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Die Erfindung betrifft Bildanzeigevorrichtungen, in
denen das von einer Kathodenstrahlröhre erzeugte Bild mit
Hilfe einer optischen Vorrichtung transportiert wird, um auf
einem Bildschirm sichtbar zu werden. Die Erfindung betrifft
insbesondere Mittel, um die relative Positionierung zwischen
der Kathodenstrahlröhre und der optischen Vorrichtung
durchzuführen.
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Für Anzeigevorrichtungen, die solche
Positioniermittel zwischen der Kathodenstrahlröhre und der optischen
Vorrichtung erfordern, kann man folgende Beispiele zitieren:
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- Fernsehbild-Projektionsvorrichtungen,
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- elektronische Sichtvorrichtungen auf militärischen
Flugzeugen,
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- Landehilfevorrichtungen für zivile und militärische
Flugzeuge.
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In all diesen Vorrichtungen wird das das Bild
nachzeichnende Licht, das vom Leuchtschirm der
Kathodenstrahlröhre erzeugt wurde, von einer oder mehreren Linsen einer
optischen Vorrichtung erfaßt und dann mit Hilfe von Spiegeln
reflektiert, um auf einen Bildschirm projiziert zu werden.
Um die Qualität des von der Kathodenstrahlröhre erzeugten
Bilds nicht zu verlieren, muß man eine korrekte optische
Kopplung zwischen dieser Röhre und der optischen Vorrichtung
erzielen, was erfordert, daß die Lage der Bildebene (im
Inneren der Kathodenstrahlröhre) bezüglich mechanischer
Bezugsmarken, die beim Zusammenbau verwendet werden,
vollkommen genau definiert wird.
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Eine Kathodenstrahlröhre (CRT), die in einer
Anzeigevorrichtung des oben definierten Typs enthalten ist, bildet
ein elektronisches Bauteil, dessen Lebensdauer kürzer als
die der Vorrichtung sein kann, in die es eingebaut ist.
Daher muß es auf einfache Weise austauschbar sein. Hierzu
werden die so verwendeten CRT stets in einer Montageschale
oder Montagehülle aus Metall angeordnet, die mechanische
Auflager hoher Genauigkeit besitzt. Diese mechanischen
Auflager bilden die mechanischen Bezugsmarken, die beim
Zusammenbau der CRT und der optischen Vorrichtung und unter
Berücksichtigung der optischen Merkmale der optischen
Vorrichtung die Lage dieser Vorrichtung bezüglich der Lage der
Bildebene zu definieren erlauben.
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Die Bildebene entspricht der wirksamen Ebene des
Leuchtstoffs, d.h. der wirksamen Ebene des Leuchtschirms. In
einer Schwarzweiß-CRT besteht beispielsweise der
Leuchtschirm aus einer Schicht von Leuchtstoffen. Die Schicht von
Leuchtstoffen ist im allgemeinen auf eine Innenseite einer
transparenten Glasschale aufgebracht, die einen Glaskolben
verschließt, mit dem sie das vakuumdichte Gefäß der CRT
bildet.
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Es sei bemerkt, daß die Bildebene oder die Ebene der
Leuchtkörper sich von der Ebene der Innenseite der Schale
unterscheidet, da die "optische Dicke" Eo der Schale mit der
tatsächlichen Dicke Er durch die Beziehung Eo = Er/n ver
knüpft ist, wobei n der Brechungsindex des die Schale
bildenden Glases darstellt. Daher befindet sich die Bildebene
etwas vor der Innenseite innerhalb der Schale. Die
tatsächliche Dicke der Schale ist bekannt, so daß die Lage der
Bildebene ausgehend von der Außenseite der Schale definiert
werden kann, und Bezugsmarken für diese Lage können auf die
metallische Montagehülle aufgebracht werden, die die CRT
enthält. Diese Marken bestehen aus den oben erwähnten
mechanischen Auflagern.
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Im Fall einer kreisförmigen CRT bestehen die
Bezugsmarken oft beispielsweise aus einem zylindrischen Kragen und
zusätzlich einem Stift oder Loch für die winkelmäßige
Festlegung. Im Fall einer Rechteckbildröhre können diese
mechanischen Auflager komplexer ausgebildet sein und drei
Befestigungslaschen erfordern.
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Die CRT muß daher in einer genau definierten Lage in
der mechanischen Montagehülle durch ein Harz gehalten
werden, das zwischen die Innenseite dieser Hülle und die CRT
eingegossen oder injiziert wird. Dies stellt eine relativ
delikate Gießoperation dar, die komplexe Werkzeuge
erfordert, da insbesondere die Funktionen der Dichtheit, des
gegenseitigen Halts der Elemente, der Positionierung der
Bildebene bezüglich der mechanischen Auflager sowie die
Beobachtung der Wirkung der in der Montagehülle und um die
Bildröhre herum angeordneten Ablenkmittel auf dem Bildschirm
gewährleistet werden.
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Man stellt oft fest, aufgrund insbesondere der mehr
oder weniger unsymmetrischen Druckkräfte, die im Augenblick
der Polymerisierung der injizierten Harze entstehen können,
daß sich kleine Abweichungen der Bildebene nach dem
Zusammenbau der Bildröhre und der Montagehülle ergeben.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Anzeigevorrichtung gemäßobiger Definition und hat zum Ziel, manche
der mit der Portionierung der Bildebene und der
Positionierung der optischen Vorrichtung bezüglich dieser Bildebene
verbundenen Nachteile zu mindern oder zu beseitigen.
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Die Erfindung betrifft also eine Anzeigevorrichtung
mit einer Kathodenstrahlröhre und einer optischen
Vorrichtung, wobei die Kathodenstrahlröhre einen Kolben besitzt,
der an seinem vorderen Ende mit einer Schale verschlossen
ist, die auf einer Innenseite einen Leuchtschirm trägt,
wobei die Anzeigevorrichtung weiter mindestens Bezugsmittel
für die Lage des Leuchtschirms enthält, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schale größer als der Querschnitt des Kolbens
ist und einen Randbereich besitzt, der bezüglich des Kolbens
vorsteht, um mindestens eine Bezugsmarkierung für die Lage
des Leuchtschirms zu bilden.
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Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert.
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Figur 1 zeigt in Perspektive und schematisch eine
Kathodenstrahlröhre, die in eine Anzeigevorrichtung gemäß
der Erfindung eingebaut werden soll.
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Figur 2 zeigt schematisch im Schnitt eine bevorzugte
Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung gemäß der
Erfindung, in der die in Figur 1 gezeigte Kathodenstrahlröhre
eingebaut ist.
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Figur 1 zeigt eine Kathodenstrahlröhre 1 oder CRT,
die erfindungsgemäß aufgebaut ist. Die CRT 1 enthält einen
an sich bekannten Kolben 2, dessen rückwärtiges Ende 3, in
dem die nicht dargestellte Elektronenkanone liegen soll,
durch einen Anschlußsockel 4 verschlossen ist und dessen
vorderes, erweitertes Ende 5 durch eine transparente Schale
6 verschlossen ist.
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Ein Leuchtschirm 7, der mit unterbrochenen Linien
angedeutet ist, oder eine Leuchtschicht ist auf einer
Innenseite der Schale 6 ausgebildet. Der Leuchtschirm 7 ist auf
eine Längsachse 8 der CRT zentriert, und ihre Fläche ist
etwas kleiner als die des vorderen Querschnitts 5 des
Kolbens 2.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist die Schale 6
größer als der Querschnitt des Kolbens 2, so daß sie
bezüglich des Kolbens über mindestens einen Teil des
Kolbenumfangs vorsteht.
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Die Schale 6 enthält also einen Randbereich 10, der
bezüglich des Kolbens 2 übersteht und in dem nicht
beschränkend zu verstehenden Beispiel symmetrisch bezüglich des
Kolbens verteilt ist, d.h. bezüglich der Längsachse 8.
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Da die Schicht 7 oder der Leuchtschirm auf eine
Innenseite 11 der Schale 6 aufgebracht wird, steht diese
Innenseite 11 selbst bezüglich des Kolbens 2 vor. Diese
Innenseite 11 ist daher zugänglich und kann eine unmittelbar
von außerhalb der CRT verfügbare mechanische Bezugsmarke
bilden, um die Lage der den Leuchtschirm 7 enthaltenden
Ebene zu erfassen oder anzugeben.
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So erhält man preiswert und einfach sehr genaue
mechanische Bezugsmarken. Man braucht nur eine ebene
Glasschale
mit optischer Qualität und Abmessungen deutlich
größer als die des Kolbens 2 zu verwenden und auf den Kolben
in an sich bekannter Weise mit Hilfe zum Beispiel einer
ges interten Glaspaste aufzukleben.
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In dem dargestellten Beispiel ist die CRT eine Röhre
mit rechteckigem Bildschirm 7, aber natürlich läßt sich die
Erfindung auch auf einen runden Bildschirm anwenden. Man
braucht dann nur die den Leuchtschirm tragende Schale
deutlich größer als den Kolben 2 auszubilden.
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Es sei bemerkt, daß der Umfang der Schale 6
Positionsmarken der CRT in Querrichtung bilden kann,
insbesondere an den beiden Seiten 40 und 41, für die die Höhe h1, h2
des Überstands über den Kolben 2 bekannt ist.
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Figur 2 zeigt schematisch im Schnitt eine
Anzeigevorrichtung 15, in der die CRT in Figur 1 an eine optische
Vorrichtung 16 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung gekoppelt ist.
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Die Anzeigevorrichtung 15 enthält ein mechanisches
Gerüst 17, an dem die CRT 1 und die optische Vorrichtung 16
befestigt sind. Die optische Vorrichtung 16 ist an sich
bekannt. Ihre Aufgabe ist es, das von der CRT 1 erzeugte
Bild aufzunehmen und es auf einen nicht dargestellten
Bildschirm zu projizieren. Zur Vereinfachung der Beschreibung
wird die optische Vorrichtung 16 in Figur 2 durch einen
Block symbolisch angedeutet, aber diese Vorrichtung kann
beispielsweise mehrere (nicht dargestellte) Linsen besitzen,
die zueinander und in Bezug auf eine mechanische Stützfläche
der optischen Vorrichtung so vorher positioniert sind,
daß nur noch die CRT 1 bezüglich dieser mechanischen
Stützfläche 20 positioniert zu werden braucht.
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Die CRT 1 und die optische Vorrichtung 16 sind in dem
Gerüst 17 so montiert, daß sie sich einerseits
gegenüberliegen und die Längsachse der CRT mit einer optischen Achse
22 der optischen Vorrichtung zusammenfällt, und daß
andererseits die Bildebene 25 (die durch eine unterbrochene Linie
angedeutet ist) sehr genau in einer vorbestimmten Entfernung
D von der mechanischen Stützfläche 20 der optischen
Vorrichtung 16 liegt.
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Hierzu enthält das Gerüst 17 erste und zweite
Bezugsflächen 26 und 27, die in zueinander parallelen und zur
Längsachse 8 senkrechten Ebenen liegen und zur
Positionierung der CRT 1 bzw. der optischen Vorrichtung 16 bestimmt
sind.
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In dem dargestellten Beispiel besteht die erste
Bezugsfläche 26 aus einer Wand 28 mit einer Öffnung 29 in
ihrem zentralen Bereich.
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Der Kolben 2 der CRT steckt in der Öffnung 29, und
der Randbereich 10 der Schale 6 liegt an der Wand 28, d.h.
an einer Seite 26 dieser Wand an, die zur optischen
Vorrichtung 16 hin zeigt und die erste Bezugsfläche bildet.
Daher ist die Innenseite 11 des Randbereichs 10 und damit
der Schale 6 in dem dargestellten Beispiel die Bezugsmarke.
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Die Innenseite 11 trägt den Leuchtschirm 7, dessen
Bildebene 25 sich im Inneren der Schale 6 befindet, wie
bereits erläutert wurde.
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Da der Brechungsindex n der Schale 6 sowie die
tatsächliche Dicke Er der Schale bekannt sind, liegen die
optische Dicke Eo ebenso wie der Abstand zwischen der
Bildebene 25 und der Bezugsfläche 26 fest.
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Dieser Abstand wird berücksichtigt, um die zweite
Bezugsfläche 27 in einem Abstand D bezüglich der ersten
Bezugsfläche 26 anzuordnen, um eine korrekte Kopplung
zwischen der CRT und der optischen Vorrichtung 16 zu
realisieren.
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Die zweite Bezugsoberfläche 27 kann beispielsweise
von einer Seite einer zweiten Wand 31 gebildet werden, auf
der die mechanischen Stützflächen 20 sich abstützen. In
diesem Beispiel enthält die zweite Wand 31 eine Öffnung 32
in ihrem zentralen Bereich, um die optische Vorrichtung
einzusetzen. Im dargestellten und nicht beschränkend zu
verstehenden Beispiel enthält das Gerüst 17 eine dritte Wand
35, die mit der zweiten Wand 31 bei der Befestigung der
optischen Vorrichtung 16 zusammenwirkt. Die dritte Wand
besitzt eine zentrale Öffnung, in die die optische
Vorrichtung 16 hineinragt, wobei die Lage dieser zentralen Öffnung
die Position der optischen Vorrichtung in Querrichtung
bestimmt.
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Die Befestigung der CRT 1 im Gerüst kann durch
Befestigung des Randbereichs 10 der Schale 6 an der ersten
Bezugsoberfläche 26 erfolgen.
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Dies kann auf unterschiedliche Weisen geschehen,
beispielsweise mit Hilfe von nicht gezeigten Schrauben, die
durch den Randbereich 10 verlaufen und in die erste Wand 28
eingeschraubt werden, beispielsweise je eine Schraube in
jeder Ecke im Fall einer rechteckigen CRT. Dies erfordert
jedoch die Ausbildung von Löchern für die Schrauben im
Randbereich der Schale 6, was für Glas eine schwierigere und
damit teurere Operation als die Bearbeitung der Flächen und
Schnittkanten der Schale darstellt.
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Glas ist dagegen ein hinreichend robustes Material,
um eine mechanische Kompression auszuhalten (Glas widersteht
sehr gut Kompressionskräften). Es ist daher besser, die
Schale 6 am Gerüst zu befestigen, ohne daß Löcher in die
Schale gebohrt werden müssen.
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Dies kann, wie in Figur 2 gezeigt, mit Hilfe von
Befestigungslaschen 35' in Form von Reitern oder Klammern
geschehen, die durch Schrauben 36 an der ersten Wand 28
festgezogen werden und die zugleich auf die Außenseite 12
der Schale 6 in deren Randbereich 10 drücken. Die Schale 6
kann gegen die erste Bezugsoberfläche 26 mit Hilfe mehrerer
Befestigungslaschen 35' angedrückt gehalten werden, wie z.B.
die Laschen, die oben in Figur 2 gezeigt sind, wobei diese
Befestigungslaschen über den Umfang des Randbereichs 10
verteilt sind.
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Die korrekte Lage der CRT 1 in Querrichtung kann
unter Verwendung der Schnittkante der Schale 6 auf den
Seiten 40 und 41 der Schale definiert werden, beispielsweise
um Bezugsmarken in Querrichtung bezüglich des Zentrums des
Leuchtschirms 7 zu bilden, d.h. bezüglich der Lage der
Längsachse 8 der CRT. Man braucht hierzu nur die Höhenwerte
h1 und h2 (siehe Figur 1) der Überstände auf den Seiten 40
und 41 bezüglich des Kolbens zu kennen und im Gerüst
mechanische Anschläge herzustellen, die diese Höhenwerte h1, h2
berücksichtigen, um die Längsachse 8 und die optische Achse
22 in Flucht zu bringen.
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Diese mechanischen Anschläge können beispielsweise
aus Absätzen in der ersten Wand 28 bestehen, wie dies Figur
2 für einen Absatz 45 zeigt, an dem die Seite 41 der Schale
6 anliegt. Hierzu kann das Gerüst 17 ein Druckorgan 46
aufweisen, das die Schale 6 und damit die CRT gegen den
Absatz 45 drückt und dabei auf eine Seite 43 der Schale 6
drückt, die der Seite mit der Marke 40 zur Positionierung in
Querrichtung gegenüberliegt Das Druckorgan 46 kann
beispielsweise eine Schraube sein, vorzugsweise aus einem
nachgiebigen Material (Kunststoff, Hartgummi usw.). Im
Beispiel gemäß Figur 2 befindet sich die Seite 42, die eine
zweite Positioniermarke in Querrichtung bildet, in einer
weniger tief liegenden Ebene als die Zeichenebene gemäß
Figur 2 und ist daher nicht dargestellt.
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Mit der Erfindung ist es nicht mehr notwendig, die
CRT in einer Montagehülle anzuordnen, und zwar weder für die
Positionierung, noch für den mechanischen und magnetischen
Schutz, der durch das Gerüst 17 selbst gewährleistet werden
kann. Dieses Gerüst kann nämlich zumindest in dem Bereich,
der die CRT umgibt, aus einem geeigneten Material gebildet
sein, das eine magnetische Abschirmung darstellt.
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Daraus ergibt sich ein weiterer Vorteil aufgrund der
Tatsache, daß die Strahlablenkelemente 50, die für den
Betrieb der CRT erforderlich sind, zwar selbstverständlich
um den Kolben 2 herum angeordnet sind, aber leicht von der
CRT getrennt werden können, während nach dem Stand der
Technik diese Mittel in das die CRT umgebende Harz
eingebettet sind. Daher können diese Strahlablenkmittel 50 beim
Ersatz der CRT im Gerüst 17 verbleiben, denn sie sind un
abhängig von der CRT.
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Die Erfindung ist mit Vorteil anwendbar in allen
Fällen, in denen die Lage der Bildebene bekannt sein muß.
Die Erfindung stellt eine einfache und leicht zu
realisierende Lösung dar, die die Genauigkeit der Positionierung
erheblich verbessert und doch preiswert ist. Es ist nämlich
einfach und relativ kostengünstig, Glasschalen
bereitzustellen, deren Dicke beispielsweise einige Millimeter mit einer
Toleranz von etwa ±0,04 mm beträgt und deren Oberflächen
sehr gut parallel verlaufen.
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Es sei bemerkt, daß in dem anhand von Figur 2
beschriebenen Beispiel die erste Bezugsoberfläche 26, auf der
sich die Schale 6 abstützt, die innere Oberfläche 11 dieser
Schale empfängt, aber diese erste Bezugsoberfläche kann auch
so ausgebildet und ausgerichtet sein, daß sie die Außenseite
12 der Schale 6 empfängt. Man braucht dann nur darauf
Rücksicht zu nehmen, wenn man den Abstand D zwischen den beiden
Bezugsoberflächen 26 und 27 bestimmt.