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Die
Erfindung bezieht sich auf eine auch Ablenker genannte Ablenkvorrichtung
für eine
Farb-Kathodenstrahlröhre,
wobei die Ablenkvorrichtung ein Paar Horizontalablenkspulen und
ein Paar Vertikalablenkspulen in Form eines Sattels umfasst, insbesondere
eine Ablenkvorrichtung, welche Magnetfeldformer aufweist, die dazu
bestimmt sind, Auftrefffehler der für Rot und Blau zuständigen Strahlen
in Bezug auf den für
Grün zuständigen Strahl
entlang der waagerechten Bildschirmränder zu verbessern.
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Eine
zur Erzeugung von Farbbildern bestimmte Kathodenstrahlröhre umfasst
im Allgemeinen eine Elektronenkanone, die drei koplanare Elektronenstrahlen
aussendet, welche jeweils einen Phosphor einer vorgegebenen Primärfarbe (Rot,
Grün oder
Blau) auf dem Röhrenschirm
anregen sollen.
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Die
Elektronenstrahlen tasten den Röhrenschirm
unter dem Einfluss von Ablenkfeldern ab, die durch die Horizontal- und Vertikalablenkspulen
der am Hals der Röhre
angebrachten Ablenkvorrichtung erzeugt werden. Ein aus Kunststoff
bestehendes Trennelement isoliert die beiden Spulenpaare und sorgt
für die
mechanische Steifigkeit der Ablenkvorrichtung. Ein aus ferromagnetischem
Material bestehender Ring umgibt die Ablenkspulen auf herkömmliche
Weise, so dass die Ablenkfelder auf den richtigen Bereich konzentriert
werden.
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Die
von der Elektronenkanone erzeugten drei Strahlen müssen auf
dem Röhrenschirm
grundsätzlich konvergieren;
ansonsten tritt ein so genannter Konvergenzfehler auf, der insbesondere
die Farbwiedergabe verfälscht.
Um eine Konvergenz der drei koplanaren Strahlen zu bewirken, ist
der Gebrauch von so genannten selbstkonvergierenden astigmatischen
Ablenk feldern bekannt; in einer selbstkonvergierenden Ablenkspule haben
die Feldstärke
oder die durch die Horizontalablenkwicklung verursachten Flusslinien
im Allgemeinen die Form eines Kissens in dem Bereich eines Abschnittes
der Spule, der auf der Seite des Röhrenschirms eher im vorderen
Bereich der Spule angeordnet ist. Das bedeutet, dass in die Verteilung
der die Zeilenspule bildenden Windungen eine sehr positive dritte
Harmonische der Amperewindungsdichte vor der Spule eingeführt wird.
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Darüber hinaus
bildet unter der Einwirkung der einheitlichen horizontalen und vertikalen
magnetischen Ablenkfelder das von den Elektronenstrahlen abgetastete
Volumen eine Pyramide, deren Spitze mit dem Ablenkmittelpunkt der
Ablenkvorrichtung zusammenfällt
und deren Schnittpunkt mit einer nicht-sphärischen Schirmfläche einen
geometrischen Fehler aufweist, der Kissenverzeichnung genannt wird.
Diese geometrische Verzeichnung des Bildes wächst mit größer werdendem Krümmungsradius
des Röhrenschirms.
Die selbstkonvergierenden Ablenkvorrichtungen erzeugen astigmatische
Ablenkfelder, die eine Modifizierung der Nord-Süd- und Ost-West-Geometrie des Bildes ermöglichen
und insbesondere eine Teilkompensation für die Nord-Süd-Kissenverzeichnung
bereitstellen.
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Bei
der Ausgestaltung der Ablenkvorrichtung muss auch die Koma in Betracht
gezogen werden, bei der es sich um eine Aberration handelt, welche
die seitlichen von einer Elektronenkanone mit drei in einer Reihe
angeordneten Strahlen kommenden Strahlen betrifft, unabhängig von
dem Astigmatismus der Ablenkfelder und der Krümmung der Schirmoberfläche der
Röhre;
diese für
die Bildung des roten und blauen Bildes bestimmten seitlichen Strahlen
treten in den Ablenkbe reich mit einem kleinen Winkel relativ zu
der Röhrenachse ein
und erfahren zusätzlich
zu der Ablenkung des mittleren für
die Bildung des grünen
Bildes bestimmten Strahls eine weitere Ablenkung. Die Koma wird
im Allgemeinen durch eine Modifizierung der Verteilung der Ablenkfelder
an dem Punkt korrigiert, an dem die Strahlen in die Ablenkvorrichtung
eintreten, so dass die erzeugte Koma die Koma kompensiert, die durch
die für
die Erzielung des für
die Selbstkonvergenz gewünschten Astigmatismus
erforderliche Feldverteilung entsteht. Somit besitzt in Bezug auf
das horizontale Ablenkfeld das Feld im hinteren Bereich der Ablenkvorrichtung
die Form eines Zylinders und das im vorderen Bereich die Form eines
Kissens.
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Der
gegenwärtige
Markt für
Kathodenstrahlröhren
erfordert Röhren,
deren vordere Stirnfläche
zunehmend flach ist. Durch diese Anforderung entstehen technische
Probleme bei der Ausgestaltung von Ablenkvorrichtungen. Eines dieser
Probleme hängt
mit der Korrektur der Koma entlang der waagerechten Bildränder zusammen,
wobei die horizontalen Zeilen entstehen, indem die roten und blauen
Strahlen außerhalb
des durch die horizontalen grünen
Zeilen gebildeten Rahmens gebildet werden.
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Bei
den Ablenkvorrichtungen, deren Horizontal- und Vertikalablenkspulen
die Form eines Sattels haben, ist bekannt, dass die Koma durch eine
Modifizierung des Astigmatismus im hinteren Bereich der Ablenkspulen
korrigiert wird, insbesondere durch eine Modifizierung der Wicklung,
um eine Erhöhung
der dritten Harmonischen des magnetischen Skalarpotentials einzuführen.
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Diese
Art von Modifizierung führt
jedoch auch Modifizierungen anderer Parameter ein, beispielsweise der
Strahlenkonvergenz oder der Geometrie des Bildes auf dem Röhrenschirm.
Dies führt
zu einer Situation, in der Kompromisse zwischen den verschiedenen
Ausgestaltungsparametern der Ablenkvorrichtung gemacht werden müssen, wobei
es nicht einfach ist, diese verschiedenen Parameter zu optimieren.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine einfache und kostengünstige Lösung für diese
Situation bereitzustellen, eine Lösung, die eine Verbesserung
der Koma entlang der waagerechten Bildränder ermöglicht, ohne dass die anderen
Parameter, wie die Strahlenkonvergenz oder die Bildgeometrie, beeinträchtigt werden.
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Um
dies zu erreichen, umfasst die erfindungsgemäße, in Anspruch 1 definierte
Ablenkvorrichtung ein Paar Horizontalablenkspulen und ein Paar Vertikalablenkspulen,
wobei die beiden Paare in Form eines Sattels vorliegen und mittels
eines Trennelements voneinander isoliert werden, wobei die Ablenkvorrichtung
dadurch gekennzeichnet ist, dass sie im hinteren Bereich der Ablenkspulen
zwischen den Horizontal- und
Vertikalablenkspulen vier Feldformer umfasst, die in Bezug auf die
Symmetrieachsen der Ablenkvorrichtung symmetrisch angeordnet sind.
Eine Alternativlösung
ist in Anspruch 2 definiert.
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Die
Erfindung ist anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnungen
leichter zu verstehen. Es zeigen:
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße am Hals
einer Kathodenstrahlröhre
angebrachte Ablenkvorrichtung in einer Schnittansicht.
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2 zeigt
die Aberration der Koma entlang der waagerechten Bildränder, deren
Korrektur Aufgabe der Erfindung ist.
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3 zeigt
die Positionierung der erfindungsgemäßen Feldformer entlang der
Längsachse
Z in einer Längsschnittansicht.
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4 zeigt
die Positionierung der Feldformer in der Ablenkvorrichtung in einer
Planansicht.
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5A und 5B zeigt
die Wirkung der Feldformer auf die erste Harmonische und die zweite
Harmonische des Vertikalablenkfeldpotentials.
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1 zeigt
in einer Schnittansicht eine erfindungsgemäße Ablenkvorrichtung 1,
die am Hals 8 einer Kathodenstrahlröhre 6 angeordnet ist.
Die Ablenkvorrichtung umfasst ein Paar Vertikalablenkspulen 4,
ein Paar Horizontalablenkspulen 3, wobei die beiden Paare
mittels eines im Allgemeinen aus Kunststoff bestehenden Trennelements 2 voneinander
isoliert sind, und einen aus ferromagnetischem Material bestehenden
Ring 5, der dazu dient, die von den Spulen 3 und 4 erzeugten
Magnetfelder zu konzentrieren. Diese Felder lenken die von der Elektronenkanone 7 erzeugten
Elektronenstrahlen 12 so ab, dass die Strahlen den Schirm 9 der Röhre 6 abtasten.
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In 2 ist
der Komafehler abgebildet, dessen Beseitigung Aufgabe der Erfindung
ist.
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Auf
dem Schirm 9 der Röhre
erscheint das Bild eines den Rändern
dieses Schirms genau folgenden Rechtecks 30 mit einer Verschiebung
der waagerechten Ränder
zwischen dem roten und blauen Bild 32 einerseits und dem
grünen
Bild 31 andererseits, wobei die grünen Ränder sich innerhalb des roten
und blauen Bildes befinden und demzufolge einen Komafehler erzeugen,
dem herkömmlicherweise
ein negativer Wert zugeordnet ist. Dieses Phänomen ist um so feinstufiger,
je flacher die vordere Stirnfläche
des Schirms ist; dies trifft insbesondere auf die Röhren der
jüngsten
Generation zu, die eine völlig
flache Stirnfläche
besitzen.
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Bekanntermaßen können die
Vertikalablenkfelder entlang der Längsachse Z mittels eines Polynoms der
folgenden Form dargestellt werden: V(y,z) =
V0(z) + V2(z)·Y2 + V4(z)·Y4 + ... wobei V0 für die erste
Harmonische des Vertikalfeldes und V2n für die Harmonischen
höherer
Ordnung stehen.
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Es
wurde festgestellt, dass es möglich
ist, das oben beschriebene Komaproblem zu beseitigen, wenn nur auf
den rückwärtigen Bereich
des Vertikalablenkfeldes eingewirkt wird. Wenn jedoch nur auf die
Anordnung der die Ablenkspulen bildenden Leiter eingewirkt wird,
scheint es unmöglich,
diesen Fehler zu korrigieren, ohne auch die anderen Parameter zu
beeinträchtigen,
wie die Strahlenkonvergenz oder sogar die Geometrie des auf dem
Röhrenschirm
gebildeten Bildes.
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In
dem in 3 und 4 abgebildeten Umfang der Erfindung
sind unter den Vertikalablenkspulen 4 und über den
Horizontalablenkspulen 3 Feldformer 20 positioniert,
wobei diese Anordnung hauptsächlich
eine Einwirkung auf das Vertikalab lenkfeld ermöglicht, ohne dass eine nennenswerte
Wirkung auf das Horizontalablenkfeld entsteht.
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Vorzugsweise
sind die Former 20 auf dem Trennelement 2 angeordnet,
und zwar entweder auf dessen Innenfläche oder auf dessen Außenfläche. Sie
werden durch Adhäsionskleben
an dem Trennelement gehalten und können auf dem Trennelement automatisch
positioniert werden, indem beispielsweise Gehäuse vorgesehen werden, die
auf die Fläche
aufgeformt werden, an denen sie befestigt werden.
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Da
die Former dazu bestimmt sind, auf die Harmonischen des Ablenkfeldes
einzuwirken, ohne die erste Harmonische des Feldes signifikant zu
beeinträchtigen,
wurde entschieden, vier Former 20 vorzusehen, die in Bezug
auf die X- und Y-Achsen
der Ablenkvorrichtung symmetrisch angeordnet sind, wobei die X-Achse
mit der Längsachse
Z die Ebene bildet, die die Horizontalablenkspulen 3 trennt,
und die Y-Achse mit der Z-Achse die Ebene bildet, die die Vertikalablenkspulen
trennt. Diese Anordnung ist in 4 abgebildet,
die den Senkrechtschnitt durch die Längsachse Z zeigt, der im hinteren
Bereich der Ablenkvorrichtung entlang der Linie AA' in 3 vorgenommen
worden ist.
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In
einem Ausführungsbeispiel
der unten beschriebenen Erfindung umfasst die für eine Röhre mit einer flachen vorderen
Stirnfläche
im Format 16:9 und einer Diagonale von 76 cm bestimmte Ablenkvorrichtung
vier quadratische Former mit 12 mm langen Seiten. Die Former bestehen
aus einem eine Legierung umfassenden Material, dessen Hauptanteil
aus Silizium besteht, das die für
einen Magnetschirm am besten geeigneten Eigenschaften besitzt.
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Um
die beste Wirkung auf die Feldharmonischen und infolgedessen auf
die Lösung
der oben beschriebenen Komaerscheinungen zu erzielen, wurden Versuche
durchgeführt,
die zeigten, dass die Former vorzugsweise in einer radialen winkelförmigen Öffnung von θ1 = 30 Grad
bis θ2
= 60 Grad angeordnet sein sollten, wobei θ1 und θ2 ab der die Horizontalablenkspulen
trennenden Ebene gemessen werden; das heißt, dass wenigstens die Hälfte der
Oberfläche
der den Vertikalablenkspulen zugewandten Former in dieser winkelförmigen Öffnung angeordnet
ist. Auf diese Weise kann die Wirkung auf die Feldharmonischen nahezu
vollständig
von der Wirkung auf die erste Harmonische getrennt werden, wie in 5A und 5B gezeigt
ist. Diese beiden Figuren zeigen die Ausgestaltung, bei der die
Former in der vorzugsweise winkelförmigen Öffnung und in einer Position
entlang der Längsachse
Z so angeordnet sind, dass die Former über zwei Drittel ihrer entlang
Z verlaufenden Länge
durch den ferromagnetischen Ring 5 bedeckt sind. Die Position
Z = 0 entspricht der Trägerebene
im vorderen Bereich der Ablenkvorrichtung.
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Aus 5A ist
ersichtlich, dass die erste Harmonische des Vertikalfeldes infolgedessen
durch die Former 20 nicht modifiziert wird, wobei die Lage
und die Amplitude der ersten Harmonischen V0 ohne Former nahezu
identisch mit der Lage und der Amplitude der ersten Harmonischen
V0' mit den Formern 20 sind.
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Demgegenüber zeigt
sich in 5B die zweite Harmonische so,
dass ihre Amplitude V2' von
den Formern 20 im Vergleich zu der Amplitude V2 ohne Former
beträchtlich
größer ist,
was auch auf den Einwirkbereich des Feldes entlang der Längsachse
Z zutrifft.
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Unter
den oben beschriebenen Bedingungen und verglichen mit der Ausgangssituation
ohne Former, werden die Variationen der Entfernung zwischen den
waagerechten Rändern
des roten und blauen Bildes im Vergleich zu dem grünen Bild
in der folgenden Tabelle in Millimeter ausgedrückt, die ein Viertel des Röhrenschirms
darstellt:
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Diese
Resultate zeigen, dass die Einführung
der Former das rote und blaue Bild in eine Richtung verschoben hat,
die dazu neigt, den Komafehler zu korrigieren, da die positive Variation
von dem negativen Ausgangswert abgezogen werden kann, um einen Wert
zu erhalten, der idealerweise Null ist oder der einem Bereich von
Mindestwerten entspricht.
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Das
vorstehende Beispiel ist nicht einschränkend, da eine Korrektur der
Komaamplitude ermöglicht wird
und die Verteilung der Korrektur zwischen dem Mittelpunkt des waagerechten
Randes (bei 12H) und dem Eckpunkt des Bildes (bei 1H) korrigiert
werden kann, indem die Oberfläche
jedes Formers, seine Position entlang der Längsachse Z oder seine radiale
Position in dem 30 bis 60 Grad umfassenden Fenster angepasst werden
kann.
