DE2640187A1 - Farbbildroehre mit schattenmaske - Google Patents

Description

Farbbildröhre mit Schattenmaske

Die Erfindung betrifft eine Farbbildröhre mit Schattenmaske, und insbesondere eine Farbbildröhre mit Schattenmaske, die mehrere elektronenstrahldurchlässige Lochreihen aufweist, die sich senkrecht zu den Abtastzeilen erstrecken und jeweils mehrere einzelne Rechteck-Löcher zum Durchlassen oder Durchtritt ^der Elektronenstrahlen in Reihe mit vorbestimmter Teilung hat.

In letzter Zeit wurden zur Vereinfachung des Aufbaues des Ablenksystems und gleichzeitig zur Verbesserung der sichtbaren oder visuellen Schärfe des wiedergegebenen Bildes der Farbbildröhre mit Schattenmaske, wie z. B. der FarbeIektronanstrahlröhre oder dergl. (im folgenden als Elektronenstrahlröhre bezeichnet) Elektronenstrahlröhren mit Schattenmasken entwickelt und zunehmend verwendet, bei denen die Schattenmasken mit Lochreihen senkrecht zu den Abtastzeilen ausgestattet sind und jeweils mehrere elektronenstrahldurchlässige

8l-(Al466-03)KoF

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-ir-

Rechteck-Löcher (im folgenden als Löcher bezeichnet) haben, die vertikal in einer Linie oder Reihe mit einer vorbestimmten Vertikal -T ei lung angeordnet sind, und bei denen drei Elektronenstrahlerzeuger in einer Reihe oder Linie liegen, anstelle des bisher üblichen Farbbildes mit einer Schattenmaske, bei der kreisförmige Leuchtstoffpunkte in der Form eines gleichseitigen Dreieckes angeordnet sind. Jedoch wird · bei dieser Farbbildröhre ein Streifen- oder Fransenmuster, d. h. ein Moire großer Teilung,infolge der Wechselwirkung zwischen Schatten der Brückenteile zwischen den Rechteck-LÖchern, die vertikal in einem sich wiederholenden Muster mit der vorbestimmten Teilung angeordnet sind, und den

erzeugt Hell-Dunkel-Teilen der Abtastzeilen, um so die Bildqualität des erzeugten Bildes zu verschlechtern.

Es wurden bereits zahlreiche und verschiedene Anstrengungen unternommen, um das Moiro zu verringern. Bei einem herkömmlichen Verfahren v/eichen die Löcher der horizontal benachbarten Lochreihen voneinander hinsichtlich der vertikalen Lage um eine Entfernung 1/oC-P ab, mit <C = ganzzahlig und P = Vertikal-Teilung der Lochreihe. Dieses Verfahren geht von zwei Beobachtungen aus. Insbesondere ist einerseits das Moire durch die Abtastzeilen und die Versetzung bestimmt, da die Moiro-Teilung umso größer wird, wie der Unterschied zwischen der Teilung der Abtastzeile und der Vertikal-Teilung der Löcher in den Reihen kleiner gewählt ist, und da die Abweichung Plorizontal-Streifeη oder Fransen verursacht, deren Teilung P /oC ist. Mit anderen Worten, die Abweichung in der Vertikal-Lage zwischen den horizontal benachbarten Reihen führt zu einem Schattenmuster in horizontaler Richtung, und das Moiro wird umso unsichtbarer, je kleiner die Versetzung: gewählt ist, da das Verhältnis zwischen der Teilung der Abtastzeile und der Teilung des Schattenmusters dann groß wird.

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(φ

Andererseits wird entsprechend der anderen Beobachtung das horizontale Schattenmuster, d, h. die miteinander verflochtenen dunlclen und hellen Teile, nicht erzeugt, wenn der Gesamtwert der Elektronendurchlässigkeit oder der Durchtritt der Löcher für jede Abtastzeile gleichbleibt. Daher kann das Moir6 durch Einstellen der Abweichung und der Breite der Brückenteile zwischen den vertikal ausgerichteten Löchern in einer Reihe unterdrückt werden. Jedoch haben die Erfinder nach zahlreichen Versuchen ermittelt, daß das bisher diskutierte und oben beschriebene Verfahren das Moire in schrägen Richtungen nicht unsichtbar machen kann, obwohl dieses Verfahren sicher bein Unterdrücken des Moire in der Form eines hellen und dunklen Musters in der vertikalen Lage vorteilhaft ist.

Es wurde auch schon erwogen, die Löcher in einem belie- , bigen oder zufälligen Muster anzuordnen. Jedoch begegnet diese Lösung bei der Herstellung Schwierigkeiten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Farbbildröhre mit Schattenmaske anzugeben, bei der das Moire unsichtbar gemacht ist; die Schattenmaske soll dabei das Auftreten des Moire unterdrücken; unerwünschte Einflüsse des Moire aufgrund der Harmonischen des Luminanz- oder Leuchtdichte-Verteilungsmusters der Abtastzeilen und des Durchlässigkeits- oder Durchtritfe-Musters der vertikal angeordneten Löcher und aufgrund der geringen Linearität des Vertikal-Vertellungsmusters der Abtastzeilen sollen verringert werden; schließlich soll die Farbbildröhre allgemein im NTSC-, im PAL- und im SECAM-Parbfernsehsystem ohne jedes sichtbares einsetzbar sein.

Bei der Erfindung wird die Anordnung der Löcher so bestimmt, daß die Teilung und die Phase von Schwebungskompo-

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nenten, d. h. das Moire, das durch das wechselseitige Produkt der Vertikal-Durchlässigkeit oder des Durchtr.it Wer te ilungsmusters der Lochreihe und des Vertikal-Leuchtdichte-Verteilungsmusters der Abtastzeilen erzeugt ist, vorbestimmte Werte annimmt.

Genauer ausgedrückt, die erfindungsgemäße Schattenmaske ist so aufgebaut, daß sie wenigstens zwei verschiedene Arten von Lochreihen mit verschiedenen Versetzungen aufweist, die die folgende Bedingung erfüllen:

^k °'³⁵ P ^Ay ^ ^Kt °'³⁵ ρ ..(l

mit p = Teilung der Löcher in der Vertikal-Lochreihe, Δ y = Vertikal-Abweichung zwischen den Löchern in den horizontal benachbarten Lochreihen,

η = positiv ganzzahlig von 1 bis 5, und k = ungeradzahlig —. 2η.

Die erfindungsgemäße Schattenmaske ist besonders vorteilhaft, wenn das Leuchtdichte-Verteilungsmuster der Abtastzeile nicht durch eine Sinuswelle angenähert werden kann oder wenn der Schirmträger der Farbbildröhre an den Randteilen beträchtlich gekrümmt ist.

Die Erfindung sieht also eine Farbbildröhre mit einer Schattenmaske vor, die mit mehreren Vertikal-Lochreihen ausgestattet ist, die horizontal nebeneinander bzw. aneinander grenzend angeordnet sind, wobei jede Vertikal-Reihe die elektronenstrahldurchlässigen Löcher vertikal in einer Linie oder Reihe mit einer vorbestimmten Teilung P hat. Um das Auftreten vpn^oires möglichst unsichtbar zu machen, sind die Löcher so angeordnet, daß, wenn die räumliche Versetzung in den vertikalen Lagen zwischen zwei beliebigen Löchern

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"B

in den horizontal nebeneinander liegenden LochreihenAy beträgt, Kombinationen von wenigstens zwei verschiedenen Arten von Lochreihen mit verschiedenen Abweichungen Ay vorliegen, die die folgende Bedingung erfüllen:

yK- ViJD) p„ jL· λ. ,, X- ^- -r \J,JD ·η_πΓ

2ü ^Ύ ' ·" ^y ~ 2n ^y

mit η = wenigstens 1, 2, 3 oder k, und
k = ungeradzahlig ^= 2n.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Hauptteil einer Farbbildröhre in Perspektive, bei der die Erfindung angewendet werden kann,

Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht einer Schattenmaske,

Fig. 3 Beziehungen zwischen den Löchern, den Abtastzeilen, demDurchlässigkeits- oder Durchfritfc-Muster (Wellenform) der Löcher und dem Leuchtdichte-Vertei lungs muster (Wellenform) der Abtastzeilen,

Fig. 4 und 5 Moire-Muster,

Fig. 6 einen zulässigen Bereich des Moire infolge der Grundkomponente des Leuchtdichte-Verteilungsmusters oder der Wellenform der Abtastzeilen,

Fig. 7 graphische Beziehungen der Teilung der Löcher und der Teilung der Moir6s, die durch Harmonische des Leuchtdichte-Verteilungsmusters (Wellenform) der Abtastzeilen und durch die Harmonischen des Durchlass igkeits-Verteilungs- oder-äjiderungs-Musters der Löcher erzeugt werden,

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FIg. 8 Bereiche des Verhältnisses zwischen der Versetzung ΛΎ und der Teilung P , in denen das Moire aufgrund der η-ten Harmonischen unterdrückt werden kann,

Fig. 9, 15, 16, 19, 23, 26, 31 und 34 vergrößerte Teilansichten mit Anordnungen der Löcher in Schattenmasken entsprechend Ausführungsbeispielen der Erfindung,

Fig. 10 bis 14 Moire-Muster in der Schattenmaske der Fig. 9, Fig. 17 und l8 Moiro-Muster in der Schattenmaske der Fig.26,

Fig. 20 bis 22 Moire-Muster in der Schattenmaske der Fig. 19,

Fig. 24 und 25 Moire-Muster in der Schattenmaske der Fig. 23,

Fig. 27 und 28 Moiro-Muster in der Schattenmaske der Fig. 26,

Fig. 29 Beziehungen zwischen den verschiedenen Abtastsystemen des Farbfernsehens und der Teilung der Löcher,

Fig. 30 die Beziehung zwischen der Loch-Teilung und der Moire-Teilung,

Fig. 32 und 33 StärkeVerteilungen des Moire in ausgewählten Richtungen in der Schattenmaske der Fig. 31,

Pig· 35 bis 38 die Stärkeverteilung der Moires in ausgewählten Richtungen in der Schattenmaske der Fig. 34,

Pig· 39 θin zusammengefaßtes Moiro-Muster (Wellenform), das auf einzelnen Moires beruht,

Fig. 40 Raumfrequenzkennlinien eines visuellen oder sichtbaren Systems, und

Fig. 41 die Anisotropie der Antwort des visuellen Systems.

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Zur Vereinfachung der Beschreibung wird angenommen, daß die Erfindung bei einer in Fig.l dargestellten Farbbildröhre angewendet wird. In der Fig. 1 werden von einem Elektronenstrahl-Emissionssystem 9 aus drei Elektronenstrahlerzeugern 8 in linearer Anordnung emittierte Elektronenstrahlen 7 durch ein Ablenk-Magnetfeld abgelenkt, das durch das Ablenksystem β erzeugt wird, und dann werden die Elektronenstrahlen auf Leuchtstoffpunkte 4 der Primärfarben, d. h. Rot, Grün und Blau auf der Innenfläche 2 (im folgenden als Schirm bezeichnet) einer Frontscheibe 1 durch Rechteck-Löcher in einer Schattenmaske 3 gerichtet. Die Gestalt der Leuchtstoff punkte 4 entspricht der Gestalt der Löcher. Die relativen Lagen der einzelnen Leuchtstoffpunkte 4 der drei Primärfarben, die durch die durch ein Loch 5 verlaufenden drei Elektronenstrahlen 7 bestrahlt sind, werden aufgrund der geometrischen Ausbildung der drei Elektronenstrahlerzeuger 6 bestimmt.

Die Fig. 2 zeigt eine Schattenmaske in einer vergrößerten Teilansicht. Es ist gezeigt, daß die in vertikaler Richtung länglichen Löcher 5 zum Durchtritt der Elektronenstrahlen in der Vertikal-Richtung mit einer vorbestimmten Teilung P angeordnet sind. Die vertikal benachbarten Löcher 5 sind von einander durch ein Brückenteil 10 einer Breite b getrennt. Lochreihen, deren jede mehrere derartig angeordnete Löcher aufweist, liegen in Horizontal-Richtung nebeneinander, wobei eine Vertikal-Versetzung A y zwischen den Löchern in jeder horizontal benachbarten Lochreihe vorliegt.

Das Auftreten eines Moiro kann auf die folgende Weise erklärt werden: Der Schirm 2 wird durch die Elektronenstrahlen horizontal abgetastet, was zu Horizontal-Fransen oder -streifen

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AA

von hellen und dunklen Teilen auf dem Schirm 2 entlang der Abtastzeilen führt. Andererseits werden Schatten der Brückenteile 10, die für jede Teilung P vorgesehen sind, auf den Schirm 2 projiziert. Auf diese Weise wird das helle und dunkle Muster, d. h. das Moir6, auf dem Schirm infolge der Schwebung zwischen den dunklen Teilen der Abtastzeilen und den Schatten der Brückenteile 10 erzeugt. Das Moire selbst wird auf dem Schirm 2 beobachtet. Da jedoch das Auftreten des Moire darauf beruht, daß Teile der Abtastzeilen periodisch in der vertikalen Richtung aufgrund der entsprechenden Unterbrechung der Elektronenstrahlen 7 durch die mit Löchern versehene Schattenmaske 5 periodisch unterbrochen werden, ist es zur Vereinfachung der Beschreibung besser, wenn die Abtastzeilen als über der Schattenmaske liegend angesehen werden. In diesem Zusammenhang sei jedoch darauf verwiesen, daß die Teilung der Abtastzeilen auf der Schattenmaske um ungefähr 5 # zusammengezogen betrachtet werden sollte, da die Vertikal-Teilung P der Löcher 5 der Schattenmaske j5

«y

bei Projektion auf den Schirm 2 um ungefähr 5 % vergrößert ist. Da jedoch in allen Fällen das Verhältnis zwischen der Teilung der Abtastzeilen und der Teilung der Löcher unverändert bleibt, erfolgt die Beschreibung unter der Annahme, daß die Abtastzeilen auf der Schattenmaske vorliegen.

Die Fig. 3 zeigt Beziehungen zwischen den Löchern 5 der Schattenmaske und Abtastzeilen \K darauf sowie die Vertikal-Beziehung zwischen den Mustern oder Wellenformen der L'och-Durchlässigkeit bzw. der Abtastzeilen-Verteilung. In dieser Figur sind horizontal benachbarte Lochreihen 11 und 12 vorgesehen, während das Durchlässigkeits-Verteilungsmuster oder eine Wellenform G„(y) der Lochreihen erzeugt wird, wenn die Lochreihe 12 einheitlich durch die Elektronenstrahlen über die gesamte Fläche beleuchtet wird. Weiterhin ist mit dem Bezugszeichen 15 das Leuchtdichte-Muster oder die Wellenform G₁(y) der Abtastzeilen in Vertikal-Richtung versehen. Demgemäß

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kann das zusammengefaßte Muster oder die Wellenform bzw. das Signal G(y), das aus dem wechselseitigen Produkt der Signale G_(y) und G₁Cy) beruht, wie folgt ausgedrückt werden.

G(y) = G_s(y) * G₁Cy) mit

Oo

G₅ (y) = Bo + _n£₁ Bn cos nu;_s(y -^y)

und mit

^und y-v ⁼ f

*7

mit Bo = Gleichstromkomponente des Lochdurch lass igke its-Musters oder-SignaIs und

Bn = Amplitude der η-ten Harmonischen.

Das Signal G-, (y) kann im allgemeinen in ähnlicher Form zur Gleichung (j5) dargestellt werden:

G₁Cy) =Ao+ ^₁ Am cos m u) y (5)

mit Ao= Gleichstromkomponente in Fourier-Reihen, und Am = Amplitude der m-ten Harmonischen.

In Gleichung (5) drückt oU., die Winkelfrequenz aus, die durch die folgende Gleichung (7) gegeben ist:

UJ-, =;

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mit μ, = -J^- (8)

Das Signal G(y) stellt das Produkt der Gleichungen (3) und (6) dar. Da die Gleichung (3) eine orthogonale. Punktion ist, kann jeder Term hiervon getrennt verarbeitet werden. Demgemäß kann G (y), ^{das das} Produkt aus der m-ten Harmonischen von G₁Cy) und aus der m-ten Harmonischen von G₁Cy) ist, wie folgt ausgedrückt werden;

= [Bo + Bn cos η u) (y -Ay)] '(Ao + Am cos

_s AOBo ₊ ψ* cos C₂TTCp²- - P^- )y -

+ AoBn cos ^gJL (y - Λ y) + BoAm cos §5ÜIl y

y *i

η ₊ m

_{coS L2r( + } y} .

ι y

Der unterstrichene Term stellt die Moire-Komponente dar. Demgemäß können die Teilung P_M des Moire, die Phasendifferenz jzL hiervon, wenn eine Versetzung. Λ Y zwischen den Lochreihen vorliegt, und der Luminanz-Modulationstakt M des Moire jeweils durch die folgenden Gleichungen (10), (11) und (12) dargestellt werden:

^MM =

BnAm

M = 2Ä-ÖBO

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Der Leuchtdichte-Modulationstakt oder Faktor M_M wird durch die Breite b des in Fig. 2 dargestellten Brückenteiles und durch die Punkt-Helligkeitsverteilung bestimmt und kann nicht willkürlich geändert werden, obwohl das Moire unsichtbarer wird, wenn die Größe M_M abnimmt. Genauer ausgedrückt, M_M kann verringert werden, wenn der Durchmesser des hellen Punktes größer gewählt wird. Weiterhin kann M.. kleiner gemacht werden, indem b kleiner gewählt wird. Jedoch liegen durch die Praxis auferlegte Schranken beim Versuch vor, den hellen Punkt zu vergrößern sowie die Breite b des Brückenteiles zu verringern, da der Strom den Durchmesser der Punkte so klein als möglich wählt, um eine gute Scharfeinstellung zu erzielen, und da eine ausreichende mechanische Stabilität für die Schattenmaske angestrebt wird. Frei steuerbare bzw. einstellbare Größen sind daher P„ aus Gleichung (10) und ά. aus Gleichung (11).

Zunächst wird die Beziehung zwischen der Phasendifferenz ^L und dem Moire näher geprüft. Die Fig. 4 und 5 zeigen zwei Beispiele für die Raummuster des Moire. Dabei sind helle Teile 17 des Moire vorgesehen. In der Praxis sind drei Leuchtstoffpunkte der Primärfarben, d. h. Rot, Grün und Blau^ horizontal ausgerichtet und führen zur Beleuchtung des Schirmes. Für die Korrespondenz zwischen den Löchern der Schattenmaske und den klar anzuzeigenden Leuchtetoffpunkten ist in diesen Figuren jedoch lediglich das Lichtemissi ons muster des grünen Leuchtstoffpunktes dargestellt, der von den Punkten am hellsten ist. Es wird auch angenommen,daß der Brückenteil 17 dem Pegel der halben Amplitude des Vertikal-Leuchtdichte-Verteilungsmusters oder des Signals 18 des Moire entspricht. Wenn die Teilung der Signale 18 und 20

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auf den Leuchtstoffpunkt-Reihen 11' und 12' durch P„ mit der Annahme dargestellt ist, daß die Phasendifferenz zwischen den Signalen 18 und 20 l80° beträgt, dann hat das zweidimensionale Muster des Moire den in Fig. 4 gezeigten Verlauf, bei dem die Streifen oder Fransen der dunklen und hellen Teile kaum sichtbar sind und schräge Muster ebenfalls schwer wahrnehmbar sind, da. die Winkel gleich zueinander sind, unter denen die nach rechts und nach links ansteigenden Muster geneigt sind. Wenn die Phasendifferenz $ beträchtlich von z. B. I8o° bis 90° abweicht, wird das schräge Muster wahrnehmbar, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Daraus folgt, daß das MoIrO unsichtbar gemacht werden kann, wenn die Phasendifferenz jzL auf l8o° oder k * I8o° eingestellt wird, mit k = ungeradzahlig. Um die Phasendifferenz jzL. = 2 ηίίΔ y/P„ in einem vorbestimmten Bereich von + AQ bezüglich k*iT mit T= l8o° zu. begrenzen , müssen die folgenden Bedingungen erfüllt sein:

g 4 κίΓ+Λθ (13Α)

^Fy

und damit

2n ^rj- ^uy ~ 2n

Wenn zugelassen wird, daß die Differenz in der Antwort des visuellen Systems innerhalb J) dB liegt, beträgt J^ θ 63 , was einer Änderung um 35 % in ^y entspricht. Daher ist der Bereich der Versetzung Λ y gegeben durch ;

κ - ^Q»35 ρ ^ _A„, k +0,35 _r

= Sn

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Weiterhin lcann dieser Bereich auch mittels der Phasendifferenz ausgedrückt werden:

117° έ /rf_M ^ 243°

Im folgenden wird die Teilung P des Moire näher erläutert. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird angenommen, daß m = 1 in Gleichung (10) gilt. Die obere Grenze der Moire-Teilung P muß durch die Periode (Teilung) der oberen Grenzfrequenz des Videosignales beschränkt werden, das in Bildern auf dem Schirm wiedergegeben wird und diesen nicht überschreiten sollte. Da der Hilfsträger des Chrominanz- oder Parbdifferenzsignales beim NTSC-Fernsehsystem eine Frequenz von 3,58 MHz aufweist, liegt das Leuchtdichtesignal im Bandbereich ^= 3,58 MHz. Die Obergrenze kann so auf 3,6 MHz eingestellt werden. Die Teilung des durch das Signal dieser Frequenz wiedergegebenen Bildes entspricht 3,5 in Termen der Teilung der Abtastzeilen. Da die Phasendifferenz zwischen Moires, die durch horizontal benachbarte Lochreihen wiedergegeben werden, erfindungsgemäß auf l8o eingestellt ist, ist die Teilung der Horizontal-Fransen oder -streifen des Moiro in der Wirksamkeit die Hälfte, von P . Daher ist die zulässige Obergrenze der Moire-Teilung gegeben durch;

4^ Ϊ 7,0 (14)

Die Beziehungen zwischen P und η entsprechend den Gleichungen (10) und (14) mit m = 1 (entsprechend den obigen Erläuterungen) ist in Fig. 6 an der durch "Vollbild" gekennzeichneten Stelle angegeben. In dieser Figur zeigtjein einziges Liniensegment den Bereich mit η = 1, während doppelte und dreifache Liniensegmente die Bereiche mit η = 2 bzw. η = 3 angeben. Alle dargestellten Bereiche von P /P₁ hin-

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sichtlich des Voll- oder Einzelbildes sind die Zonen, in denen die Teilung P-, des Moire bei kleinen Werten bleibt. Wenn Ρ_γ/Ρι größer als 3 wird, liegen keine Bereiche vor, in denen die durch die Beziehung (14) ausgedrückte Bedingung erfüllt ist.

Beim vorherrschenden Fernsehsystem, bei dem die verflochtene Abtastung im Verhältnis 2 : 1 ausgeführt wird, liegt nicht nur das Moiro aufgrund der Teilung P, der Abtastzeilen/Vollbild und der Teilung P des Maskenloches vor, sondern auch das durch die Abtastzeilen je Halbbild verursachte Moiro, dessen Anzahl die Hälfte von der Anzahl des Vollbildes beträgt, wird auf dem Schirm wegen der dynamischen Eigenschaft des Auges sichtbar. Ein derartiges Moiro wird umso sichtbarer, wenn sich das Auge oder das beobachtete Bild bewegen. Diese Erscheinung kann durch die Tatsache erklärt werden,daß die relative Geschwindigkeit der Abtastzeilen und des nachlaufenden Auges niedrig sind.

Wie aus Fig. 6 folgt, ist in der Zone mit

P_y/^Pl-³'⁰ (15)

η = 1 hinsichtlich des Halbbildes. Um daher das Moire hinsichtlich des Halbbildes und des Vollbildes unsichtbar zu machen, muß die Phasendifferenz ά. des Moiro so gewählt werden, daß abhängig vom Wert des Verhältnisses P_y/Pi kein bestimmtes Moire-Muster bei η (=1) und (=2) oder n(=l) und n(=3) wahrgenommen wird.

Die cbige Untersuchung beruhte zur Vereinfachung der Beschreibung auf dem Moiro, das durch die Grundwelle des Leuchtdichte -Musters 15 der Abtastzeilen, durch die Grundwelle des Vertikal-Loch-Durchlässigkeitsmusters 13 und durch dessen

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Harmonische hervorgerufen wird. In der Praxis führt jedoch auch das Moire¹ aufgrund der Harmonischen des Leuchtdichte-Musters oder Signales 15 der Abtastzeilen und aufgrund der Harmonischen des Vertikal-Loch-Durchlässigkeitsmusters oder Signales 13 zu einem Problem. Die Bereiche von P , in denen die Moir6-Teilung ?„ aufgrund der Schwebung zwischen den Harmonischen bemerkbar ist, ist in Fig. 7 gezeigt, in der die Mo ir e -Frequenz l/P», auf der Ordinate in Termen der entsprechenden Videosignal-Frequenz auf der Abtastzeile dargestellt ist. Wie aus einem Vergleich der Fig. 6 und 7 folgt, kann der Fall eintreten, indem eine Unsichtbarkeit des Moire¹-Musters nicht erfolgt, selbst wenn P und A y für einen einzigen Wert von η so gewählt sind, daß die Phasendifferenz #_M des Moiro für l8o° oder k · l8o° außer Phase kommt. In einer praktischen Elektronenstrahlröhre ist die Teilung P, der Abtastzeilen nicht einheitlich oder gleichmäßig, sondern tritt am Randteil des Bildschirmes für den Beobachter dichter auf, da die Frontscheibe 1, wie in Fig. 1 gezeigt, gekrümmt ist, welbst wenn die Teilung P^ der Abtastzeilen einheitlich auf dem Schirm 2 angezeigt wird. Wenn nebenbei das Vertikal-Abtastsignal wenig linear ist, wird die Teilung P-, der Abtastzeilen nachteilhaft beeinflußt. Für praktische Zwecke ist es daher erforderlich, daß P und _\ y unter Beachtung der Werte von P^ und tf bestimmt

v/erden, wenn P sich von dem aufgrund der in den Fig.6 und

«y

dargestellten Bedingungen bestimmten Wert um 10 bis 20 % ändert, Mit anderen V/orten, die Bestimmung der Werte von P und A y entsprechend dem einzigen Wert von η isb unzureichend, um für die Praxis das Moiro-Muster ausreichend unsichtbar zu machen. Im folgenden wird der Wertebereich von η untersucht, der aus praktischen Gesichtspunkten zulässig ist.

Die Wahrnehmbarkeit des Moiro-Musters hängt von der Moire-Teilung ?„ und dem Leuchtdichte-Modulationstakt oder Faktor M_M des Moire" bei konstantem Sichtabstand ab. Wenn

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S/P zu 0,9 gewählt ist, was näherungsweise der praktischen Bedingung in dem Fall entspricht, wenn die Reihe der vertikal länglichen Löcher die Durchlässigkeit oder das Durchtritt-Muster 13 aufweist, nimmt die Größe B in Gleichung (3) die folgenden Werte an:

B₁ = 0,219
B₂ = 0,208
B₃ = 0,191
B₄ = 0,168
B₅ = 0,142

Aus den obigen Erläuterungen folgt, daß für η = 5 die Amplitude der harmonischen Komponente auf ungefähr 60 % der Amplitude bei η (=1) abnimmt. Die bei η (=6) verringerte Amplitude wird kleiner als 50 % im Vergleich zu dem Fall mit η■ = 1. Wenn demgemäß die Grenze auf 50 % eingestellt wird, ist die letzte zu berücksichtigende harmonische die fünfte Harmonische:

Demgemäß sollen erfindungsgemäß mehrere Ay bestimmt werden, die die Gleichung (13) erfüllen, um das Moir6 für die Harmonischen der Ordnung η > 3 einschließlich unbedeutend zu machen, und eine Schattenmaske mit Lochanordnungen angegeben werden, die zusammen Lochreihen mit verschiedenem A 7 aufweisen, wie dies festgelegt wurde.

Im einzelnen wird auf die Fig. 8 verwiesen, die graphisch die Beziehung zwischen Ay und η der Gleichung (13) zeigt.

Werte von A y entsprechend den Mittelwerten der in Fig.

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-yf -

gezeigten Bereiche sind gegebenjdurch

Ay =

2n

(16)

mit k 4= 2n.

Mit η = 1, 2, 3j 4 oder 5 sind die Abweichungen Δy die die Gleichung (16) erfüllen,durch die folgenden Gleichungen bestimmt:

p
^y2 ⁼ "T

(η = 1)

oder

P.

r&

3P

-£ oder ^5P-

y —8"

3P„

oder

-8*· (n-4)

oder

9P

(n = 5)

(17)

Durch geeignete Wahl von <d y (vgl. oben) ist es möglich, das Moiro über dem Bereich von η = 1 bis 3, η = 1 bis 4 oder η = bis 5 zu verringern.

Im folgenden wird ein konkretes Ausführungsbeispiel der Anordnung mit drei Arten von Kombinationen der Lochreihen mit verschiedenem Λ Y für die Harmonischen von η = 1 bis 5 näher erläutert.

Aus Gleichung (17) folgt:

(18)

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Bei einem derartigen A y ist es möglich, die Phasendifferenz jzL. gleich zu der (l8o°) für jeden Wert von η = 1, 3 und 5 zu machen. Im folgenden werden ^y₂ und A y-z für jeweils die Fälle η = 2 und η = 4 bestimmt durch:

^kP^Pv
= -j=-*· (1^k₂ (ungeradzahlig) ^ 4) (19)

¹S¹V
Δγ = _^-JL (Uk, (ungeradzahlig) ^- 8) (20)

und sequentiell zueinander mit dem oben erläuterten Δ y, angeordnet. Dann ist ^_M (= fT ) für alle Harmonischen von η (= 1, 2, 3, 4 und 5) gültig. Die für diese Bestimmung erforderlichen Werte von P können aus den in Fig. 6 dargestellten Zonen gewählt werden.

Wie aus den obigen Erläuterungen folgt, sollte die Moire-Teilung P.„ im Prinzip für alle Harmonischen der Ordnung η (= 1 bis 5) klein sein, wenn die Moiros aufgrund dieser Harmonischen untersucht werden. In der Praxis ist es jedoch besonders vorteilhaft, den Wert von P so zu bestimmen, daß die Moir6-Teilung P in erster Linie bei η (= 1 oder 2) verringert ist, bei dem der Leuchtdichte-Modulationstakt oder-Faktor des Moiro-Musters groß ist. Wenn P im Bereich mit η = 1 aus Fig. 6 gewählt wird und die verschiedenen Versetzungen4y der Teilung zwischen den Löchern der benachbarten Reihen in drei verschiedenen Kombinationen zusammengefaßt werden, sind die Moires aufgrund einer gegebenen m-ten Harmonischen des Leuchtdichte-Musters der Abtastzeilen und der ersten bis fünften Harmonischen des Loch-Durchlässigkeitsmusters einzeln um l80° wenigstens einmal für jede dritte Zeile in horizontaler Richtung phasenverschoben.

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ZSL

Wenn Py im Bereich mit η = 2 aus Fig. 6 gewählt wird, kann das im Halbbild bei η (=1) erzeugte Moire überwunden werden, indem der oben festgelegte Wert für ^i y gewählt wird. Zusätzlich können die Moires aufgrund der zweiten bis fünften Harmonischen des Loch-Durchlässigkeitsmusters und aufgrund der Harmonischen des Leuchtdichte-Musters der Abtastzeilen ebenfalls merklich unterdrückt werden.

Zusätzlich hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Moire-Komponente in einer bestimmten Richtung wesentlich unsichtbarer gemacht werden kann, indem^y^ A J^ ¹^ ^y, in geeigneter Folge wiederholt angeordnet werden. So kann z. B. das Gesamtmuster der Moires in horizontaler Richtung vernachlässigbar gemacht werden.

Wenn die Phasendifferenz $„ in diesem Zusammenhang gleich H (18O°) für η (=1 bis 5) mit drei verschiedenen Werten von /J₁,y gemacht wird, können die Gleichungen (18) bis (20) zufriedenstellend verwendet werden. Wenn jedoch der Wert von jzL in dem in Gleichung (13C) dargestellten Bereich liegen kann, können die Bereiche von Δ y·, bis Λ y- wie folgt gewählt werden:

0,465 PyAUy₁ £ 0,535 P_y

0,163 P_y ^y₂ ^ 0,338 p_y

oder 0,663 P_v £_Ay_P £ 0,837 P_v

0,081 Py^y₅ £0,169 P_y

oder 0,331 Py^y₃ ^ O,4l8 P_y

oder 0,581 Ρ_ν^ΔΥ·₅ ^ 0,668 P

oder 0,831 P

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a*.

Im folgenden wird ein Verfahren zur Anordnung oder Bestimmung dieser A Y^ näher erläutert. Es wird z.B. angenommen, daß Werte vonAy für η = 1,3 und 5, für η = 2 und für η = 4 gegeben sind durch:

(22)

(23) (2Ψ)

Die Fig. 9 zeigt ein erstes AusfUhrungsbeispiel der Schattenmaske, bei der die Abweichungen ^y₁, A Y₂' ~^^V3* Δ?ι> -Al₂ und Ay, horizontal in dieselbeihenfolge angeordnet sind. Das Vorzeichen (+) bedeutet eine Abweichung \Aj j in Aufwärts-Richtung, während das Vorzeichen (-) die Abweichung in Abwärts-Richtung angibt. Bei dem in Fig. 9 dargestellten Loch-Muster sind die Brückenteile 10 jeder sechsten Vertikal-Lochreihe miteinander in horizontaler Richtung mit dem Muster der Loch-Anordnung ausgerichtet, die jede sechste Vertikal-Lochreihe in horizontaler Richtung wiederholt ist. Die Anzahl der Horizontal-Teilungen der Lochreihe, in der das Lochmuster wiederholt ist, hängt vom Absolutwert von A y und dessen Vorzeichen ab. So ist es z. B. möglich, das Muster in Teilungen in einer durch 6 + 3i gegebenen Anzahl zu wiederholen, mit i « ganzzahlig, z.B. 6, 9, 12, 15 Teilungen usw.

Das zweidimensionale Muster der hellen Teile 17 des aufgrund des Lochmusters für η (=1) auftretenden Moire ist in Fig.10 gezeigt. Die Lochreihen in der Schattenmaske der Fig. 9 entsprechen den Reihen der hellen Moir6-Teile in den Fig. 10 bis 14. Da die Vertikal-Versetzung zwischen den Löchern der erstei

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und der zweiten Reihe von linksύ Y₁ oder P /2 beträgt, gilt für die Phasendifferenz 0_M = ff , was aus Gleichung (11) folgt, wiefin Fig. 10 dargestellt. Die Phasendifferenz entsprechend der Abweichung A y~ oder P /k zwischen der zweiten und der dritten Reihe beträgt IT"/2 für η (= 1) aus Gleichung (11). Auf ähnliche Weise ist es möglich, die Phasendifferenz φ für jeden bestimmten Wert von η aus Gleichung (11) zu bestimmen. Die auf diese Weise bestimmten Moire-Muster sind in den Fig. 11, 12, 13 und Ik gezeigt ₃ wenn η jeweils 2, 3, k und 5 beträgt. Wie aus diesen Figuren folgt, werden im Bereich von η = 1 bis 5 keine sichtbaren Moire-Muster oder -Fransen erzeugt. Nebenbei sei darauf verwiesen,daß kein sichtbares schräges Moire-Muster in einer bestimmten Richtung auftritt.

Die Fig.15 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schattenmaske. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Vertikal-Versetzungen zwischen den Lochreihen in der Folge von A y^, Ay₂, Ay₁, -A 7y -Al₂ und -Al₁ in dieser Reihenfolge angeordnet. Wie aus einem Vergleich mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 9 folgt, wird die Luminanz-Modulation oder die Änderung des die horizontalen Streifen bilaenden Moire weiter verringert. Andererseits ist die Leuchtdichte-Änderung der schrägen Moire-Muster, die nach links und nach rechts unter dem gleichen Winkel ansteigen, im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der Fig. 9 etwas groß.

Die Fig. 16 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei den obigen Ausführungsbeispielen der Fig. 9 und 15 wird ein gleiches Gewicht für η = 1, 2, ~5, 4 und 5 angenommen, wobei die gleiche Anzahl von,Ay-, , A In ^und A y^ im wiederholten Lochmuster vorliegen. Wenn jedoch Gewicht auf einen bestimmten Wert von η gelegt wird, kann dies

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-ae - ■ 26A0187

erreicht werden, indem die Anzahl der Ver set z^l!unS Δ Υ zwischen benachbarten Lochreihen entsprechend dem bestimmten η erhöht wird. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 16 wird der Wert von η (= 2) gewichtet, und daher wird die auftretende Frequenz von Ay_? dreimal so groß wie diejenige von ^y-, und A,y-z gewählt. Die Anordnung der Versetzungen ist in der Fig. l6 gezeigt. Die zweidimensionalen Muster der Brückenteile 17 mit η = 1 und 2 sind jeweils in den Fig. 17 und lö dargestellt. Das in Fig. 17 gezeigte Signal wird erhalten, indem in Horizontal-Richtung der Vertikal-Muster der Brückenteile 17 des Moire integriert wird. Es kann gezeigt werden, daß das Signal 21 einen rechteckförmigen Verlauf mit einer Amplitude + 1 annimmt, wenn alle Werte von # Null sind. Andererseits hat das Signal 21 die Form einer geraden Linie eines Pegels 0,5, wenn alle Werte von jzL die Größe It annehmen. Die Amplitude der Grundwelle erzeugt ein Maß für die Helligkeit des Horizontal-Moire, wie dies durch eine Strichlinie in Fig.17 angedeutet ist. Auf ähnliche Weise zeigen das Signal 23 und die Strichlinie 24 die Horizontal-Leuchtdichte-Modulation oder -Änderung des Moire bei η = 2. Wie aus einem Vergleich zwischen diesen beiden Fällen (Fig. I7 und 18) folgt, können keine wesentlichen Unterschiede in der Wirksamkeit zwischen diesen Moire-SignaIeη gesehen werden. Dies bedeutet, daß die Schattenmaske der' Fig.l6 in gleicher Weise für den Fall mit η = 1 verwendet werden kann, obwohl das Loch-Muster mit Gewicht auf den Fall mit η = 2 ausgelegt ist. Selbst für η > 2 werden keine wesentlichen mit dem Auge wahrnehmbaren Horizontal-Streifen des Moire erzeugt, was zur Vereinfachung nicht näher erläutert wird.

Im folgenden wird ein Verfahren näher erläutert, um das Moir£ für die Werte von 1 bis 5 von η unsichtbar zu machen, indem zwei verschiedene Versetzungen A Y der Lochreihen verwendet werden.

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Bei den oben erläuterten Ausführungsbeispielen sind drei verschiedene Werte von<4y, d. h. ΔΥ-,,ΑΥη ¹⁰¹⁰Z!^ erforderlich, um die Phasendifferenz $„ = Tf für die einzelnen Werte (1 bis 5) von η zu machen. Wenn jedoch die Phasendifferenz ^_M in dem durch die Gleichung (13C) definierten Bereich erlaubt ist, sind zwei Zonen von A y ausreichend, insbesondere:

0,442 Py^Ay₁ L· 0,558 P_y

4 0,335 Py

Mit dem obigen Bereich von ^y-, kann die Phasendifferenz jzL auf den durch die Gleichung (13C) für die Fälle mit η = 1 oder 3 festgelegten Bereich begrenzt werden. Weiterhin kann mit dem obigen Bereich von Ay₂ ^die Phasendifferenz fi„ in dem durch die Gleichung (13C) begrenzten Bereich auch für den Pail mit η = 2, 4 oder 5 begrenzt v/erden. Wenn die Phasendifferenz des Moire aufgrund der η-ten Harmonischen durch $„ . dargestellt ist, sind die Phasendifferenzen aufgrund von Ay± gegeben durch:

¹⁵⁹I "^M1- ο (*>

117° 4 *U ± 243°

Die Phasendifferenz aufgrund ^y₂ ist gegeben durch:

£ 241°

117° έ ^^122° (27)

236°^

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Ein viertes Ausführungsbeispiel aer/mit tier Lochanordnung mit ^Ay₁ = 0,445 und Ay₂ = 0,333 sowie die Moire-Muster hiervon für η (= 1 und 2) sind jeweils in den Fig. 19, 20 und 21 dargestellt.

Die Bereiche von Ay₁ und A Yp* die für verschiedene Kombinationen der Werte von η zusammen mit den durch die Gleichungen (25) festgelegten Bereichen verwendet werden können, sind in der Tabelle 1 angegeben, in der a₁, b-, und a2* b₂ durch die folgenden Gleichungen gegeben sind:

p_y

Es sei darauf verwiesen, daß mehrere Kombinationen von a.. und b, oder a_g und bp oder für beide Fälle für die gleiche Kombination von η verwendet werden können.

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Tabelle 1

Pall	Ay1	η	ai	bl	Ay2	η	a2	b2
1	1,2	0,325	0,338		0.108.	0,135
2	l;3	0,663	0*675		0,865	0,891
3	I55	0,'Ml 2	0,558	2^	O;331	0,335
H	2;3	0,'l65	0,553	1-Ί-5	O.I63	0,169
Ul		0,163	0,225	1;3;5	0,831	0,837
6	3;»	0,775	Ο.837	i;2;5	0.331	0,335
7	3;5	0,163	0,169		0,665	0;668
0.331	0,338		0,535
0,663	0.668	0,335	0,338
0,831	0,837	0,665	0,675
0,108	0,169	0,331	0,338
0,831	0,891	0,663	O;668
0,108	0,135
O,'l65	0,535
0,865	0,891

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Wie aus den obigen Erläuterungen folgt, ist es möglich, das Moire für die Fälle mit η = 1,2,3,4 und 5 unsichtbar zu machen, indem zwei oder drei verschiedene Werte von

Ay verwendet werden. Jedoch kann ein für den praktischen Gebrauch ausreichendes Ergebnis erzielt werden, indem das Moiro für η (=1, 2, 3 und 4) unsichtbar gemacht wird. In einem derartigen Fall ist es in gleicher V/eise möglich, zwei oder drei verschiedene Vierte von Λ y zu verwenden.

In manchem Fall ist es ausreichend, das Moire aufgrund von n(= 1, 2 und 3) zu unterdrücken. Unter derartigen Bedingungen können zwei verschiedene Ay verwendet werden, wie z.B.: . ,

(28)

Mit dem oben angegebenen Wert von A Γ, ist es möglich, die Phasendifferenz jzL des Moiro gleich zu l8o° für ungeradzahlige Harmonische zu machen, wie z. B. von der Ordnung η (=1, 3, 5 ...,). Mit dem oben angegebenen Wet von Ay₂ kann die Phasendifferenz ά. von 18O° (TT ) für die zweite Harmonische, insbesondere für η (= 2) erreicht werden. Durch die Kombinationen dieser Werte von Ay kann die Erzeugung des Moiro-Musters in der Form von Horizontal-Fransen oder -streifen mit Ausnahme für den Fall der vierten Harmonischen (n = 4) verhindert werden. Wenn in diesem Zusammenhang die Anordnung der v.ersetzung so gestaltet ist, daß Ay₁ und Ay₂ alternativ in Horizontal-Richtung auftreten, d. h. in der

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Reihenfolge von ^y₁, Λ V₂, Ay₁* Ay₂'"" ^{hat das Moire}~ · Muster aufgrund der zweiten Harmonischen (n = 2) den in Fig. 22 dargestellten Verlauf, intern ein gitterähnliches Moire*-Muster großer Teilung sowie schräge Muster 25 bemerkbar sind. Um einen derartigen Nachteil zu vermeiden, kann das Versetz.ungs-Muster einschließlich A Y₂ in der Anzahl doppelt oder dreifach von der Anzahl von Δ y-, verwendet werden.

Indem weiterhin die Werte von ^y, und Ay₂ ausgewählt v/erden, die von den durch die Gleichung (28) definierten Werten verschieden sind, kann des schräge Moire-Muster merklich mit der gleichen Frequenz oder Anzahl von A Y± und A Y₂ unterdrückt werden.

Die Fig. 23 zeigt eine Anordnung von Löchern 5 in einer Schattenmaske J5 entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. In dieser Figur sind ^y₁ und A y_£ entsprechend Gleichung (28) festgelegt. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Versetzung ^y mit einer dreimal so hohen Frequenz wie Ay-, verwendet. Die durch eine derartige Loch-Anordnung aufgrund der Harmonischen von η (= 1) und η (= 2) erzeugten Moir6-Muster sind jeweils' in den Fig. 24 und dargestellt. In der Fig.24 für η = 1 ist die Phasendifferenz des Moiro tf entsprechend ^y durch die Gleichung (11) gegeben und damit beträgt ά. l80° mit ^y₁ und 90° mit^iyg. Da bei Fig.25 η = 2 vorliegt, beträgt die Phasendifferenz ^_M 0° bei ^y₁ und l8o° bei A Y₂' Die Sichtbarkeit oder Wahrnehmbarkeit der Moires in horizontaler Richtung und schräger Richtung, die durch eine Strichlinie 26 angedeutet ist, kann durch die Amplituden der integrierten Signale der Projektionen auf die Achsen bestimmt werden, die senkrecht zur horizontalen und zur schrägen Richtung sind.

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Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 23 ist die Amplitude des integrierten Signales Null für das horizontale und das schräge Moir6-Muster, die daher nicht sichtbar sind. Beim Ausführungsbeispiel in Fig.23 sind die Werte von A γ, und Ay₂ nicht auf die durch die Gleichung (28) festgelegten Bereiche beschränkt. Wenn die Phasendifferenz jzL. des Moiro in den durch

117° £ ^_M ^243° (29)

gegebenen Bereich fällt, wird die das Moire¹ unterdrückende Wirkung Jceiner wesentlichen Verschlechterung unterworfen. Um daher das Moire¹ für η = 1_; 3 und η = 2 unsichtbar zu machen, können die Werte von 4y^ und Λ y_g, die in die durch die folgenden Ausdrücke bestimmten Bereiche fallen, in gleicher Weise verwendet werden:

0,442 ρ ^y₁ ^ 0,558 P_v

y ^{l y} (30)

0,163 P_y ^Ay₂ 4: 0^Q

Im allgemeinen ist es ausreichend, daß Ay₁ und Ay₂ in den durch die Gleichung (13B) festgelegten Bereich fallen.

Wenn zusätzlich gilt:

a p_y ^Ay₁ £ b P , und

mit a, b, c und d entsprechend Tabelle 2 gewählten Werten,

dann kann die Phasendifferenz jzf_M für einen entsprechenden Wert von η in Tabelle 2 in den durch die Gleichung (29)

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3a.

festgelegten Bereich begrenzt werden.

Tabelle 2

Fall	Ay1	η	a	b	Ay2	η	C	d
1	1	Of325	0,675	2; 3	0,163	0,225
2	3	0,108	0,225	Ii 2	0,325	Of337
3	3	0,ipl2	0,558	1; 2	0,325	0,337

Im Hinblick: auf die Tabelle 2 stellen die folgenden Gleichungen

(1 - a) P ^Uy₁ ^ (1 - b) P

(32)

(1 - c) P

(1 - d) P.

die Umkehr der durch die Gleichung (31) festgelegten Muster dar und können daher mit gleicher Wirksamkeit verwendet werden.

Weiterhin können folgende Kombinationen von Ay-, und A y_o

a P_y ^y₁ (ι - c) p_y I

sowie die umgekehrten Kombinationen

■y

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(1 - a) P.

I (1 - b) P.

(34)

In gleicher Weise verwendet werden. Die cbigen Muster erlauben die Unterdrückung der Moires aufgrund der Harmonischen der Ordnung η (= 1, 2 und 3). "PaIIsJdIe Amplitude der zweiten Harmonischen der Abtastzeilen groß ist (vgl. Pig. 7) und eine Ursache für Moires zusammen mit der fünften Harmonischen des Loch-Durchlässigkeitsmusters erzeugt, können die Moiros aufgrund der η-ten Harmonischen mit η = 1, 2, 3 und 5 unterdrückt werden, indem Kombinationen der Werte für ά J₁ und Ay₂ entsprechend Tabelle J> verwendet werden.

Tabelle 3

Pail	Ay1	η	a	b	Ay2	■ η	C	d
l\	l',3	0 f i\ H 2	0,558	2;5	0,265	0,335
5	3;5	0,108	0,135	1;2	0,325	0,337
6	3	0,108	0,225	Ij2s5	0,325	0,335
7	i;3	Q,l\l\2	0,558	1J2;5	0,325	0,335
8	1;3;5	0,'l65	0,535	lj2/5	0,325	0,335
9	l-,3;5	0,^165	0,535	2	0,163	0,337
10	l;3;5	O,'l65	0,535	1;2	0,325	0,337
11	l;3;5	O,i|65	0,535	2;3	0,163	0,225

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In diesem Fall ist die Gleichung (13) auch für die 1., die 2., die 3. und die 5. Harmonische gültig. Die Gleichungen (32), (33) und (34) sind auch für die oben festgelegten Muster anwendbar. Weiterhin ist die Gleichung für alle Harmonischen von η = 1, 2, 3, 4 und 5 gültig, wenn Al₁ und Al₂ in der in Tabell£.4 angegebenen Weise zusammengefaßt sind.

Tabelle 4

Fall	3	η	55	Ay1	b	η	0	Ay2	0	d
12	1	si	,'5	a	0,135	l;2;H	0	C	0	,338
13	1	S3	;5	0,108	0,535	2;3ϊ'ι	0	,331	0	,169
		;3		O1Ί65	0,535	i;2;H	0	,163	0	,338
15			0,'l65-	0,169	l;2;U;5	,331		/335
		0,108			,331

Durch Anwendung der in Tabelle 4 angegebenen Kombinationen von A y und ^y₂ können die Moir6s unterdrückt werden, selbst wenn das Fokussieren der Elekronenstrahlen scharf erfolgt und daher die Moiros aufgrund der dritten Harmonischen des Leuchtdichte-Verteilungsmusters der Abtastzeilen (vgl. Fig.7) und der vierten Harmonischen des Loch-Durchlässigkeitsmusters in Frage kommen.

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Beim fünften oben erläuterten Ausführungsbeispiel können die Bereiche von >\ y, und Δ y₂, die zur Unterdrückung der n~ten Harmonischen mit η = I₃ 2, 3 oder I₃ 2, 3» 5 oder 1, 2, 3, 4, 5 aufgrund der Gleichung (13B) bestimmt werden. Auf ganz ähnliche Weise können die Bereiche von ^ y, und

^y₂,die für die 1., 2., 3. und 4. Harmonische wirksam sind, einfach aus Fig. 8 ermittelt werden.

Die Fig. 26 zeigt ein 6. Ausführungsbeispiel der Erfindung. Beim oben erläuterten fünften Ausführungsbeispiel ist die Ajnzahl von ^y₂, bei der die Phasendifferenz jzL des Moire^ l8o° für die zweite Harmonische, d. h. η = 2 wird, erhöht, um das schräge Moire-Muster einzuordnen. Das 6. Ausführungsbeispiel ist ebenfalls so ausgelegt, daß das Moir£-Muster aufgrund der zweiten Harmonischen unterdrückt wird. Jedoch ist das Loch-Anordnungsmuster dieses Ausführungsbeispiels von demjenigen des fünften Ausführungsbeispiels insofern verschieden, als verschiedene Werte von Λ 7 verwendet werden. Insbesondere erfüllt (vgl. Fig. 26) die Lochanordnung hier die folgenden Bedingungen:

0,325 P_y ^y₁ ^ 0,338 P_y (36)

0,163 P_y ^y₂ £ 0,225 Py (37)

Unter diesen Umständen fällt die Phasendifferenz j6 des Moire in den durch die Gleichung (29) definierten Bereich für die n-te Harmonische mit

η = 1, 2 mit Λ J₁

η = 2, 3 mit A Y₂ ^⁸^

Zusätzlich erzeugen die in Tabelle 5 angegebenen Werte von .Ay₁ und A y₂ die gleiche Wirkung.

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Tabelle 5

Pall	Ay1	η	a	b	Ay2	η	a	b
1	i;2	0;325	0,338	2;3	0,163	0,225
2		0,325	0,338	2;3;J»	0,163	0,169
3	152;Ί	0,331	0,338	25'3	0,163	0,225
4	lj2,-5	0,325	0,335	2;3	0,163	0,225
VJl	l;2jH;5	0/331	0,335	2;3	Orl63	0/225

In diesen Fällen sind die Gleichungen (32), (33) und (34) in gleicher Weise anwendbar.

Die Pig. 27 und 28 zeigen teilweise die Moire"-Muster, die in der Schattenmaske mit dem Lochmuster entsprechend dem sechsten Ausfuhrungsbeispiel erzeugt werden. Die Fig. 27 zeigt das Moire¹-Muster in dem Fall mit η = 1, während die Fig. 28 für den Fall mit η = 2 gilt.

Im ersten. Fall (n = 1) kann das Moire der Horizontalstreifen oder -fransen in bestimmtem Ausmaß beobachtet werden. Jedoch nähern sich im zweiten Fall mit η = 2 beide Phasendifferenzen ^_n aufgrund & γ_χ und Λ Y₂ Ι8θ°, um im wesentlichen ideale Moire-Muster zu erzeugen, wie aus einem Vergleich der Fig. 28 mit der Fig. 3 folgt. Die Leuchtdichte-Änderung der Horizontal-Streifen für η (= 1) beträgt 50 #, wie

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durch das integrierte Signal 27 des Horizontal-Leuchtdichte-Verteilungsmusters des Moire angedeutet ist, und fällt auf 50 fo der Leuchtdichte-Änderung bei genauer Phasenübereinstimmung mit φ - 0 ab.

Im folgenden werden Anwendungen der Erfindung auf verschiedene Pernsehsysteme näher erläutert. Bisher erfordern verschiedene Farbfernsehsysteme, wie z. B. NTSC, PAL od.dgl., in denen die Anzahl der Abtastzeilen voneinander verschieden . ist, jeweils verschiedene Schattenmasken mit verschiedener Vertikal-Teilung P . Dagegen ermöglicht die Erfindung die Verwendung einer und dergleichen Schattenmaske gemeinsam für mehrere verschiedene Farbfernsehsysteme.

Wie oben erläutert wurde, sollte das Moir6 nicht nur für die ein Vollbild erzeugenden Abtastzeilen, sondern auch für die ein Halbbild erzeugenden Abtastzeilen unsichtbar sein, insbesondere wenn eine unvollständige Kopplung berücksichtigt

'feilung ,

werden muß. Es hat sich gezeigt, daß die'P des Moire für ein Vollbild die folgende Bedingung

erfüllen sollte, und daß die Moiro-Teilung P für ein Halb bild der folgenden Bedingung genügen sollte:

^PM -¹⁴

In der Fig. 29 sind die η-ten Harmonischen des Vertikal Loch-Durchlässigkeitsmusters der Lochreihen und der entsprechenden Bereiche von P in den verschiedenen Fernsehsystemen wie z.B. NTSC, PAL und SECAM durch waagerechte Liniensegmente in ähnlicher Weise zur Fig. 6 dargestellt.

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Genauer ausgedrückt, der Bereich 68 ist wirksam für das Vollbild im NTSC-Fernsehsystem, der Bereich 71 ist wirksam für das Halbbild im NTSC-System, die Bereiche 69 und 72 sind wirksam für das Vollbild bzw. das Halbbild im PAL-System und die Bereiche 70 und 73 sind wirksam für das Vollbild bzw. das Halbbild im SECAM-Systern.

Da erfindungsgemäß die Vertikal-Teilung P' unabhängig von den Werten von η festgelegt ist, sofern dieser im Bereich bis zu 5 liegt, können die Bereiche von P , in denen die Liniensegmente für die verschiedenen Fernsehsysteme gemeinsam vorliegen, zusammen für diese Fernsehsysteme angewendet werden. In Fig. 29 können die Bereiche 74 der Vertikal-Teilung P , die gemeinsam für das NTSC- und das PAL-System anwendbar ist, wie folgt ausgedrückt werden:

^PNTSC ^ ^Py - °'^{75 P}NTSC

^ ^Py ^ ¹

mit Pjjpßc ist gleich Teilung der Abtastzeile im NTSC-Fernsehsystem.

Andererseits ist der Bereich 75 von P , der gemeinsam für das PAL- und das SECAM-System angewendet werden kann, gegeben durch:

ο 4P ρ χ- ν ■*- O ^Q

^υ' ^ ^rNTSC ^ ^ry - ^UjPy

0,95 P_nTSC ^ P_y έ 1,17 PjjtsC (41)

1 JtI ρ ^. P .A 1 ^O ^D

WIoO -^ y -^

? 12 P -£- P ^. ρ P4

• ^NTSC - ^ry ^ '

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gemeinsam Schließlich können die Bereiche 76 von P , die'für

das WTSC-, das PAL- und das SECAM-System anwendbar sind, ausgedrückt werden durch:

¹HTSC - *y = ^u°^y *NTSC

(42)

fntsprechende Werte von Ay können auf ähnliche Weise, wie oben zusammen mit dem ersten bis sechsten Ausführungsbeispiel erläutert bestimmt werden.

So wird.z. B. im folgenden eine Schattenmaske näher beschrieben, die zusammen im NTSC- und im PAL-Fernsehsystem anwendbar ist.

Die Fig.30 zeigt die Beziehungen der Moird-Teilung P zu den Abtastzeilen eines Vollbildes und eines Halbbildes im NTSC- und im PAL-System als Funktion der veränderlichen P . In dieser Figur sind die Beziehungen zwischen der Moire¹-Teilung P_M und der Vertikal-Loch-Teilung P für verschiedene Kombinationen von η und m zusätzlich dargestellt Numerische Werte, die auf der Ordinate und der Abszisse zur Barstellung von P_M und von P aufgetragen sind, sind durch die Teilung PjjmgQ der Abtastzeilen im NTSC-System normiert, um die sich auf die Größe der Elektronenstrahlröhre beziehende Veränderliche auszuschließen. Um die Moir6s im NTSC- und im PAL-Fernsehsystem unsichtbar zu machen, ist es erforderlich, P auf Werte entsprechend den Unterteilen der Kurve auszuwählen. Zusätzlich ist es erforderlich, um die Kombinationen von η und m, bei denen P_M relativ groß wird, wenn

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Py auf einen bestimmten Wert gewählt wird, die Versetzung 4 so zu wählen, daß das Moire Insgesamt verschw indet. Um seinerseits Ay auf einen geeigneten Wert einzustellen, ist es erforderlich, daß die Reihenfolge der Größen von P (vgl. Fig.30) über einem Bereich von P soweit als möglich nicht gestört wird. Der Bereich von P , der diese Bedingungen erfüllt, entspricht der durSh Liniensegmente 77 und 78 in Fig.30 umschlossenen Fläche, die mathematisch ausgedrückt werden kann durch:

W)

In diesem Bereich ist P_M in der. Reihenfolge der Kurven 79, 80, 81, 82, 83 und 84 erhöht. Obwohl in diesem Bereich Schnittpunkte zwischen diesen Kurven vorliegen, wird die obige Reihenfolge weder gestört noch geändert. Weiterhin sind die durch die Gleichungen (39a) und (39b) gegebenen Bedingungen ebenfalls erfüllt. In der Tabelle 6 sind die Größen der Moire-Teilung P_M und die entsprechenden Werte von η in diesem Bereich oder in dieser Fläche zusammengefaßt.

Tabelle 6

Zunehmendes pM	Zahl der Kurven	Werte von η
1	79	2
2	80	1
3	81	2
i|	82	1
5	83	2
6	84	1

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Ml

Wie aus der Tabelle 6 folgt, kann der Wert von Δ y so gewählt werden,daß die Moire¹-Muster zusammen für die Werte 1 und 2 von η unsichtbar werden.

Die Pig. 31 und 34 zeigen Beispiele der geeignetsten Lochmuster der Schattenmaske, die gemeinsam für das PAL- und das NTSC-System verwendet wird, die aufgrund der Moir6-B.e- ■

Weitungsfunktion ausgelegt sind, die näher erläutert wird, bevor die Schattenmasken beschrieben werden.

In der Fig. 39 wird angenommen, daß die Rechtecke 17 den . Pegel . einer halben Amplitude des Moire¹ -Muster-Signales darstellen, das durch die zugeordnete Lochreihe und die Abtastzeilen erzeugt|wird. Die Vertikal-Leuchtdichte-Muster-Signale des Moir6 , das durch die jeweiligen Lochreihen A₁, A₂, A-,, A₂^ ... erzeugt wird, ~, sind durch C₁, Cg, C^, C^ ... dargestellt. Die Stärke des Molr4-Streifens, der in schräger Richtung mit Winkel θ zur Horizontal-Richtung erzeugt wird, ist durch die Summe der Projektionen C, ' der einzelnen Moiro-Wellen C. dargestellt, die durch die Lochreihen erzeugt und auf die Z-Achse senkrecht zur schrägen Achse des Winkels θ projjzet/werden. Die Phase des Moire¹ -Leuchtdichte-Muster-Signales der i-ten Reihe mit dem Ursprung P auf der vertikalen Koordinatenachse ist durch ff* dargestellt, während die Phase des Signales C^ mit dem Urspr_ung P¹ auf der Z-Achse durch ^_Qi angegeben ist. Dann wird das zusammengefaßte Moire"-Slgnal J\(z,9) in schräger Richtung des Winkels θ ausgedrückt wie folgt:

Jl(Z,Θ) = J₁ C₁ =M_M . J₁ ⁰ ^"Μβ-ίΜοί) (44)

mit oü.._ = 27T^t r,

Μθ /*-ΜΘ (45)

ΑμΘ ⁼-ρΖΓ ⁼ (46)

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Die Amplitude des zusammengefaßten Moire-Signales JU(z,9) hängt von der Phase φ. oder φ_α. zusammen mit den Amplituden M der einzelnen Moire-Wellen ab. Die folgende Beziehung besteht zwischen φ. und φ

ι yi *

φ_θ1 = [(i - 1) P_x tan θ - φ{] cos θ

Wenn demgemäß die Teilung P _Q, die Amplitude und der Winkel θ des zusammengefaßten Moire -Signales JL(z,9) bestimmt sind, kann der Grad der Sichtbarkeit des Moire-Musters in Richtung des Winkels θ ungefähr aus der Raumfrequenz-Kennlinie des visuellen Systems bei einem Sichtabstand 2H (H = vertikale Höhe des Bildes), wie in Fig.4o dargestellt, aufgrund der Anisotropie des visuellen Raumes (vgl. Fig. 41) abgeschätzt werden. Wenn angenommen wird, daß ρ in mm gemessen wird, liegt die folgende Beziehung zwischen der Frequenz f entlang der Abszisse in Fig. 40 und P vor:

Die Frequenz f stellt die Raumfrequenz in Termen der Frequenz des Videosignales in einer Elektronenstrahlröhre vom 5 cm-Typ (2 Zoll-Typ) dar. Die durch die Antwort des visuellen Systems gewichtete Moire- Bewertungsfunktion W (Θ) ist dann gegeben durch:

W(Q) = \ Jl(Z,Θ) R(f) Ε(θ) (49)

mit R(f) = Raumfrequenz-Kennlinie des visuellen Systems, und E(Q) = Antwort des visuellen Systems in Richtung des Winkels Θ.

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Weiterhin kann der Index I.., der den Grad der Sichtbarkeit des Moire als gesamtes Muster anzeigt, ausgedrückt werden durch:

In der Fig. 31 ist das Loch-Muster zusammengesetzt aus Komponenten:

= \ P_y und (51)

\ P_y (52)

Wenn die Zersetzung ^y in Aufwärts-Richtung durch das Vorzeichen + und die Abwärts-Richtung durch das Vorzeichen angezeigt werden, sind die Abweichungen in der Reihenfolge ^y₁, Ay₂, AYj, -Ay₁, -An₂ und -Ay^ angeordnet. Wenn, wie aus der Gleichung (13B) folgt, gilt:

: η = 1, und

: 1, η = 2

dann fällt die Phasendifferenz φ in den durch die Gleichung (13C festgelegten Bereich. Mit anderen Worten, bei der in Fig. 31 dargestellten Lochanordnung ist eine Einrichtung zum Unterdrücken des Moire gegeben durch das Verhältnis:

( η = 1) : (n = 2) = 3 : 2. Genauer ausgedrückt, in dem in Tabelle 6 gezeigten B/reich von P ist das Moire mit der maximalen Teilung, wie durch die Kurve 84 in Fig. 30 angezeigt, erzeugt durch die Grundwelle (m = 1) der Halbbild-Abtastzeile im PAL-Fernsehsystem und durch die

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4M

Grundwelle ( η = 1) des Loch-JDurchlässigkeitsmusters. Wenn das Unterdrücken eines derartigen Moiro-Musters beachtet wird, wird das Gewicht für η = 1 in bezug auf η = 2 erhöht. Die Moire- Bewertun^gsfunktionen für derartige Muster für η (= 1) und η (= 2) sind in den Fig. 32 und 33 dargestellt. Wie aus der Fig. 32 folgt, ist die zusammengefaßte Amplitude des Moiro für η (= 1) sehr klein. In den Fig. 32 und 33 ist die Größe der zusammengefaßten Moiro-Amplitude für θ = 0° bis l80° mit M_M= 1,00 normiert. Weiterhin ist zur Darstellung der Wirkung des Musters unabhängig von P.. der Wert von P_M in Gleichung (46) auf 10 mm festgelegt. Wie in Fig. 33 dargestellt ist, ist die Amplitude des schrägen Musters für η (= 2) etwas größer als das Muster für η (=1), was auf dem Gewicht beruht, daß η = 2 zugemessen wird, wenn üy bestimmt ist. Jedoch beträgt der durch die Gleichung (50) festgelegte Moire- Bewert-ungsindex I 0,0698, was den Mindestwert unter-den^: oben ν auf gezeigten verschiedenen Mustern darstellt.

Bei einem anderen AusfUhrungsbeispiel in Fig. 34 gilt:

Ay₁ = ^ F₇ (53)

^y₂ » j P_y (54)

^Ay3 ^{= 2}T ^py ^⁵⁵)

und diese Abweichungen sind in der Reihenfolge von +Ay₁* + Ay_n, +Ay-TL, -Ay-,, -Ay_n und -Ay^, angeordnet. Dieses Muster zielt auf ein Unterdrücken des Moir6-Musters ab, das die maximale Moire-Tellung für η (= 2) im Bereich P hat, der durch die Gleichung (43) bei der Vollbild-Abtastung des PAL-Systems festgelegt ist, wie durch die Kurve 81 angezeigt ist. Beim ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 31

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HS

bewirkt dieses Muster ein schräges Moir6-Muster, wie in Fig. gezeigt. Das Ausführungsbeispiel der Fig.34 dient zum Unterdrücken eines derartigen schrägen Musters. Die Moiro- Bewertungsfunktionen W(Θ) für η (= 1) und η (= 2) bleiben im wesentlichen für η (= 1) im Vergleich mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 31 unverändert, während die schräge und die horizontale Komponente beide vorliegen, wenn η = 2 gilt, wie in den Fig.35 und 36 gezeigt ist. Wenn das Moir6-Muster auf diese Weise in horizontaler und schräger Richtung gestreut ist, verschwindet das einheitliche Muster entweder in horizontaler oder schräger Richtung, was für die Praxis ein Vorteil ist. Der Moiro-Be-,wert-ungsindex I dieses Musters beträgt 0,113.

Wie aus den obigen Erläuterungen folgt, sind die das Moiro unterdrückenden Wirkungen durch Auswahl von P_M auf einen kleinen Wert und durch Festlegung von φ auf einen optimalen Wert vollkommen bei den Ausführungsbeispielen der Fig.31 und 34 zusammengefaßt, was dazu führt, daß das Moir6 im NTSC- und im PAL-System unsichtbar gemacht werden kann.

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Claims (7)

26A0187 Patentansprüche

1./Farbbildröhre mit einer Schattenmaske, die mehrere nebeneinander angeordnete Lochreihen hat, die jeweils mehrere elektronenstrahldurchlässige Löcher in vorgegebener Teilung P aufweisen,

«y

dadurch gekennzeiehn et,

daß die Lochreihen sich senkrecht zu den Abtastzeilen erstrecken,

daß zwischen der Versetzung Ay der Löcher (5) zu denjenigen in benachbarten Lochreihen und der Teilung P gilt:

( k -0,35) ρ * _{A v} z. (k + 0,35)

η = positiv ganzzahlig, wenigstens 1, 2, 3 und 4, k = positiv ungeradzahlig *~ 2n, und daß die Lochreihen wenigstens zwei verschiedene Reihen mit unterschiedlicher Versetzung 4 y aufweisen.

2. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochreihen mit bestimmter Versetzung Ay und die

anderer
Lochreihen mit/unterschiedlicher Versetzung^y in großer

Anzahl vorgesehen sind.

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3. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schattenmaske (3) eine Kombination von drei verschiedenen Lochreihen mit unterschiedlichen Versetzungen S AY₂* Ay^ in folgenden Bereichen aufweist:

0,465 P_y ^AY₁ έ O,535P_y 0,163 P_y ^AY₂- ^0,338 P_y

oder 0,663 ?_γ έ= AY₂ i 0,837 P

O*⁰⁸¹ P_y^, Ay₃ i 0, 169 ^py oder 0,331 P_y έ ■ 0, 418 ^py oder 0,581 P_y £. AY₃ h 0, 668 ^py oder 0,831 P £ 0, 918 ^py

4. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochreihen in der Schattenmaske (3) in zwei verschiedenen Arten mit unterschiedlichen Versetzungen Δ. γ vorliegen, deren eine Art -in größerer Zahl als die andere vorliegt

5. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß für die Teilung P gilt;

«y

IN J-OU — y Iv-LOO

Pj-pg^^^eilung der Abtastzeile der Fernsehsignale im NTSC-Farbfernsystem.

6. Farbbildröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß seöhs verschiedene Lochreihen nacheinander in vorbestimmter Periode angeordnet sind,

daß die VersetzungenJjeder Reihe +^y₁, +4y_o, +A

, -Ay₂ und -Ay^ betragen,
wobei + die Richtung der Versetzung anzeigt,

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und daß gilt:

^₁ = I ^p _y

7. Farbbildröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sechs verschiedene Lochreihen nacheinander in vorbestimmter Periode angeordnet sind,

daß die Versetzungen^jeder Reihe +Ay₁, Ay₂* + Δ. y-zj . ^y₁, -ΔΎο u¹¹⁰ - A y^5 betragen, wobei + die Richtung der Versetzung anzeigt, und daß gilt; 1

7l - δ" P_y, Δ y₂ = j P_y und

4y, 4 P,_r. 3 4. y

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