DE743753C

DE743753C - Verfahren zur Beseitigung der bei der elektrostatischen Ablenkung des Kathodenstrahls auftretenden Unschaerfe des Bildpunktes

Info

Publication number: DE743753C
Application number: DER97086D
Authority: DE
Original assignee: Loewe Opta GmbH
Current assignee: Loewe Opta GmbH
Priority date: 1936-08-13
Filing date: 1936-08-13
Publication date: 1944-06-08

Description

Verfahren zur Beseitigung der bei der elektrostatischen Ablenkung des Kathodenstrahls auftretenden Unschärfe des Bildpunktes Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung der bekannten bei ,der elektrostatischen Ablenkung des Kathodenstrahls auftretenden Unschärfe des Bildpunktes am Rand des Auffangschirmes von Kathodenstrahlröhren durchErzeugung einer periodisch veränderlichen, elektronenoptischen Hilfslinsenwirkung.
Zur Erklärung det: Unschärfe des Fluoreszenzfleckes am Rande dient Abb. i. Hier bedeutet i ein Kathodenstrahlibündel, dessen Durchmesser mit dem Abstand zwischen den beiden -,#£blenkplatten z und 3 vergleichbar ist. Eine Batterie 4 ist mit dem positiven Pol an die Platte a, mit dem negativen an die Platte 3 gelegt. Die Anode 5 sei geerdet. Mit 7 ist ein Potentiometer .bezeichnet, dessen Mitte bei 6 geerdet ist, ,so daß .die beiden Ablenkplatten entgegengesetzt gleiche, Spannung gegenitber.der Anode haben.
Denkt man sich nun die Batterie 4 zunächst weg und die beiden Ablenkplatten mit der Anode verbunden., so wird der Strahl gar nicht abgelenkt. Er sei in dieser Stellung auf dem Bildschirm 9 .der Röhre im Brennpunkt F" >charf eingestellt. Wird nun, wie in der Abbildung dargestellt, die Batterie4 an die Abl:enkplatten gelegt und der Strahl mach oben abgelenkt, so tritt eine Verkürzung der Brennweite ein, der Brennpunkt FU liegt näher an -dem Mittelpunkt des Ablenksystems als der Brennpunkt Fo. Das Bild auf dem Schirm 9 wird unscharf, wenn sichder Schirm auf einer Ebene oder auf einer Kugelschale befindet, deren Mittelpunkt mit dem Mittelpunkt .des Ablenksystems zusainmenfällt.

Die Gründe für diese Brennpunktverschiebung liegen einmal darin, daß die verschiedenen Strahlen des. Bündels um verschiedene Punkte gedreht werden. Der Hauptgrund ist aber ,darin zu suchen, daß die oberen Strahlen i' näher an der positiven Platte liegen und daher stärker beschleunigt und weniger abgelenkt werden als die unteren Strahlen i", die näher an der negativen Platte liegen und daher weniger beschleunigt bzw. sogar etwas abgebremst und datier stärker abgelenkt werden als die oberen. Der Fehler wird um so stärker, je weiter der Strahl abgelenkt wirrt. Bei der Ablenkung nach unten tritt das Eiitspreehende ein. Der Fehler wirkt sich so aus als ob sich die Fokussierung des Strahlbün-

dels in der doppelten Frequenz der Ablen-

kun- derart ändert, daß sie mit zunehmender

Ablenkuil- des Strahls ebenfalls zunimmt.

Die beschriebenen Fehler sind, wie schon

> ein5an,;-s angedeutet, bekannt, und es ist auch

bekannt, sie bei elektromagnetischer Strahl-

konz_entrierung durch eine Nachkonzentrie-

rung bzw. durch eine zusätzliche Dekonzen-

trierung des Strahls in der rl:opl)elten Fre-

quenz der Ablenkung zu beseitigen. Die be-

kannte Anordnen;;" wirkt so, daß finit den Ah-

lerikspannungen ein Dopp:lweggleicliriclitei-

;;csteu2rt und dessen Anodenstrom durch eine

zusätzliche Spule geschickt wird und hier die

zur Bh-ebang des Fehlers notwendige Hilfs-

li-lisenwirhung hervorruft. Der Strom in die-

ser Lins°lispule ändert sich bei gleicllni:ilig

sich än-Iernder Ablenkspa-nnung, wie es erfor-

rlerllcii ist, etwa nach einer Parabel.

Ge-enstan_l der

ist ein Verfahren

fier eingangs beschriebenen Art, das einen all-

,leren Web zur Erzeugung der Hilfslins.en-

w"irkung gellt uni insbesondere bei elektro-

statischer Konzentrierung eine Einsparung

,in ScläaltiiiitteIn und I#"öliren gegeilüber dein

bekannten Verfahren dadurch ermöglicht, d aß

die zur Steuerung der Hilfslinsenwirkung not-

<< endige, etwa parabelförmig verlaufende Kor-

relattrgröße durch integrierende Schaltmittel

aus den linear sich ändernden Ablenkspan-

niingcn hergeleitet wird, derart, d aß - die

I-Ia;tiptänd ertin- der Hilfslinsenwirkung bei

Weitwinkelahlenku g stattfindet.

Unter einem integrierenden Schaltmittel ist

dabei ein solcli.es Schaltmittel zu versieben,

dessen zeitlicher Strom- bzw. Spannungsver-

lauf das Integral der angelegten Spannung i

bzw. des angelegten Strohes ist. Als Beispiel I

für ein solches integrierendes Schaltmittel sei

ein Kondensator gebannt, für dessen L a-

!11111# 01 flie Formel

gilt, wobei i der auf ,den Kondensator flie-

I3ende Strom und C seine Kapazität bedeutet.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Ver-

fnhrens gegenüber dem bekannten liegt insbe-

sondere darin, daß es in gleicher Weise für

elektrostatische wie auch für elektromagne-

tische Konzentration angewendet werden

kann. Ein besonders geringer Aufwand an

Sclialtinitteln ergibt sich bei elektrostatischer

Tonzentrierung und Zuführunä der Hilfslin-

senspannung an eine schon vorhandene Lin-

#enelehtrode. In diesem Falle ist nur ein

integrierendes Schaltmittel; also beispiels-

weise ein hondens.ator, und gegebenenfalls

noch ein Widerstand notwendig, über dein der

T@ndensa tor aufgeladen wird. Aber auch ini

Falle der elektromagnetischen Erzeugung der

IIilfslinsenwirkung ist zusätzlich zu den ge-

nannten Schaltmitteln nur noch eine einfache

Verstärherröhre notwendig, so daß auch hier

eine Ersparnis gegenüber #lern bekannten Ver-

fahren erzielt wird.

An Hand der Abb. 2 sei das erfindul>:gs-

,gemäße Verfahren für Alen Fall, rlaß als int@-

grierendes Schaltmittel ein Kondensator ver-

wemdet wirdund die Hilfslinsenwirkung efelz-

trostatisch an einer hesonderen Hilfselelcti-ode

hervorgerufen wird, näher erläutert. Die Be-

zugszeich@en -a, 3 und 3 haben in Abb. 2 die-

selbe Bedeutung wie in A11). i. Mit .1 ist ein

Ablenkspannungs--enerator bezeichnet, desscu

Mitte geerdet ist, uni den Gegentalztbetrie1i

anzujeuten. Die Hi=lfselektrode ist mit N 1>e-

zeichnet. Sie bestellt z\@-ecliinalilgel."\@"il@e atl

zwei parallelen Metall3treiifen, die in Strahl-

richtung vor den Ablenkplatten an-cO>rdnet

sind, da -die @ilfslinsenwirkung nicht axial-

svmmetrissch, sondern nur in einer einzigen

Ebene zu erfolgen hat. Mit io ist ein @üirler-

stand und mit i i der als integr irr caldcs @c@alt-

mittel diellearle lsondensator hezeichnet.

Bei Betrieb der in Abb. 2 dargc:@tellten An-

ordnung spielt sich etwa folgender Vor-

n

gang ah: .

Der Ablenkgenerator .1 ladet den aus deii

Ablenkplatten a und 3 bestehenden I'on@lcll-

sator auf. Abb.3 zeigt in den I-Zurvell C=

1>zw. e3 =den Spannungsverlauf der Platte 11

bz.w.3 gegen Erde. Gleichzeitig wird ülb;r

den Widerstand io der Kondensator i i auf-e-

laden. Der auf diesen Kondelisator fliel')ende

Strom ist proportional der an dein Wider-

stand io liegenden Spannung e3, steigt also

ebenfalls linear an. Infolgedessen hat der

zeitliche Verlauf der Ladung und damit auch

der Spannung des Kondensators io und der

inlt ihm ve'r'bundenen Hilfselektrode 8 geiil;tli

der obigen Formel einen parabelförinigen

Verlauf, wie er in der Kurve e" dargestellt ist.

Wie nun Versuche gezeigt haben, muß die

Korrekturspannung, die .man zur Beseitigung

des oben- beschriebenen Fehlers an die Hilfs-

elerktrode 8 legen muß, gerade einen solchen

Verlauf haben, daß sie in dein mittleren, in

Abb.3 mit a bezeichneten Gebiet sehr schwach

ist, weil hier der RandschärfenIehler Prall

tisch zu vernachlässigen ist, in den mit b be-

zeichneten Gebieten dagegen ziemlich starl;

ansteigt. Die Korrekturspannung muß also

gerade den Verlauf der Kurve ei haben, so

daß man also durch das Integral der säge-

za.hnförinigen Ablenkspannung den in Rede

stehenden Fehler beseitigen kaim. Das Poten-

tial der Hilfselektrode S steigt bei jeder Aus-

lenung des Strahls nach oben oder nach

unten all, die Elektrode wirkt dadurch als

Zerstreuungslinse, die die n nerwiinsc1ite zli

starke Fokussierung, die der .Strahl in dem Ablenksystem an :den Stellen einer stärkeren Auslenkung bekommt, wieder aufhebt. Da die Hilfselektrode 8 bei der stärksten Ablenkung des Strahls positive Spannungsspitzen haben muß, um .den Randschärfenfehler zu beseitigen, so ist für die bierdargestellte Ausführungsform ,der Erfindung nur die Kurve es, die einen positiven Differentialquotienten de hat, zu gebrauchen.

In Wirklichkeit zeigt .die an der Hilfselektrode 8 erzeugte Spannung nicht genau (1:n Verlauf der Kurve e" in Abb. 3. Da-der i durch den Widerstand io fließende Strom durch die an seinem linken und seinem rechten Ende bestimmt ist, d. h. durch die Spannungs@differen .z zwischen es und e, so verläuft e" etwas unsymmetrisch, die Kurve fällt an .der linken Seite etwas steiler ab, als sie rechts ansteigt. Praktisch. spielt dieser Fehler jedoch keine Rolle, .da die 1,xtremw,erte der Spannung e? nur einen Bruchteil der Extremwerte von Es ausmachen und deswegen auch ,die Differenz nur um. geringe Beträge schwankt. In derselben Erscheinung hat auch .ein :gewisses Durchhängen der Kurve en seine Ursache, wie es in der Kurve ej angedeutet ist. Dieser Fehler läßt sich aber leicht durch eine Schwächung der Brechkraft der Hauptabbildungslinse wieder ausgleichen.
Die Größe der Ze'tkonstanten :des Widerstand/K on:densato:rgliedes richtet sich nach der Frequenz :der Ablenkung. Für 25 Hz Bildwechs:elfrequenz sind z. B. i M.egohm/iooo cm. Der Widerstand io und Kondensator ii kÖnnen gleich mit in die Röhre eingebaut werden. Der Widerstand io wird dabei stets eine Größenordnung höher bemessen als der innere Widerstand des Kippgenerators q., wodurch eine Verzerrung der eigentlichen Ablenkung vermieden wird.
Das Verfahren kann in derselben Weise :bei Röhren mit zwei Ablenkp:lattenpaar en für jedes der beiden Paare gesondert angewendet werden, nur ist bei der Zeilenablenkung die j Zeitkonstante des RC-Gliedes io/i i im Verhältnis .der Bildfrequenz zur Zeilenfrequenz kleiner als bei der Bildablenkung.
Selbstverständlich kann .die Hilfselektrode 8 auch besonders leerausgeführt werden, und die Korrekturspannungen können ihr von außen zugeführt «.erden. Der Einbau der Hilfselektroden 8 hat noch .den weiteren Vorteil, daß .diese Elektroden als Abschirmung zwischen den verschiedenen Plattenpaaren und der Umgebung wirken und :dadurch Bi.l:dverzeichnun:gen vermieden werden.
Man kann den Randscliärfenfehler auch dadurch beseitigen, daß man die Brechkraft der vorhandenen Hauptabbild,ungslinse entsprechend ändert. Eine Schaltung für eine derartige schwingende Linse zeigt für den Fall einer elektrostatischen Haupta@bbildungslinse die Abb. q.. Die Brauasche Röhre ist hier durch die Kathode 28, die beiden Linsenelelztro:den 13 und 5 und die beiden Ablenkplattenpaare 2-3 und 2'-3' angedeutet. Die Kipptransformatoren sind mit 14 und 15 bezeichnet. Ihre Mitten sind mit der Anode 5 verbunden. Die Elektrode 13 ist über .einen Widerstand 16 vom Potentioineter 17 aus gegenüber der Anode negativ vorgespannt. Die beiden Integration.sglie,der sind mit io und ii hzw. iö und i i' bezeichnet. An einem Potentioni.et.er iS kann ein Gemisch .der beiden 11,orrekt.urspannungen abgenommen und über den Kondensator i9 der Elektrode 13 eugefuhrt werden. Wenn die an dem Potentiometer 18 abgenommene Spannung zur Korrektur nicht ausreicht, kann man zwischen 13 und i8 :einen einstufigen Widerstandsverstärker zwischenschalten oder, wie ,bei 1:I" angedeutet, den betreffenden Ahlenktransiformator auf der Sekundärseite mit einer Hilfswicklung versehen, die auf das RC-Glied io/i i eine höht re Spannung gibt.
In entsprechender Weise, wie es -für .eine mit elektrostatischen Mitteln durchgeführte Korrektur beschrieben ist, läßt sich das Verfahren .der integrierenden Schaltmittel auch auf =eine elektromagnetische Korrektur anwenden. Beispielsweise ist es möglich, in,den Stromkreis des S.olenoides einer magnetischen Linse eine Verstärkerröhre zu legen, deren Gitter durch eine Spannung gesteuert wird, die den Verlauf e, in Abb. 3 hat und die niati beispielsweise .an dem. Potentioni.eter 18 in Abb. I abnehmen kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Beseitigung der bei der alektrostatisehen Ablenkung :des Kathodenstrahls auftretenden Unschärfe .des Bildpunktes am Rand des Auffangschirmes von Kathodenstrahlröhren, bei dem aus der Ablenkspannung eine derart periodisch sich ändernde Hilfsspannung abgeleitet und zur Änderung der Strahlko:nzentration :derart ausgenutzt wird, daß der Bildpunkt bis zum Rande des Schirmes scharf bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß bei Benutzung sägezahnförmiger Ablenkspannunge.n die zur Steuerung der HilfslinsenwirkungnötigeKorrekturgröße durch integrierende Schaltmittel aus der Ablenkspannung hergeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch i bei einer i Röhre mit mehreren Ablenksyste!men, dadurch gekennzeichnet, daß aus j.e@dein Ab- '_:.nlcsvstein gesondert eine Korrekturgröße abgeleitet wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder ,,ladurch -,-kennzeichnet daß die Abl.enkspannung über einen Widerstand einem Iwon#iensator zugeführt und diesem die der Steuerung der Hilfslinse dienende Korrektürspann=ung entnoninien wird. 1. Verfahren nach Anspi-u011 3, dadurch gekennzeichnet, claß eiie Beeinflussung der Stradilkonzentration elektrostatisch erfolgt u111 clie dazu notwen,dige Weclrselspail,nung -furch integrierende Schaltmittel aus derjenigen Ablenkspannung hergeleitet wird, die während rles zum Bil.daufbaubenutzten Teiles d-er Ablenkungsperiode einen Sp.annttn gsverlauf mit positivem Differentialfluoventen dor Spannung nach der 7_e=1 aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1. zuni Betrieb einer Röhre finit elektrostatischer 13auptal3ibildungslins.e, dadurch gekennzeichnet, rlaß die Korrekturspannung einer Elektrode der Abbildungslinse zugeführt wird. 6. Verfahren nach Anspruch .4, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturspannung einer besonderen, in Strahlrichtung vor den Ablenkpl.atten angeordneten Hilfselektrode zugoführt wird, rlie zweckmäßig von parallelen Metallstreifen gebildet ist. j. Verfahren nach Ansprueli 3 z11111 Betrieb einer Braunschen Riihre mit elektroniagnetischer @a-ul>tabbildung-slinse, @dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturspannung denn' Gitter einer Verstärkerröhre zugeführt wird, in deren Anodenkrei-s die ErregerwickIttng der tnagnetisclren linse liegt. Zur _@hgren@zurrg des Annieldungsgegenstantles voin Stand @_ler Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen «-orden: Archiv- für @lelctrot:chnilc ( 1935), S. r 3()ff., üishesotidere S. t_-;, Abb. 21.