DE69024789T2

DE69024789T2 - Selbstkonvergierendes Farbbildröhrensystem mit grossem Bildschirm

Info

Publication number: DE69024789T2
Application number: DE69024789T
Authority: DE
Inventors: Jean-Michel F-21000 Dijon Carrier; Jeffrey Paul Lawrenceville New Jersey Johnson; Marc F-92800 Puteaux Milili
Original assignee: Thomson Tubes and Displays SA
Current assignee: Thomson Tubes and Displays SA
Priority date: 1990-05-11
Filing date: 1990-05-11
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2010-05-12
Also published as: CN1052561C; JP3217058B2; EP0455918B1; FI925102A; KR100236498B1; CN1057546A; CA2081200A1; DE69024789D1; ES2084675T3; US5408163A; WO1991018410A1; RU2202858C2; BR9106436A; PT97634B; CA2081200C; AU7884191A; ATE133004T1; JPH06504872A; TR25062A; PL166920B1

Description

Die Erfindung betrifft ein selbstkonvergierendes Groß- oder Breitbild- Farbbildröhrensystem.
Um ein angenehmeres Betrachten zu ermöglichen, wurde vor kurzem eine Familie von Bildröhren mit einem Bildseitenverhältnis (Aspect ratio oder Aspektverhältnis) von 16x9 entwickelt, worin 16 die Schirmabmessung in beliebigen Einheiten entlang der Horizontal- oder X-Richtung und 9 in denselben Einheiten die Distanz entlang der Vertikal- oder Y-Richtung repräsentieren. Figur 1 vergleicht schematisch einen Breitschirm mit einem Bildseitenverhältnis des Bildröhren- Betrachtungsschirms VSW von 16x9 mit einem Standard-Schmalschirm mit einem Bildseitenverhältnis des Betrachtungsschirms VSN von 4x3. Für dieselbe diagonale Länge D von beispielsweise 86,3 cm (34V) ist der Betrachtungsschirm mit dem breiten Bildseitenverhältnis (wide aspect ratio) in der X-Richtung etwa 9% breiter und in der Y-Richtung etwa 10% kürzer als der entsprechende Betrachtungsschirm mit dem schmalen Bildseitenverhältnis (narrow aspect ratio).
Zusätzlich zu dem breiteren Bildseitenverhältnis sind andere für den Betrachter erfreuliche Eigenschaften in einer Bildröhre mit nahezu rechteckig geformtem Schirmträger enthalten, wobei die Kontur des sichtfeldseitigen Schirmträgers unter Berücksichtigung des Gesamtgewichts und der Anforderungen an die Implosionsfestigkeit der Bildröhre so flach wie praktikabel ist. Figur 2 zeigt eine Vorderansicht eines rechteckförmigen Schirmträgers 18 einer Breitschirm- Farbbildröhre mit einem Bildseitenverhältnis von 16x9. Auf der inneren Oberfläche des Schirmträgers 18 ist ein Farb-Leuchtschirm VSW in Zeilen-Streifen-Bauart angeordnet. Eine Hauptachse X, eine Nebenachse Y und Diagonalen D sind dem rechteckigen Schirmträger 18 zugeordnet. Zwei lange Seiten L des Schirmträgers 18 verlaufen im wesentlichen parallel zu der Hauptachse X, und zwei kurze Seiten S verlaufen im wesentlichen parallel zu der Nebenachse Y.
Die innere Oberfläche des Schirmträgers 18 nach Figur 2 ist in Figur 3 perspektivisch gezeigt, einschließlich gekrümmter Linien 22-26, die der inneren Oberflächenkontur des Schirmträgers 18 in Richtungen folgen, die den in Figur 2 angedeuteten entsprechen. Jeder einzelnen der gekrümmten Linien 22-26 ist ein äquivalenter Radius R zugeordnet, der dem Radius eines Kreises entspricht, welcher die Mitte CW des Schirmträgers 18 und die entsprechenden Enden des Schirmträgers an den Rändern des Betrachtungsschirms berührt. Die tatsächliche Kontur der inneren Oberfläche des Schirmträgers 18 ist komplexer und wird genauer durch die hier zu diskutierenden Gleichungen beschrieben.
In Figur 3 ist der äquivalente Radius der der Hauptachse folgenden Kurve 22 mit RX bezeichnet, und der der Nebenachse folgende äquivalente Radius der Kurve 23 mit RY bezeichnet ist. Der äquivalente Radius der der langen Seite des Schirmträgers folgenden Kurve 25 ist mit RL bezeichnet, und der äquivalente Radius der der kurzen Seite folgenden Kurve 26 ist mit RS bezeichnet. Der äquivalente Radius der einer Schirmträger-Diagonalen folgenden Kurve 24 ist mit RD bezeichnet.
Die Kontur der inneren Oberfläche des Schirmträgers 18 ist durch die nachstehende polynomische Summengleichung definiert:
ZW ist definiert als der Abstand eines Punkts auf der inneren Oberfläche des Schirmträgers 18 von der Sagittalebenentangente zu der inneren Oberfläche am Mittenpunkt CW. X und Y sind definiert als der Abstand von der Mitte CW in einer Sagittal-Ebene entlang einer jeweiligen von orthogonalen Achsen mit Richtungen entsprechend denen der Haupt- und Nebenachsen.
Die ZW-Gleichung definiert eine Familie von asphärischen Schirmträgerkonturen, die durch geeignete Parameterwahl verhältnismäßg flach ausgebildet werden können.
Für einen flachen Schirmträger mit einem Betrachtungsschirm-Diagonalabstand DW = 86,3 cm in der Sagittal-Ebene sind die Koeffizienten Ai und die Exponenten Ji, Ni und Mi in der nachstehenden Tabelle angegeben: TABELLE 1
Bisher war ein zur Verwendung in einer Großschirm- Bildröhre mit breitem Bildseitenverhältnis bestimmtes Ablenkjoch vom nicht selbstkonvergierenden Typ und erforderte Hilfsspulen im Joch, um Konvergenz äußerer Strahlen bereitzustellen. Die zusätzlichen Kosten zusätzlicher Spulen und die zusätzliche Komplexität durch das Einfügen von Konvergenz-Signalverlaufsgeneratoren und Ausgangsstufen in den Ablenk-Schaltkreisen zum Ansteuern des Jochs lassen es wünschenswert erscheinen, hinsichtlich Ablenkung in einer Breitschirm-Bildröhre auf ein selbstkonvergierendes System überzugehen.
Eine natürliche Neigung des Joch-Konstrukteurs besteht darin, die zuvor entwickelten, selbstkonvergierenden Jochkonstruktions-Anordnungen für Budröhren mit einem Bildseitenverhältnis von 4x3 zu verwenden, um ein selbstkonvergierendes Joch für eine Bildröhre mit breitem Bildseitenverhältnis zu entwerfen. Wenn so verfahren wird, können jedoch Probleme aufgrund inhärenter Unterschiede von kritischen Parametern eines selbstkonvergierenden Röhren- Joch-Systems einer Konstruktion mit schmalem Bildseitenverhältnis und denen einer Konstruktion mit breitem Bildseitenverhältnis auftreten. Diese Unterschiede könnten bei kurzen Produktentwicklungszyklen und unter dem starken Druck von Produktplanungsterminen leicht übersehen werden.
Werden diese Parameter nicht angemessen berücksichtigt, kann ein iterativer Entwurfsprozeß stattfinden, der versucht, bei der Anpassung einer 4x3-Joch- Konstruktion an ein 16x9-System beobachtete Probleme durch verschiedene korrigierende Maßnahmen zu lösen. Durch diese korrigierenden Maßnahmen können noch weitere Probleme hinzutreten, und so weiter, und dadurch den Konstruktionsprozeß unnötig verlängern.
Einige dieser korrigierenden Maßnahmen können Ablenkwicklungs-Änderungen mit sich bringen, wie beispielsweise Änderungen an den Horizontalspulen. Diese Spulen können sattelförmig gewickelt sein unter Verwendung von Wicklungsträgern, deren Oberflächenkontur, Anschlußanordnung, Drahtweg etc. von Parametern abhängen, die zum Erzeugen eines selbstkonvergierenden Horizontal-Ablenkfelds gebraucht werden. Das Ändern der Wicklungsträger- Konfiguration während eines iterativen Konstruktionsprozesses könnte diesen Prozeß wesentlich verlängern, wenn die Änderungen am Träger zu umfangreich sind.
Es ist daher vorteilhaft, beim Entwurf eines zur Verwendung in einer Bildröhre mit breitem Bildseitenverhältnis bestimmten selbstkonvergierenden Ablenkjochs Unterschiede zwischen einem selbstkonvergierenden System mit breitem Bildseitenverhältnis und einem solchen mit schmalem Bildseitenverhältnis zu berücksichtigen.
Ein erfindungsgemäßes, selbstkonvergierendes Groß- oder Breitschirm- Farbbildröhrensystem ist in Anspruch 1 angegeben.
Ein selbstkonvergierendes Breitschirm-Ablenkjoch zum Ablenken der Elektronenstrahlen in der Bildröhre mit breitem oder großem Bildseitenverhältnis beinhaltet Horizontal- und Vertikal-Ablenkwicklungen. Das Joch befindet sich an einem anfänglichen Aufweitungsabschnitt des Trichters und ist in Längsachsen- Richtung der Bildröhre so angeordnet, daß die die Röhren-Referenz-Linie und die Joch-Ablenkebene im wesentlichen aufeinanderfallen.
Zum Erhalt wesentlicher Horizontal-Astigmatismus-Korrektur an den Enden (Extremes) der Hauptachse des Groß- oder Breitbildschirms ist die Horizontal- Ablenkwicklung so ausgebildet, daß sie ein allgemein kissenförmiges Horizontal- Ablenkfeld über die effektive Feldlänge erzeugt. Das Feld ist gegenüber dem, welches von dem Horizontal-Ablenkfeld in einem vergleichbaren selbstkonvergierenden Schmalschirmjoch benötigt wird, modifiziert. Die Modifikation erfolgt in Übereinstimmung mit den Differenzen oder Unterschieden in Mittenschirm-Neigungswinkeln und S-Abständen (S-spacing). Dies vermeidet, daß an den Enden der Hauptachse des Groß- oder Breitbildschirms ein Fehlkonvergenz-Zustand existiert, der andernfalls den Überkreuzungspunkt der äußeren Elektronenstrahlen von der Oberfläche des Groß- oder Breitbildschirms wesentlich entfernt hätte.
Figur 1 zeigt schematisch die Maße eines Schmalschirm-4x3-Bildseitenverhältnis- Betrachtungsschirms und eines Breitbild-16x9-Bildseitenverhältnis- Betrachtungsschirms;
Figur 2 zeigt in einer Vorder-Aufsicht der Schirmträgerplatte einer 16x9- Breitschirm-Bildröhre;
Figur 3 zeigt die Kontur der inneren Oberfläche des Schirmträgers nach Figur 2;
Figur 4 zeigt verschiedene Teil-Aufsichten einer In-Line-Farbbildröhre in Breitschirm-Ausführung, die den Schirmträger nach Figur 2 aufweist;
Figur 5 zeigt in einer Aufsicht von oben einen Abschnitt der Breitschirm-Bildröhre nach Figur 4 mit Einzelheiten einer die Erfindung verkörpernden Joch-Anordnung;
Figur 6 zeigt im Querschnitt eine Seiten-Aufsicht des Ablenkjochs nach Figur 5;
Figur 7 zeigt eine Vorder-Aufsicht des Ablenkjochs nach Figur 5;
Figur 8a und 8b zeigen in einer Aufsicht von oben zwei unterschiedliche, in dem Ablenkjoch nach Figur 5 verwendete Siliziumstahl-Plättchen oder Einsätze;
Figur 8c zeigt in einer isometrischen Ansicht einen in dem Ablenkjoch nach Figur 5 verwendeten Stabmagneten;
Figur 9 zeigt in perspektivischer Ansicht eine in dem Ablenkjoch nach Figur 5 verwendete Horizontalspule;
Figur 10 zeigt in einer Vorderansicht eine um ein magnetisches Kernstück herum gewickelte Vertikalspule für das Ablenkjoch nach Figur 5;
Figur 11a, 11b und 11c zeigen geometrische Beziehungen zwischen verschiedenen Parametern für eine Breitschirm- und eine vergleichbare Schmalschirm-Bildröhre;
Figur 12 zeigt verschiedene Elektronenstrahl-Trajektorien-Beziehungen zwischen selbstkonvergierendem Schmalschirm- und Breitschirm-Ablenksystem;
Figur 13 zeigt über Längsachsen-Orte aufgetragene Kurven äußerer Strahltrennung;
Figur 14 zeigt die H0- und Effektiv-{H0}-Feldverteilungsfunktionen, die mit dem Ablenkjoch nach Figur 5 verknüpft sind;
Figur 15 zeigt Kurven verschiedener anderer Aberrationstheorie-Funktionen, die mit der Konstruktion des Ablenkjochs nach Figur 5 verknüpft sind;
Figuren 16 bis 24 zeigen eine beispielhafte Ausführungsform.
In Figur 4 sind drei Teilansichten gezeigt. Eine erste Teilansicht rechts von der Längs-Z-Achse einer Bildröhre 30 ist eine Aufsicht von oben, wie durch die Orientierung der ZX-Achsen angegeben. Eine zweite Teilansicht links der Z-Achse und ihr nächstliegend ist eine Seiten-Aufsicht, wie durch die Orientierung der YZ- Achsen angegeben. Die dritte Teilansicht links von der Z-Achse und am weitesten von dieser entfernt ist eine Aufsicht senkrecht zur Diagonalen DW des Schirmträgers 18.
Gemäß Figur 4 beinhaltet ein wie in Figur 2 gezeigter Träger 27 einen Streifen- Farb-Leuchtstoff-Betrachtungsschirm VSW, der auf der inneren Oberfläche des Schirmträgers 18 angeordnet ist, und eine Lochmaske 31, die in einem vorbestimmten Abstand von dem Schirm VSW am Träger 27 befestigt ist.
Die Bildröhre 30 beinhaltet einen Trichter 29, der einen Hals 31 und eine glockenförmige Aufweitung 33 (Konus) beinhaltet. Ein Anodenanschluß 34 ist an der Spitze der Bildröhre 30 vorgesehen. Eine in Figur 4 nicht gezeigte In-Line- Elektronenkanonen-Anordnung befindet sich im Innern des Halses 31 mit rückwärtig austretenden elektrischen Anschlußpins, die in eine Sockelbasis 38 eingesetzt sind. Eine Ablenk-Anordnung 35 ist auf der Bildröhre 30 um den nach vorne gerichteten Abschnitt des Halses 31 und um den anfänglichen Aufweitungsabschnitt 32 der glockenförmigen Aufweitung 33 angeordnet. Die Ablenk-Anordnung 35 ist in Figur 4 schematisch durch die gestrichelte, kastenförmige Umrißlinie dargestellt.
Figur 5 zeigt einen Teil der Bildröhre 30 nach Figur 4, der die Ablenk-Anordnung 35 und den hinteren Abschnitt der Bildröhre beinhaltet. Wie in Figur 5 dargestellt, beinhaltet die Ablenk-Anordnung 35 ein Plastikgehäuse 36 zum Anbringen eines Ablenkjochs 40 an der Bildröhre. Eine Strahlbeugerhülse 37 ist an der Rückseite des Gehäuses 36 angeordnet, um statische Konvergenz und eine Reinheitsjustierung bereitzustellen. Der Strahlbeuger ist über einem Teil einer schematisch durch die gestrichelte, kastenförmige Umrißlinie dargestellten In- Line-Elektronenkanonen-Anordnung 28 angeordnet.
Der Figur 4 kann der Ort 39 einer Röhren-Referenz-Linie entlang der Längs-Z- Achse entnommen werden. Zur Vermeidung von Farbreinheitsfehlern müssen die durch die Elektronenkanonen-Anordnung 28 erzeugten In-Line-Elektronenstrahlen durch die Ablenk-Anordnung 35 in Richtung des Leuchtstoff-Betrachtungsschirms VSW abgelenkt werden, um so zu erscheinen, als wären sie von auf der Röhren- Referenz-Linie befindlichen Ablenkzentren abgelenkt worden. Um dieses Ergebnis zu erzielen, wird die Längsposition des Ablenkjochs 40 so justiert, daß die Röhren-Referenz-Linie 39 in der Ablenkebene des Ablenkjochs 40 zu liegen kommt.
Die Figuren 6 bis 10 zeigen verschiedene Ansichten des Ablenkjochs nach Figur 5 oder Komponenten desselben. Das Ablenkjoch 40 beinhaltet eine Horizontal- Ablenkwicklung 41, welche eine obere und eine untere sattelförmige Spule 41a und 41b umfaßt, und eine Vertikal-Ablenkwicklung 42, welche zwei Vertikalspulen 42a und 42b umfaßt, die torisch oder ringförmig um jeweilige obere und untere Teile eines magnetischen Kerns 50 gewickelt sind. Die sattelförmigen Horizontalspulen 41a, b sind gegen die innere Oberfläche des Plastik-Separators des Gehäuses 36 anliegend angeordnet, und der magnetische Kern 50 mit den torisch gewickelten Vertikalspulen 42a, b ist die Außenseite des Plastik- Separators umgebend angeordnet.
Wie in den Figuren 6, 7 und 9 dargestellt, weist jede der Horizontal-Sattelspulen 41a und 41b Leiterdrähte auf, die so gewickelt sind, daß Seitenelemente 53, ein vorderer Windungsabschnitt 51 und ein hinterer Windungsabschnitt 49 entstehen, wodurch ein Fenster 46 definiert wird. Die Leiterdrähte der Seitenelemente 53 sind im allgemeinen entlang der Längs-Z-Achse der Bildröhre 30 gemäß Figur 4 ausgerichtet, sie sind jedoch so geformt, daß sie der Kontur des anfänglichen Aufweitungsabschnitts 32 der Bildröhre folgen. Der vordere Windungsabschnitt 51 ist von der Z-Achse - wegführend in einer allgemein zu dieser transversalen Richtung - nach außen hin gekrümmt. Der hintere Windungsabschnitt 49 ist ein gerade verlaufender Abschnitt, der sich allgemein parallel zu der Z-Achse erstreckt, wobei seine Kontur in X- und in Y-Richtung gekrümmt ist, um der Form des Halses 31 zu folgen. Zwischenräume oder Lücken sind an verschiedenen Stellen in der Leiterdraht-Anordnung der Horizontalspulen 41a und 41b ausgebildet, um die Verteilung des magnetischen Felds so zu modifizieren, daß Konvergenzfehler und Rasterverzerrungen korrigiert werden, wie nachstehend beschrieben wird.
Verschiedene Ansichten torisch gewickelter Vertikal-Ablenkspulen 42a und 42b sind in den Figuren 5, 6 und 10 dargestellt. Die Leiterdrähte der Vertikalspulen 42a, b sind mit einer Drahtverteilung gewickelt, welche die gewünschte Magnetfeld-Harmonikverteilung erzeugt, die zur Selbstkonvergenz in einer In- Line-Bildröhre benötigt wird. Die innenliegenden Abschnitte der Drahtwindungen für die Vertikal-Ablenkspulen 42a und 42b sind eng gegen die Innenseite des Kerns 50 anliegend angeordnet und folgen eng dessen Kontur.
Magnetisch permeable Plättchen sind an der Außenseite des Plastik-Separators befestigt, der die Vertikal- und die Horizontal-Ablenkwicklungen trennt, wie in den Figuren 6 und 7 dargestellt, wobei ein beispielhaftes Plättchen in den Figuren 8a und 8b in perspektivischer Ansicht gezeigt ist. Die Plättchen sind winklig und längsgerichtet so angeordnet, daß das durch die Vertikal-Ablenkwicklung 41 erzeugte Vertikal-Magnetfeld so modifiziert wird, um Restkonvergenzfehler und Rasterverzerrungen zu korrigieren, wie ebenfalls nachstehend beschrieben wird.
Um eine gute Ablenkempfindlichkeit bereitzustellen, folgen die Form der inneren Oberfläche des Kerns 50 und die Form der Horizontal-Sattelspulen 41a und 41b eng der Kontur des anfänglichen Aufweitungsabschnitts 32 der Bildröhre 30.
Die Kontur des anfänglichen Aufweitungsabschnitts 32 zeigt einen kreisförmigen Querschnitt in bezug auf die Längsachse der Bildröhre. Der Radius r eines gegebenen Querschnitts steigt mit zunehmender Längsachsenposition z zum Bildröhren-Schirm hin gemäß der nachstehenden polynomischen Gleichung für die innenseitige Kontur der Glasoberflächen:
r = a0 = a1z + a2z² + a3z³ + a4z&sup4;, worin
a0 = +10,8948
a1 = +6,46181 x 10&supmin;²
a2 = +1,09119 x 10&supmin;²
a3 = +5,70691 x 10&supmin;&sup6;
a4 = -2,28845 x 10&supmin;&sup7;,
wobei r und z gemessen werden in Millimetern. Der Punkt z = 0 auf der Längsachse befindet sich an einem Punkt, der kanonenseitig und sehr nahe am Trichter-Hals-Verbindungspunkt liegt. Die äußere Kontur der Glasoberfläche gleicht der inneren Kontur der Glasoberfläche, ist jedoch um die Dicke des Glases versetzt, das, um zusätzliche Festigkeit bereitzustellen, mit zunehmendem z- Abstand dicker wird.
Um die Fähigkeit zur Selbstkonvergenz für das Ablenkjoch 40 bereitzustellen, wird die durch die Horizontal-Ablenkspule 41 erzeugte Magnetfeld-Intensität im Haupt- Ablenkbereich, d.h. dem Bereich zwischen dem Eintrittsbereich des Ablenkfelds, nahe dem kanonenseitigen, hinteren Windungsabschnitt und dem Austrittsbereich nahe dem schirmseitigen, vorderen Windungsabschnitt, allgemein kissenförmig ausgebildet (Pincushion-shaped). Ein kissenförmiges Feld ist ein nicht gleichförmiges Feld, dessen Stärke in der Ablenkrichtung zunimmt. Eine solche Feld-Ungleichförmigkeit wirkt, wenn sie in das Horizontal-Ablenkfeld hinein ausgebildet wird, auf unterschiedliche Art und Weise (differentially) divergierend auf die äußeren Blau- und Rot-Elektronenstrahlen ein, um Konvergenzkräfte zu erzeugen, die Fehlkonvergenz entlang der Hauptachse des Betrachtungsschirms VSN gemäß Figuren 2 und 4,einschließlich an den äußersten rechten und linken Rändern des Schirms an der 3 Uhr- bzw. 9 Uhr-Position ±XW korrigieren.
Um Konvergenz der äußeren Elektronenstrahlen entlang der Nebenachse bereitzustellen, wird die durch die Vertikal-Ablenkwicklung 42 erzeugte Magnetfeld-Intensität im Haupt-Ablenkbereich der Ablenkeinheit 40 allgemein tonnenförmig ausgebildet (barrel-shaped). Ein tonnenförmiges Magnetfeld ist ein nicht gleichmäßiges Feld, dessen Stärke in der Ablenkrichtung abnimmt. Die Krümmung des tonnenförmigen Vertikal-Ablenkfelds erzeugt Kräfte auf die äußeren Elektronenstrahlen, um Fehlkonvergenz entlang der Nebenachse einschließlich Fehlkonvergenz an den äußersten oberen und unteren Rändern an der 6 Uhr- bzw. 12 Uhr-Position ±YW zu korrigieren.
Infolge der durch das kissenförmige Horizontal-Ablenkfeld und das tonnenförmige Vertikal-Ablenkfeld erzeugten Effekte wird wesentliche Konvergenz an allen Punkten des Betrachtungschirms, einschließlich entlang der Diagonalen D und an den Eckpositionen an den 2, 4, 8 und 10 Uhr-Positionen, erzielt.
Durch richtige Ausbildung der Horizontal- und Vertikal-Magentfeld- Harmonikverteilung kann das Ablenkjoch 40 auch eine Korrektur für andere Konvergenzfehler sowie für verschiedene Arten von Rasterverzerrungen erreichen. Beispielsweise werden durch Bereitstellen eines im allgemeinen kissenförmigen Horizontal-Ablenkfelds im Austrittsbereich Nord-Süd- Kissenverzerrungs-Korrekturkräfte erzeugt. Um das N-S-Korrektur-Kissenfeld im Austrittsbereich des Ablenkfelds weiter zu verstärken oder verbessern, sind Magnete 43a und 43b winklig entlang der Nebenachse gerade oberhalb der vorderseitigen Windungen 51 angeordnet. Eine isometrische Ansicht eines für jeden der beiden Magnete 43a, b verwendeten Magneten ist in Figur 8c gezeigt.
Vier aus Silizumstahl gefertigte Plättchen 45a bis 45d sind an der Vorderseite des Kerns 50 nahe dem Austrittsbereich des Vertikal-Magnet-Ablenkfelds in der in Figur 7 gezeigten winkligen Stellung (um etwa 40º gegen die Hauptachse ausgerichtet) angeordnet. Die Plättchen (Tabs) wirken hauptsächlich als Vertikalfeld-Nebenschlüsse (Shunts), um die harmonische Feldverteilung so zu modifizieren, daß Trap-Konvergenzfehler in den Ecken und Trap- Konvergenzfehler in der A-Zone korrigiert werden. Diese Korrektur wird teilweise durch Modifizieren der siebten Harmonischen der Vertikalfeld-Verteilung erzielt.
Ein Paar von Siliziumstahl-Plättchen 44a und 44b, die im Winkel entlang der Nebenachse im Haupt-Ablenkbereich im Innern des Fensters 46 angeordnet sind, wirken als Vertikalfeld-Nebenschlüsse (Shunts), um die Verteilung der Harmonischen des Vertikal-Ablenkfelds zu modifizieren. Die Plättchen verstärken die gesamte Tonnenform des Vertikal-Ablenkfelds, um die Konvergenz zu verbessern und eine Trilemma-Korrektur bereitzustellen.
Eine Rest-Nord-Süd-Kissenverzerrung einer zweiten harmonischen Art, als Möwenflügel-Verzerrung (Gullwing-Verzerrung) bekannt, wird durch Modifizieren der Verteilung der Harmonischen des Horizontal-Ablenkfelds nahe dem Austrittsbereich des Ablenkfelds durch Begradigen der Krümmung der Horizontal- Abschnitte 51a der vorderseitigen Windungen 51 korrigiert.
Eine weitere Technik kann dazu verwendet werden, zusätzliche Konvergenz- und Rasterverzerrungs-Korrektur bereitzustellen. Diese Technik umfaßt das Einführen örtlich beschränkter Zwischenräume oder Lücken in die Windungsverteilung für die Horizontal-Ablenkwicklung 41. Beispielsweise werden Zwischenräume 47a und 47b im vorderen End-Windungsbereich auf eine Art und Weise positioniert, die die Kissenform des Horizontal-Ablenkfelds im Austrittsbereich des Ablenkfelds verstärkt. Dies stellt eine zusätzliche Nord-Süd-Kissenkorrektur bereit. Zwischenräume 48a und 48b werden im hinteren End-Windungsbereich positioniert und machen das Horizontal-Ablenkfeld im Eintrittsbereich weniger tonnenförmig, um eine Maßnahme für Horizontal-Comafehler-Korrektur bereitzustellen. Zwischenräume 56 werden in die Seitenelemente 53 eingefügt und im Haupt-Ablenkbereich mit der in Figur 7 gezeigten winkligen Stellung (etwa 25º gegen die Hauptachse ausgerichtet) angeordnet. Diese Zwischenräume korrigieren Konvergenzfehler an den Halbstunden-Punkten des Betrachtungsschirms, d.h. an den 2:30, 3:30, 8:30 und 9:30 Uhr-Halbstunden- Schirmpunkten.
Das Ablenkjoch 40 muß nicht alle Arten von Konvergenzfehlern und Rasterverzerrungen korrigieren. Beispielsweise können die Vertikal-Ablenkspulen 42a und 42b radial gewickelt sein und infolgedessen keine signifikante Ost-West- Kissenverzerrungs-Korrektur bereitstellen, wie sie bei schräg gewickelten Vertikal- Ablenkspulen (Bias-wound) bereitgestellt worden wäre. Die Vertikal-Coma- Korrektur kann durch in die Struktur der Elektronenkanonen-Anordnung 28 der Bildröhre 30 hinein entworfene bzw. ausgebildete Feld-Nebenschlüsse bereitgestellt werden.
Die Breitschirm-Bildröhre 30 ist so ausgebildet, daß sie einen verhältnismäßig großen bzw. breiten Ablenkwinkel aufweist. Dieser Punkt ist in Figur 11a durch die schematisch gezeichnete, perspektivische Ansicht des Betrachtungschirms VSW dargestellt, welcher Schirm auf der inneren Oberfläche des Schirmträgers 18 gemäß Figuren 2 und 4 angeordnet ist. Wie dargestellt, hat die Breitschirm- Bildröhre 30 einen Ablenkwinkel von 2θDW, wobei 2θDW als der Winkel zwischen Extrema-Punkten (PDW1, PDW2) auf der Diagonalen D des Betrachtungschirms VSW definiert ist, wo die Spitze des Winkels 2θDW der Schnittpunkt Z0 der Längs-Z-Achse mit der Röhren-Referenz-Linie/Ablenkebene 39 ist.
Für die 16x9-Breitschirm-Bildröhre 30 beträgt der Ablenkwinkel 2θDW 106º. Der Ablenkwinkel von 106º liegt nahe bei dem großen Ablenkwinkel von 110º, der bei einer Schmalschirm-4x3-Bildseitenverhältnis-Bildröhre üblich ist. Dies hält die Gesamtlänge der Bildröhre 30 verhältnismäßig kurz.
Wenn ferner die Diagonalen der Betrachtungsbildschirme für sowohl die 106º- als auch die 110º-Bildröhre dieselbe Länge haben, dann hat der maximale Horizontal- Ablenkwinkel 2θH für beide Röhren denselben Wert, 2θH = 96º, wie in Figur 11b durch die schematisch repräsentierte Aufsicht von oben dargestellt.
Dieses Merkmal hat einen besonderen Vorteil für den Ablenkjoch-Entwurf. Wenn sie über einen Horizontal-Ablenkwinkel von 2θH = 96º an die Extrema der Hauptachse abgelenkt werden, treffen die Elektronenstrahlen an den Extrema (PXW1, PXW2) des Breitschirms VSW auf, zwischen den Hauptachsen- Schirmpunkten ±XW. Demgegenüber treffen, wenn sie über denselben Horizontal- Ablenkwinkel 2θH abgelenkt werden, die Elektronenstrahlen einer 110º-Bildröhre mit einem Bildseitenverhältnis von 4x3 an den Extrema (PXN1, PXN2) des 4x3- Bildschirms VSN, an den Hauptachsen-Schirmpunkten ±XN auf.
Dadurch, daß derselbe Horizontal-Ablenkwinkel 2θH beibehalten wird, ist der Mittenschirm-Projektionsabstand TW für die Breitbildseitenverhältnis-Bildröhre größer als der Mittenschirm-Projektionsabstand TN für die Schmalbildseitenverhältnis-Bildröhre, wenn die Diagonalen der beiden Bildröhren dieselbe Länge haben. Der Mittenschirm-Projektionsabstand ist definiert als die Trennung entlang der Längs-Z-Achse der Ablenkebene und einer Sagittalebenen- Tangente zum Mittelpunkt des Bildröhren-Betrachtungschirms. In Figur 11b ist der Projektionsabstand TW die Länge des Liniensegments (Z0, CW), und der Projektionsabstand TN ist die Länge des Liniensegments (Z0, CN). Somit befindet sich der 4x3-Bildschirm VSN näher an der Ablenkebene als der 16x9-Bildschirm VSW, sofern eine für beide Röhren gemeinsam angeordnete Ablenkebene angenommen wird.
Die in einer Horizontal-Ablenkwicklung gespeicherte Energie hängt von dem maximalen Horizontal-Ablenkwinkel ab. Indem dieser Horizontal-Ablenkwinkel für die 110º-Bildröhre mit 4x3-Bildseitenverhältnis und für die 106º-Bildröhre mit 16x9-Bildseitenverhältnis gleich gehalten wird, können die Energiespeicherungs- Anforderungen eines Ablenkjochs für die Breitbildseitenverhältnis-Bildröhre vernünftig nahe an den Energiespeicherungs-Anforderungen eines Ablenkjochs für die 4x3-Bildseitenverhältnis-Bildröhre gehalten werden.
Ein weiterer Vorteil einer Breitschirm-Bildröhre gegenüber einer vergleichbaren Schmalschirm-Bildröhre ist, daß der von einer Breitschirm-Ablenkwicklung benötigte maximale Vertikal-Ablenkstrom wesentlich kleiner ist als der von einer Schmalschirm-Ablenkwicklung benötigte, sofern angenommen wird, daß beide Wicklungen so ausgebildet sind, daß sie etwa dieselbe Ablenk-Empfindlichkeit haben. Dieser Vorteil beruht auf dem engeren maximalen Vertikal-Ablenkwinkel 2θYW = 60º für die 106º-Bildröhre 30 mit 16x9-Bildseitenverhältnis im Vergleich zu dem wesentlich größeren maximalen Vertikal-Ablenkwinkel 2θYN = 80º für die entsprechende 110º-Bildröhre mit 4x3-Bildseitenverhältnis.
Wie in Figur 11c gezeigt, ist ein kleinerer Vertikal-Ablenkwinkel 2θYW erforderlich, um eine Ablenkung zu den Extrema (PYW1, PYW2) des Bildschirms VSW zwischen den Nebenachsen-Schirmpunkten ±YW bereitzustellen. Demgegenüber ist, um zu den wesentlich größeren Extrema (PYN1, PYN2) des Schmalbildseitenverhältnis-Bildschirms VSN zwischen den Nebenachsen- Schirmpunkten ±YN abzulenken, ein wesentlich größerer maximaler Vertikal- Ablenkwinkel 2θYN = 80º erforderlich.
In Übereinstimmung mit einem erfindungsgemäßen Gesichtspunkt wird die Breitschirm-Bildröhre 30 mit einem selbstkonvergierenden Ablenkjoch 40 versehen. Die Konstruktion des Ablenkjochs zieht Vorteil aus der Tatsache, daß der maximale Horizontal-Ablenkwinkel 2θH derselbe ist wie der einer 110º Bildröhre mit 4x3-Bildseitenverhältnis.
Figur 12 zeigt schematisch die Ablenkung der drei In-Line-Elektronenstrahlen R, G, B entlang der Hauptachse des Schirms VSW der Breitschirm-Bildröhre 30 sowie entlang der Hauptachse einer konventionellen 4x3-Bildseitenverhältnis- Betrachtungsschirms VSN mit schmalem Aspektverhältnis einer konventionellen 110º-Bildröhre mit derselben Schirmkontur und Schirmdiagonale wie der Breitschirm VSW.
Wie vorangehend erwähnt ist der Mitten-Projektionsabstand TW für die Breitschirm-Bildröhre größer als der Mitten-Projektionsabstand TN für die Schmalschirm-Bildröhre. Dies ermöglicht den beiden Bildröhren, denselben maximalen Horizontal-Ablenkwinkel 2θH zu haben.
Aus Vereinfachungsgründen sind die beiden Betrachtungsschirme VSW und VSN in Figur 12 anhand ihres gemeinsamen, verhältnismäßig großen äquivalenten Radius RX dargestellt. Für die Ablenkwicklungs-Konstruktions-Analyse soll angenommen werden, daß die Röhren-Referenz-Linie/Ablenkebene 39 sowohl der konventionellen Bildröhre als auch der Breitschirm-Bildröhre am Punkt Z0 auf der Längsachse zusammenfallen, und daß beide Bildröhren Elektronenkanonen- Anordnungen mit zusammenfallenden Kanonen-Austrittsebenen 56 für die R-, G-, B-Elektronenstrahlen haben. Die Trennung der Kanonen-Austrittsebene von der Ablenkebene entlang der Längsachse ist gleich dem Abstand EL.
Es sei nun die Konvergenzsituation der äußeren B- und R-Elektronenstrahlen für die Konvergenz entlang der Hauptachse des Schmalbildseitenverhältnis- Betrachtungsschirms VSN betrachtet. Für das Auftreffen eines Strahls in der Schirmmitte CN bleiben die Elektronenstrahlen an der Ablenkebene unabgelenkt. Die Konvergenzstruktur in der Elektronenkanonen-Anordnung stellt statische Konvergenz der B- und R-Elektronenstrahlen in der Mitte CN bereit. Um dieses Resultat zu erzielen, tritt jeder der äußeren Elektronenstrahlen mit einem Winkel von θCN gegenüber der Längsachse aus der Kanonen-Austrittsebene aus.
In einem Gauß'schen Horizontal-Ablenkfeld, d.h. einem gleichförmigen Feld, wird Konvergenz an allen Punkten einer Gauß'schen Oberfläche, d.h. einer sphärischen Oberfläche, die tangential zur Mitte des Schirms liegt und die einen Krümmungsradius aufweist, der gleich dem Mittenschirm-Projektionsabstand der Bildröhre ist, bereitgestellt. Wurde Mittenkonvergenz am Punkt CN einmal erreicht, wird beim horizontalen Ablenken in der ZX-Ebene Konvergenz an allen Punkten auf dem Kreisbogen GSN aufrechterhalten. Infolgedessen sollte ein gleichförmiges Ablenkfeld an einem Extremum horizontaler Ablenkung, bei einem Ablenkwinkel θH, Konvergenz der äußeren Elektronenstrahlen am Punkt PGN erzeugen.
Da die Krümmung des Betrachtungsschirms VSN sehr viel flacher ist, werden sich die äußeren Elektronenstrahlen überkreuzen, bevor sie den Schirmpunkt PXN, d.h. den 3 Uhr-Schirmpunkt bei maximaler Horizontalablenkung entlang der Hauptachse des Schirms, erreichen. Das Überkreuzen der äußeren Elektronenstrahlen vor dem Schirm VSN erzeugt eine Überkonvergenz oder einen positiven Konvergenzfehler entlang der Hauptachse, d.h. die Auftreffposition des Strahls für Blau auf dem Schirm VSN liegt rechts von der Auftreffposition des Strahls für Rot.
Um Konvergenz entlang der Hauptachse des Betrachtungsschirms VSN zu erzielen, erzeugt ein selbstkonvergierendes Ablenksystem ein nicht gleichförmiges Horizontal-Ablenkfeld einer allgemein kissenförmigen Art. Ein kissenförmiges Horizontal-Ablenkfeld entspricht einem Ablenkfeld mit einer positiven dritten harmonischen Komponente. Die positive dritte harmonische Komponente erzeugt eine differentielle Horizontalbewegung der äußeren B- und R-Elektronenstrahlen divergenter Natur. Durch richtige Auswahl der Amplitude der dritten harmonischen Komponente bezogen auf die Grundkomponente des Horizontal-Ablenkfelds werden durch die dritte Harmonische erzeugte divergente Kräfte auf die äußeren Elektronenstrahlen den Überkreuzungspunkt (Crossover- Punkt) der Elektronenstrahlen in einen sich auf dem Betrachtungsschirm VSN befindenden Punkt verschieben und dadurch Konvergenz der äußeren Elektronenstrahlen erzeugen.
Wie in Figur 12 dargestellt ist dann, wenn der Elektronenstrahl für Grün auf den maximalen Horizontal-Ablenkwinkel θH abgelenkt wird, seine Flugbahn (Trajektorie) das in Längsrichtung verlaufende, gerade Liniensegment G0 von der Elektronenkanonen-Austrittsebene zu dem Punkt O in der Ablenkebene. In der Ablenkebene verschiebt sich die Flugbahn zur Flugbahn GX, bis der Strahl- Auftreffpunkt PXN erreicht ist.
Die äußeren B- und R-Elektronenstrahlen haben anfängliche, geneigte Flugbahnen BN0 bzw. RN0 von der Kanonen-Austrittsebene zur Ablenkebene. In der Ablenkebene werden die äußeren Elektronenstrahlen durch das kissenförmige Horizontal-Ablenkfeld auf Flugbahnen BNX und RNX abgelenkt, die sich auf dem Betrachtungsschirm VSN im Punkt PXN schneiden. Die divergente Wirkung aufgrund des Kissenfelds zeigt sich in Figur 12 durch die Unterkonvergenz der äußeren Elektronenstrahlen am Schnittpunkt ihrer jeweiligen Flugbahnen mit der Gauß'schen Oberfläche GSN.
Der Einfluß eines selbstkonvergierenden Horizontal-Ablenkfelds auf die Trennung der äußeren Elektronenstrahlen wird durch die in Figur 13 gezeigten Kurven weiter veranschaulicht. Die Achse der Abszisse definiert die Distanz entlang der Bildröhren-Längsachse, und die Achse der Ordinate definiert die Horizontal- Trennung ΔXBR der äußeren Strahlen in einer ZX-Ebene senkrecht zu der Längsachse an einem gegebenen Punkt Z entlang der Längsachse. Ein negativer Wert für ΔXBR repräsentiert eine Position des "blauen Elektronenstrahls", die rechts von der Position des "roten Elektronenstrahls" liegt.
In Figur 13 zeigt eine mit ausgezogener Linie dargestellte Kurve 54 die äußere Strahltrennung für eine konventionelle 110º Ablenkungs-4x3-Bildseitenverhältnis- Bildröhre mit einem selbstkonvergierenden Ablenkjoch. In der Elektronenkanonen- Austrittsebene ist an der Längsposition ZE die äußere Strahltrennung -ΔXBRE = -2sE, worin sE der S-Abstand zwischen dem "grünen" Mitten-Elektronenstrahl und dem "roten" oder "blauen" äußeren Elektronenstrahl ist, bei Strahl-Mitte- zu Strahl- Mitte-Referenz. Veranschaulichend für die Größe eines typischen Kanonen-S- Abstands ist der S-Abstand einer zur Verwendung in einer 34V-110º-4x3- Bildseitenverhältnis-Bildröhre skalierte COTY-M-Elektronenkanone. Für diese Kanonen beträgt der S-Abstand sE = 6,5 Millimeter, woraus eine äußere Strahltrennung von -ΔXBRE = -13 Millimeter resultiert.
Aufgrund des anfänglichen, für Mittenkonvergenz benötigten Neigungswinkels 2θCN zwischen den Flugbahnen der äußeren Elektronenstrahlen nimmt die Trennung der äußeren Elektronenstrahlen mit zunehmender Fortbewegung der Elektronenstrahlen weg von der Elektronenkanonen-Austrittsebene und zum Schirm hin ab. Wie durch das Kurvensegment 54a gemäß Figur 13 dargestellt, nimmt die Größe der äußeren Strahltrennung ΔXBR im Vorablenkbereich von dem Längsachsen-Punkt ZE zu dem Längsachsen-Punkt ZD1 linear ab. Nahe dem Längsachsen-Punkt ZD1 treten die Elektronenstrahlen in den Eintrittsbereich des Horizontal-Ablenkfelds ein, welches damit beginnt, die Elektronenstrahlen in Richtung der 3 Uhr-Position auf der Hauptachse des Bildröhren- Betrachtungsschirms abzulenken.
Das Segment 54b der Kurve 54 veranschaulicht die äußere Strahltrennung, wenn die Elektronenstrahlen mit dem Horizontal-Ablenkfeld - einem Feld, welches einen Eintrittsbereich nahe dem Längsachsen-Punkt ZD1 und einen Austrittsbereich nahe dem Längsachsenpunkt ZD2 hat - in Wechselwirkung treten. Die Ablenkebene der selbstkonvergierenden Ablenkeinheit befindet sich an einem Punkt zwischen dem Eintrittsbereich und dem Austrittsbereich des Horizontal- Ablenkfelds an einem Längsachsen-Punkt Z0, der typisch innerhalb des Haupt- Ablenkbereichs liegt.
Aufgrund der kissenförmigen Natur des Horizontal-Ablenkfelds werden die äußeren Elektronenstrahlen mit einer differentiellen Horizontalkraft divergenter Natur beaufschlagt. Dies führt dazu, daß sich die äußere Strahltrennung ΔXBR innerhalb des Ablenkbereichs (ZD1, ZD2) im Vergleich zu der Änderung der äußeren Strahltrennung für ein gleichförmiges Ablenkfeld weniger schnell ändert. Infolgedessen ist in Figur 13 die Neigung des Kurvensegments 54b im Ablenkfeld flacher als die Neigung des Kurvensegments 54a.
Nach dem Austreten aus dem Horizontal-Ablenkbereich nahe dem Längsachsen- Punkt ZD2 wurde der Unterkonvergenz-Zustand der äußeren Elektronenstrahlen auf den Punkt reduziert, an dem sich die Elektronenstrahlen überkreuzen, d.h. der Punkt, an welchem ΔXBR = 0 ist, wurde von der Gauß'schen Oberfläche weg in den Betrachtungschirm-Längsachsenort ZNX verschoben. Dies ist in Figur 13 durch das lineare Kurvensegment 54c im Nachablenkbereich, dessen Größe sich von einer Größe ΔXBR2 am Ort ZD2 auf 0 am Betrachtungsschirm-Ort ZNX verringert, dargestellt.
Ein Problem tritt dann auf, wenn versucht werden sollte, den Entwurf eines selbstkonvergierenden Ablenkjochs einer 4x3-Bildseitenverhältnis-Bildröhre zur Verwendung in einer vergleichbaren Breitschirm-Bildröhre mit demselben Horizontal-Ablenkwinkel anzupassen. Um denselben Horizontal-Ablenkwinkel θH, wie von der Längsachse aus gemessen, beizubehalten, muß der Mitten- Projektionsabstand TW in Figur 12 größer gemacht werden als der Mitten- Projektionsabstand TN für die 4x3-Bildseitenverhältnis-Bildröhre, vorausgesetzt, daß beide Röhren dieselbe diagonale Länge haben. Der Betrachtungsschirm VSW für die Breitschirm-Bildröhre befindet sich daher in Längsrichtung an einem von der Ablenkebene weiter entfernten Punkt.
Um in der Mitte CW des Breit-Betrachtungsschirms VSW Konvergenz zu erzielen, ist der auf jeden der äußeren Elektronenstrahlen an der Kanonen-Austrittsebene gemäß Figur 12 übertragene Mitten-Konvergenzwinkel ein Winkel θCW. Aufgrund des längeren Projektionsabstands TW ist dieser Winkel kleiner als der Mitten- Konvergenzwinkel θCN für die vergleichbare Schmalschirm-Bildröhre. Für ein gleichförmiges Horizontal-Ablenkfeld wird die Konvergenz der äußeren Elektronenstrahlen in der Breitschirm-Bildröhre an Punkten auf der Gauß'schen Oberfläche GSW gemäß Figur 12 aufrechterhalten werden.
Normalerweise würde erwartet werden, daß der Gehalt an positiven dritten Horizontal-Harmonischen eines für eine 4x3-Bildseitenverhältnis-Bildröhre entworfenen Jochs ausreichend divergente Kräfte auf die äußeren Strahlen ausüben würde, um einen vernünftig nahe am Punkt PXW auf dem Betrachtungsschirm VSW liegenden Überkreuzungspunkt bereitzustellen, vorausgesetzt, daß das Joch in einer vergleichbaren Breitschirm-Bildröhre, d.h. einer Bildröhre mit demselben Horizontal-Ablenkwinkel, derselben diagonalen Länge und derselben Schirmkontur verwendet wird.
Tatsächlich jedoch wird, wenn ein solches Ablenkjoch in einer Breitschirm- Bildröhre verwendet wird, ein wesentlicher Unterkonvergenz-Zustand erzeugt, der den Überkreuzungspunkt äußerer Strahlen in den Punkt PU deutlich hinter den Schirm VSW verschiebt.
Diese verhältnismäßig große Unterkonvergenz ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Stärke der positiven dritten Horizontal-Harmonischen eines für eine 4x3-Bildseitenverhältnis-Bildröhre entworfenen Ablenkjochs größer ist als zur Verwendung in einer vergleichbaren 16x9-Bildseitenverhältnis-Bildröhre erforderlich. Das Resultat ist eine übermäßig große divergente Kraft auf die äußeren Elektronenstrahlen, die einen Unterkonvergenz-Zustand an der 3 Uhr- Position XW auf der Hauptachse des Betrachtungsschirms VSW erzeugt.
Wie in Figur 12 gezeigt, werden die anfänglichen Flugbahnen RW0 und BW0 der äußeren Elektronenstrahlen für die Breitschirm-Bildröhre zu den Flugbahnen RNX und BNX, wenn die Elektronenstrahlen in der Ablenkebene in Richtung des 3 Uhr- Punkts XW abgelenkt werden. Aufgrund der durch das nicht gleichförmige Horizontal-Ablenkfeld eingeführten, übermäßig großen differentiellen divergenten Kraft liegt der Überkreuzungspunkt für die äußeren Elektronenstrahlen deutlich hinter dem Schirm VSW im Punkt PU. Dies führt zu einem Unterkonvergenz- Zustand am Punkt PXW, dem Strahl-Auftreffpunkt für die Flugbahn GX des Grün- Mittenstrahls. Der Unterkonvergenz-Betrag -ΔXBRW kann für Großschirm- Bildröhren mit breitem Bildseitenverhältnis wesentlich sein, bis zu 2 Millimeter oder mehr Unterkonvergenz.
Der vorstehenden Diskussion ist entnehmbar, daß ein für eine 4x3- Bildseitenverhältnis-Bildröhre entworfenes selbstkonvergierendes Ablenkjoch bei Verwendung in einer vergleichbaren 16x9-Breit-Bildseitenverhältnis-Bildröhre auf dem breiten Betrachtungsschirm eher einen Unterkonvergenz-Zustand als einen vorauszusehenden, nahezu konvergierten Zustand erzeugt.
Ein Hauptbeitrag zu der Unterkonvergenz der Elektronenstrahlen bei dem Betrachtungsschirm VSW gemäß Figur 12 ist der größere S-Abstand sW der Elektronenstrahlen in der Ablenkebene. Der größere S-Abstand ist ein Resultat der flacheren anfänglichen Neigung oder des flacheren Mittenschirm- Konvergenzwinkels der Flugbahnen BW0 und RW0 äußerer Strahlen für die Breitschirm-Bildröhre.
Da der S-Abstand in der Ablenkebene größer ist, treten die äußeren Elektronenstrahlen in das Horizontal-Ablenkfeld an Punkten ein, die weiter entfernt von der Längsachse liegen. Für ein gegebenes Kissen-Horizontalfeld resultiert dies in einem wesentlich größeren Differential zwischen der Stärke des Horizontalfelds, welches einem der äußeren Strahlen begegnet, und der Stärke, die dem anderen äußeren Strahl begegnet. Infolgedessen tritt gemäß Figur 12 dann, wenn die äußeren Elektronenstrahlen um einen Winkel θH zum Punkt PXW hin abgelenkt werden, der rote Strahl R mit einem signifikant stärkeren Horizontal- Ablenkfeld in Wechselwirkung als der blaue Strahl B, während sie sich durch das Horizontal-Ablenkfeld bewegen. Die resultierende Zunahme der divergenten Kräfte auf die äußeren Elektronenstrahlen führt zu einem Überkreuzungspunkt PU, der nicht vor, sondern hinter dem Betrachtungsschirm VSW liegt.
Kurve 55 gemäß Figur 13 veranschaulicht, warum der kleinere Mittenkonvergenz- Winkel θCW in einer Breitschirm-Bildröhre zu dem Unterkonvergenz-Zustand auf dem Betrachtungsschirm VSW beiträgt. In der Elektronenkanonen-Austrittsebene, am Längsort ZE, hat die Trennung der äußeren Strahlen denselben Wert -ΔXBRE wie die Trennung für die vergleichbare Schmalschirm-Bildröhre. Diese Trennung ist gleich dem zweifachen S-Abstand oder -2sE.
Aufgrund der flacheren anfänglichen Neigung der Elektronentrahl-Flugbahnen in der Breitschirm-Bildröhre nimmt die Größe der äußeren Strahltrennung mit einer kleineren Rate ab, wodurch das Kurvensegment 55a gemäß Figur 13 erzeugt wird. Mit der Bewegung der Elektronenstrahlen von der Kanonen-Austrittsebene zum Eintrittsbereich des Horizontal-Ablenkfelds nahe dem Längsort ZD1, wird die Außen-Elektronenstrahl-Trennung -ΔXBRE3 im Eintrittsbereich betragsmäßig größer als die äußere Strahltrennung -ΔXBR1 für die Schmalschirm-Bildröhre. Infolgedessen wirkt eine stärkere divergente Kraft auf die äußeren Elektronenstrahlen, wodurch die äußere Strahltrennung während der Bewegung der Elektronenstrahlen vom Eintrittsbereich-Punkt ZD1 durch den Ablenkbereich zum Austrittsbereich-Punkt ZD2 langsamer abnimmt. Dies wird durch das flachere Kurvensegment 55b angedeutet. Nahe dem Austrittsbereich des Ablenkfelds, am Punkt ZD2, ist die Größe der äußeren Strahltrennung -ΔXBR4 wesentlich größer als die äußere Strahltrennung -ΔXBR2 für die Schmalschirm-Bildröhre.
Infolgedessen sind die äußeren Elektronenstrahlen nach dem Austreten aus dem Ablenkjochbereich differentiell nicht ausreichend abgelenkt worden, um die Strahlen auf dem Schirm VSW zu konvergieren. Wie in Figur 13 dargestellt, resultiert die äußere Strahltrennung nach dem Austreten der Elektronenstrahlen aus dem Austrittsbereich des Ablenkfelds, wie durch das Kurvensegment 55c repräsentiert, in einer Unterkonvergenz von -ΔXBRW, wenn die Elektronenstrahlen den Betrachtungsschirm VSW am Längsort ZWX erreicht haben.
In Übereinstimmung mit einer erfindungsgemäßen Anordnung ist das Ablenkjoch 40 gemäß Figur 5 so ausgebildet, daß Selbstkonvergenz der Elektronenstrahlen in Verbindung mit ihrer Ablenkung in der Breitschirm-Bildröhre 30 gemäß Figur 4 bereitgestellt wird. Die Konstruktion berücksichtigt Unterschiede im S-Abstand an der Röhren-Referenz-Linie/Ablenkebene und Unterschiede im Mittenschirm- Konvergenzwinkel zwischen der 16x9-Breit-Bildseitenverhältnis-Bildröhre und einer vergleichbaren 4x3-Schmal-Bildseitenverhältnis-Bildröhre mit demselben maximalen Horizontal-Ablenkwinkel, derselben diagonalen Länge und derselben Schirmkontur.
Ferner wird in Übereinstimmung mit einem Gesichtspunkt der Erfindung die harmonische Verteilung (Harmonik-Verteilung) des Horizontal-Ablenkfelds modifiziert, um zu beseitigen, was andernfalls ein starker Fehlkonvergenz-Zustand an den Extrema des Hauptachse des 16x9-Breitbildseitenverhältnis- Betrachtungsschirms gewesen wäre. Die Modifikation wird hauptsächlich erzielt über Änderungen der Amplitude der dritten Harmonischen relativ zu der Grund- Harmonischen, basierend auf den vorstehend erwähnten S-Abstand- Unterschieden an der Röhren-Referenz-Linie/Ablenkebene und im Mittenschirm- Konvergenzwinkel.
Obwohl versucht werden kann, Modifikationen der höheren Harmonischen vorzunehmen, um den vorstehend erwähnten Fehlkonvergenz-Zustand zu korrigieren, führen Änderungen dieser höheren harmonischen Komponenten dazu, unerwünschterweise andere Arten von Konvergenzfehlern und Rasterverzerrungen einzuführen.
Der zum Beseitigen des Unterkonvergenz-Zustands benötigte Umfang der Änderung der dritten Harmonischen kann durch Verwenden der Aberrationstheorie zum Analysieren der elektronenoptischen Leistung eines Ablenkjochs bestätigt werden. Die nachstehend verwendete Notation ist eine Abwandlung der in der Aberrationstheorie verwendeten Notation, worin H0(z) und H2(z) die Feldverteilungsfunktionen sind, die das Gauß'sche Ablenkfeld und die transversale x²-Nichtgleichförmigkeit des Horizontal-Ablenkfelds repräsentieren, wie in einer Leistungs-Serien-Erweiterung (power series expansion) des Horizontal-Ablenkfelds erzeugt. Diese Theorie wird in Aufsätzen wie beispielsweise dem Artikel von J. Kaashoek in "Philips Research Reports Supplements", Nummer 11, 1968, und Patenten wie beispielsweise U.S. 4,329,671, "Alignment-Insensitive Self-Converging In-Line Color Display" von J. Gross und W.H. Barkow, erteilt am 11. Mai 1982, entwickelt.
Wie vorangehend festgestellt, ist für Selbstkonvergenz entlang der Hauptachse des Betrachtungsschirms ein allgemein kissenförmiges Horizontal-Ablenkfeld erforderlich. Ein kissenförmiges Ablenkfeld ist gekennzeichnet durch eine positive H2-Feldverteilungsfunktion. Gemäß einem erfinderischen Merkmal sollte der Gehalt an dritten Harmonischen eines Horizontal-Ablenkfelds in einer Breitschirm- Bildröhre relativ zu der dritten Harmonischen in einer vergleichbaren Schmalschirm-Bildröhre in Übereinstimmung mit dem folgenden Ungleichmäßigkeits-Verhältnis reduziert werden:
H2R = h2(TW) + h2(TN) = {H2}(TW) + {H2}(TN),
worin h2 = {H2} + {H0}, und worin TW und TN als die Mittenschirm- Projektionsabstände für die Breitschirm-Bildröhre bzw. die Schmalschirm- Bildröhre definiert sind. {H0} und {H2} sind die effektive Gauß'sche und die x²- Nichtgleichförmigkeits-Feldverteilungsfunktionen, wie nachstehend beschrieben werden wird.
Den vorstehenden Gleichungen ist entnehmbar, daß h2 die auf Gauß'sche Ablenkung normierte Feldverteilungsfunktion ist. Ebenfalls entnehmbar ist, daß h2, {H0} und {H2} Funktionen der Projektionsabstand-Parameter TW und TN sind.
In der Aberrationstheorie sind die effektiven Feldverteilungsfunktionen {H0} und {H2} über die effektive Länge le des Horizontal-Ablenkfelds definiert. Die effektive Länge le ist definiert als die Breite eines Rechtecks mit derselben Fläche wie die Fläche unterhalb der Gauß'schen Feldverteilungsfunktion H0 und einer Höhe, die gleich dem Maximalwert H0(max) der Funktion H0 ist. Das Rechteck ist um den Punkt Z0 auf der Längsachse, wo sich die Ablenkebene befindet, zentriert.
Figur 14 zeigt einen Verlauf 57 von H0 als eine Funktion von z für eine beispielhafte Ausführungsform eines selbstkonvergierenden Breitschirm- Ablenkjochs 40 gemäß Figur 5, welches die Ablenkung der drei In-Line- Elektronenstrahlen in der Breitschirm-Biidröhre 30 gemäß Figur 4 bereitstellt. Die Achse der Ordinate ist in beliebige Einheiten unterteilt, und der Nullpunkt der Achse der Abszisse ist auf das eingangsseitige Ende des magnetischen Kerns 50 bezogen.
Wie in Figur 14 gezeigt, erreicht die Kurve H0 einen Maximalwert H0(max) im Haupt-Ablenkbereich an einem Z-Achsenpunkt ZM, kanonenseitig der Ablenkebene. Das Rechteck 58 wird so konstruiert, daß es dieselbe Fläche wie die der H0-Kurve 57, eine Breite gleich der effektiven Länge und eine Höhe gleich H0(max) hat.
Auf der Grundlage einiger vereinfachender Annahmen in der Aberrationstheorie kann die effektive Gauß'sche Feldverteilungsfunktion {H0} als gleich der Konstanten H0(max) über die effektive Länge und als gleich Null anderswo definiert werden. {H0} kann dann anstelle von H0 zur Berechnung des Strahl- Auftreffpunkts der Gauß'schen Flugbahn auf dem Betrachtungsschirm nach der Wechselwirkung der Elektronenstrahlen mit dem Horizontal-Ablenkfeld verwendet werden.
Ein ähnlicher Vereinfachungsvorgang kann dazu verwendet werden, die effektive Nichtgleichförmigkeits-Feldverteilungsfunktion {H2} abzuleiten. {H2} kann dann beim Analysieren der Wirkung von H2 auf den Horizontal-Astigmatismus, d.h. die Konvergenz, anstelle der tatsächlichen Feldverteilungsfunktion H2 verwendet werden.
Figur 15 zeigt einen in ausgezogener Linie gezeichneten Verlauf 59 von H2 als eine Funktion von z für das vorangehend diskutierte Breitschirm-Ablenkjoch 40. Die H2-Kurve 59 ist im Eintrittsbereich des Ablenkfelds, kanonenseitig des Kern- Eintrittspunkts, negativ. Ein negativer Wert kennzeichnet ein tonnenförmiges Feld, welches teilweise durch den geraden hinteren Windungsabschnitt der Horizontal- Ablenkspulen 41a, b erzeugt wird. Das tonnenförmige Feld stellt Horizontal-Coma- Korrektur bereit.
Die H2-Kurve ist im Haupt-Ablenkbereich, der sich zu beiden Seiten der Ablenkebene erstreckt, nahezu überall positiv. Ein positiver H2-Wert kennzeichnet ein kissenförmiges Ablenkfeld zum Bereitstellen von Horizontal-Astigmatismus- Korrektur.
Die H2-Kurve bleibt nach dem Verlassen des Haupt-Ablenkbereichs schirmseitig des Kerns in der Hauptsache positiv und stellt dadurch eine Korrektur der N-S- Kissenverzerrung bereit.
Die effektive H2-Funktion {H2} ist gleich H2(max) über die effektive Länge le des Ablenkfelds, d.h. zwischen den Punkten (ZL1, ZL2), und gleich Null anderswo. In Figur 15 ist ein um die Ablenkebene zentriertes Rechteck 60 der Verlauf der Funktion {H2}.
(H2} wird in der Aberrationstheorie als eine vereinfachte Substitution für die tatsächliche H2-Funktion in verschiedenen Integralgleichungen benutzt, die zur Entwicklung allgemeiner, die Unterschiede Δx und Δy am Betrachtungsschirm zwischen dem Gauß'schen Strahl-Auftreffort und dem mittels der Aberrationstheorie dritten oder fünften Grades berechneten Strahl-Auftreffort beschreibenden Abberations-Ausdrücke verwendet werden.
Als ein Beispiel für horizontalen Astigmatismus ist das S2-Integral über den A&sub4;- Koeffizenten ein Haupteinflußfaktor auf die Konvergenz, mit
S2 = 2/XS² H2X[z - zS]² dz ,
worin XS die x-Koordinate des Gauß'schen Ablenkpunkts auf dem Betrachtungsschirm ist, wenn sich der Schirm am Z-Achsenpunkt zS befindet; worin X die x-Koordinate der Gauß'schen Elektronenstrahl-Flugbahn ist, wobei die Flugbahn eine Funktion des z-Achsenorts ist; und worin der A&sub4;-Koeffizient in der Gleichung für den horizontalen Astigmatismus verwendet wird:
ΔxB-R = 2A&sub4;XS²xS'
worin ΔxB-R die Horizontal-Trennung der blauen und roten äußeren Elektronenstrahlen an der Schirm-x-Koordinate XS ist, worin xS' die Neigung der Elektronenstrahl-Flugbahn an der Schirmkoordinate XS ist, und worin mit T0 als dem Mittenschirm-Projektionsabstand
A&sub4; = 3/2T0[1 - λ/6]-S2
Der vorstehenden Gleichung für das S2-Intervall ist entnehmbar, daß das Argument des S2-Integrals der gewichtete H2-Ausdruck H2X[z-zS]² ist. Dieses Argument ist in Figur 15 als die gestrichelt gezeichnete Kurve 61 dargestellt. Die Kurve 61 besteht vorherrschend aus einem positiven Bereich 61a, der nahe der Ablenkebene seinen Spitzenwert erreicht. Das S2-Integral, welches proportional zu der Fläche unter der Kurve 61 ist, ist infolgedessen aufgrund des großen positiven Bereichs 61a positiv.
Durch geeignete Konstruktion der Horizontal-Ablenkwicklung wird das S2-Integral bis zu einem Punkt, an dem der A&sub4;-Koeffizient, wie vorstehend definiert, Null wird, positiv gemacht und dadurch der horizontale Astigmatismus eliminiert, d.h. ΔxB-R = 0.
Wie vorangehend erwähnt, ist das Argument des S2-Integrals der gewichtete H2- Ausdruck H2X[z-zS]². Durch Verwenden der effektiven H2-Funktion {H2} vereinfacht sich die S2-Integralgleichung zu:
S2 = 2{H2} / XS² X(z - zS)²dz
S2 wird infolgedessen proportional zu dem Integral der Gauß'schen Flugbahn, gewichtet durch das Quadrat der Z-Achsen-Entfernung des Elektronenstrahls vom Betrachtungsschirm, wobei die Integration nur über die effektive Länge le erfolgt.
Wird eine Analyse der für ein Ablenkjoch in einer Breitschirm-Bildröhre benötigten Selbstkonvergenz-Parameter unter Verwendung der effektiven Feldverteilungs- Funktionen {H0} und {H2} als Teil der Analyse durchgeführt, wird das erforderliche, vorangehend definierte Nichtgleichförmigkeits-Verhältnis H2R zu
worin
d = TW + TN
λ = le + TN
Den vorangehenden Gleichungen ist entnehmbar, daß d das Verhältnis der Breitschirm- und Schmalschirm-Mitten-Projektionsabstände und X das Verhältnis der effektiven Länge des Horizontal-Ablenkfelds zu dem Schmalschirm-Mitten- Projektionsabstand sind.
Eine weitere Vereinfachung kann aufgrund der Tatsache erfolgen, daß das Verhältnis λ = le + TN im Vergleich zu dem Verhältnis d = TW + TN klein ist. Der Ausdruck für das Nichtgleichförmigkeits-Verhältnis H2R wird zu:
H2R = 1/d.
Eine ähnliche Analyse kann in bezug auf die Erfordernisse des Reduzierens der dritten Horizontal-Harmonischen in einem Breitschirm-Ablenkjoch durchgeführt werden, um ein Verhältnis von S2-Integralen so auszubilden, daß der in einer Breitschirm-Bildröhre aufgrund Mittenschirm-Projektionsabstand-Unterschieden gegenüber einer vergleichbaren Schmalschirm-Bildröhre existierende, stärkere Unterkonvergenz-Geometrie-Zustand kompensiert wird. Ein S2-Verhältnis S2R kann definiert werden als S2R = S2(TW) + S2(TN), worin die vorangehend bereitgestellten S2-Integralgleichungen Parameter der jeweiligen Mitten- Projektionsabstände TW und TN werden.
Auf der Grundlage der Aberrationstheorie sollte eine Breitschirm-Ablenkjoch- Konstruktion der nachstehenden S2-Verhältnisgleichung genügen, wenn der Gehalt an dritten Harmonischen des Breitschirm-Ablenkjochs relativ zu der dritten Harmonischen einer vergleichbaren Schmalschirm-Ablenkjoch-Konstruktion modifiziert wird.
S2R = 6d - λ/[6 - λ]d².
Wenn der Wert des Verhältnisses λ wesentlich kleiner ist als der Wert des Verhältnisses d, vereinfacht sich das S2-Verhältnis zu 2R = 1/d.
Dies ist dasselbe Erfordernis wie für das vorstehend angegebene, vereinfachte H2-Verhältnis H2R.
Figur 15 ist entnehmbar, daß sowohl die S2-Kurve 61 als auch die H2-Kurve 59 ähnliche positive Lappen oder Arme 61a bzw. 59a über die effektive Länge le des Horizontal-Ablenkfelds aufweisen. Diese positiven Lappen sind die Haupteinflüsse auf die Horizontal-Astigmatismus-Korrektur. Infolgedessen kann die Identität der beiden Verhältnisse S2R = H2R = 1/d auf dieser Grundlage erklärt werden.
In Übereinstimmung mit einem Gesichtspunkt der Erfindung sollte der Gehalt an dritten Harmonischen des Horizontal-Ablenkfelds für eine Breitschirm-Bildröhre relativ zu dem Gehalt an dritten Harmonischen in einer vergleichbaren Schmalschirm-Bildröhre um einen Betrag reduziert werden, der das Nichtgleichförmigkeits-Verhältnis oder alternativ das S2-Verhältnis so bereitstellt, daß es gleich 1/d, dem Reziproken des Mitten-Projektionsabstand-Verhältnisses für die beiden Röhren, wird.
Da sowohl die Breitschirm-Bildröhre als auch die Schmalschirm-Bildröhre denselben Horizontal-Ablenkwinkel 2θH und dieselbe diagonale Länge haben, besteht die folgende geometrische Beziehung zwischen den Mittenschirm- Projektionsabständen TW und TN und den Bildröhren-Betrachtungsschirm- Bildseitenverhältnissen αw und αN:
d = TW + TN = [1+aN&supmin;²]/[1+aW&supmin;²],
worin αw und αN gleich den Bildseitenverhältnissen der Betrachtungsschirme für die Breitschirm-Bildröhre bzw. die Schmalschirm-Bildröhre sind.
In Anbetracht der vorstehenden Beziehung zwischen Projektionsabstand und Bildseitenverhältnis kann das Nichtgleichförmigkeits-Verhältnis H2R wie folgt ausgedrückt werden:
H2R = 1 / d = [1 + aw&supmin;²]/[1 + aN&supmin;²]
Für ein Schmalschirm-Bildseitenverhältnis von 4x3, αN = 1,33, und ein Breitschirm-Bildseitenverhältnis von αw = 1,78 wird das H2-Verhältnis beispielsweise zu H2R = 0,92.
Den vorstehenden Beziehungen ist entnehmbar, daß es zur Aufrechterhaltung der Konvergenz an den Extrema der Hauptachse des Betrachtungsschirms einer Breitbildseitenverhältnis-Bildröhre vorteilhaft ist, die dritte Harmonische des Horizontal-Ablenkfelds in einer selbstkonvergierenden Breitschirm-Ablenkjoch- Konstruktion relativ zu der dritten Harmonischen in einem vergleichbar konstruierten Schmalschirm-Ablenkjoch zu reduzieren. Die dritte Harmonische wird um einen Betrag reduziert, der ermöglicht, daß das Nichtgleichförmigkeits- Verhältnis H2R oder alternativ das S2-Verhältnis S2R gleich dem Projektionsabstand-Verhältnis für die beiden Bildröhren wird. Auf diese Weise kann Horizontal-Astigmatismus an den Extrema der Hauptachse des Betrachtungsschirms im wesentlichen korrigiert werden, wodurch das Maß an Fehlkonvergenz auf beispielsweise etwa 1,5 Millimeter oder weniger verringert wird.
Die Bedeutung der vorstehend beschriebenen Beziehungen nimmt mit zunehmendem Horizontal-Ablenkwinkel, zunehmendem Mittenschirm- Projektionsabstand und zunehmender diagonaler Länge sowie mit breiter werdendem Bildseitenverhältnis zu; beispielsweise für diagonale Längen zwischen 66 Zentimetern (26V) und 96,5 Zentimetern (38V), Bildseitenverhältnisse zwischen 1,67 (5x3) und 2,0 (2x1) und einen großen Ablenkwinkel nahe 96º.
Die horizontale dritte Harmonische kann vorteilhaft dadurch verringert werden, daß eine erhöhte Zahl von Leiterdrähten für jede der Horizontal-Spulen 41a und 41b gemäß den Figuren 6, 7 und 9 in den Seitenelementen 53 in Winkelpositionen entfernt von der Horizontal-Achse bereitgestellt wird. Das Anordnen von Drähten an diesen Stellen verengt das Fenster 46 und macht dadurch das Horizontal-Ablenkfeld weniger kissenförmig, wodurch die Amplitude der positiven dritten Harmonischen und infolgedessen die Amplitude der positiven H2-Feldverteilungsfunktion verringert werden. Um Selbstkonvergenz entlang der Hauptachse der 16x9-Bildseitenverhältnis-Bildröhre bereitzustellen, wird die Änderung der Anzahl von Drähten und deren winklige Anordnung so gewählt, daß die Bedingung, daß das Nichtgleichmäßigkeits-Verhältnis H2R oder das S2- Verhältnis S2R gleich dem Reziproken des Projektionsabstand-Verhältnisses d werden, erfüllt wird.
Obwohl auch höhere Harmonische modifiziert werden können, um den Unterkonvergenz-Zustand zu beseitigen, könnte eine solche Änderung unerwünscht andere Fehler einführen. Beispielsweise kann die fünfte Horizontal- Harmonische S2R so modifiziert werden, daß den Effekten einer zu starken positiven dritten Harmonischen entgegengewirkt wird. Ein unerwünschtes Begleitresultat wäre jedoch, daß N-S-Knickflügel-Fehler verschlimmert und Ecken- Konvergenzfehler eingeführt würden. Daher ist in Übereinstimmung mit einem Gesichtspunkt der Erfindung die dritte Harmonische der Hauptmechanismus, über welchen über das H2- oder das S2-Verhältnis Selbstkonvergenz wiederhergestellt wird.
Tabelle II führt verschiedene, in Verbindung mit Selbstkonvergenz in einer beispielhaften, erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Ablenkjochs 40 für eine Breitschirm-Bildröhre 30 stehende Parameter auf. TABELLE II Länge der Horizontalspule Länge des magnetischen Kerns Höhe über Sagittal-Ebene in Bildschirmecken z-Trennung der Ablenkebene von hinten der Horizontalspule tan z-Trennung der Ablenkebene vom Kern-Eingang
Die winklige Verteilung der Drähte für die Vertikal-Ablenkspulen der beispielhaften Ausführungsform haben, harmonisch zerlegt, die folgenden, auf die Grund- Harmonische A0 normalisierten Koeffizienten:
A3/A0 = -0,25 A5/A0 = +0,08 A7/A0 = 0 A9/A0 = -0,55
Die Horizontalfeld-Verteilungsfunktionen H0, H2, H4 und die Vertikalfeld- Verteilungsfunktionen V0, V2 und V4 für die beispielhafte Ausführungsform sind in den Figuren 16 bis 21 dargestellt.
Ein alternativer Weg der Beschreibung des magnetischen Felds der beispielhaften Ausführungsform ist anhand von Kurven der Harmonischen des skalaren Potentials Ψ der Magnetfeld-Intensität H möglich. Die Harmonischen des skalaren Potentials haben direkten Bezug zu den Harmonischen der Magnetfeld-Intensität, und nur ungerade Harmonische werden erzeugt. Die Figuren 22 und 23 veranschaulichen die ersten fünf Harmonischen der horizontalen und vertikalen Skalarpotentiale. Diese Potentiale wurden aus Fluß-Plotterdaten berechnet, die über eine Rotationsoberfläche gemessen wurden, welche durch die innere Oberflächenkontur des anfänglichen Aufweitungsabschnitts der Breitschirm- Bildröhre definiert und umfasst wird, zu dieser jedoch um 2,5 mm beabstandet ist. Die Rotationsoberfläche, über welche die Daten aufgenommen wurden, ist in Figur 24 gezeigt.

Claims

1. Ein selbstkonvergierendes Groß- oder Breitbild-Farbbildröhren-System, enthaltend: eine Groß- oder Breitschirm-In-Line-Farbbildröhre mit einem Trichter (29), einem Elektronenkanonen-Aufbau (28) für drei In-Line- Elektronenstrahlen, der in einem Hals (31) an einem Ende der Bildröhre angeordnet ist, und einen Schirmträger mit einem Groß- oder Breitbildschirm an dem anderen Ende, wobei der Sichtschirm ein großes oder breites Bildseitenverhältnis (wide aspect ratio) gegenüber einer vergleichbaren Klein- oder Schmalschirm-In-Line-Farbbildröhre mit einem kleinen oder schmalen Sichtschirm mit einem Bildseitenverhältnis von etwa 1,33 hat, wobei die beiden Bildröhren dieselbe diagonale Länge, dieselbe Schirmkontur und denselben Horizontal-Ablenkwinkel, wie er von ihrer jeweiligen Röhren-Referenzlinie (39) zwischen den Extrema ihrer jeweiligen Hauptachsen gemessen wird, jedoch unterschiedliche Räume oder Abstände zwischen den Elektronenstrahlen und verschiedene Mittenschirm-Neigungswinkel haben;

ein selbstkonvergierendes Groß- oder Breitschirm-Ablenkjoch (40), beinhaltend Horizontal- und Vertikal-Ablenkwicklungen (41,42), wobei das Joch an einem anfänglichen Aufweitungsabschnitt (33) des Trichters positioniert ist und in Längsachsen-Richtung der Groß- oder Breitschirm-Bildröhre so angeordnet ist, daß ihre Röhren-Referenzlinie und die Joch-Ablenkebene im wesentlichen aufeinanderfallen; dadurch gekennzeichnet,

daß zum Erhalt wesentlicher Horizontal-Astigmatismus-Korrektur an den Extrema der Hauptachse des Groß- oder Breitbildschirms die Horizontal-Ablenkwicklung so ausgebildet ist, daß sie ein Horizontal-Ablenkfeld mit einer Nadelkissen-Form erzeugt, das gegenüber dem modifiziert ist, das von dem Horizontal-Ablenkfeld der Klein- oder Schmalschirm-Röhre benötigt wird, wobei die Modifikation in Übereinstimmung mit den Differenzen oder Unterschieden im Mittenschirm- Neigungswinkel und unterschiedlichen Abständen oder Räumen zwischen den Elektronenstrahlen ist, wobei das Horizontal-Feld eine dritte harmonische Komponente enthält, die in einer effektiven H2-Feldverteilungs-Funktion für das Joch resultiert, um das Erfordernis zu erfüllen, daß ein nicht einheitliches oder nicht gleichförmiges Verhältnis H2R im wesentlichen gleich dem Kehrwert des Projektionsabstands-Verhältnisses (throw distance ratio) ist, wobei das Projektionsentfernungs-Verhältnis definiert ist als d=TW/TN, wobei TW der Projektionsabstand für die Groß- oder Breitschirm-Bildröhre, TN der Projektionsabstand für die vergleichbare Schmalschirm-Bildröhre ist und wobei das nicht einheitliche oder nicht gleichförmige Verhältnis H2R das Verhältnis der effektiven H2-Feldverteilungs-Funktion des Horizontal-Ablenkfeldes für das Groß- oder Breitschirm-Joch zu der effektiven H2-Feldverteilungs-Funktion des Horizontal-Ablenkfeldes für ein vergleichbares selbstkonvergierendes Klein- oder Schmalschirm-Joch ist, das der Schmalschirm-Bildröhre zugeordnet ist, wobei die Vertikal-Ablenkwicklung so gebildet ist, daß sie ein Vertikal-Ablenkfeld mit einer Tonnenform (barrel shape) bildet.

2. System nach Anspruch 1, bei dem das Groß- oder Breitschirm-Joch ein Nadelkissen-Form-Horizontal-Ablenkfeld hat, das signifikant weicher oder schwächer als das des Schmalschirm-Jochs in Übereinstimmung mit dem nicht gleichförmigem oder nicht einheitlichem Verhältnis ist, um einen Unterkonvergenz- Zustand an den Extrema der Groß- oder Breitbild-Schirm-Hauptachsen zu vermeiden, der anderenfalls den Überkreuzungspunkt (crossover point) der äußeren Elektronenstrahlen wesentlich hinter den Groß- oder Breitbild-Schirm gelegt hätte.

3. System nach Anspruch 2, bei dem das S-Beabstanden oder der S-Abstand der äußeren Elektronenstrahlen an der Ablenkebene in der Groß- oder Breitschirm-Bildröhre größer ist als bei der Schmalschirm-Bildröhre, wodurch die äußeren Elektronenstrahlen größeren Differenz- oder Differential-Kräften divergenter Natur unterworfen werden, die von den Elektronenstrahlen beim Durchlaufen des nadelkissenförmig geformten (pin cushion shaped) Horizontal- Ablenkfeldes des Groß- oder Breitbild-Jochs erzeugt werden, verglichen mit den Differential-Kräften, die von dem Horizontal-Ablenkfeld des Schmalschirm-Jochs erzeugt werden.

4. System nach Anspruch 3, bei dem der Mittenschirm-Konvergenzwinkel für die Groß- oder Breitschirm-Bildröhre kleiner ist als der der Schmalschirm- Bildröhre, wodurch die äußeren Elektronenstrahlen größeren Differentialkräften divergenter Natur unterworfen werden, die von den Elektronenstrahlen beim Durchlaufen oder Passieren des nadelkissenförmig geformten Horizontal- Ablenkfeldes des Groß- oder Breitschirm-Jochs erzeugt werden, verglichen mit den Differentialkräften, die von dem Horizontal-Ablenkfeld des Schmalschirm- Jochs erzeugt werden.

5. System nach Anspruch 1, bei dem der Groß- oder Breitbild-Schirm eine große Diagonallänge zwischen 66 cm und 96,5 cm hat.

6. System nach Anspruch 1, bei dem das Bildseitenverhältnis (wide aspect ratio) im wesentlichen im Bereich zwischen 1,67 und 2,0 ist.

7. System nach Anspruch 1, bei dem das Wide-Aspect-Ratio etwa 1,78 ist und bei dem der Horizontal-Ablenkwinkel etwa 96º ist, wobei ein Groß- oder Breitschirm-Bildröhren-Ablenkwinkel von etwa 106º erhalten wird, gemessen von der Röhren-Referenzlinie zwischen den Extrema der Bildschirm-Diagonale.

8. System nach Anspruch 7, bei dem der Groß- oder Breitbild-Schirm eine große diagonale Länge, im wesentlichen zwischen 66 cm und 96,5 cm hat.

9. System nach Anspruch 8, bei dem die Länge der Diagonale des Groß- oder Breitbild-Schirmes etwa 86,3 cm ist.

10. System nach Anspruch 9, bei dem der Kehrwert des Projektionsabstands- Verhältnisses (d) im wesentlichen 0,92 ist.

11. System nach Anspruch 1, bei dem für die Groß- oder Breitschirm-Bildröhre der Mittenschirm-Konvergenzwinkel kleiner als der der Schmalschirm-Bildröhre ist und der S-Abstand der äußeren Elektronenstrahlen an der Röhren-Referenzlinie größer als der der Schmalschirm-Bildröhre ist.

12. System nach Anspruch 1, bei dem das Groß- oder Breitschirm-Joch ein kissen-geformtes Horizontal-Ablenkfeld hat, das signifikant weicher oder schwächer ist als das des Schmalschirm-Jochs, in Übereinstimmung mit dem nicht einheitlichen oder nicht gleichförmigen Verhältnis, um einen Unterkonvergenz-Zustand an den Extrema der Groß- oder Breitbild-Schirm- Hauptachsen zu verhindern oder zu vermeiden, der anderenfalls den Kreuzungspunkt der äußeren Elektronenstrahlen wesentlich hinter den Groß- oder Breitbild-Schirm gelegt hätte.

13. System nach Anspruch 12, bei dem der S-Abstand der äußeren Elektronenstrahlen an der Ablenkebene in der Groß- oder Breitschirm-Bildröhre größer als der der Schmalschirm-Bildröhre ist, wodurch die äußeren Elektronenstrahlen größeren Differenzkräften oder Differentialkräften divergierender Natur unterworfen werden, die von den Elektronenstrahlen beim Durchlaufen des kissenförmig geformten Horizontal-Ablenkfeldes des Groß- oder Breitschirm-Jochs gebildet werden, verglichen mit den Differentialkräften, die von dem Horizontal-Ablenkfeld des Schmalschirm-Jochs erzeugt werden.

14. System nach Anspruch 13, bei dem der Mittenschirm-Konvergenzwinkel für die Groß- oder Breitschirm-Bildröhre kleiner als der der Schmalschirm-Bildröhre ist, wodurch die äußeren Elektronenstrahlen größeren Differentialkräften divergenter Natur unterworfen werden, die von den Elektronenstrahlen beim Durchlaufen des kissenförmig (pincushion-shaped) Horizontal-Ablenkfeldes des Groß- oder Breitschirm-Jochs erzeugt werden, verglichen mit den Differentialkräften, die von dem Horizontal-Ablenkfeld des Schmalschirm-Jochs erzeugt werden.