfeldes ergibt und die Elektronenstrahlen in der unteren Hälfte des Rasters beeinflußt. Bei dem Feld gemäß Fig. 5b sind die magnetischen Flußlinien 41 oben im Raster gerader und stärker konzentriert als unten und ihre Krümmung nimmt nach unten hin zu, während gleichzeitig ihre Konzentration abnimmt. Die Feldstärke H dieses Feldes ist durch die gestrichelte Kurve in Fig. 5c dargestellt.

Fig. 6 zeigt ein Testbild mit sich kreuzenden horizontalen und vertikalen Linien, wie es auf dem Bildschirm eines Fernsehempfängers mit Hilfe eines konventionellen Testbildgenerators erzeugt werden kann. Genauer gesagt, zeigt Fig. 6 den Verlauf der Linien des Testbildes, wenn die Elektronenstrahlen durch die in den Fig. 2a, 3a und 3b dargestellten Ablenkfelder ohne zusätzliches Quadrupolmagnetfeld jedoch mit in Betriebsstellung befindlichem Ablenkjoch am Hals der Farbbildröhre abgelenkt werden. Es ist ersichtlich, daß die horizontalen roten, grünen und blauen Linien parallel zueinander verlaufen und an allen Punkten des Rasters konvergieren. Die in Fig. 6 dargestellten geringen Abstände zwischen diesen drei Linien sollen lediglich zeigen, daß es sich um drei Linien handelt, in der Praxis fallen die drei Linien im wesentlichen zusammen. Die vertikalen roten, grünen und blauen Linien konvergieren auf der horizontalen Ablenkachse, nicht jedoch im oberen und unteren Teil des Basters. Man sieht, daß die Abstände der roten, grünen und blauen Linien in den linken und rechten oberen und unteren Teil des Rasters (also in den Ecken des Rasters) größer sind als in der Mitte des oberen und unteren Randes des Ransters. Wie in der bereits erwähnten ÜS-PS 3 8OO 176 erläutert ist, kann man durch geringe Verlagerung des Ablenkjoches bezüglich der Bildröhre das magnetische Ablenkfeld des Ablenkjoches bezüglich der Elektronenstrahlen so einjustieren, daß die

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horizontalen Linien überall und die vertikalen Linien auf der horizontalen Achse konvergieren. Außer einer Verschiebung kann auch eine Verkippung des AblenkJoches zweckmäßig sein, um die gewünschte Konvergenz einstellen zu können. Zur Realisation der Erfindung kann in dieser Hinsicht irgend eine konventionelle Ablenkspulenhalterung verwendet werden, die ein axiales Verschieben, Verdrehen, Verschieben in Querrichtung und gewünschtenfalls Verkippen des Ablenkspulensatzes ermöglicht und den Ablenkspulensatz in der eingestellten Stelling festzulegen gestattet. Die Horizontalablenkspulen sind so ausgelegt, daß sich die vertikalen Linien auf der horizontalen Ablenkachse im wesentlichen decken, also dort konvergieren. Die Windungsverteilung der Vertikalablenkspulen ist so gewählt, daß die horizontalen Linien an allen Punkten des Rasters im wesentlichen parallel sind.

Fig. 7 zeigt den Zustand der vertikalen und horizontalen Linien, wenn zu der das Testbild gemäß Fig. 6 ergebenden, oben erwähnten Anordnung zusätzlicn/aas Quadrupolmagnetfeld verwendet wird. Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß sowohl die horizontalen Linien als auch die vertikalen Linien konvergieren, also sich decken. Vereinfacht ausgedrückt, sind die Ablenkspulen so ausgelegt und das Ablenkjoch ist bezüglich der Bildröhre so positioniert, daß die horizontalen Linien sich an allen Punkten des Rasters decken und die vertikalen Linien sich auf der horizontalen Ablenkachse decken. Die Vertikalablenkspulen sind ferner so ausgelegt, daß der anisotrope Astigmatismus, der manchmal als "Trapezfehler^H bezeichnet wird, so klein wie möglich ist. Ein Trapezfehler liegt dann vor, wenn die durch die beiden äußeren Elektronenstrahlen geschriebenen Raster nicht rechteckig sondern trapezförmig sind. Man kann die Ablenkspulen so wickeln, daß dieser Trapezfehler praktisch vermieden wird, muß dabei jedoch den Kompromiß eingehen, daß im oberen und unteren Teil des Rasters

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eine Überkonvergenz der Elektronenstrahlen eintritt/ wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Durch das zusätzliche magnetische Quadrupolfeld werden die überkonvergierten vertikalen Linien wieder in Deckung gebracht, so daß die Elektronenstrahlen an allen Punkten des abgetasteten Rasters im wesentlichen konvergieren, was am einfachsten durch ein Kreuzgitter- Testbild festgestellt werden kann und in Fig. 7 dargestellt ist.

Hinsichtlich der Definition der Bedingung, daß auf dem Bildschirm einer Farbbildröhre wiedergegebene vertikale oder horizontale Linien im wesentlichen parallel sein sollen, sei bemerkt, daß das Bild bei den meisten Fernsehempfängern trotz Verwendung von Kissenkorrekturschaltungen eine gewisse kissenförmige Verzerrung aufweist. Bei einem Bild mit kissenförmiger Verzeichnung werden außeraxiale gerade Linien gekrümmt wiedergegeben. Im wesentlichen parallele, gebogene Linien sind in diesem Falle dann tatsächlich zwei oder mehr Kurven, die einen im wesentlichen gleichbleibenden Abstand voneinander haben. Es kann sogar in der Praxis eine gewisse Überkreuzung der Linien auftreten, dies darf jedoch nicht solche Ausmaße annehmen, daß es bei der Bildwiedergabe stört. Auch wenn sich zwei Linien unter einem kleinen Winkel kreuzen, können sie also hier als im wesentlichen parallel zueinander verlaufend angesehen werden.

Im folgenden soll nun der Begriff "im wesentlichen konvergierend" bzw. "im wesentlichen zusammenfallend" definiert werden. Gewöhnlich wird vom Fernsehgerätehersteller für jeden speziellen Empfängertyp ein maximal zulässiger Wert für den Konvergenzfehler festgesetzt. Selbstverständlich ist es immer wünschenswert, die Konvergenzfehler möglichst weitgehend zu Null zu machen. Die Konvergenzfehler können aufgrund der Trennung der roten, grünen

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und blauen Linien eines Kreuzgitter-Testbildes festgestellt werden, die sich normalerweise decken sollten und mit einem üblichen Testbildsignalgenerator erzeugt werden können. Die Richtwerte für den Konvergenzfehler werden normalerweise dadurch ermittelt, daß man eine Anzahl von Komponenten, wie Ablenkjoch, statische Konvergenzeinrichtung und Quadrupolfeld-Wicklungen auf Bildröhren montiert, wobei alle Teile aus ordnungsgemäßer Produktion stammen, und den mittleren Konvergenzfehler bestimmt. Dieser mittlere Konvergenzfehler wird dann als Basis für das Konstruktionsziel verwendet. Bei der vorliegenden Erfindung liegt der mittlere Konvergenzfehler bei Verwendung von Toroid-Ablenkspulen an den ungünstigsten Stellen des Rasters in der Größenordnung von etwa 1,5 mm (16 mils). Bei Verwendung von Sattelspulen oder einer Kombination von Sattel- und Toroidspulen als Ablenkspulen im Ablenkjoch kann der mittlere Konvergenzfehler auf etwa 2,28 mm (90 mils) ansteigen. Selbstverständlich bleibt es dem Gerätehersteller unbenommen, andere Toleranzgrenzen für den Konvergenζfehler festzulegen und gewöhnlich sind auch die Konvergenzfehler bei manchen Empfängern etwas größer oder kleiner als der Mittelwert. Auch die Einjustierung der verschiedenen Bauteile hat notwendigerweise einen Einfluß auf den Konvergenzfehler, so daß bei Empfängern, die nach den Prinzipien der Erfindung konstruiert sind, der Konvergenzfehler praktisch Null sein oder auch Werte bis hinauf und über etwa 3mm (125 mils) annehmen kann.

Fig. 9 zeigt schemtatisch eine Anordnung

zum Erzeugen eines magnetischen Quadrupolfeldes durch Unsymmetrischmachen des Ablenkstromes in den Vertikalablenkspulen. Auf den Ferritkern 26 des Ablenkjoches sind zwei Vertikalablenkspulen 61a und 61b sowie zwei Horizontalablenkspulen 62a und 62b gewickelt. Die Horizontalablenkspulen sind parallelgeschaltet und über einen Kondensator 66, der dem Ablenkstrom

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einen S-förmigen Verlauf verleiht/ mit einem konventionellen Horizontalablenkgenerator 60 gekoppelt. Die Vertikalablenkspulen sind in der Reihe miteinander an den Vertikalablenkgenerator 30 angeschlossen.Den Klemmen des Vertikalablenkgenerators 30 sind zwei mit entgegengesetzter Polung in Reihe geschaltete Dioden 63 und 64 überbrückt. Die miteinander verbundenen Anoden der Dioden 63 und 64 sind über ein zur Stromeinstellung dienendes Potentiometer 65 mit einer gemeinsamen Klemme der Vertikalablenkspulen 61a und 61b gekoppelt. Für die folgende Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltungsanordnung sei angenommen, daß die Vertikal- und Horizontalablenkströme die an den Generatorausgangsklemmen angegebenen Polaritäten haben.

Läßt man die Schaltung mit den Dioden 63 und 64 sowie dem Potentiometer 65 einmal außer Betracht, so liefert der die Vertikalablenkspulen 61a und 61b durchfließende Vertikalablenkstrom ein Vertikalablenkfeld, wie es durch Flußlinien Φ^₂ und Φ * dargestellt ist. Der die Horizontalablenkspulen 62a und 62b durchfließende Horizontalablenkstrom erzeugt ein durch Flußlinien Φ_Η1 und Φ_Η2 dargestelltes Horizontalablenkfeld. Normalerweise sind die durch die Vertikalablenkspulen 61a und 61b erzeugten Vertikalablenkfelder symmetrisch in bezug aufeinander, da durch beide Spulen der gleiche Strom fließt. Man kann jedoch, wie festgestellt wurde, ein magnetisches Quadrupolfeld, das sich zum Konvergieren der oberen und unteren Teile der vertikalen Linien eignet (wie es anhand von Fig. 6 dargestellt und erläutert worden ist) dadurch erzeugen, daß man die Ströme in den Spulen 61a und 61b ungleich macht. Die erfaderliche Desymmetrierung erfolgt durch die Einschaltung der Dioden 63 und 64 sowie des Potentiometers 65 in die Schaltungsanordnung.

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Die im folgenden beschriebene und in Fig. 9 dargestellte Flußverteilung herrscht bei der Abtastung des oberen rechten Teiles des Rasters. Das auf die Elektronenstrahlen bei der Abtastung anderer Teile des Rasters wirkende Flußfeld läßt sich in entsprechender Weise bestimmen. Im betrachteten Falle fließt der Vertikalablenkstrom von der positiven Klemme des vertikalen Ablenkgenerators 30 durch die Spule 61a, das Potentiometer 65 und die Diode 63 zur negativen Klemme des Vertikalablenkgenerators 30. Die Diode 64 ist in Sperrichtung vorgespannt. Es fließt ferner Ablenkstrom von der positiven Klemme durch die Spule 61a und die Spule 61b zur negativen Klemme. Das Potentiometer 65 und die Diode 63 bilden also einen die Vertikalablenkspule 61b überbrückenden Stromweg für den Ablenkstrom. Die Vertikalablenkspule 61a erhält den vollen Ablenkstrom. Die Einstellung des Potentiometers 65 bestimmt den Strom durch die Spule 61b und damit den Unterschied oder die Unsymmetrie der die Vertikalablenkspulen 61a und 61b durchfließenden Ströme. Durch die Verringerung des die Vertikalablenkspule 61b durchfließenden Stroms wird der Fluß Φ_ν1 herabgesetzt und dies ist äquivalent einem entgegenwirkenden Korrekturfluß Φ .., der mit der Vertikalablenkspule 61b verkettet ist, und einem unterstützenden Korrekturfluß Φ_ρο/ der durch die Vertikalablenkspule 61a erzeugt wird. Wenn also Φ_ν- kleiner als Φ_γ2 ist, ergibt sich ein resultierender gemeinsamer Ablenkfluß Φ für die beiden Spulen, der gleich ( Φ_γ1 + Φ_ν2)£ ist und Φ_α1 ist gleich (Φ_ν2-Φ_ν1)/2 ist gleich $_C2· ^Der tatsächliche Fluß im oberen Teil des Rasters, Φ_ν1 ,-ist gleich Φ_ν - Φ .. und der tatsächliche Fluß im unteren Teil des Rasters, $_v2/ ^ist gleich Φ_ν + Φ_ν2·

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Wenn die Parallelschaltung der Horizontalablenkspulen 62a und 62b durch Unterbrechung einer Verbindung aufgetrennt würde, würden die beiden Korrekturflüsse Φρ.. und Φ ₂ in den Ferritkern 26 eingeschlossen bleiben, da sie gleichen Betrag und gleichen Sinn haben. Der Gesamtkorrekturfluß Φ_ der dann gleich Φ_₁ und gleich Φ_₂ ist, induziert in den Horizontalablenkspulen 62a und 62b Spannungen, die gleichen Betrag und Polaritäten haben, die an den Spulenklemmen durch mit Kreisen umgebene Vorzeichensymbole angegeben sind. Wenn jedoch die Horizontalablenkspulen wie bei Fig. 9 parallelgeschaltet sind, heben sich die entgegengesetzt gleichen Spannungen an den Spulen 62a und 62b auf. Die Spulen sdiüeßen also die durch den Korrekturfluß Φ-, induzierte Spannung kurz. Dies hat entgegengesetzt gleiche Flüsse Φ' . und Φ'₂ in den Horizontalablenkspulen 62 und 62b zur Folge. Im Endeffekt entstehen vier Korrekturflußkomponenten Φρ-, Φρ~ Φ¹ * und Φ'_c2/ die das gewünschte magnetische Quadrupolfeld für die Konvergenz der vertikalen Linien des Rasters bilden.

Wenn die Elektronenstrahlen in den unteren Teil des Rasters abgelenkt werden, leitet die Diode 64 und die Vertikalablenkspule 61a erhält nicht den vollen Ablenkstrom, so daß sich wieder die gleiche Quadrupolfeldkonfiguration mit den Flußrichtungen Φ_.. = Φ , und Φ' = Φ' ergibt, wie es in Fig. 9 dargestellt ist.

In den Figuren 8a, 8b und 8c sind Einrichtungen zum Erzeugen eines magnetischen Quadrupolfeldes dargestellt, wie sie bei der mit vereinfachter Konvergenz arbeitenden Wiedergabeeinrichtungen gemäß der Erfindung verwendet werden können.

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Bei der Anordnung gemäß Fig. 8 sind auf

den Ferritkern 26 des Ablenkjoches vier Quadrupolwicklungsteile 47a, 47b, 47c und 47 d gewickelt, die alle in Reihe miteinander an Ausgangsklemmen einer Schaltungsanordnung 32 zum Erzeugen eines Korrekturstromes angeschlossen sind. Die Schaltungsanordnung 32 kann ähnlich ausgebildet sein wie die Schaltungsanordnung 32 in Fig. 1 und einen vertikalfrequenten Strom mit parabolischem Verlauf zur Speisung der Quadrupolwicklungen liefern. Man kann die Quadrupolwicklungsanordnung in dieser und den anderen Figuren jedoch auch mit Strömen speisen, deren Verlauf nicht rein parabelförmigJLst. Z.B. kann der Parabelschwingung eine Sägezahnschwingung überlagert werden. Der die Quadrupolwicklungsteile 47a bis 47d durchfließende Strom erzeugt die dargestellten Flußlinien und damit das gewünschte Quadrupol-Ablenkfeld.

In Fig. 8b ist eine andere Version einer

Vorrichtung zum Erzeugen eines Quadrupol-Ablenkfeldes dargestellt. Sie enthält zwei C-förmige Magnetkerne 48a und 48b, die horizontal auf entgegengesetzten Seiten des Halses der Bildröhre hinter dem Ablenkjoch angeordnet sind. Auf die Magnetkerne 48a und 48b sind zwei Spulenwicklungsteile 49a bzw. 49b gewickelt, die in Reihe miteinander zwischen die Ausgangsklemmen der Schaltungsanordnung 32 zum Erzeugen des Korrekturstromes geschaltet sind. Der durch die Spulenwicklungsteile 49a und 49b fließende Korrekturstrom erzeugt eine Flußverteilung, die das gewünschte magnetische Quadrupol-Ablenkfeld darstellt.

In Fig. 8c ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Quadrupol-Ablenkfeldes dargestellt. Sie enthält vier Kerne 50a, 50b, 50c und 50d aus magnetisch permeablem Material, die mit ra-

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dialer Lage am hinteren Teil des Ablenkjoches so montiert sind, daß sie das von diesem erzeugte Ablenkfeld nicht verzerren. Die Kerne sind z.B. bei diesem Ausführungsbeispiel an einem am Ablenkjoch angebrachten Halterungsring befestigt und auf diametral gegenüberliegenden Seiten des Ablenkjoches mit Winkelabständen von 90° in bezug aufeinander und 45° bezüglich der vertikalen und horizontalen Ablenkachse angeordnet. Wegen der Befestigung am Ablenkjoch macht das Quadrupolfeld die Bewegungen des Ablehkfeldes mit, wenn das Ablenkjoch verstellt wird. Auf die Kerne 50a bis 5Od sind entsprechende Spulen 51a bis 51d gewickelt. Diese Spulen sind in Reihe miteinander an die Ausgangsklemmen einer Schaltungsanordnung 32 zum Erzeugen eines Korrekturstromes angeschlossen. Der von dieser Einrichtung erzeugte und durch die Spulen 51a bis 51d fließende Korrekturstrom erzeugt das erforderliche Quadrupol-Ablenkfeld.

In den Figuren 8a, 8b, 8c und 9 sind vier

verschiedene Vorrichtungen zum Erzeugen der erforderlichen Quadrupolfeider dargestellt. Die jeweiligen Vorrichtungen können getrennte, auf das Ablenkjoch gewickelte bzw. auf diesem angeordnete Spulenteile enthalten oder die erforderlichen Felder können von Teilen der Ablenkwicklungen erzeugt werden oder die Vorrichtungen können hinter dem Ablenkjoch oder am hinteren Ende des AblenkJoches angeordnet sein. Selbstverständlich kann man bei der Realisierung der Erfindung auch andere Anordnungen zum Erzeugen von Quadrupolfeldern verwenden.

In Fig. 10 ist die Windungsverteilung in

einem Quadranten eines toroidalen Ablenkjoches dargestellt, das in einer Einrichtung gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Die Striche χ und y stellen die horizontale bzw. vertikale Ablenkachse des toroidalen Ablenkjoches dar, bei

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dem es sich um das Ablenkjoch der Einrichtung gemäß Fig. 1 handeln kann. Die durch einen Kreis dargestellten Leiter oder Windungen bilden die das Horizontalablenkfeld erzeugenden Horizontalablenkspulen. Dir durch ein Kreuzchen dargestellten Windungen bilden die Vertikalablenkspulen. Die durch ein Dreieck dargestellten Leiter bilden getrennte Wicklungsteile zum Erzeugen eines Quadrupolfeldes und sind toroidartig um den Kern des toroidalen AblenkJoches gewickelt. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 sind vier Windungslagen mit den dargestellten Abständen und Lagen vorhanden, um die gewünschten Spulenwicklungsteile zu bilden. Die im Speziellen dargestellte Windungsverteilung eignet sich für Bildröhren mit einem Ablenkwinkel von 11O° und einer Bildschirmdiagonale von etwa 63 cm (25").

Fig. 11 ist eine graphische Darstellung,

aus der die Anordnung der Windungsverteilung w eines Ablenkjoches für eine Einrichtung gemäß der Erfindung ersichtlich ist. Die Windungsverteilung w entspricht in ^dem der Quadranten I bis IV der in Fig. 10 dargestellten Windungsverteilung. Jeder Abschnitt erstreckt sich in jedem der Quadranten längs des Kernperimeters von der x- zur y-Achse. Die Leiter sind toroidal um den Ferritkern 26 gewickelt. Die Rückleiter, die sich anjäußeren Perimeter des Kerns 26 befinden, sind in Fig. 11 nicht dargestellt.

Bei der beschriebenen Ausführungsform der

Erfindung, in der eine Bildröhre mit 110° Ablenkwinkel und 63 cm Bildschirmdiagonale verwendet wurde, hat es sich gezeigt, daß bestimmte Anordnungen zu besonders guten Bildwiedergabeeinrichtungen führen. Es wurde insbesondere gefunden, daß die Längenabmessung des Ablenkjochkernes kleiner gehalten werden kann als bei den bekannten AblenkJochen für diesen

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Röhrentyp, wodurch sich eine höhere Horizontalablenkempfindlichkeit und eine große Ersparnis an Ferritmaterial ergeben. Diese Ersparnis wurde in Form zusätzlicher Vertikalablenkspulenwindungen ausgenutzt. Das Endergebnis war eine Verringerung des Leistungsverbrauches der Vertikalablenkschaltung um etwa 5 bis 6 Watt. Wegen der geringeren Länge des Kernes, der bei einem Ausführungsbeispiel etwa 10% kürzer war als der Kern eines entsprechenden bekannten Ablenkjoches, wird auch für eine vorgegebene Anzahl von Spulenwindungen weniger Kupferdraht benötigt, was wiederum das L/R- Verhältnis der betreffenden Spule verbessert.

Es wurde außerdem festgestellt, daß die

Verringerung der Kernlänge die elektronenoptische Leistungsfähigkeit eines AblenkJoches nicht verringert, bei dem der verkürzte Kern mit Spulen gemäß der Erfindung bewickelt ist. Das resultierende kompakte Ablenkjoch hat den Vorteil, daß auch die Ausdehnung des äußeren Feldes des Ablenk j oches kleiner als bisher ist. Bei Ablenkjochen mit langen Kernen können solche äußeren Felder unerwünschte Wechselwirkungen oder Kopplungen mit anderen Teilen des Fensehempfängers zur Folge haben.

Es ist schließlich noch festgestellt worden, daß eine Anordnung des Elektronenstrahlerzeugungssystems an einem weiter vorne im Hals der Bildröhre gelegenen Ort, wo seine Endabschirmung gerade noch frei vom hinteren Ende des Ablenkjoches ist, wenn sich dieses in seiner am weitesten nach hinten gezogenen Lage befindet, die Ablenkempfindlichkeit des Systems nicht wesentlich verringert aber andererseits zu einer höheren AufEsung führt, da das resultierende kompakte Wiedergabesystem die elektronenoptische Vergrößerung der Strahlfokussierungslinsen verringert.

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Die Elektronenstrahlerzeugungsanordnung,

die vorzugsweise in einem 29mm messenden Hals der Bildröhre untergebracht ist, entspricht im wesentlichen dem Typ, der in der US-PS 3 800 176 beschrieben ist, jedoch mit dem Unterschied, daß einige der Öffnungen in den strahlformenden Bereichen der Strahlerzeugungssysteme nicht rund sondern etwas elliptisch sind. Die ElektronenstrahlerzeugungsanQrdnung enthält außerdem mindestens eine gemeinsame strahlformende durchbrochene Elektrode, die eine eng tolerierte Konstruktion gewährleistet, so daß ein präzises Auftreffen der Elektronenstrahlen gewährleistet ist und das Ausmaß der in dieser Hinsicht erforderlichen Korrekturen klein gehalten werden kann.

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Claims

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9. Mai 1975

RCA 68,508

7788-75 Dr.v.B./bgr

Pat ent ansp r'ü ehe

Mit vereinfachter Konvergenz arbeitende Bildwiedergabeeinrichtung mit einer Farbbildröhre, die einen Bildschirm und eine Vorrichtung zum Erzeugen von drei koplanaren Elektronenstrahlen enthält, ferner mit einer der Farbbildröhre zugeordneten statischen Konvergenzeinrichtung zum Konvergieren der drei Elektronenstrahlen in der Mitte des Bildschirms, und einem am Halsbereich der Farbbildröhre angeordneten Ablenkspulensatz, der Vertikal- und Horizontalablenkspulen zum rasterartigen Ablenken der Elektronenstrahlen enthält, dadurch g ekennz eichnet, daß die Horizontalablenkspulen eine solche Windungsverteilung haben, daß sie einen negativen horizontalen isotropen Astigmatismus erzeugen, um vertikale Linien auf der horizontalen Ablenkachse im wesentlichen zur Konvergenz zu bringen; daß die Vertikalablenkspulen (6la, 6lb) eine solche Windungsverteilung haben, daß horizontale Linien auf dem Bildschirm im wesentlichen parallel verlaufen; daß der Ablenkspulensatz im bezug auf die Farbbildröhre (20) zur Einjustierung des von ihm erzeugten magnetischen Ablenkfeldes bezüglich der Elektronenstrahlen verstellbar ist, um horizontale Linien an allen Punkten des Bildschirms und vertikale Linien auf der horizontalen Ablenkachse im wesentlichen zur Konvergenz zu bringen; daß um den Halsbereich der Bildröhre Spulenwicklungsteile (47,48,49,5I)JdIe³¹¹ Halsbereich der Farbbildröhre ein magnetisches Quadrupol-Ablenkfeld erzeugen, angeordnet sind; und daß eine Schaltungsanordnung zum Speisen der Spulenwicklungsteile mit vertikal-

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frequenter Energie vorgesehen ist, die die vertikalen Linien derart zur Konvergenz bringt, daß die Elektronenstrahlen an allen Punkten des Bildschirms im wesentlichen kovergieren.
2. ßildwiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen des Quadrupolfeldes vier Wicklungsteile (47a-47d) vorgesehen sind, die symmatrisch beziglich der jeweiligen Enden der vertikalen und horizontalen Ablenkachse des Ablenkspulensatzes liegen (Fig. 8a).
3. Bildwiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1, oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalablenkwicklungen Toroidwicklungen sind.
4. Bildwiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Farbbildröhre einen Bildschirm mit sich wiederholenden Gruppen aus drei verschiedenen Farbleuchtstoffstreifen, die in vertikaler Richtung verlaufen, enthält.
5. Bildwiedergabeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung zum Speisen der das Quadrupolfeld erzeugenden Spulenwicklungsteile eine vertikalf-requente Schwingung (35) mit wenigstens annähernd parabeiförmigem Verlauf liefert.
6. Bildwiedergabeeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalablenkspulen (6la,b) eine solche Windungsverteilung haben, daß das entstehende Magnetfeld im Abwesenheit der Quadrupolspulenwindungs- ■ teile eine überkonvergenz der Elektronenstrahlen längs vertikaler Linien verursacht.

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J. Bxldwxedergabeeinrichtung nach Anspruch S₃, dadurch gekennzeichnet, daß die Quadrupolwieklungsteile mit ausschließlich vertxkalfrquenten Strömen gespeist sind.

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