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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Ablenkeinheit für Farbkathodenstrahlröhren, die
auch Ablenker genannt wird und ein Paar vertikale Ablenkspulen und
ein Paar horizontale Ablenkspulen in Form eines Sattels beinhaltet,
deren besondere Form es erlaubt Comafehler klein zu halten.
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Eine
Kathodenstrahlröhre,
die konzipiert ist, um Farbbilder zu erzeugen, schliesst eine Elektronenkanone
ein, die 3 planparallele Elektronenstrahlen aussendet, jeder Strahl
ist dazu bestimmt Bänder
aus leuchtendem Material der entsprechenden Farbe (rot, grün oder blau)
auf dem Bildröhrenschirm
zu erregen.
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Die
Elektronenstrahlen tasten die Bildschirmfläche der Röhre unter dem Einfluss der
Ablenkfelder ab, die durch die horizontalen und vertikalen Ablenkspulen
der Ablenkeinheit, die auf dem Röhrenhals
sitzt, erzeugt werden. Ein Ring aus ferromagnetischem Material umgibt
die Ablenkspulen, um die Ablenkfelder auf das gewünschte Gebiet
zu konzentrieren.
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Die
drei Strahlen, die von der Elektronenkanone erzeugt werden, konvergieren
immer auf der Bildschirmfläche,
andernfalls kommen so genannte Konvergenzfehler auf, die insbesondere
die Farbwiedergabe verfälschen.
Um mit den drei planparallelen Strahlen Konvergenz zu erreichen,
werden bekanntlich so genannte selbstkonvergierende astigmatische
Ablenkfelder eingesetzt; bei einer selbstkonvergierenden Ablenkspule hat
daher die Stärke
des horizontalen Ablenkfelds einen kissenförmigen Verlauf und die des
vertikalen Ablenkfelds einen tonnenförmigen Verlauf.
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Coma
ist ein Abbildungsfehler, der die Seitenstrahlen beeinflusst, die
von der Elektronenkanone, die 3 in Reihe liegende Strahlen besitzt,
kommen, unabhängig
vom Astigmatismus der Ablenkfelder und von der Biegung der Bildschirmoberfläche der
Röhre;
diese Seitenstrahlen treten mit einem kleinen Winkel in Bezug auf
die Röhrenachse
in das Ablenkgebiet ein und sind einer Ablenkung, zusätzlich zu
dem des axialen Strahls, ausgesetzt. Coma wird allgemein durch Veränderung
der Verteilung der Ablenkfelder an dem Punkt korrigiert, wo der
Strahl in den Ablenker eintritt, so dass das erzeugte Coma, das
von der Feldverteilung hervorgerufene kompensiert, welches notwendig
ist, um den gewünschten
Astigmatismus für
die Selbstkonvergenz zu erzielen. Damit hat, in Bezug auf das horizontale
Ablenkfeld, das Feld auf der hinteren Seite des Ablenkers die Form eines
Fasses und auf der vorderen Seite die Form eines Kissens.
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Feldkonfigurationen,
wie sie oben beschrieben wurden, können das Entstehen von Abbildungsfehlern verursachen,
die auch Comaparabeln genannt werden und in einem rechteckigen Testbild,
das auf der Bildschirmfläche
wieder gegeben wird, durch eine zunehmende Verschiebung des grünen Bildes
in Bezug auf das rot/blaue Bild feststellen lässt, sobald man sich den Ecken
des Testbildes nähert.
Wenn die Verschiebung auf dem Testbild nach aussen geht, ist der
der Comafehler üblicherweise
positiv, während
bei einer Verschiebung auf dem Testbild nach innen, der Comafehler
negativ ist.
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Gleichzeitige
Regelung durch eine besondere Anordnung der Drähte aus denen die Ablenkspulen
bestehen, von Coma-, Comaparabel-, Konvergenz- und Geometriefehlern
war bislang nicht möglich,
ohne Einbau zusätzlicher
Bauelemente, wie Metallteilchen, die so angeordnet sind, dass sie
lokale Änderungen
des Ablenkfeldes zur Comakorrektur bewirkten, oder Dauermagneten
zur Korrektur von Geometriefehlern. Das französische Patent No. 2,757,678
beschreibt eine horizontale Ablenkspulenanordndung, die die Korrektur
von beiden, vertikalen und horizontalen Comaparabelproblemen erlaubt;
da jedoch horizontale und vertikale Comaparablen, was die Abweichungen
betrifft, eng miteinander verknüpft
sind, macht es die im Antrag beschriebene Anordnung nicht möglich beide,
horizontale und vertikale Comaparabeln zu korrigieren, besonders wenn
die Letzteren umgekehrte Vorzeichen haben, was durch ihr entgegengesetzt
wirkendes Verhalten begründet
ist, wobei die Korrektur der einen die Verschlechterung der anderen
mit sich bringt.
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Zusätzlich sind
diese Probleme, wie Bildgeometrie, Coma und Konvergenz mit der Flachheit
des Bildschirms verknüpft
und mit dessen Abmessungen. Herkömmliche,
noch vor Jahren hergestellte Kathodenstrahlröhren, die eine sphärische Form
hatten, haben auch allgemein einen kleineren Biegungsradius. Da
der momentane Trend in Richtung grossem Biegungsradius geht, oder
sogar zu ganz flachen Bildschirmen mit Diagonalen von 70 cm oder
mehr, wird es zunehmend schwieriger, die oben erwähnten Probleme
nur über
geeignete Felder, die durch die Ablenkspulen erzeugt werden, zu
lösen.
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Es
ist üblich,
das Ablenksystem in drei aufeinander folgende Aktionszonen entlang
der Hauptachse der Röhre
aufzuteilen: die hintere Zone, die am Nächsten bei den Elektronenkanonen
liegt, beeinflusst insbesondere das Coma, die mittlere Zone wirkt
mehr auf Astigmatismus des Ablenkfelds ein und daher auf die Konvergenz
der roten und blauen Elektronenstrahlen und, letztendlich die vordere
Zone, die am Nächsten
am Bildschirm liegt, wirkt auf die Bildgeometrie ein, die auf dem
Bildschirm gebildet wird.
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Der
PCT Antrag WO-00/57448, der nach der Antragstellung des vorliegenden
Antrages veröffentlicht wurde,
legt eine elektromagnetische Ablenkeinheit, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1, offen, Ablenkfelder zu erzeugen, die das Trapezdifferenzial zwischen
den ungeraden Punkten und der Bildschirmecke reduzieren.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es zu ermöglichen, durch besondere Anordnung
der Spulenwindungen der vertikalen Ablenkspulen, Ablenkfelder zu
erzeugen, die nicht mehr zusätzliche
Korrekturmittel benötigen,
um Comaparabelfehler auf ein akzeptables Niveau zu senken, ohne
unwiederbringlich die anderen Einstellparameter des Ablenkers zu
verändern,
wie Konvergenz der Elektronenstrahlen und Bildgeometrie, die auf
der Bildfläche
gebildet werden.
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Um
dies zu erfüllen
beinhaltet die elektromagnetische Ablenkeinheit für Farbkathodenstrahlröhren, gemäß der Erfindung,
ein Paar horizontale Ablenkspulen und ein Paar vertikale Ablenkspulen,
wobei die vertikale Ablenkspule die Form eines Sattels hat und jede
vertikale Ablenkspule ein vorderes Windungspaket beinhaltet, das
auf der Bildschirmseite der Röhre
liegt und ein hinteres Windungspaket, das auf der Seite der Elektronenkanonen
liegt, wobei die Windungspakete über
seitliche Kabelbäume
miteinander verbunden sind, wobei das vordere und das hinteres Windungspaket
und die seitlichen Kabelbäume
ein Fenster abgrenzen, das frei von Leitungsdrähten ist und in diesem Bereich
nahe des hinteren Windungspakets zumindest 98% der seitlichen Kabelbaumdrähte innerhalb
eines radialen Öffnungswinkels Θm von weniger als 80° liegen, Θm wird
in Bezug auf die Trennungsebene YZ der zwei vertikalen Ablenkspulen
gemessen und ist dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Öffnungswinkel
des Fensters auf seiner Vorderseite erheblich geringer ist als sein
radialer Öffnungswinkel
auf seiner Rückseite.
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden sich aus der Beschreibung
unten und aus den Abbildungen ergeben unter den die:
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1 eine
Kathodenstrahlröhre
darstellt, die mit einer erfindungsgemäßen Ablenkeinheit ausgestattet
ist;
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2 schematisch
ein Viertel des Bildschirms einer Farbkathodenstrahlröhre zeigt,
auf dem man die Abbildungsfehler der so genannten Comparabeln sehen
kann;
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3 eine
Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Spule zeigt;
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4 ein
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen vertikalen
Ablenkspule zeigt in einer y, z, Θ Darstellungsweise;
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5 die
Abweichung entlang der Hauptachse Z der Bildröhre der Koeffizienten der Verteilungsfunktion
für das
vertikale Ablenkungsfeld zeigt, das durch eine erfindungsgemäße Spule
erzeugt wird und der Einfluss der besonderen Anordnung der seitlichen
Verbindungsleitungen auf die Koeffizienten.
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Wie
in der 1 dargestellt, beinhaltet eine selbstkonvergierende
Farbbildanzeigevorrichtung eine Karthodenstrahlröhre, die mit einer evakuierten
Glasummantelung und einer Anordnung von Phosphoren, die verschiedene
Farben darstellen, ausgestattet ist, wobei diese Phosphore an einem
der Enden der Ummantelung angeordnet sind und eine Bildschirmfläche (9)
bilden und eine Gruppe mit Elektronenkanonen (7), die an einem
zweiten Ende der Ummantelung angeordnet sind. Die Gruppe mit Elektronenkanonen
ist so angeordnet, dass sie 3 Elektronenstrahlen (12) erzeugt,
die horizontal angeordnet sind um so jeweils eine der verschiedenen
Farben anzuregen. Die Elektronenstrahlen tasten die gesamte Fläche des
Bildschirms durch ein Ablenksystem 1, oder Ablenker, ab,
das auf dem Hals (8) der Röhre sitzt und beinhaltet ein
Paar horizontaler Ablenkspulen (3) und ein Paar vertikaler
Ablenkspulen (4), wobei diese durch die Trennungeinrichtung 2 voneinander isoliert
sind und einem Kern (5) aus ferromagnetischem Material
hergestellt mit dem Ziel das Feld an einem Punkt zu konzentrieren,
an dem es zu wirken entwickelt wurde.
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Die 2 zeigt
einen Abbildungsfehler durch Comaparabeln, der durch die vorliegende
Erfindung klein gehalten werden soll. Ein Testbild ist auf einem
Viertel eines Bildschirms dargestellt und zeigt den Bildversatz,
der durch die die roten und blauen Strahlen hervorgerufen wurde – dargestellt
mit den durchgehenden Linien (30) – in Bezug auf das vom grünen Strahl
erzeugte Bild – durch
die gepunktete Linie (31) dargestellt. Wie oben definiert,
zeigt die 2 den Fall auf, bei dem am 2.00
Uhr Punkt, der die Ecke des Bildschirms definiert, der horizontale
Comafehler (32) und der vertikale Comafehler (33)
entgegengesetzte Vorzeichen haben.
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Die
Abbildung zeigt eine Seitenansicht eines der sattelförmigen Spulenpaare
(4) unter Anwendung eines Aspektes der Erfindung. Jede
Wicklungswindung ist als Leitungsdrahtschleife, die gewöhnlich die
Form eines Sattels hat, ausgebildet.
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Innerhalb
des Rahmens der Erfindung hat jede vertikale Ablenkspule des Ablenkers 1 die
Form eines Sattels und besitzt ein Teil (19), das als hinteres
Windungspaket bezeichnet wird und in der Nähe der Elektronenkanonen (7)
liegt und vorzugsweise sich senkrecht in Richtung zur Z-Achse erstreckt.
Ein zweites Teil (29) der Spule (10), das als
vorderes Windungspaket bezeichnet wird, liegt in der Nähe der Bildschirmfläche (9)
und hat eine nach innen gehende Biegung, die sich von der Z-Achse
in eine Richtung hauptsächlich
quer zu der Letzteren wegbewegt. Das vordere Windungspaket (29)
der sattelförmigen
Spule (4) ist mit dem hinteren Windungspaket (19)
durch seitliche Leiter (120) verbunden. Die Windungspakete
(19) und (29), sowie die seitlichen Leitergruppen
(120) definieren ein Hauptfenster (18). Nimmt
man die Flussrichtung der Elektronen als Bezugspunkt, welche die
3 Elektronenstrahlen, die von der Kanonen (7) kommen, darstellen,
nennt man das Gebiet, das sich über
das Fenster (18) erstreckt, die Zwischenzone (24),
das Gebiet über
dem sich die Leiter auffächern,
die das vordere Windungspaket darstellen, wird Ausgangszone (23)
genannt und das Gebiet der Spule, die auf der hinteren Seite des
Fensters (18) liegt und das hintere Windungspaket darstellt,
wird als Eingangszone (25) bezeichnet.
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Es
ist bekannt, dass die Comafehler in der Eingangszone (25)
der Ablenkspulen korrigiert werden. Die Konvergenzfehler werden
in der Zwischenzone (24) korrigiert, zwischen der Ausgangs-
und Eingangszone. Die Geometriefehler an den äussersten Ecken der Bildfläche werden
in der Ausgangszone (23) korrigiert.
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Die
sattelförmige
Spule, wie oben beschrieben, kann aus einem feinen Kupferdraht gewickelt
werden, der Draht ist mit einer elektrischen Isolierung und einem
wärmehärtenden
Bindemittel überzogen.
Das Wickeln wird in einer Wickelmaschine vorgenommen, die die sattelförmige Spule
hauptsächlich
in ihrer endgültigen Form
wickelt und Abstände
(21), (21'),
(21'') usw. während des
Wickelprozesses einfügt.
Die Formen und Positionen dieser Abstände werden durch herausnehmbare
Stifte (22) oder durch Einsatzstücke (28) definiert. Nach
dem Wickeln wird jede sattelförmige
Spule mit einer Schablone festgehalten und es wird Druck auf sie ausgeübt, um ihre
gewünschte
mechanische Abmessung zu erhalten. Ein Strom fliesst durch den Draht,
um das wärmehärtende Bindemittel
weich zu machen, um dann abgekühlt
zu werden, so dass die Drähte
zusammen kleben um somit eine selbsttragende, sattelförmige Spule
zu erhalten.
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Bisher
erlaubten es die Formen der Spulen nicht, die horizontalen und vertikalen
Comaparabelfehler gleichzeitig ein zu stellen, hauptsächlich wenn
die Fehler entgegen gesetzte Vorzeichen haben. Benutzt man die Lehrinhalte
des französischen
Patents
FR 2,757,678, stellt
man fest, dass im Falle von Comaparabelfehlern mit entgegen gesetzten
Vorzeichen, wenn das horizontale Coma verbessert wird, sich das
vertikale Coma verschlechtert und umgekehrt.
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Die 4 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung in dem die vertikale Ablenkspule in Y, Z, Θ, gezeigt
wird, wobei Θ den
Wert des Winkel darstellt, der die radiale Position in der Querebene
definiert, parallel zu XY eines Leiters der Spule, die in Y, Z in
Bezug zur Trennungsebene YZ der beiden vertikalen Ablenkspulen liegt.
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Auf
bekannte Weise werden die Comafehler minimiert durch Einführung von
Fenstern (21'') in der Zone
(25), wo das hintere Windungspaket (19) angesiedelt
ist. Basierend auf diesem Lehrinhalt wird vorgeschlagen die Comaparabel-Abbildungsfehler
auf folgende Weise herunter bis auf einen annehmbaren Wert einzustellen
oder zu minimieren:
- – der horizontale und vertikale
Comaparabelfehler wird mit bekannten Mitteln minimiert, beispielsweise durch
Einführen
passender Fenster in das hintere Windungspaket (29);
- – die
Rückseite
des Hauptfensters (18) der vertikalen Ablenkspule wird
dann, bezogen den Stand der Technik, erweitert, so dass nahe der Übergangszone
zwischen den Teilen (24) und (25) der Spule zumindest 98%
der seitlichen Kabelbaumdrähte
innerhalb eines radialen Öffnungswinkels Θm von weniger als 80° liegen, wobei Θm in Bezug auf die Trennungsebene der beiden
vertikalen Ablenkspulen gemessen wird. Die Veränderung der Konfiguration des
Hauptfensters und insbesondere seiner Rückseite ermöglicht es die vertikale Comaparabel
zu verändern,
ohne die horizontale Comaparabel zu verändern, was bei der Verwendung
bekannter Techniken nicht möglich
war.
Im Falle grossformatiger Bildröhren mit einer Bildschirmdiagonale
von mehr als 70 cm, zeigt die Erfahrung, dass Θm vorzugsweise
innerhalb eines Bereichs zwischen 60° und 80° gewählt wird.
Beispielsweise
liegen im Falle einer Bildröhre
mit einer Diagonale von 97 cm im 16/9 Bildschirmformat, deren vertikale
Ablenkspule im Einklang mit der 4 steht,
die seitlichen Kabelbaumdrähte,
auf der Rückseite
des Hauptfensters (18), innerhalb eines radialen Öffnungswinkels
von 65°.
Die nachstehenden Tabellen vergleichen, auf einem Viertel eines
Bildschirms, die erzielten Ergebnisse mit einem Ablenker, der mit vertikalen
Ablenkspulen nach dem Stand der Technik ausgestattet ist, sozusagen
Spulen deren Leiter auf der Rückseite
des Hauptfensters mit einem Öffnungswinkel,
der grösser
als 80° ist,
angeordnet sind, in diesem Fall 82° und einem Ablenker, der mit
vertikalen Ablenkspulen gemäß der Erfindung
ausgestattet ist, für
die oben erwähnte
Bildröhre
mit einer Diagonale von 97 cm. Vor der Änderung der Rückseite
des Hauptfensters wurde die horizontale Comaparabel auf ein annehmbares
niedriges Niveau gebracht.
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Vertikale
Spulen nach dem Stand der Technik (das Coma ist in mm angegeben):
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Vertikale
Spulen gemäß der Erfindung
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Man
kann daraus erkennen, dass der vertikale Comaparabel-Abbildungsfehler
bedeutend verkleinert wurde, ohne all zu sehr die horizontale Comaparabel
zu verändern.
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Die
durch diese Veränderung
entstandene Auswirkung auf das vertikale Magnetfeld wird in der 5 gezeigt.
Diese Abbildung zeigt entlang der Hauptachse Z, die Grundkurve und
die 2. und 4. Harmonischen, jeweils mit (41) (51)
und (61) bezeichnet, des Ablenkfelds der Spule nach dem
Stand der Technik und die Grundkurve und die 2. und 4. Harmonischen,
jeweils mit (40) (50) und (60) bezeichnet,
der vertikalen Ablenkspule des gleichen Ausführungsbeispiels wie oben.
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Versuche
haben gezeigt, dass der vertikale Comaparabel-Abbildungsfehler verringert wurde, in
dem sicher gestellt wurde, dass das Integral entlang der Z Achse
der 4.
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Harmonischen
des vertikalen Ablenkfelds so klein wie möglich ist. Um dies auszuführen werden
in der Nähe
des hinteren Windungspakets in der Zone (24) des Hauptfensters
Regelungen vorgenommen, die 4. Harmonische zu verändern, um
ihr Vorzeichen zu wechseln, so dass sie über den grössten Teil der Zone (24) des
Hauptfensters ein Vorzeichen hat, das zu dem, den es hauptsächlich in
der Eingangszone (25) besitzt, umgekehrt ist.
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Zieht
man andere Gestaltungsparameter in Betracht, haben diese bestimmten
Veränderungen
am Frontteil des Hauptfensters (18), das in der Nähe der Übergangszone
zwischen den Teilen (23) und (24) der Spule liegt,
zur Folge. Zumindest zeigen Versuche im Falle grossformatiger Bildröhren jedoch,
dass die radiale Öffnung
des Fensters (18) in seinem vorderen Teil wesentlich kleiner
oder zumindest gleich zu seiner radialen Öffnung in seinem hinteren Teil
bleibt, um so nicht den erzielten Effekt auf die Comaparabelfehler
zu gefährden.
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Daher
wurden in dem Ausführungsbeispiel
mit dem Bezug auf die Bildröhre
mit einer Bildschirmdiagonale von 97 cm, die besten Ergebnisse mit
einer radialen Öffnung
des Fensters (18) erzielt, derart, dass die seitlichen
Kabelbaumdrähte
an der Vorderseite der Spule in der Nähe der Region (23)
innerhalb eines Öffnungswinkels
von 72° liegen.
