DE69121468T2 - Fernsehaufnahmeröhre - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Fernsehaufnahmeröhre mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem zum Senden eines Elektronenstrahls zu einer Bildaufnahmefläche, einer Horizontal-Ablenkanordnung zum Ablenken des Elektronenstrahls über die Bildaufnahmefläche längs einer Bildzeile und einer Vertikal-Ablenkanordnung zum Ablenken des Elektronenstrahls in einer quer zu der Bildzeile liegenden Richtung und einem magnetischen Ablenkelement zum periodischen Ablenken des Elektronenstrahls zwischen Übergangsstellen auf beiden Seiten der Bildzeile bei Ablenkung des Elektronenstrahls längs der Bildzeile.
• Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zum Betreiben einer Fernsehaufnahmeröhre.
• Eine derartige Fernsehaufnahmeröhre und ein derartiges Verfahren zum Betreiben derselben ist aus der US-Patentschrift US 4.710.799 bekannt.
• In der genannten Patentschrift wird eine Fernsehaufnahmeröhre und ein Wiedergabesystem beschrieben, wobei die Fernsehaufnahmeröhre und der Fernsehmonitor mit einem weiteren magnetischen oder elektrostatischen Element versehen ist, wodurch die Elektronenstrahlen derart abgelenkt werden können, daß sie eine Wellenstrecke um die Bildzeilen herum über die Bildaufnahmefläche der Fernsehaufnahmeröhre und der Bildwiedergabefläche des Fernsehmonitors zurücklegen. Die Vertikal- Auflösung wird dadurch verbessert.
• Wenn eine Fernsehaufnahmeröhre verwendet wird, deren Bildaufnahmefläche im Vergleich zum Strahldurchmesser groß ist, beispielsweise wie bei Medizinbildsystemen, wobei die genannte Bildaufnahmefläche mit einer relativ geringen Anzahl Bildzeilen (625 statt 1250) im Fall einer Niederauflösungsbilderzeugung, kann darauf zwischen den Bildzeilen Ledung zurückbleiben, die nicht durch den Elektronenstrahl ausgeglichen wird. Durch einen positiven Ladungsaufbau wird der Elektronenstrahl auf unerwünschte weise angezogen, wodurch ein störender örtlicher Flimmereffekt in dem fernsehbild entsteht.
• Es ist u.a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Fernsehaufnahmeröhre der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die in einer Niederauflösungsbetriebsart wirksam sein kann, wobei der Raum zwischen den jeweiligen Bildzeilen größer ist als der Strahldurchmesser und wobei störende Helligkeitsschwankungen durch zurückbleibende Ladung zwischen den Bildzeilen vermieden werden.
• Dazu ist nach der Erfindung eine Fernsehaufnahmeröhre vorgesehen, die in einer Hochauflösungsbetriebsart funktionieren kann mit einer Vielzahl von Bildzeilen und in einer Niederauflösungsbetriebsart mit einer relativ geringen Anzahl Bildzeilen und wobei das magnetische Ablenkelement eine sattelförmige Spule aufweist, wobei ein stromleitender Streifen sich auf einer zylinderförmigen Fläche befindet und mit einem HF-Oszillator verbunden ist, um dafür zu sorgen, daß der Elektronenstrahl einer Wellenstrecke auf der Aufnahmefläche folgt wenn die Fernsehaufnahmeröhre in der Niederauflösungsbetriebsart funktioniert um Bildartefakte, verursacht durch eine auf der Bildaufnahmefläche aufgebaute Ladung, zu vermeiden.
• Die Erfindung schafft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Fernsehaufnahmeröhre in einer Niederauflösungsbetriebsart mit einer relativ geringen Anzahl Bildzeilen, wobei bei diesem Verfahren von einer Elektronenquelle aus einer Bildaufnahmefiäche ein Elektronenstrahl zugeführt und von einer Horizontal-Ablenkanordnung über die Bildaufnahmefläche längs einer Bildzeile sowie von einer Vertikal- Ablenkanordnung in einer Richtung quer zu der Bildzeile abgelenkt wird, wobei dieser Elektronenstrahl weiterhin dazu gebracht wird, mittels der obengenannten sattelförmigen Spule einer welligen Strecke auf der Aufnahmefläche zu folgen, und zwar während der Ablenkung längs der Bildzeile zur vermeidung von Artefakten durch eine Ladung, aufgebaut auf der Bildaufnahmefläche in der Niederauflösungsbetriebsaat durch periodische Ablenkung des Elektronenstrahls zwischen Übergangspositionen auf beiden Seiten der Bildzeile.
• Wegen der welligen Strecke des Elektronenstrahls um die Bildzeilen herum wird ein wesentlich größerer Teil der Aufnahmefläche von dem Strahl bedeckt. Die positive Ladung, die sonst zwischen den Bildzeilen zurückbleiben würde und Helligkeitsschwankungen herbeiführen würde, wird entfernt.
• Wegen der Verwendung einer sattelförmigen Spule der beschriebenen Art kann in bezug auf die Bildaufnahmefläche ein einheitliches Magnetfeld erzeugt werden, so daß der Elektronenstrahl bei einer Frequenz von beispielsweise 75 MHz abgelenkt werden kann. Weil die sattelförmige Spule in radialer Richtung der Fernsehaufnahmeröhre gesehen relativ dünn ist, wird durch die Verwendung der sattelförmigen Spule eine Abmessung der Fernsehaufnahmeröhre kaum größer, so daß die erfindungsgemäße Fernsehaufnahmeröhre bekannte Fernsehaufnahmeröhren durchaus ersetzen kann.
• Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fernsehaufnahmeröhre weist das Kennzeichen auf, daß die sattelförmige Spule zwischen den Spulen und der Hülle vorgesehen ist.
• Wegen der geringen Dicke der sattelförmigen Spule kann diese zwischen den Spulen der Horizontal-Ablenkanordnung und der Vertikal-Ablenkanordnung vorgesehen werden, ohne daß der Abstand zwischen den Spulen und dem Elektronenstrahl derart vergrößert wird, daß die Ablenkung beeinträchtigt wird. Bei bekannten Fernsehaufnahmeröhren gibt es zwischen den Spulen der Horizontal-Ablenkanordnung und der Vertikal-Ablenkanordnung auf der einen Seite und der Hülle auf der anderen Seite genügend Raum zum Unterbringen der sattelförmigen Spule, so das herkömmliche Fernsehaufnahmeröhren auf einfache Weise mit einer sattelförmigen Spule versehen werden können.
• Es sei bemerkt, daß es aus der Europäischen Patentanmeldung EO 091 765-A1 bekannt ist, ein magnetisches Ablenkelement in Form einer zusätzlichen Spule zwischen die Hülle und die Spulen der Horizontal-Ablenkanordnung und der Vertikal- Ablenkanordnung einzufügen. Es wird aber keine Information erteilt über die Form der zusätzlichen Spule.
• Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fernsehaufnahmeröhre weist das Kennzeichen auf, daß in einem radialen Querschnitt der zylinderförmigen Oberfläche gesehen der Streifen an Punkten auf einem Kreis liegt, die in einem Winkelabstand von nahezu 60º, 120º, 240º bzw. 300º in bezug auf einen Bezugsradius liegen.
• Zum Erhalten eines einheitlichen Magnetfeldes kann auf einer zylinderförmigen Oberfläche im Zerstäubungsverfahren beispielsweise unmittelbar auf der Hülle der Fernsehaufnahmeröhre eine H-förmige oder eine U-förmige geschlossene Schleife angebracht werden, wobei die lange Seite der Schleife sich in der axialen Richtung erstreckt. Je Keule der Schleife beträgt der Winkelabstand zwischen benachbarten langen Seiten auf der zylinderförmigen Oberfläche bis 120º. Eine geeignete Homogenität des Magnetfeldes wird auf diese Weise erzielt.
• Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fernsehaufnahmeröhre weist das kennzeichen auf, daß der Streifen mit den jeweiligen Stromleitern an zwei Kontaktstellen verbunden ist, wobei eine gemeinsame Kapazität der Stromleiter in Kombination mit einer Induktivität des Streifens eine Resonanzschaltung bildet.
• Als Ergebnis der Verwendung von Stromleitern mit einer an den Frequenzbereich der weiteren Ablenkschaltung angepaßten Kapazität (beispielsweise zwei streifenförmige Leiter in einem geringen Abstand von einander), kann ein zusätzlicher Abstimmkondensator geliefert werden; dies ist ein wesentlicher Vorteil, und zwar wegen des beschränkten Raums zwischen dem magnetischen NF-Ablenkelement und der Hülle der Fernsehaufnahmeröhre.
• Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fernsehaufnahmeröhre weist das Kennzeichen auf, daß die sattelförmige Spule und die Spule der Vertikal-Ablenkanordnung sich über nahezu dieselbe Länge erstrecken.
• Ein maximaler Effekt der sattelförmigen Spule auf den Elektronenstrahl tritt auf, wenn die Magnetfelder der sattelförmigen Spule und der Spule der Vertikal- Ablenkanordnung an derselben Stelle in der Fernsehaufnahmeröhre auftreten. Dies wird dadurch erzielt, daß die beiden Spulen längs desselben Längsteils der Fernsehaufnahmeröhre vorgesehen werden.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bekannten Fernsehaufnahmeröhre,
• Fig. 2a und 2b eine Elektronenstrahlstrecke über eine Bildaufnahmefläche in einer Fernsehaufnahmeröhre,
• Fig. 3 eine Fernsehaufnahmeröhre mit einem weiteren erfindungsgemäßen Ablenkelement,
• Fig. 4 eine sattelförmige Spule nach der Erfindung,
• Fig. 5 eine H-förmige Schleife zur Bildung einer sattelförmigen Spule, wie diese in Fig. 4 dargestellt ist,
• Fig. 6eine U-förmige Schleife zur Bildung einer sattelförmigen Spule.
• Fig. 1 zeigt eine Fernsehaufnahmeröhre mit einer innerhalb einer Hülle 2 vorgesehenen Elektronenstrahlerzeugungssystem 3 und mit Fokussierungselektroden 5. Ein von dem Elektronenstrahlerzeugungssystem 3 zu sendender Elektronenstrahl 4 wird mit Hilfe der Fokussierungselektroden 5 an einer Bildaufnahmefläche 7 abgebildet. Die Bildaufnahmefläche 7 umfaßt eine Schicht aus einem photoleitenden material, wie beispielsweise PbO, wobei auf dieser Schicht ein von der örtlichen Lichtintensität an der Bildaufnahmefläche 7 abhängiges Ladungsmuster aufgebaut wird. An Bildpunkten der Bildaufnahmefläche 7 sammelt sich über eine innere Kapazität der photoleitenden Schicht eine positive Ladung. Wenn der Elektronenstrahl 4 einen Bildpunkt trifft, entlädt sich der Bildpunkt zu dem Kathodenpotential, das in diesem Beispiel 0 Volt beträgt. An dem Widerstand R entsteht dadurch ein Spannungsabfall gegenüber der Spannungsquelle 9, die beispielsweise eine Klemmenspannung von 30 Volt hat. Dieser Spannungsabfall wird am Punkt A entnommen und bildet das Video-Signal, das an einem Monitor wiedergegeben werden kann. Mit Hilfe einer Horizontal-Ablenkanordnung und einer Vertikal-Ablenkanordnung 11 bzw. 11', die in diesem Beispiel durch magnetische Ablenkanordnungen gebildet werden und von denen aber mindestens eine Ablenkanordnung durch eine innerhalb der Hülle 2 vorgesehene elektrostatische Ablenkanordnung ersetzt werden kann, wird der Elektronenstrahl 4 über die Bildaufnahmefläche 7 abgelenkt.
• Fig. 2a zeigt die Strecke, die von dem Elektronenstrahl 4 über die Bildaufnahmefläche 7 zurückgelegt wird. Der Elektronenstrahl bewegt sich längs Bildzeilen B von einem ersten zu einem zweiten Rand der Bildaufnahmefläche 7, unter dem Einfluß eines Magnetfeldes, das von der Horizontal-Ablenkanordnung 11 erzeugt wird. Eine Induktivität der Horizontal-Ablenkanordnung 11 beträgt beispielsweise 1 mH. Nach der Verlagerung längs einer Bildzeile B1 wird der Elektronenstrahl mit Hilfe der Vertikal-Ablenkanordnung 11' in einer Querrichtung verlagert (in der Figur durch den Buchstaben Y bezeichnet), so daß der Elektronenstrahl sich auf der Bildaufnahmefläche am Anfang der Bildzeile B2 befindet. Eine Induktivität der Vertikal-Ablenkanordnung 11' liegt beispielsweise zwischen 1 und 30 mH. Bei einem Bild, das im Zeilensprungverfahren aus zwei Teilbildern aufgebaut ist, in der Figur durch die gezogenen bzw. die gestrichelten Linien angegeben, mit je 312,5 Bildzeilen, ist eine Ablenkfrequenz in der Y-Richtung 50 Hz und eine Ablenkfrequenz in der Richtung der Bildzeilen (X-Richtung) 50 x 312,5 = 15,6 kHz. Die zwei Ablenkanordnungen 11 und 11' sind an diese Frequenzen angepaßte Spulen. In dem Fall, wo die Bildzeilen B gegenüber einem Strahldurchmesser des Elektronenstrahls 4 relativ weit auseinander liegen, was bei Fernsehaufnahmeröhren mit einem Durchmesser von 2 Zoll bei Gebrauch im medizinischen Bereich üblich ist, bleibt zwischen den Bildzeilen eine positive Ledung zurück. Dadurch wird der Elektronenstrahl auf unerwünschte Weise abgelenkt und es treten störende Leuchtdichteschwankungen in dem fernsehbild auf. Dadurch, daß der Elektronenstrahl 4 längs einer in Fig. 2b dargestellten Strecke über die Bildaufnahmefläche 7 abgelenkt wird, läßt sich dieser negative Effekt vermeiden. Für eine derartige Ablenkung ist die Vertikal-Ablenkanordnung 11' mit einem magnetischen oder elektrostatischen HF-Ablenkelement versehen, so daß eine zusätzliche Ablenkfrequenz in der Y-Richtung beispielsweise 75 MHz beträgt. Bei dieser Frequenz beträgt die Anzahl Ablenkbewegungen des Elektronenstrahls zwischen den auf beiden Seiten einer Bildzeile B liegenden Querpositionen B' und B" 2400.
• Fig. 3 zeigt ein zusätzliches magnetisches Ablenkelement 13 der Vertikal- Ablenkanordnung 11', das zwischen der Horizontal-Ablenkanordnung 11, dem magnetischen Ablenkelement 12 der Vertikal-Ablenkanordnung 11' und der Hülle 2 vorgesehen ist, beispielsweise auf der Innenseite eines köcherförmigen Trägers 14. Das Ablenkelement 13 ist mit einem Oszillator 17 verbunden, der gegenüber mit der Horizontal- Ablenkanordnung 11 und dem magnetischen Ablenkelement 12 der Vertikal-Ablenkanordnung 11' verbundenen Sägezahngeneratoren 15 und 19 eine hohe Frequenz hat.
• Ein magnetisches Ablenkelement 13 in der Form, wie in Fig. 4 dargestellt, eignet sich durchaus dazu, zwischen der Hülle 2 der Fernsehaufnahmeröhre, der Horizontal-Ablenkanordnung 11 und dem magnetischen Ablenkelement 12 der Vertikal- Ablenkanordnung 11' vorgesehen zu werden. Die sattelförmige Spule 13, die eine Induktivität von beispielsweise 100 nH hat, umfaßt einen auf einer Zylindermantelfläche liegenden Streifen 21. Der Streifen 21 ist beispielsweise aus Kupferfolie mit einer Dicke von etwa 10 µm (die Tiefe unterhalb der Oberfläche eines Leiters, durch den der Strom bei 75 MHz fließt, beträgt 7,6 µm). Für ein homogenes Magnetfeld in der Zeilenrichtung (in der Figur durch X angegeben), hat die sattelförmige Spule vorzugsweise eine Gestalt, bei der der Streifen in einem radialen Schnitt durch die Mantelfläche an den Stellen K, L, M und N auf einem Kreis liegt. Strahlen, welche die Punkte K, L, M und N mit einem Kreismittelpunkt 0 verbinden, haben einen gegenseitigen Winkelabstand von 120º und 60º. Zwischen den Punkten P und Q der sattelförmigen Spule 13 befindet sich ein Abstimmkondensator C mit einer derartigen Impedanz, daß der von der sattelförmigen Spule 13 und dem Kondensator C gebildete Resonanzkreis bei Frequenzen um 50 Hz sich fast wie ein offener Kreis verhält. Eine hohe Ablenkfrequenz ist mit einer derartigen Spule dadurch möglich, daß die Schleifen der Spule parallelgeschaltet sind. Vorzugsweise wird der Kondensator C durch streifenförmige Leiter gebildet, die an der Stellen P und Q mit dem Streifen 21 verbunden sind und in einem geringen Abstand liegen. Durch Hinzufügung eines zusätzlichen Kondensators parallel zu dem Kondensator C kann eine Resonanzfrequenz des von der Spule 13 und den Kondensatoren gebildeten Resonanzkreises auf 30 MHz eingestellt werden. Dadurch treten weniger Wirbelströme in der Hülle 2 auf und wird weniger elektromagnetische Strahlung von der Spule ausgestrahlt, wodurch eine Verbesserung des Qualitätsfaktors gegenüber einer Frequenz von 75 MHz erzielt werden kann.
• Die sattelförmige Spule 13 kann auf der Innenseite des köcherförmigen Trägers 14 befestigt sein, der die Hülle 2 umgibt, oder auf einer Innenseite oder Außenseite der Hülle 2. Befestigung auf der Innenseite des köcherförmigen trägers 14 bietet den Vorteil, daß die sattelförmige Spule 13, das magnetische Ablenkelement 12 und die Horizontal-Ablenkanordnung 11 zusammen mit dem Köcher 14 ein integriertes Ablenksystem bilden, das von der Hülle 2 entfernbar ist.
• Fig. 5 zeigt die H-förmige Schleife, aus der die sattelförmige Spule 13 gebildet ist. Vorzugsweise ist der Kupferstreifen 21 auf einem biegsamen Träger 27 befestigt. An den Stellen P und Q ist die H-förmige Schleife mit den auf beiden Seiten des trägers 27 liegenden streifenförmigen Leitern 23 und 25 verbunden, die zusammen einen sehr flachen Kondensator bilden, was bei der Anordnung der sattelförmigen Spule 13 zwischen der Hülle 2 der Fernsehaufnahmeröhre und den Ablenkelementen 11, 11' vorteilhaft ist.
• Fig. 6 zeigt die U-förmige Schleife, aus der die sattelförmige Spule 13 gebildet sein kann.

Claims (9)

1. Fernsehaufnahmeröhre mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem (3) zum Senden eines Elektronenstrahls (4) zu einer Bildaufnahmefläche (7), einer Horizontal-Ablenkanordnung (11) zum Ablenken des Elektronenstrahls über die Bildaufnahmefläche (7) längs einer Bildzeile (B&sub1;, B&sub2;, B&sub3;) und einer Vertikal-Ablenkanordnung (11') zum Ablenken des Elektronenstrahls in einer quer zu der Bildzeile liegenden Richtung (Y) und einem magnetischen Ablenkelement (13) zum periodischen Ablenken des Elektronenstrahls (4) zwischen Übergangsstellen (B&sub2;', B&sub2;", B&sub3;', B&sub3;") auf beiden Seiten der Bildzeile (B&sub2;, B&sub3;) bei Ablenkung des Elektronenstrahls längs der Bildzeile, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsehaufnahmeröhre in einer Hochauflösungsbetriebsart funktionieren kann mit einer Vielzahl von Bildzeilen und in einer Niederauflösungsbetriebsart mit einer relativ geringen Anzahl Bildzeilen und daß das magnetische Ablenkelement (13) eine sattelförmige Spule aufweist, wobei ein stromleitender Streifen (21) sich auf einer zylinderförmigen Fläche befindet und mit einem HF-Oszillator (17) verbunden ist, um dafür zu sorgen, daß der Elektronenstrahl (4) einer Wellenstrecke auf der Aufnahmefläche folgt, wenn die Fernsehaufnahmeröhre in der Niederauflösungsbetriebsart funktioniert um Bildartefakte, verursacht durch eine auf der Bildaufnahmefläche (7) aufgebaute Ladung, zu vermeiden.

2. Fernsehaufnahmeröhre nach Anspruch 1, mit einer Hülle (2), die den Elektronenstrahl (4) umgibt, wobei die Horizontal-Ablenkanordnung (11) und die Vertikal-Ablenkanordnung (11')eine betreffende Spule aufweist, dadurch gekennzeichnet daß die sattelförmige Spule (13) zwischen den Spulen und der Hülle (2) vorgesehen ist.

3. Fernsehaufnahmeröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem radialen Querschnitt der zylinderförmigen Oberfläche (14) gesehen der Streifen (2) an Punkten (K, L, M, N) auf einem Kreis liegt, welche Punkte in einem Winkelabstand von nahezu 60º, 120º, 240º bzw. 300º in bezug auf einen Bezugsradius liegen.

4. Fernsehaufnahmeröhre nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (21) eine H-förmige geschlossene Schleife in einer Ebene bilder.

5. Fernsehaufnahmeröhre nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (21) eine U-förmige geschlossene Schleife in einer Ebene bildet.

6. Fernsehaufnahmeröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an zwei Kontaktstellen (P, Q) der Streifen (21) mit entsprechenden Stromleitern (23, 25) verbunden ist, wobei eine gemeinsame Kapazität der Stromleiter (23, 25) zusammen mit einer Induktivität des Streifens (21) einen Resonanzkreis bildet.

7. Fernsehaufnahmeröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleiter (23, 25) streifenförmig sind.

8. Fernsehaufnahmeröhre nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die sattelförmige Spule (13) und die Spule der Vertikal-Ablenkanordnung (11') sich über fast dieselbe Länge erstrecken.

9. Verfahren zum Betreiven einer Fernsehaufnahmeröhre in einer Niederauflösungsbetriebsart mit einer relativ geringen Anzahl Bildzeilen, wobei bei diesem Verfahren ein Elektronenstrahl (4) aus einer Elektronenquelle (3) einer Bildaufnahmefläche (7) zugeführt und von einer Horizontal-Ablenkanordnung (11) über die Bildaufnahmefläche längs einer Bildzeile (B&sub1;, B&sub2;, B&sub3;) sowie von einer Vertikal-Ablenkanordnung (11') in einer Richtung (Y) quer zu der Bildzeile abgelenkt wird, wobei dieser Elektronenstrahl (4) weiterhin dazu gebracht wird, mittels einer sattelförmigen Spule mit einem stromleitenden Streifen auf einer zylinderförmigen Fläche und verbunden mit einem HF-Oszillator einer welligen Strecke auf der Aufnahmefläche (7) zu folgen, und zwar während der Ablenkung längs der Bildzeile zur Vermeidung von Artefakten durch eine Ladung, aufgebaut auf der Bildaufnahmefläche in der Niederauflösungsbetriebsart durch periodische Ablenkung des Elektronenstrahls zwischen Übergangspositionen (B&sub2;', B&sub2;", B&sub3;', B&sub3;") auf beiden Seiten der Bildzeile (B&sub2;, B&sub3;).