DE2707522C2 - Einrichtung zur magnetischen Auslenkung der Elektronenstrahlen einer Kathodenstrahl-Farbbildröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur magnetischen Auslenkung der Elektronenstrahlen einer Kathodenstrahl-Farbbildröhre mit einem den Hals der Kathodenstrahlröhre umschließenden Joch aus ferromagnetischem Material mit zwei Wickiungspaaren, deren eines bei Erregung die Horizontalauslenkung und deren anderes die Vertikalauslenkung bewirkt, und mit weiteren, zur Minderung von Ablenkfehlern vorgesehenen Wicklungen, mittels deren Erregung überlagernde Magnetfelder bewirkt werden, welche ein Ablenkfeld in dessen mittlerem Bereiche schwächen und in dessen äußeren Bereichen verstärken. Derartige Einrichtungen werden in Farb-Fernsehempfängern zur Auslenkung der Elektronenstrahlen der Bildröhre verwendet.

Derartige Farbbildröhren weisen in ihrem Hals drei Kathoden zur Erzeugung dreier Elektronenstrahlen auf, die vermittels von in einem Joch zusammengefaßten Ablenkspulen zeilenrasterartig über den Bildschirm der Bildföhre auslenkbar sind. Wesentlich ist hierbei, daß die drei Elektronenstrahlen bei der Abtastung des Bildschirmes auf dje diesem vorgelagerte Lochmaske hin konvergieren. Üblich ist es, die Kathoden im Röhrenhals so anzuordnen und auszurichten, daß die von ihnen bewirkten Elektronenstrahlen beim Ausbleiben der Ablenkfclder im Zentrum der Lochmaske konvergieren. Während des Auslcnkens jedoch wird der Konvergierungspunkt aus der Ebene der Lochmaske in Richtung auf die Kathoden hin verschoben. Zum Erzielen einer guten Bildqualität wird daher eine Vorab-Ablcnkung eingesetzt, um die notwendige Konvergenz der drei Elektronenstrahlen zu erreichen. Eine derartige Vorab-Ablenkung erfordert jedoch komplexe parabolische Korrektursignale, deren Amplitude sowie Phasenlage auf die Ablenkströme abzustimmen ist.

Bekannt ist es auch, die Konvergenzprobleme zu vereinfachen, indem ein Ablenkjoch vorgesehen wird, das ungleichförmige Ablenk-Magnetfelder bewirkt. So wird beispielsweise in der US-PS 38 49 749 vorgeschlagen, zur Korrektur der kissenförmigen Verzeichnung sowie zur Minderung von Konvergenzabweichungeu zwei

ίο oder mehreren Systemen von Wicklungen jeweils Zusatzwicklungen zuzuordnen, welche die Intensität der Feldstärke in axialer Richtung des Feldes zu beeinflussen vermögen und kathodenseitig eine tonnenförmige und schirmseitig eine kissenförmige Verzeichnung bevirken.

Es ist weiterhin bekannt, daß im Falle der In-Line-Kathodenstrahl-Farbbildröhren sich Vereinfachungen vornehmen lassen; da die Kathoden innerhalb eine·- Ebene angeordnet sind, ist eine dynamische Konvergenz in der zu dieser Ebene normalen Richtung nicht erforderlich. Ferner fällt für derartige !n-Line-Kathodenstrah!-Farbbildröhren für die horizontale Auslenkung die meridionale Bildebene mit der Fläche des Bildschirmes zusammen, während für die Vertikalauslenkung im wesentlichen die sagittale Bildebene mit der Fläche des Bildschirms koinzidiert. Daher wird üblicherweise für die Horizontalablenkung ein stark kissenförmiges Horizontalablenkfeld verwendet, für die Vertikalauslenkung hingegen ein tonnenförmiges Vertikalablenkfeld. Da aber die Krümmung der sagittalen Bildebene und die der meridionalen Bildebene nicht konstant, sondern Funktionen der Ablenkungsdistanz und der Magnetfeldverteilung sind, ist es unmöglich, die die Konvergierungspunkte der drei Elektronenstrahlen aufweisende Fläche teilweise sphärisch zu gestalten. Andererseits ist auch die Lochmaske in einer Richtung gekrümmt, so daß es schon aus diesem Grunde theoretisch unmöglich ist, die Verteilung des Magnetfeldes so zu bestimmen, daß eine Übereinstimmung der die F/->ussierungspunkte aufweisenden Fläche mit der der Lochmaske erzielt wird. Das bedeutet, daß auch bei günstigerer Verteilung der Wicklungen auf dem joch eine Divergenz zwischen der Lochmaskenfläche und der die Fokussierungspunkte der drei Elektronenstrahlen aufweisenden Fläche nicht vermeidbar ist.

Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, ein Ablenkjoch zu schaffen, bei dem mit geringem Aufwände eine weitgehende Angleichung der die Fokussierungspunkte der drei Elektronenstrahlen einer Farbbildröhre aufweisenden Fläche an die ihrer Lochmaske erzielt wird.

Gelöst wird diese Aufgabe, indem symmetrisch zu den Wicklungen der Horizontalauslenkung jeweils eine mit diesen magnetisch gekoppelte Kurzschlußwicklung angeordnet ist, und indem die Kurzschlußwicklungen nur einen mittleren Teilbereich der für die Horizontalauslenkung vorgesehenen Wicklungen abdecken. Hierdurch wird in einem inneren, röhrenachsennahen Bereiche des Horizontalablenkfeldes eine relativ geringe, mit dem Abstande von der Röhrenachse leicht ansteigende Feldstärke erzielt, die von einem gewissen Abstände von der Achse an wesentlich steiler ansteigt und höhere Feldstärkcwerle erreicht, so daß die stärker ausgclenkten Strahlen auch ein stärkeres Auslcnkfcld durchlaufen

b5 und die die Konvergenzpunkte aufweisende Hache ;in die der Lochmaske angeglichen wird.

Als vorteilhaft zeigt sich, daß die Feldänderung ohne weitere Versorgung und ohne weitere Zuleitungen pro-

porüona! and phasenstarr zum eigentlichen Auslenkungsfeld erfolgt.

Grundsätzlich sind Kurzschlußwindungen auf vielen Gebieten der Technik bekannt. Sie werden beispielsweise zur Verzögerung von Relais eingesetzt oder auch zur Phasenverschiebung eines Teümagnetfeldcs im Falle von Spaltpolmotorcn. Gemäß der Erfindung werden sie benutzt, um eine vorgegebene intensitätsverteilung des Auslenkungsfeide^ zu erreichen. Zwar zeigt die DE-AS 11 06 883 ebenfalls Kurschlußwicklungen in Verbindung mit dem Ablenkjoch einer Bildröhre: Jenes Ablenkjoch soll mit einem besonderen Magnetkern ausgestattet werden, der vom einen Gleichstromanteii aufweisenden Auslenkstrom durchflossen wird. Durch die indirekte Einkopplung und das Vorsehen der Kurzschiußwindungen wird damit im Ablenkjoch ein Abschnitt geschaffen, welcher zwar die unerwünschte Gieichstrommagnetisierung abzuleiten vermag, der wechselnden Magnetisierung aber einen hohen Widerstand entgegensetzt. Der Fachmann vermag dieser Vorveröffentlichung keinerlei Anregungen zu entnehmen, ein Ablenkfeld so auszubilden, daß über die yosamte Fläche der Lochmaske hin eine Konvergenz mehrerer Elcktronenstrahlen erreicht wird.

Bewährt hat es sich, die Kurzschlußwicklungen mindestens eine in sich geschlossene Windung aufweisen zu lassen, die sich definiert herstellen läßt. Mit Vorteil sind die Wicklungen für die Vertikal- und die Horizontalauslcnkung durch ein Isolier-Zwischenstück galvanisch voneinander getrennt, und die Kurzschlußwicklungen sind zwischen den Wicklungen für die Horizontalauslenkung und dem Isolier-Zwischenstück angeordnet

Im einzelnen wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit dieses darstellenden und veranschaulichenden Zeichnungen erläutert. Es zeigt hierbei

F i g. 1 zwei unterschiedlich kissenförmig ausgebildete horizontale Auslenkfelder,

F i g. 2 Halbschnitte mit vorgesetzter Lochmaske ausgestatteter Bildschirme mit sich für die unterschiedlichen Auslenkfelder nach Fig. 1 ergebenden Konvergenzflächen für die Kathodenstrahlen,

F i g. 3 schematische Ansichten von über die Kathoden betrachteten Bildschirmen mit für die unterschiedlichen Auslenkfelder nach Fig.) sich ergebenden, durch Klektronenstruhlcn beschriebenen Zeilen.

F i g. 4 schemalisch geschnitten einen mit einer vorgesetzten Lochmaske ausgestatteten Bildschirm mit unterschiedlich ausgelenkten Elektronenstrahlen,

Fig.4b diagrammatisch die Intensität des gemäß Fig. a wirksamen Auslenkfeldes,

F i g. 5a in perspektivischer Darstellung ein mit Kurzschlußwindungen ausgestattetes Ablenkjoch,

F i g. 5b eine Frontansicht des Ablenkjoches der F i g. 5a, und

F i g. 6 diagrammatisch die sich mit dem Ablenkjoch der F i g. 5 ergebenden Feldstärken der horizontalen Auslenkungsfelder.

In den Fig. la und Ib sind diagrammatisch zwei unterschiedlich Steil kissenförmig verzerrte horizontale Auslenkungsfelder durch die Kurven B1 und B 2 dargestellt. Sn den F i g. 2a und 2b sind im Halbschnitt jeweils Bildschirme 1 von Kathodenstrahl-Farbbildröhren gezeigt, denen Lochmasken 3 vorgeordnet sind. Zusätzlich sind strichpunktieri K.onvergenzflächen 10 angegeben, die sich für die in den Fig. i a und Ib dargestellten Feldstärken B 1 und S2 ergeben: Diese Konvergenzflächen sind dadurch definiert, daß sie die sich bei den jeweiligen Auslenkfeldstärken ergebenden Konvergenzpunkte der drei Elektronenstrahlen der Farbbildröhre enthalten. Für das relativ flach kissenförmige Ablenkungsfeld B1 der Fig. la ergibt sich eine Konvergenzfläche, die in mittleren Bereichen der Lochmaske 3 mit dieser zusammenfällt, vom Punkte P1 ab jedoch bis zum Ende der Lochmaske im Punkte P 2 zunehmend von der Lochmaske 3 in Richtung auf die die Elektronenstrahlen bewirkenden Kathoden, stärker gekrümmt als die Lochmaske 3, zurücktritt. Damit aber ergibt sich im Punkte P 2 am Ende der Lochmaske 3 eine relativ große Konvergenzabweichung e 2.

Anders verhält es sich bei dem steiler kissenförmig ausgebildeten Auslenkungsfeld gemäß der Kurve Bl der F i g. Ib: Gemäß F i g. 2b stimmt die Konvergenzfläche 20 zwar im Punkte PO des Durchstoßens der Achse Z mit der Fläche der Lochmaske 3 überoin und tangiert sie; sie ist aber zunächst weniger gekrümmt als die Lochmaske 3 und erst in ihrem weiteren Verlaufe stärker als diese, so daß sie im Punkte PZ am Ende der Lochmaske wieder in diese hineinläuft und zwischendurch ein Maximum der Konvergenzabweichung e 1 durchläuft

Die Verhältnisse sind auch anhand der F i g. 3a und 3b zu überschauen: Hier stehen gestrichelte Linien 15 bzw. 25 für die von von der Kathode 5 abgestrahlten Elektronenstrahlen beschriebenen Zeilen, die Vollinien 17 bzw. 27 geben die von von der Kathode 7 ausgehenden Elektronenstrahlen beschriebenen Zeilen wieder, und die strichpunktierten Linien 19 bzw. 29 stehen füi Zeilen, die vom von der Kathode 9 ausgehenden Elektronenstrahl beschrieben werden. In Fig.3a divergieren vom Punkte Pl aus die von durch die äußeren Kathoden abgegebenen Elektronenstrahlen beschriebenen Zeilen, und nach F i g. 3b konvergieren diese Zeilen bei steiler kissenförmig ausgebildetem Auslenkungsfeld gemäß B2 der Fig. Ib in den Punkten PO und P2 und erreichen zwischenzeitlich ihre maximale Abweichung E1.
Die in der Praxis zugelassenen maximalen Konvergenzabweichungen liegen bei 20" In-Line-Farbbildröhren ftj e 1 etwa bei 1,0 mm und für e2 bei etwa 1,5 mm. Üblicherweise werden die die Auslenkung bewirkenden Ablenkungsjoche so bemessen, daß zwischen den Punkten Pl und P2 die Konvergenzfläche die Lochmaske schneidet. Hierbei lassen sich die angegeoenen Maximalwerte noch einhalten, weitere Verbcsserungen sind aber nicht möglich.

Anhand der F i g. 4 läßt sich jedoch zeigen, daß die Konvergenzabweichung weiter verringert werden könnte. Theoretisch kann eine konvergenzabweichungsfreie Farbbildröhre erreicht werden, wenn gemäß Fig.4b im Bereiche zwischen den Punkten χ 1 ein Auslen''ungsfeld nach der Kurve Bi gemäß Fig. la erreicht wird und zwischen den Funkten xi und χ 2 jeweils auf ein steilere kissenförmiges Auslenkungsfeld nach der Kurve B 2 der F i g. 1 b übergegangen wird.

In Fig.4a ist mit der strichpunktierten Linie 40 der Bereich des Auslenkungsfeldes bezeichnet, innerhalb dessen die Elektronenstrahl zum Bildschirm 1 hin kontinuierlich ausgelenkt werden. Mit O 1 und O 2 sind die imaginären Auslenkungszentren gekennzeichnet, von denen aus die Elektronenstrahlen so ausgelenkt werden, daß sie auf den Bildschirm 1 jeweils in den Punkten P'\ und P'2 auftreffen. In der Praxis jedoch lassen sich die Auslenkfeldstärken nicht ohne weiteres so gestalten oder auch nur angleichen, wie es die stark ausgeführte, von Bi auf 52 übergehende Linie der Fig. 4b aufzeigt. Um jedoch einen weitgehenden An-

gleich an die als günstig erkannte Feldgestaltung zu erreichen, werden erfindungsgemäO Ablenkungsjoche verwendet, wie sie in den F i g. 5a perspektivisch und 5b in der Frontansicht wiedergegeben sind. Das dargestellte Abienkungsjoch weist einen konischen Ringkern 51 aus hochpermeablen Magnetmatenal auf, um den zwei Wicklungen 53 derart gewickelt sind, daß sie ein Auslenkungsfeld zur Ablenkung der Elektronenstrahlen in Vertikalrichtung bewirken. Ein weiteres Wicklungspaar 55 ist derart um den Ringkern 51 gewickelt, daß es ein Hauptauslenkungsfeid erzeugt, welches die Elektronenstrahlen in horizontaler Richtung auslenkt. Die Wicklungen 53 sind gegen die Wicklungen 55 durch ein zwischengelegtes Isolier-Zwischenstück 59 galvanisch voneinander getrennt. Im Bereiche der Wicklungen 55 sind zusätzlich in sich kurzgeschlossene Kurzschlußwicklungen 57 so angeordnet, daß sie nur einen mittleren Teilbereich der Wicklungen 55 abdecken. Im Ausführungsbcispici SiIiU uicSc KüiZSCMiüoVvickiüfigcri 37 jcwciis «ils eine in sich geschlossene Windung ausgebildet. Diese Kurzschlußwicklungen bilden einen in sich geschlossenen Stromkreis, der induktiv mit den die Horizontalauslenkung bewirkenden Wicklungen 55 gekoppelt ist, so daß beim Speisen der Wicklungen 53 in den Kurzschlußwicklungen 57 entsprechende Kurzschlußströme bewirkt werden, die ihrerseits auf das resultierende Magnetfeld zurückwirken.

Die Auswirkung dieser Kurzschlußwicklungen 57 wird anhand der Fig.6 erläutert, welche die innerhalb des Querschnittes und entlang der Linie 6-6 der F i g. 5a auftretenden Feldstärkenverteilung aufzeigt. Wären keine Kurzschlußwicklungen 57 vorgesehen oder werden diese unterbrochen, so ergibt sich bei der Erregung der die Horizontalauslenkung bewirkenden Wicklungen 55 in Abhängigkeit von der X-Komponente eine kissen- js förmige Feldstärkeverteilung, wie sie durch die Kurve BD dargestellt ist- innerhalb der magnetisch gekoppelten Kurzschlußwicklungen 57 wird beim Betriebe der V/icklungen 55 ein Kurzschlußstrom erzeugt, der seinerseits, mitbestimmt durch die von den Kurzschlußwicklungen übergriffene Räche, eine Charakteristik entsprechend der Kurve BC zeigt Innerhalb des Längenbereiches 1 der Kurzschlußwicklung 57 ist deren Magnetfeld dem der Wicklungen 55 entgegengesetzt, und im die Länge überschreitenden Bereiche ist das von der Kurzschlußwicklung 57 bewirkte Feld dem der Wicklungen 55 gleichsinnig gerichtet. Damit aber ergibt sich aus der Aufsummierung der Kurven BD und BG die resultierende Kurve BT, die weitgehend der nach F i g. 4b als vorteilhaft erkannten Charakteristik entspricht, und die da.iiit in der Lage ist, die Krümmung der Konvergenzfläche weitgehend der der Lochmaske anzupassen, so daß die Konvergenzabweichungen auf ein Minimum gebracht werden. Bewährt hat es sich hierbei, daß zur Speisung der zusätzlichen Wicklungen weder besondere Speisequellen noch Zuleitungen erforderlich werden, und" das zusätzlich bewirkte Feld gemäß der Kurve AG steht stets in festem Verhältnis zum durch die Wicklungen 55 bestimmten Feld sowohl hinsichtlich seiner Intensität als auch seiner Phasenlage. Es besteht bo aber auch die Möglichkeit, die Kurzschlußwindungen, bspw. durch Änderung des Kopplungsfaktors oder durch teilweise Aufheben des Kurzschlusses, so anzupassen, daß gewünschte Konvergenzabweichungen einstellbar sind. Wesentlich ist bei diesen nur, daß die Kurzschlußwicklungen im !nduktionsbereich der Wicklungen 55 vorgesehen sind; sie können die Spulen 55 überfassen oder untergreifen, und sie können am oder im Isolier-Zwischenstück 59 vorgesehen sein.

Die Erfindung ist auch auf Ablenkungsjoche für Farbbildrohren mit Delta-Kathoden anwendbar; in diesem Falle werden die Kurzschlußwicklungen asymmetrisch in einer Ebene angeordnet. Wesentlich ist in diesen Fällen nur, daß die Intensität der durch Induktion bewirkten Hilfsfelder durch die Bemessung der Kurzschlußwicklung ebenso eingestellt wird wie durch ihre Größe der mittlere, abzudeckende Teilbereich definiert wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur magnetischen Auslenkung der Elektronenstrahlen einer Kathodenstrahl-Farbbildröhre mit einem den Hals der Farbbildröhre umschließenden Joch aus ferromagnetischem Material mit zwei Wicklungspaaren, deren eines bei Erregung die Horizontalauslenkung und deren anderes die Vertikalauslenkung bewirkt, und mit weiteren, zur Minderung von Ablenkfehlern vorgesehenen Wicklungen, mittels deren Erregung überlagernde Magnetfelder bewirkt werden, welche ein Ablenkfeld in dessen mittlerem Bereiche schwächen und in dessen äußeren Bereichen verstärken, dadurch gekennzeichnet, daß symmetrisch zu den Wicklungen (55) der Horizontalauslenkung jeweils eine mit diesen magnetisch gekoppelten Kurzschlußwicklungen (57) angeordnet ist, und daß die KurzschlußwickiLäigen nur einen mittleren Teilbereich der für die Horizontalablenkung vorgesehenen Wicklungen abdecken.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußwicklungen (57) mindestens eine in sich geschlossene Windung aufweisen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (53,55) für die Vertikal- und die Horizontalauslenkung durch ein Isolier-Zwischenstück (59) galvanisch voneinander getrennt sind, und daß die Kurzschlußwicklungen (57) zwischen den Wicklungen (55) für die Horizontalauslenkung und dem Isolier-Zwischenstück (59) angeordnet sind.