DE3346066C2 - Ablenkeinheit für eine Fernsehbildröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ablenkeinheit für eine Fernsehbildröhre, mit einem Vertikalablenkspulensystem, das zwei einander diametral gegenüberliegende Vertikal­ ablenkspulen vom Satteltyp enthält, wobei jede Vertikal­ ablenkspule einen ersten Satz von gewickelten Leitern enthält, welche erste und zweite, sich in Längsrichtung der Ablenkeinheit erstreckende Seitenstränge sowie eine bogenförmige vordere und eine bogenförmige rückwärtige Verbindungsgruppe aufweisen, wodurch ein erstes zentrales Fenster gebildet ist, und wobei jede Vertikalablenkspule einen weiteren Satz von gewickelten Leitern enthält, welcher dritte und vierte, sich in Längsrichtung der Ablenkeinheit erstreckende Seitenstränge sowie eine vordere und eine bogenförmige rückwärtige Verbindungs­ gruppe aufweisen.

Eine derartige Anordnung ist durch die DE 25 52 275 B2 bekannt, mit der es möglich ist, jedes gewünschte Ablenkfeld zu erzeugen.

Bei monochromen Bildröhren ist deren Elektronenstrahl­ erzeugungssystem zum Erzeugen eines einzigen Elektronen­ bündels eingerichtet, während bei Farbfernsehbildröhren vom Inline- Typ das Elektronenstrahlerzeugungssystem drei koplanare Elektronenbündel erzeugt, die am Bildschirm konvergieren. Mit der um die Bildröhre angeordneten Ablenkeinheit können durch Änderung der magnetischen Ablenkfelder die Elektro­ nenbündel nach oben oder nach unten und nach links oder nach rechts über den Bildschirm bewegt werden. Durch gleichzeitige Änderung der Intensität der Bündel kann eine visuelle Darstellung von Information oder ein Bild auf dem Bildschirm erzeugt werden. Die auf dem Hals der Bildröhre befestigte Ablenkeinheit enthält zwei Ablenkspulensysteme zum Ablenken der Elektronenbündel in zwei quer zueinander verlaufende Richtungen. Jedes System enthält zwei Spulen, die an einander gegenüberliegenden Stellen des Röhren­ halses sind, wobei die Systeme in bezug aufeinander um 90° auf dem Röhrenhals verschoben sind. Bei Erregung erzeugen die zwei Ablenkspulensysteme orthogonale Ablenkfelder.

Im wesentlichen verlaufen die Felder senkrecht zur Bahn der nicht abgelenkten Elektronenbündel. Ein zylindri­ scher Kern aus magnetisierbarem Werkstoff, der, wenn die Ablenkspulensysteme beide vom Satteltyp sind, eng um die Ablenkspulensysteme liegen kann, wird meist dazu verwendet, die Ablenkfelder zu konzentrieren und die Flußdichte im Ablenkbereich zu vergrößern.

Zur Erzielung einer guten Bildqualität sind den dynamischen magnetischen Dipol-Ablenkfeldern oft magnetische Feldkomponenten höherer Ordnung zuzufügen. So machen bei­ spielsweise die immer strenger werdenden Anforderungen hin­ sichtlich der Konvergenz bei Drei-in-Linie-Farbfernseh­ systemen neben einer starken negativen Magnetsechspolkompo­ nente im Mittelbereich des Vertikalablenkfelds eine starke positive Magnetsechspolkomponente an der Strahlerzeugungs­ systemseite des Vertikalablenkfelds notwendig. Die starke positive Sechspolkomponente ist für die Vertikalkomakorrektur notwendig. Der Effekt einer positiven Sechspolkomponente auf das Dipolablenkfeld ist ein kissenförmiger Feldverlauf. Für ein selbstkonvergierendes Inline-Farbfernsehsystem mit einem grünen Mittelbündel und roten und blauen Außenbündeln wird unter Vertikalkoma eine Vertikalverschiebung des roten und des blauen Bündels gegen das grüne Bündel verstanden. Werden keine Maßnahmen zur Korrektur getroffen, so werden rot und blau weiter abgelenkt als grün. Bei einem kissen­ förmigen Ablenkfeld an der Erzeugerseite erfahren rot und blau ein schwächeres Ablenkfeld als grün. Dadurch werden rot und blau weniger weit abgelenkt.

Ablenkeinheiten eingangs erwähnter Art enthalten Vertikalablenkspulen vom Satteltyp. Es sind selbsttragende Spulen, die eine Anzahl Leiter enthalten, die zu ersten und zweiten Seitengruppe einer bogenförmigen vorderen Verbindungsgruppe und einer bogenförmigen rückwärtigen Verbindungsgruppe gewickelt sind, die zusammen ein Fenster bilden. Bei der­ artigen Spulen können die rückwärtigen Verbindungsgruppen vom Glas­ kolben der Bildröhre hochgeklappt sein (ursprünglicher Sattelspulentyp) oder "flach" liegen, wobei die rückwärtige Verbindungsgruppe gleichsam dem Kolbenprofil der Bildröhre folgt.

Ein kissenförmiges Bild wird erzeugt, wenn die Fensteröffnungen der zwei Sattelspulen eines Ablenkspulen­ systems groß sind, und ein tonnenförmiges Feld, wenn die Fensteröffnungen klein sind. Für ein selbstkonvergierendes System muß das Vertikalablenkfeld im Mittelbereich eine tonnenförmige Verteilung aufweisen - die einzelnen Vertikalablenksattelspulen müssen also eine kleine Fensteröffnung haben - und an der Erzeugerseite eine kissenförmige Verteilung (große Fensteröffnung) und an der Schirmseite eine homogene, eine stärker oder eine weniger stark kissenförmige Verteilung in Abhängigkeit davon, wieviel Ost-West-Bildverzerrung man erlauben will. Derartige Feldverteilungen sind auch für monochrome Bildröhren-Ablenkeinheiten wichtig, die eine hohe Auflösung haben müssen.

Bisher war es nicht möglich, unter Verwendung der üblichen Wickelmethoden Sattelspulen mit einer sich so stark ändernden Fensteröffnung herzustellen, wie sie für die genannten Anwendungen gewünscht wird. Zwar sind mehrere Kompromißlösungen zur Verringerung des Problems bekannt. So kann an der Erzeugerseite ein weniger großes Fenster, als faktisch notwendig ist, ausreichen, wenn mit Hilfe im Vertikalablenkfeld angeordneter Segmente aus weichmagneti­ schem metallischem Werkstoff die Kissenförmigkeit des Vertikalablenkfeldes verstärkt wird. Die Verwendung derartiger Segmente ist jedoch vom energetischem (Empfindlichkeits-)Blickpunkt aus unerwünscht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ablenkein­ heit mit Vertikalablenkspulen der eingangs genannten Art zu schaffen, welche, ohne daß an der Eintrittsseite Hilfsmittel erforderlich sind, ein Vertikalablenkfeld erzeugen, welches an der Eintrittsseite kissenförmig und in der Mitte tonnenförmig ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß durch den weiteren Satz von gewickelten Leitern ein zweites zentrales Fenster gebildet ist, welches innerhalb des ersten Fensters liegt, wobei die dritten und vierten Seitenstränge kürzer als die ersten und zweiten Seitenstränge sind und die vordere Verbindungsgruppe des weiteren Leitersatzes eine gemeinsame Grenze mit zumindest einem Teil der vorderen Verbindungsgruppe des ersten Leitersatzes hat, und daß das erste Fenster und das zweite Fenster derart ausgebildet sind, daß ein kissenförmiges Vertikalablenkfeld an der Eintrittsseite der Ablenkeinheit und ein tonnenförmiges Vertikalablenkfeld im Mittelbereich der Ablenkeinheit gebildet werden.

Durch die DE 31 46 441 A1 ist ein Horizontal-Ablenkspulen­ system bekannt, bei welchem die Stränge einer Teilspule teilweise innerhalb des von einer anderen Teilspule gebil­ deten Fensters verlaufen.

Die Vertikalablenkspule besteht grundsätzlich aus zwei Wicklungen, die an der Erzeugerseite verschiedene Längen haben. Die äußere Wicklung mit einer größeren Fensteröffnung geht am weitesten in Richtung auf das Erzeugersystem durch, wodurch an der Erzeugerseite ein kissenförmiges Feld erzeugt wird.

Die innere Wicklung, die nicht so weit in Richtung auf das Erzeugersystem durchgeht, hat an ihrer Erzeuger­ seite eine kleinere Fensteröffnung, wodurch das System als Ganzes im Mittelbereich des Ablenkfeldes kein kissen­ förmiges, sondern ein tonnenförmiges Feld erzeugt. Diese kleinere Fensteröffnung weitet sich in Richtung auf den Bildschirm auf, damit an der Schirmseite des Spulensystems ein homogenes Ablenkfeld, ein stärker oder weniger stark kissenförmiges Ablenkfeld erzeugt wird (von der Größe der Aufweitung abhängig).

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die mittleren Teile der beiden rückwärtigen Verbindungsab­ schnitte einander angenähert. Auf diese Weise werden gleich­ sam an den Enden der Seitenstränge zwei schleifenförmige Segmente gebildet, die, insbesondere wenn sie an beiden Seiten der radialen Positionen von 30° und 150° liegen, die Kissenform des Vertikalablenkfelds an der Erzeugerseite verstärken. Gegebenenfalls können die mittleren Teile der beiden rückwärtigen Verbindungsabschnitte aneinander anliegen. Die zwei Abschnitte können dabei zur Vergrößerung der mechanischen Stabilität mechanisch verbunden werden.

Einige Ausführungsbeispiel der Erfindung werden nunmehr an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt (entlang der y-z-Ebene) durch eine Kathodenstrahlröhre mit einer darauf montierten Ablenkeinheit,

Fig. 2 an Hand des Parameters R₆ die Sechspol­ komponente eines Ablenkfelds, die für die Größe der Kissen­ bzw. Tonnenförmigkeit quer zur z-Achse eines mittels eines charakteristischen Vertikalablenkspulensystems erzeugten Vertikalablenkfeldes bestimmend ist,

Fig. 3 und 4 in Perspektive je eine Ansicht einer einzigen Spule eines Ablenkspulensystems,

Fig. 5a und 5b in Perspektive je eine Ansicht einer einzigen Spule eines anderen Ablenkspulensystems,

Fig. 6a einen Schnitt durch ein (Vertikal-)Ablenk­ spulensystem mit Spulen des in Fig. 4 dargestellten Typs entlang einer Ebene durch die z-Achse,

Fig. 6b einen Schnitt durch ein (Vertikal-)Ablenk­ spulensystem mit Spulen des in Fig. 5 dargestellten Typs entlang einer Ebene durch die z-Achse,

Fig. 7a einen Schnitt durch das Spulensystem nach Fig. 6a entlang der Achse A-A,

Fig. 7b einen Schnitt durch das Spulensystem nach Fig. 6a entlang der Linie 3-3,

Fig. 7c einen Schnitt durch das Spulensystem nach Fig. 6b entlang-der Linie C-C,

Fig. 8 den Aufbau eines Horizontalablenkfeldes an Hand von Schnitten durch eine Bildröhre,

Fig. 9 den Aufbau eines Vertikalablenkfeldes mit einer kissenförmigen Verteilung an Hand von Schnitten durch eine Bildröhre,

Fig. 10 den Aufbau eines Vertikalablenkfeldes mit einer tonnenförmigen Verteilung an Hand von Schnitten durch eine Bildröhre.

Die in Fig. 1 dargestellte Kathodenstrahlröhre 1 weist einen Kolben 6 auf, der aus einem schmalen Hals 2, in dem ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 3 montiert ist, einem konusförmigen Teil 4 und einem Bildschirm 5 besteht. Auf der Röhre 1 ist beim Übergang zwischen dem Hals 2 und dem Konus 4 eine Ablenkeinheit 7 angeordnet. Diese Ablenk­ einheit 7 enthält einen Träger 8 aus Isoliermaterial mit einem vorderen Ende 9 und einem rückwärtigen Ende 10. Zwischen diesen Enden 9 und 10 befinden sich an der Innen­ seite des Trägers 8 ein Ablenkspulensatz 11, 11′ zum Er­ zeugen eines horizontalen Ablenkfelds für das vom Elektronen­ strahlsystem 3 erzeugte Elektronenbündel und an der Außen­ seite des Trägers 8 ein Spulensatz 12, 12′ zum Erzeugen 15 eines vertikalen Ablenkfeldes. Die Ablenkspulensysteme 11, 11′ und 12, 12′ sind von einem Ringkern 44 aus magnetisier­ barem Werkstoff umgeben. Die einzelnen Spulen 12, 12′ des Vertikalablenkspulensystems, die wie die Spulen 11, 11′ des Horizontalablenkspulensystems vom Satteltyp sind, sind mit inneren und äußeren Fenstern gewickelt.

Die Erfindung ermöglicht insbesondere des Erzeugen eines (Vertikal-)Ablenkfeldes vom Typ nach Fig. 2. Diese Figur zeigt an Hand des Parameters R₆ die Sechspolkomponente eines charakteristischen vertikalen Ablenkfeldes. Ein positiver Wert der Sechspolkomponenten R₆ tritt an der Erzeugerseite (z = z₀), ein etwas kleinerer, positiver Wert an der Schirmseite (z = z_s) des Ablenkfeldes und ein nega­ tiver Wert von R₆ im mittleren Bereich des Ablenkfeldes auf.

Wie noch näher erläutert wird, bedeutet dies, daß das Ablenkfeld an der Erzeugerseite kissenförmig, im mittleren Bereich tonnenförmig und an der Schirmseite wieder in ge­ ringerem Maße kissenförmig ist.

Fig. 3 zeigt eine Sattelspule 12 des Vertikalablenk­ spulensystems 12, 12′ nach Fig. 1. Die Spule 12 ist aus einem ersten Seitenstrang 13 und aus einem zweiten Seiten­ strang 14 sowie aus einer ersten rückwärtigen Verbindungsgruppe 15 und einer ersten vorderen Verbindungsgruppe 16 aufgebaut, die zu­ sammen ein erstes Fenster 17 bilden. Im Fenster 17 liegt eine weitere Wicklung, die von einem dritten Seitenstrang 19 und einem vierten Seitenstrang 20 sowie einer zweiten rück­ wärtigen Verbindungsgruppe 21 und einer zweiten vorderen Verbindungsgruppe 22 gebildet ist und ein zweites Fenster 18 einschließt. Die Spule 12 ist in nur einem Wickelgang hergestellt, wobei zunächst die inneren Windungengruppen und anschließend die äußeren Windungengruppen gewickelt wurden. Die rückwärtigen Verbindungs­ gruppen 15 und 21 sind "flach", während dagegen die vorderen Verbindungsgruppen 16 und 22 hochgeklappt sind. Ein Querschnitt durch ein Vertikalablenkspulensystem mit zwei Sattelspulen vom Typ nach Fig. 3 ist in Fig. 6a dargestellt. Die Größe der Fensteröffnung der Spule 12 an der Erzeugerseite wird durch die Öffnung des ersten Fensters 17 bestimmt.

Dieses Fenster 17 kann an dieser Stelle so groß gemacht werden, daß dort ein Feld mit der verlangten Größe der Kissenförmigkeit erzeugt wird. Fig. 7a zeigt eine so erzeugte Kissenverteilung. Fig. 7b zeigt die tonnen­ förmige Feldverteilung, die im mittleren Bereich des Verti­ kalablenkspulensystems 12, 12′ erzeugt wird.

Eine Abwandlung der Spule 12 nach Fig. 3 ist in Fig. 4 dargestellt mit dem ersten und zweiten Seitenstrang 13 und 14, mit der ersten rückwärtigen Verbindungsgruppe 15 und der ersten vorderen Verbindungsgruppe 16, die zusammen das erste Fenster 17 ein­ schließen. Die Ablenkspule 12 weist weiter den dritten und vierten Seitenstrang 19 und 20 sowie die zweite rück­ wärtige Verbindungsgruppe 21 und die zweite vordere Verbindungsgruppe 22 auf, die zusammen das zweite Fenster 18 einschließen, das sich von hinten nach vorn aufweitet. Da die vorderen Verbindungsgruppen 16 und 22 hochgeklappt sind im Vergleich zu den weiteren Teilen der Spule 12, ist dies in der Figur nicht gut sicht­ bar. Das zweite Fenster 18 ist in diesem Fall an der Vorderseite so weit, daß die Seitenstränge 14, 20 bzw. 13, 19 teil­ weise aneinander anliegen im Gegensatz zu den Seitensträngen in Fig. 3, die voneinander getrennte Positionen einnehmen. Mit Spulen nach Fig. 4 kann im Prinzip ein kräftigeres kissenförmiges Feld an der Vorderseite als mit Spulen nach Fig. 3 erzeugt werden.

In Fig. 5a ist eine andere Abwandlung der Spule 12 in Fig. 3 dargestellt. Die Vertikal-Ablenk-Sattelspule 34 hat abweichend von der Spule 12 eine erste rückwärtige Verbindungsgruppe 35, deren Mitte 36 näher bei der zweiten rück­ wärtigen Verbindungsgruppe 37 liegt als die an die Mitte grenzenden Teile. Auf diese Weise werden an der Rückseite von Seiten­ stränge und schleifenförmige Teile gebildet, die eine Verstärkung des an der Rückseite erzeugten kissen­ förmigen Ablenkfeldes zur Folge haben.

In Fig. 6b ist ein Schnitt durch ein Vertikalablenk­ spulensystem mit zwei Vertikalablenk-Sattelspulen nach Fig. 5 dargestellt.

Fig. 7c zeigt einen Schnitt durch das Ablenkspulen­ system nach Fig. 6b entlang der Linie C-C. Mit 38, 40 bzw. 39, 41 sind die Schnitte durch die schleifenförmigen Teile angegeben, die dafür sorgen, daß das Ablenkfeld nach Fig. 7c stärker kissenförmig ist als das Ablenkfeld nach Fig. 7a.

Die Lage der Mitten der schleifenförmigen Teile 38, 40 bzw. 39, 41 wird vom Winkel ϕ in bezug auf die Y-Achse gegeben. ϕ₁ und ϕ₂ betragen etwa 30° bzw. 150°; mit anderen Worten, die schleifenförmigen Teile liegen auf radialen Positionen von etwa 30° und 150°.

Die besonderen Formgebungen der Spulen nach Fig. 4 und 5a können auch kombiniert werden. Eine derartige Spule 43 ist in Fig. 5b dargestellt.

Die Größe der Tonnen- und Kissenförmigkeit eines Ablenkfeldes wird von der dynamischen Sechspolkomponente des Ablenkfelds bestimmt. An Hand der Fig. 8, 9 und 10 wird dies näher erläutert.

Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch eine Bildröhre entlang einer Ebene senkrecht zur z-Achse. Die in der Bild­ röhre erzeugten Elektronenbündel sind mit R, G und B be­ zeichnet. Die Pfeile in Fig. 8a stellen das Dipolvertikal­ ablenkfeld dar. Bei der dargestellten Orientierung des Horizontalablenkfeldes erfolgt eine Ablenkung der Elek­ tronenbündel nach rechts. Die drei Elektronenbündel liegen also in der gleichen Ebene wie die, in der die Ablenkung erfolgt. Die Pfeile in Fig. 8b stellen ein Sechspolfeld dar, dessen Orientierung derart ist, daß die Seitenbündel R und B eine zusätzliche Ablenkung gegenüber dem mittleren Bündel in der Ebene erfahren, in der sie liegen. In einem derartigen Fall wird das Sechspolfeld als positives Sechs­ pol-(Horizontalablenk-)Feld definiert. Ein Sechspolfeld mit einer Orientierung, bei der die Außenbündel eine geringere Ablenkung als das mittlere Bündel in der Ebene erfahren, in der sie liegen, wird als negatives (Horizontal-) Sechspolfeld definiert. Beim Definieren des Vorzeichens eines Vertikalablenk-Sechspolfelds wird immer zum vergleich­ baren Zustand bei einem Horizontalablenkfeld zurückgegangen.

Fig. 9 zeigt gleichfalls einen Schnitt durch eine Bildröhre entlang einer Ebene senkrecht zur z-Achse. Die Pfeile in Fig. 9a stellen das Dipolvertikalablenkfeld dar. Bei der dargestellten Orientierung des Dipolablenkfelds erfolgt die Ablenkung der Elektronenbündel R, G und B nach oben hin. Die drei Elektronenbündel liegen in diesem Fall also in einer Ebene senkrecht zur Ablenkebene. Die Pfeile in Fig. 9b stellen ein Sechspolfeld dar, dessen Orientierung derart ist, daß, zurückgehend zum vergleichbaren Zustand bei einem Horizontalablenkfeld (dazu sind Fig. 9a und 9b eine Vierteldrehung rechtsherum zu drehen), dieses Sechs­ polfeld positiv ist. In Fig. 9c ist das sich ergebende Vertikalablenkfeld dargestellt; es ist kissenförmig.

Fig. 10 zeigt gleichfalls einen Schnitt durch eine Biidröhre entlang einer Ebene senkrecht zur z-Achse. Die Pfeile in Fig. 10a stellen das Dipolvertikalablenkfeld dar. Bei der dargestellten Orientierung des Dipolablenkfelds erfolgt die Ablenkung der Elektronenbündel R, G und B nach oben hin. Die drei Elektronenbündel liegen also in einer Ebene senkrecht zur Ablenkebene. Die Pfeile in Fig. 10b stellen ein Sechspolfeld dar, dessen Orientierung derart ist, daß, wenn zum vergleichbaren Zustand bei einem Hori­ zontalablenkfeld zurückgegangen wird, dieses Sechspolfeld negativ ist. In Fig. 10c ist das sich ergebende Vertikal­ ablenkfeld dargestellt; es ist tonnenförmig.

Claims (5)

1. Ablenkeinheit für eine Fernsehbildröhre, mit einem Vertikalablenkspulensystem, das zwei einander diametral gegenüberliegende Vertikalablenkspulen vom Satteltyp ent­ hält, wobei jede Vertikalablenkspule einen ersten Satz von gewickelten Leitern enthält, welche erste und zweite, sich in Längsrichtung der Ablenkeinheit erstreckende Seiten­ stränge sowie eine bogenförmige vordere und eine bogen­ förmige rückwärtige Verbindungsgruppe aufweisen, wodurch ein erstes zentrales Fenster gebildet ist, und wobei jede Vertikalablenkspule einen weiteren Satz von gewickelten Leitern enthält, welcher dritte und vierte, sich in Längs­ richtung der Ablenkeinheit erstreckende Seitenstränge sowie eine vordere und eine bogenförmige rückwärtige Ver­ bindungsgruppe aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß durch den weiteren Satz von gewickelten Leitern ein zweites zentrales Fenster (18) gebildet ist, welches innerhalb des ersten Fensters (17) liegt, wobei die dritten und vierten Seitenstränge (19, 20) kürzer als die ersten und zweiten Seitenstränge (13, 14) sind und die vordere Verbindungsgruppe (22) des weiteren Leitersatzes eine gemeinsame Grenze mit zumindest einem Teil der vorderen Verbindungsgruppe (16) des ersten Leitersatzes hat, und daß das erste Fenster (17) und das zweite Fenster (18) derart ausgebildet sind, daß ein kissenförmiges Vertikalablenk­ feld an der Eintrittsseite der Ablenkeinheit (7) und ein tonnenförmiges Vertikalablenkfeld im Mittelbereich der Ablenkeinheit (7) gebildet werden.

2. Ablenkeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Fenster (18) sich zur vorderen Verbindungsgruppe hin aufweitet.

3. Ablenkeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die mittleren Teile (36, 37) der beiden rückwärtigen Verbindungsgruppen einander angenähert sind.

4. Ablenkeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mittleren Teile (36, 37) der beiden rückwärtigen Verbindungsgruppen aneinander anliegen.

5. Ablenkeinheit nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet daß die benachbarten Seitenstränge der beiden Vertikalablenkspulen wenigstens teilweise aneinander anliegen.