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Kathodenstrahl-Farbbildröhre mit magnetischem Ablenkioch Diese Erfindung
befaßt sich mit Kathodenstrahl-Farbbildröhren. Diese Erfindung befaßt sich insbesondere
aber mit einem Ablenkjoch, das in solchen Farbbildröhren die Elektronenstrahlen
abzulenken hat, Wie bereits bekannt ist, werden bei einer Kathodenstrahl-Farbbildröhre
von dem im Bildröhrenhals montierten Elektronenstrahlerzeuger drei Elektronenstrahlen
erzougt und abgestrahlt. Damit ein gutes Bild entstehen kann, müssen alle Elektronenstrahlen
mit den von dem Ablenkjoch erzeugten Magnetfeldern über die Fläche des zur Bildröhre
gehörenden Betrachtungschirmes abgelenkt werden0 Bei einer Bildröhre mit einer Lochmaske
ist es wichtig, daß die Elektronenstrahlen dann, wenn sie den Bildschirm abtasten,
auf der Lochmaske konvergieren.
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Für gewöhnlich ist der Elektronenstrahlerzeuger für eine Kathodenstrahl-Farbbildröhre
von der Konstruktion her derart ausgelegt, daß die drei Elektronenstrahlen dann
im Zentrum der Lochmaske oder des Bildschirmes zusammentreffen, wenn keine Ablenkfelder
des Ablenkt joches auf diese Elektronenstrahlen einwirken. Praktisch jedoch ist,
weil die drei Elektronenstrahlen über den Bildschirm abgelenkt werden, der Konvergierungspunkt
dieser Elektronenstrahlen von der Oberfläche der Lochmaske zur Elektronenabstrahlvorrichtung
oder zum Elektronenstrahlerzeuger hin verschobene Zur Erzielung einer guten Bildqualität
war deshalb der Einsatz einer Vorab-Ablenkung erforderlich, um die notwendige Konvergenz
der drei Elektronenstrahlen herbeiführen
zu können. Eine solche
Konvergenz verlangt die Erzeugung von komplexen parabolischen Korrektursignalen
mit einer im Hinblick auf die Ablenkströme, die dem Ablenkjoch aufgeschaltet werden,
entsprechend richtigen Amplitude sowie entsprechend richtigen Phasenlage.
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Bekannt ist auch, daß die im Zusammenhang mit einer solchen Kathodenstrahl-Farbbildröhre
auftretenden Konvergenz probleme dadurch etwas vereinfacht werden können, daß ein
Ablenkjoch, welches ein nicht gleichmäßiges oder nicht gleichförmiges Ablenk-Magnetfeld
erzeugt, verwendet und eingesetzt wird. Eine Vereinfachung des Konvergenzproblemes
läßt sich im Falle der sogenannten ln-Line-Kathodenstrahl-Farbbildröhre, in der
mehrere Elektronenstrahlen in Linie aufeinander ausgerichtet sind, dadurch leicht
erreichen, daß die Elektronenstrahlen in einer Ebene angeordnet werden, weil eine
dynamische Konvergenz in der zur Ebene der Elektronenstrahlen rechtwinklig führenden
Richtung nicht erforderlich ist.
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Es ist weiterhin bekannt, daß bei einer Kathodenstrahl-Farbbildröhre
mit mehreren In-Line-Elektronenstrahlen oder mehreren in einer Ebene angeordneten
Elektronenstrahlen für die horizontale Ablenkrichtung die meridionale Bild ebene
mit der Oberfläche des Bildschirmes zusammenfällt, während für die andero Ablenkrichtung
im wesentlichen die sagitale Bildebene mit der Oberfläche des Bildschirmes koinzierdiert.
Aus diesem Grunde wird für gewöhnlich für die Horizontalablenkung ein stark kissenförmiges
Horizontalablenkfeld verwendet, für die Vertikalablenkung hingegen ein walzenartiges
Vertikalablenkfeld.
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Weil aber die Krümmung der sagitalen Bildebene und die Krümmung der
meridionalen Bildebene nicht konstant sind, sondern Funktionen der Ablenkungsdistanz
und der Magnetfeldverteilung, ist es unmöglich, die Abbildungsebene oder die Fokussierungsebene
des Konvergierungspunktes der drei Elektronenstrahlen teilweise sphärisch zu gestalten.
Auf der anderen Seite istdie Lochmaske in einer Richtung gekrümmt, so daß es konsequenterweise
theoretisch unmöglich ist, die Verteilung des Magnetfeldes so zu bestimmen, daß
eine vollständige Übereinstimmung der Elektronenstrahlen-Fokussierungsebene mit
der Lochmaskenfläche gegeben ist. Anders ausgedrückt:- auch dann, wenn die Wicklungen
auf dem Ablenkungsjoch besser verteilt sind, ist eine Divergenz zwischen der Lochmaskenfläche
und der Fokussierungsebene der drei Elektronenstrahlen nicht zu vermeiden.
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Ziel dieser Erfindung ist somit die Schaffung eines verbesserten Ablenkjoches
für eine Kathodenstrahl-Farbbildröhre.
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Gegenstand dieser Erfindung ist somit eine Kathodenstrahl-Farbbildröhre
mit einem Ablenkjoch zum Ablenken der Elektronenstrahlen. Zu diesem Ablenkjoch gehören:-
ein aus magnetischem Material bestehender Kern; zwei Wicklungspaare, die auf dem
Kern derart montiert und angeordnet sind, daß sie dann, wenn sie erregt werden,
ein Magnetfeld erzeugen, durch das die Elektronenstrahlen in Vertikalrichtung abgelenkt
werden;
zwei weitere Wicklungspaare, die auf dem Kern derart montiert
und angeordnet sind, daß sie dann, wenn sie erregt werden,ein weiteres Magnetfeld
erzeugen, durch das die Elektronenstrahlen in der Horizontalrichtung abgelenkt werden;
schließlich auch noch ein Zusatzwicklungspaar, das mit den vorerwähnten beiden weiteren
Wicklungspaaren derart magnetisch gekoppelt ist, daß die zu diesem Wicklungspaar
gehörenden Zusatzwicklungen ein Magnetfeld erzeugen,das das vorerwähnte weitere
Magnetfeld in seinem Mit telteil abschwächt und die Feldstärke dieses weiteren Magnetfeldes
an dessen Kanten verstärkt.
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Diese Erfindung wird nachstehend nun anhand des in Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles (der in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele) näher
erläutert. Die Zeichnung zeigt in:-Fig.l, Darstellungen, die den Zusammenhang zwischen
2 und 3 der Verteilung des Ablenkfeldes und der Konvergenzabweichung der drei Elektronenstrahlen
erläutern.
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Fig. la Die im wesentlichen kissenförmigen Ablen-und lb kungsfelder,
die von den Horizontalablenkungswicklungen oder Ablenkungsspulen erzeugt werden.
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Fig. 2a Die Abbildungsfelder der drei Elektronenstrah-und 2b len,
auf die jeweils die Horizontalablenkungsfelder, die mit Fig. la und Fig. lb dargestellt
sind, einwirken.
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Fig. 3a Die durch die mit Fig. 2a und Fig. 3a darge-und 3 stellten
Abbildungsfelder auf dem Bildschirm entstehenden Konvergenzabwe ichungen.
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Fig. 4 Eine Darstellung, mit der die Grundkonzeption für das Eliminieren
der in einem ungleichförinnigen Ablenkungsfeld aufkommenden Konvergenzabweichungen
erläutert und erklärt wird.
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Fig. 5a Eine perspektivische Darstellung eines Ablenkjoches als ein
Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
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Fig. 5b Eine Frontansicht des mit Fig. 5a wiedergegebenen Ablenkungsjoches,
Fig. 6 Die mit dem Ablenkungsjoch dieser Erfindung erzeugte Feldstärke des Ablenkfeldes.
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Anhand von Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 soll der konventionelle Konvergenzvorgang
für Kathodenstrahl-Farbbildröhren mit mehreren In-Line-Elektronenstrahlen oder Elektrononstrahlen,die
in einer Ebene angeordnet sind, erläutert werden. Es ist bereits erwähnt worden,
daß die Konvergierung oder Konvergenz mehrerer Elektronenstrahlen die als In-Line-Elektronenstrahlen
in einer Ebene angeordnet sind, durch die Verwendung eines ungleichförmigen kissenförmigen
Horizontalablenkungsfeldes sowie durch die Verwendung eines ungleichförmigen faßartigen
Vertikalablenkungsfeldes vereinfacht werden.
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Diese Ablenkungsfelder werden im wesentlichen durch die Anordnung
und Verteilung der Wicklungen oder Spulen des Ablenkungsjoches bestimmt.
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Obgleich die Krümmung der Konvergierungspunkte der drei Elektronenstrahlen
eine Funktion der Ungleichförmigkeit der Ablenkungsfelder ist, so wird der Einfachheit
halber in Fig. la und in Fig. lb nur das Horizontalablenkungsfeld wiedergegeben.
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Wie aus Fig. la und lb zu erkennen ist, wird die Feldstärke
des
Horizontalablenkungsfeldes B mit dem Anwachsen des Horizontalabstandes von der Bildröhrenachse
stärker. Fig. la zeigt ein kissenförmiges Ablenkungsfeld, das relativ schwach ist,
während mit Fig. lb ein kissenförmiges Ablenkungsfeld dargestellt ist, das relativ
stark ist.
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Bei Fig. 2a und Fig. 2b handelt es sich um Horizontalschnitte, die
die Fokussierungspunkte der drei Elektronenstrahlen zeigen sollen und die dann gegeben
sind, wenn jeweils die Horizontalablenkungsfelder, die mit Fig. la und Fig. lb dargestellt
sind, einwirken. Sowohl die Frontplatte 1 des Bildschirmes der Bildröhre als auch
die Lochmaske 3 haben eine horizontale Krümmung. Wirkt, wie dies in Fig. 2a dargestellt
ist, ein relativ schwaches kissenförmiges Ablenkungsfeld B1 auf die Elektronenstrahlen
ein, dann weicht die Ebene, auf der die drei Elektronenstrahlen konvergieren, von
der Ebene der Lochmaske ab, und zwar an einem Punkt P1, der sich zwischen dem Lochmaskenzentrum
Po und der Lochmaskenkante oder Lochmaskenecke P2 befindet. In diesem Falle ist
die Ebene 10 von der Lochmaske 3 weg und zur Elektronenabstrahlvorrichtung, (diese
ist nicht dargestellt) hin gekrümmte In diesem Falle ist die Konvergenzabweichung
E2 an der Lochmaskenkante oder Lochmaskenecke gegeben, wie dies aus Fig. 3a hervorgeht.
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In Fig. 3a und Fig. 3b stehen die gestrichelten Linien 15 und 25 für
die Rasterlinien des vom Elektronenstrahlerzeugers 5 abgestrahlten Elektronenstrahles,
bei den Vollinien 17 und 27 handelt es sich um Rasterlinien des von der Elektronenstrahlabstrahlvorrichtung
9 abgestrahlten
Elektronenstrahles, und die strichpunktierten
Linien 19 und 29 stehen für die Rasterlinien des von dem Elektronenerzeuger 9 abgestrahlten
Elektronenstrahles, Wird andererseits aber die Feldstärke des kissenförmigen Ablenkungsfeldes
B2 so festgelegt, daß sich - wie die aus Fig. 2b zu erkennen ist, die Schnittpunkte
PO und P2 der Konvergenzebene jeweils im Zentrum der Lochmaske und an der Ecke der
Lochmaske befinden, dann liegt die Konvergenzabweichung zwischen ihnen. In diesem
Fall handelt es sich dann dabei um die mit Fig. 3b dargestellte Konvergenzabweichung.
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So ist beispielsweise bei einer 20' In-Line-Kathodenstrahl-Farbbildröhre
der Abstand R1 zwischen dem Konvergenzpunkt P1 und der Bildröhrenachse Z ungefähr
110 mm lang, und der Abstand des Kovergenzpunktes zur Bildröhrenachse, d,h. der
Abstand R2, ungefähr 220 mm. Die Konvergenzabweichungen El und E2 betragen somit
ungefähr 2.5 mm.
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Die in der Praxis üblichen zulässigen Konvergenzabweichungsbereiche
liegen jeweils bei O ^* E1 zu leO mm und O ' E2 < 1.5 mm. Nach dem konventionellen
Verfahren wird das Ablenkungsjoch so konstruiert und ausgeführt, daß der Schnittpunkt
zwischen den Punkten P1 und P2 liegt. In diesem Falle werden die Konvergenzabweichungen
El und E2 jeweils ungefähr 1.0 mm und 1.5 mm groß.
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Das aber hat zur Folge, daß die Konvergenzabweichungen bis zur Grenze
reduziert worden sind, daß weitere Verbesserungen nicht möglich sind.
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Wird, wie dies mit Fig. 3a und Fig. 3b dargestellt ist, ein relativ
schwaches kissenförmiges Ablenkungsfeld B1 aufgeschaltet, dann wird die Konvergenzabweichung
zwischen
dem Bildschirm-Zwischenpunkt P'1 und dem Bildschirmeckpunkt
P'2 größer, während dann, wenn ein relativ starkes Ablenkungsfeld B2 aufgeschaltet
wird, die Konvergenzabweichung zwischen diesen beiden Punkten kleiner wird0 Damit
aber kann dann, wenn es möglich ist,das Feldstärkemuster so zu verändern, daß es
dem mit Fig. 4 dargestellten Feldstärkemuster entspricht, die Konvergenzabweichung
verringert werden.
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Theoretisch kann ein konvergenzfreies System erzielt werden, wenn
an der Horizontalstelle X1 die Stärke des kissenförmigen Ablenkfeldes von B1 nach
B2 verändert und umgeschaltet wird. In Fig. 4a ist mit der strichpunktierten Linie
40 der Ablenkungsfeldbereich gekennzeichnet, in dem die Elektronenstrahlen allmählich
und graduell zur Frontplatte 1 hin abgelenkt werden. Mit ol und 02 sind die imaginären
Ablenkungsmittelpunkte gekennzeichnet, von denen aus die Elektronenstrahlen so abgelenkt
werden, daß sie auf die Bildshirmpunkte P'l und P12 jeweils auftreffen0 Das ist
die analysierende Grundkonzeption dieser Erfindung. In der Praxis ist es jedoch
unmöglich,die Feldstärke in der mit Fig. 4b dargestellten Weise durch die Wicklung
und Steuerung der Wicklungsverteilung der Wicklung oder Spule auf dem Ablenkjoch
allein zu veränderen, Wie aus Fig. 5a und Fig. 5b zu erkennen ist, gehören zum Ablenkungsjoch
für eine Kathodenstrahl-Farbbildröhre ein ringförmiger Kern 51 aus hochmagnetischem
Material , zwei Wicklungspaare oder Spulenpaare 55, deren Windungen derart um den
Kern 51 gewickelt sind, daß ein Hauptablenkungsfeld erzeugt wird, welches die Elektronenstrahlen
in Vertikalrichtung ablenkt, sowie ein
weiteres Wicklungspaar oder
weiteres Spulenpaar 55, dessen Windungen derart um den Kern 51 gewickelt sind, daß
ein Hauptablenkungsfeld erzeugt wird, welches die Elektronenstrahlon in Horizontalrichtung
ablenkt. Die Wicklungen oder Spulen 53 sind gegen die Wicklungen oder Spulen 55
durch ein Plastiktrennstück 59 abgetrennt. Zwei zusätzlich und eine bestimmte Windungszahl
aufweisende Wicklungen oder Spulen 57 sind derart in der Nähe der Horizontalablenkungswicklungen
oder Horizontalablenksspulen 55 angeordnet, daß sie mit diesen Spulen oder Wicklungen
55 derart magnetisch gekoppelt sind, daß sie ein magnetisches Induktionsfeld erzeugen.
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Bei dem mit Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel bestehend die
zusätzlichen Wicklungen aus den beiden geschlossenen Ringen 57, die symmetrisch
entlang einer horizontalen Ablenkungsachse angeordnet sind.
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Diese geschlossenen Ringe bilden einen geschlossenen Stromkreis der
magnetisch mit dem Horizontalablenkungsfeld gekoppelt ist, das von den Wicklungen
oder Spulen 55 erzeugt wird.
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Fig. 6 zeigt nun die Feldstärken-Verteilung in einer Ablenkungsebene,
die im Querschnitt und in die Linie 6-6 gelegt dargestellt ist0 Das magnetische
Ablenkfled BD erhält man dann, wenn keine zusätzlichen Wicklungen oder zusätzlichen
Spulen vorhanden sind.
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Mit den zusätzlichen Wicklungen oder Spulen wird -dies geht aus Fig.
6 hervor - wird ein induziertes Magnetfeld BG erzeugt. Wie aus Fig. 6 zu erkennen
ist, wird das induzierte Magnetfeld BG innerhalb des
Durchmessers
der zusätzlichen Wicklung oder Spule dem magnetischen Ablenkungsfeld BD entgegen
und schwächt dieses Ablenkungsfeld in diesem Bereich ab, während es außerhalb des
Durchmessers der zusätzlichen Wicklung oder der zusätzlichen Spule die Feldstärke
des Ablenkfeldes BD noch verstärkt.
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Als Resultat davon kann die Feldstärkenverteilung oder Magnetfeldverteilung
BT erzielt werden, wobei dann die Krümmung der meridionalen Abbildungsebene der
in einer Ebene angeordneten drei Elektronenstrahlen im wesentlichen mit der Krümmung
der Lochmaskenooerfläche in Übereinstimmung gebracht wird.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel hat jede der zusätzlichen Wicklungen
oder der zusätzlichen Spulen 57 einen Kurzschließring, der zwischen den Wicklungen
oder Spulen 55 für die Horizontalablenkung und dem Trennstück 59 angeordnet ist.
Die zusätzlichen Wicklungen oder Spulen können aber auch auf den Wicklungen oder
Spulen für die Horizontalablenkung, d.h.
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auf den Spulen 55, angeordnet werden. Darüber hinaus ist auch möglich,
sie zwischen dem Trennstück 59 und den Vertikalablenkspulen 53 anzuordnen.
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Weiterhin ist es möglich, die zusätzlichen Wicklungen oder die zusätzlichen
Spulen, die für gewöhnlich kurzgeschlossen sind, derart auszuelegen, daß sie zum
Einstellen der verschiedenen Konvergenzabweichungen geöffnet werden können.
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Diese Erfindung ist anwendbar für das Ablenkungsjoch einer Farbbildröhre
mit Delta-Elektronenstrahlerzeuger. In diesem Fall werden die beiden zusätzlichen
Wicklungen
oder zusätzlichen Spulen zu einer Ebene symmetrisch angeordnet Wie beschrieben worden
ist, kann eine Konvergenzabweichung mit dieser Erfindung dadurch fast eliminiert
werden, daß der Durchmesser der zusätzlichen Wicklungen oder zusätzlichen Spulen,
deren Windungszahl und deren Form entsprechend konstruiert und ausgeführt werden0