DE871772C - Kathodenstrahlroehre fuer die Wiedergabe farbiger Fernsehbilder - Google Patents

Description

Die Erfindung" bezieht sich auf Kathodenstrahlröhren für die Wiedergabe farbiger Fernsehbilder und bezweckt die Vereinfachung· und Verbesserung der Wiedergabe farbiger Bilder.

Die Erfindung ist in einigen ihrer Ausführungsformen vorteilhaft zur Wiedergabe farbiger Bilder auf Grund von Bildsignalen anwendbar, die gleichzeitig die Intensitäten der verschiedenen verwendeten Grundfarben übertragen. Andere Ausführungsformen der Erfindung eignen sich für eine absatzweise Übertragung der Intensitäten der Grundfarben in einem Fernsehsignal. Bei allen Ausführungsformen werden die Bilder unmittelbar als farbige Bilder wiedergegeben, und zwar mittels lichterzeugender Stoffe, z. B. mittels Phosphoren, welche auf einer einzigen der Bildbetrachtung dienenden Wiedergabefläche angebracht sind.

Farbige Bilder sind bei Übertragungssystemen mit gleichzeitiger und bei Systemen mit absatzweiser Farbübertragung schon dadurch wiedergegeben worden, daß getrennte Teilbilder hergestellt wurden, von denen jedes einer Grundfarbe entsprach, und daß diese Teilbilder dann durch optische Mittel auf einem einzigen Betrachtungsschirm einander überlagert wurden.

Bei der Benutzung einer absatzweisen Farbübertragung im Takt des Zeilenserienwechsels, d.h. des Teilbildwechsels bei Zeilensprungübertragung

oder'des' Bildwechsels bei Übertragung ohne Zeilensprung· können" die 'den einzelnen Farben zugeordneten. Teilbilder auf einer einzigen Kathodenstrahlröhre -wiedergegeben werden,, und- 'die Farbauswahl kann, durch, einen mechanischen Wechsel von Lichtfiltern zwischen dem Röhrenschirm und dem Be-. Jrachter bewerkstelligt werden. Wenn jedoch der Farbwechsel mit einer höheren Geschwindigkeit vor sich gieht als der Zeilenserienwechsel oder der BiIdwechsel, beispielsweise wenn von Zeile zu Zeile oder von ■ Bildelement zu Bildelement ein Farbwecbsiel stattfinden soll, so wird -es äußerst schwierig, einen befriedigenden Mechanismus zur Einschaltung· der farbselektiven optischen Filter anzugehen. Außerdem bereitet bei, der Herstellung· großer Bilder der Filterwechsel große Schwierig-, keiten. .

Biei der Einrichtung· gemäß der Erfindung besteht keine Notwendigkeit, gernennte Bildwieder-

ao gaberöhren und 'eine optische Einrichtung zur Überlagerung ihrer Einzelbilder vorzusehen, und ferner keine Notwendigkeit, eine Einrichtung zur Einschaltung optischer Filter in den Strahlengang vorzusehen, unabhängig davon, ob 'die Signale für die verschiedenen Farben gleichzeitig¹ oder absatzweise •übertragen werden. Dies bedeutet, daß der Farbfernsehempfänger ganz erheblich vereinfacht werden kann und daß die gegenwärtig im¹ Gebrauch' befindlichen Einfarbenempfänger mit geringen Kosten auf den Mehrfarbenempfang lumgestellt werden können.

Ein Zweck der Erfindung besteht darin, eine neue und vereinfachte Einrichtung- zu schaffen, die farbige Bilder beim Empfang von Signalen mit absatzweiser Übertragung der verschiedenen Grundfarben wiedergeben kann, wobei 'die Phosphore, welche den verschiedenen Grundfarben entsprechen, auf einer einzigen Schirmfläche betrachtet werden können.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung· einer Steuereinrichtung für den Elektronenstrahl, welche dazui dient, die Helligkeitswerte der Farbkomponenten in der Kathodenstrahlröhre selektiv in eimer neuen Weise zu übermitteln.

Außerdem hat die Erfindung den Zweck, eine veueiinfachte Einrichtung anzugeben, mittels· der farbige Bilder beim Empfang· von Fernsehsignalen wiedergegeben werden können, welche 'die iMtensitäts Schwankungen der verschiedenen Grundfarben gleichzeitig übertragen, und in welcher 'die den verschiedenen Farben zugeordneten Phosphore auf einem neuartigen Schirm betrachtet werden können»

Fig; ι ist eine schematische Darstellung· einer erfindungsgemäfien Einrichtung zur' Wiedergabe farbiger Bilder, 'die aus absatzweise übertragenen Farbbildern entstehen;

Fig·, ι A ist eine vergrößerte Darstellung des Sidhirtnies und einer Elektronenspiegelanordnung* der Kathodenstrahlröhre in. Fig. 1;

Fdg. 2 stellt eine Röhre dar mit einer anderen Anordnung des Schirms und der Elektron ehspiegeleinrichtung;

Fig. 2A zeigt die" Schirmausbildung nach Fig. 2 in vergrößerter Darstellung,·

Fdg. 3 enthält einen Ringmultivibrator, der dazu dienen kann, die Steuerspannuingen oder Tastspannungien für die Röhre herzustellen;

Fig·. 3 A zeigt Spannungskurven in verschiedenen Punkten der Schaltung· nach Fig·. 3;

Fig·. 3 B zeigt eine Additionsschaltung, in welcher bestimmte Spannungen der Fig. 3 A zueinander addiert werden, um geeignete Tastspannungen herzustellen;

Fig. 4 zeigt leinen Querschnitt durch einen Elektronenspiegel, in welchem die Mittel zur Erzeugung· 'einer transversalen Komponente des elektrischen Feldes \villkürlich in" ihrer Lage zu den Öffnungen ,angebracht sind;

Fig. 5 zeigt leine andere Ausfuhrungsform für den Elektronenspiegel, bei dem ebenfalls eine transversal zum auftreibenden Strahl verlaufende elek- ■ irische Feldkomponente erzeugt wind;

Fig. 6 schließlich zeigt eine Kathodenstrahlröhre, die zur Wiedergabe farbiger Bilder bei gleichzeitiger Übertragung der verschiedenen Farbsignale geeignet ist.

Obwohl die Erfindung· im einzelnen zunächst unter der Voraussetzung eines Farbfernsehsystems mit absatzweises Bildelementübertragung erläutert werden soll, laßt sich 'die Erfindung im allgemeinen sowohl auf gleichzeitige wie auf absatzweise Farbübertragung anwenden. Bei der absatzweisen BiIdpuinktüber tragung stellen die Fernsehsignale der Reihe nach die Intensitäten der Grundfarben dar, und die Farbübertragung in einem betrachteten - Zeitpunkt gibt nmr ein Element des Empfangsbildes wieder.

• Die Kathodenstrahlröhre 1 in Fig. 1 und iA stellt einen wichtigen Bestandteil eimer Anordnung dar, welche die grundsätzlichen Erfindungsgedanken. enthält. Diese Röhre kann hinsichtlich folgender Einzelheiten in üblicher Weise ausgebildet werden, nämlich hinsichtlich des evakuierten G]asgef äßes (Röhrenkolben), der aus einem Halsteil 'und einem konischen Kolben besteht, ferner der Elektronenerzeugungsanordnung, bestehend aus 'einer Kathode 2 und einem zylindrischen Steuergitter 3, wobei der Zylinder am. einen Ende durch eine mit einer Öffnung 4 versehene als Gitter wirkende Scheibe abgeschlossen ist, und schließlich der rohrförmigen Elektroden 5 und 6, die in axialer Richtung leimen Abstand voneinander besitzen. Während des normalen Arbeitens der Röhre befindet sich die Steuerelektrode 3 auf negativem Potential gegenüber der Kathode 2, während die Elektrode 5 ein positives Potential von mehreren hundert Volt gegenüber der Kathode besitzt und die Elektrode 6 zur Herstellung einer hohen Strahlbeschleunigung ein Potential von mehreren tausend Volt gegenüber der Kathode. Die Elektroden 3, 5 und 6 bilden zusammen mit der Kathode 2 die Anordnung zur Erzeugung einer Elektronenemission und zur Herstellung eines Elektronenstrahls. Bei der Röhre nach Fig·. 1 werden 'die ankommenden Signale zur Stnahknodulatioin der negativen Steuerelektrode 3

zugeführt. Der Innenüberzug 7 des konischen Kolbens, der sich über einen Teil des Röhrenhalses erstreckt, erhält dasselbe Potential wie die Elektrode 6.

Die neuen Merkmale der Kathodenstrahlröhre sind der Schirm 16 und die Mittel 18 zur Reflexion der durch die Schirmöffnungen hin durchtretenden Elektronen zurück auf die phosphorbelegte Schirmfiäche. Diese Schirmfläche, die mit den Pbosphoren überzogen ist, strahlt Licht in den Außenraum der Röhre ,ab. Auf diese Weise entsteht das farbige Leucbtbild. Der Schirm 16 ist bei dieser Ausführungsform elektrisch leitfähig und enthält eine Reihe von Öffnungen, welche schlitzförmig sein und beispielsweise so orientiert sein können, daß die Längsrichtung der Schlitze in der Zeilenabtastrichtung des Kathodenstrahls liegt. Zwischen je zwei Öffnungen 20 befinden sich auf der der Strahlerzeugnmgseinrichtung abgewandten Seite Belegungen von verschiedenfarbig leuchtenden Phospboren in Form paralleler Streifen.

Der Elektronenspiegel 18 ist vergrößert in Fig. ι A dargestellt. Er besteht aus einem lichtdurchlässigen Werkstoff, der elektrisch leitfähig ist.

Im Idealfall soll er nicht völlig lichtdurchlässig sein und kann zu diesem Zweck durch ein feinies Drahtnetz gebildet werden. Die dem Schirm 16 zugewendete Seite des Elektronenspiegels ist sägezahnförmig ausgebildet, wobei der mittlere Teil jeder flach ansteigenden Sägezahnflanke ungefähr einer der Öffnungen 20 gegenübersteht. Bei dieser Ausführungsform sind die Äquipotentiallinien, welche mit 22, 24 und 26 bezeichnet sind, zwar nicht parallel zueinander, besitzen jedoch an den dein Öffnungen 20 gegenüberliegenden Stellen alle eine Neigung in derselben Richtung. Auch eine solche Spiegeloberfläche, bei welcher die Äquipotentiallinien parallel verlaufen, ist für die Zwecke der Erfindung brauchbar. Der Schirm 16 besitzt gegenüber dem Elektronenspiegel 18 ein- positives Potential, welches durch den Anschluß der Leitung 27 an lein Potentiometer 29 hergestellt wird. Die Elektronen, welche durch die Schirmöffnungen auf den Elektronenspiegel hinfliegen, werden daher auf einen der Phosphorstreifen reflektiert. Welcher Phosphorstreifen, jeweils getroffen wird, hängt von der Eindringtiefe der Elektronen in das Feld zwischen dem Schirm 16 und dem Elektronenspiegel 18 ab. Wenn beispielsweise die Elektronen in das Feld bis zur Äquipotentiallmie 22 dm dringen, werden sie längs einer Kurve 28 den blauen Phosphor erreichen, wenn sie dagegen nur bis zur Äqoiipotentialliniie 24 gelangen, werden sie längs der Kurve 30 auf den grünen Phosphor reflektiert. Erreichen sie dagegen nur die Äquipotentiallinie 26, so werden sie längs der Kurve 32 auf den roten Phosphor gelangen. (Die Oberflächengestalt des Elektronenspiegels führt also zur Bildung einer elektrostatischen Linse gegenüber jeder Öffnung 20, welche den Auftreffpunkt des Strahls, auf dem Schirm 16 entsprechend der Eindringtiefe des Elektronenstrahls in das Linsenfeld beeinflußt.)

Die Wirkungsweise der Kathodenstrahlröhre 1 und die Einrichtungen zur selektiven Farbwert-Übermittlung werden im folgenden nun in Verbindung mit einem Dieifarbenfernsehsystjem nach dem Elementensprungprinzip erläutert.

Bei einem derartigen Fernsehsystem werden die Signale, welche der Reihe nach die Intensitäten der drei Grundfarben wiedergeben, von einem Empfängerteil 3 8 geliefert. Wenn die Geschwindigkeit des Farbwechsels, wie es bei einem bekannten Farbfernsehsystem mit Elementensprung der Fall ist, 11,4 MHz beträgt, kehrt jede Farbe mit einer Frequenz von 3,8 MHz wieder. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 werden diese Signale vom Empfängerteil 38 dem Steuergitter 3 über eine in Anodenfaasisschaltung angeordnete Röhre 39 zugeführt. Der Empfängerteil 3 8 liefert auch über die Leitungen 41, 42 in der üblichen Weise die Fokus sierungs- und Ablenkspannungen an die Fokussierungsspule 12 und an das Ablenkjoch 13.

Die Änderung der Eindringtiefe des Elektronenstrahls in das bremsende elektrostatische Feld zwischen dem Schirm 16 und dem Spiegel 18, welches für die Farbunterscheidung notwendig ist, läßt sich dadurch erreichen, daß' die Strahlgeschwindigkeit für jede Farbe verschieden gemacht wird. Die Anordnung nach¹ Fig. 1 verwendet eine verschiedene Steuerspannung am Spiegel 18, sie kann aber auch durch Änderung der Steuerspannung der Kathode. 2 betrieben werden. Die Einstellung entweder auf Steuerung an der Kathode oder auf Steuerung am Spiegel läßt sich durch Einstellung der Schalter 51 und 52 bequem erreichen. An der Kathode 2 ist eine Geschwindigkeitsänderung des Elektronenstrahls mit einer Spannung möglich, deren Amplitude bei jeder Farbumschaltung wechselt. Am Ausgang des Empfängerteils 38 treten beispielsweise 3,8-MHz-Spannungen auf, die 120° Phasenverschiebung gegeneinander besitzen. Diese um 120⁰ gegeneinander verschobenen Spannungen werden den Gittern dreier Verstärkerröhren 43, 45 und 47 zugeführt, welche vermöge geeigneter Vorspannungen beispielsweise dreier von den Batterien 43', 45' und 47' gelieferter Spannungen in C-Schaltung betrieben werden. Die Anoden dieser drei Verstärker sind über einen gemeinsamen Anodenbelastungswiderstand an ein positives Potential B angeschlossen. Die Verstärker 43, 45 und 47 bilden eine Summationsstufe, die im ganzen mit 35 bezeichnet ist und welche Teile der drei phasen verschobenen Spannungen, die den drei Röhren zufließen, zueinander addiert. In den Anodenspannungen 'dieser drei Röhren tritt das negative Maximum mit einer Frequenz von 11,4 MHz auf und liegt an einem Verstärker 50, in dessen Anodenzuleitung ein auf 11,4 MHz abgestimmter Parallelresonanzkreis 2>7 eingeschaltet ist. Die sinusförmige Spannung von 11,4 MHz am Resonanzkreis 37 wird einem Steuerverstärker 50' über eine /^C-Kopplung zugeführt, welche die Röhre so vorspannt, daß nur negative Spitzen 40 an deren Anode auftreten. Diese negativen Impulse werden einer Tastsignalquelle 46 zugeführt, deren schal-

tungsmäßige Ausführung an Hand der Fig. 3, 3 A uod 3 B erläutert werden sollen. Es wird gezeigt -werden, daß die Tastsignialquelle 46 eine treppenföranige Spannung 48 liefert, welche mit einer Frequenz von 11,4 MHz verschiedene· Amplitudenwerte iannimmt. , . ".

Wenn die Schalter 51 und 52 sich, in der gezeichneten Stellung befinden, wird die Treppenkuirve 48 dem Gitter -49 einer in Anodenhasisschaltung" !angeordneten Röhre 50" zugeführt, deren Gitter 49 mittels 'einer Diode 53 auf Erdpotential .-gehalten, wird. Die Kathode der Röhre 50" ist mit der Kafhode 2 der Kathodenstrahlröhre 1 verbunden und ist über die in Anodenbasisschlaltung angeordnete Röhre 55 und den Kathodenbelastungs- -widerstand 57 der Röhre 39 auch an 'das Gitter 3 der Kathodenstrahlröhre 1 angeschlossen. Damit die Trepperikurve, 'die demnach am Gitter 3 liegt, und 'die Fernsensignale sich von einer geeigneten negativen Vorspannung aus aufbauen, ist. die Diode 59 und der Widerstand 61 parallel zueinander zwischen das Gitter 3 und einen negativen Punkt auf dem Potentiometer 29 angeschlossen. Infolge dieser Schaltung ändert sich die Potentialdiffeojenz zwischen dem Gitter 3 Und der Kathode 2 infolge der Treppenkurve nicht, und es "findet daher keine Intensitätsmodulation des Stranls im Takt der Trcppenkurve statt. Um den normalerweise zur Steuerung der Kathodenstrahlröhre erforderlichen Spannungsbeneidi von 50 oder 60 Volt zu erhalten, muß der Widerstand. 57 ziemlich groß gemacht werden, damit die Röhren 3 9 und 55 keinen übermäßig· großen Anodenstrom ziehen. Keiner der beiden Gitterwiderstände darf unmittelbar an Erde gelegt -werden, weil sonst- die Röhren 39 und 55 zu stark vorgespannt werden können. Aus 'diesem Grund sind die Gitterwiderstände beide an einen einstellbaren Punkt auf dem Widerstand 57 angeschlossen.

Wenn die Schalter 51 und 52 sich in entgegengesetzten Stellungen befinden, als sie in Fig. 1 gezeichnet sind, wird die Treppenkurve 48 dem Elektronenspiegel. 18 über einen Kopplungskondensator 60 zugeführt und baut sich wegen der Diode 62 vom Erdpotential aus auf. Wenn das bremsende Feld zwischen dem Spiegel 18 und dem Schirm 16 wegen . der Zuführung· 'dieser Spannung an die Spiegelelektrode 18 größer wird, verlaufen die Elektronen längs der Kurve 32 in Fig. iA, 'und wenn das Feld sich vermindert, gelangen die Elektronen bis an einen naher am Spiegel 18 gelegenen Punkt und verlaufen längs der Kurven 30 bzw. 28.. Diese Anordnung kommt nur für Röhren in Betracht, bei denen 'die Kapazität zwischen dem Elektronenspiegel 18 und dem, Schirm 16 so klein ist, daß keine große Ausgangsleistung von der Tastsignalquelle 46 geliefert werden muß.

Die Einzelheiten der Ausführung dieser Quelle 46 können gemäß Fig. 3, 3 A und 3 B die folgenden sein: Es sind drei Multivibratoren 64, 66 und 68 mit -. je zwei stabilen Bctriebszuständen zu einer Ringsehaltung vereinigt, wie in Fig. 3 dargestellt. Die Einzelheiten dieser Multivibratoren bedürfen, da sie als bekannt vorausgesetzt werden können, keiner Erläuterung·. Die Arbeitsweise der Multivibratoren in der besonderen hier vorliegenden Ausführungsform ist die folgende: Wenn man annimmt, daß 'die rechte Röhre des Multivibrators 64 Strom führt, dagegen in den beiden rechten Röhren der beiden anderen Multivibratoren 66 und 68 kein Strom übergeht, so ist das Gitter 70 positiv, während 'die Gitter 72 bis 74 negativ sind. Die Steuerspannung G in Fig. 3 A kann, wie an Hand der Fig. ι erläutert, von der Steuerröhre 50' abgenommen werden. Wenn man sie den Dioden 76, 78 und 80 über die Blockkondensatoren zuführt, so werden nur 'die negativen Teile dieser Steuerspannung G mit einer Frequenz von 11,4 MHz den Gittern 70, 72 und 74 zugeführt. Da die Gitter 7 2 und 74 bereits so negativ sind, daß sie 'die züge-· hörigen Röhnen sperren, übt diese negative Steuer spannung kleine Wirkung auf diese beiden Multivibratoren aus. Jedoch, bewirkt 'die negative Steuerspannung am Gitter 70 ein Umschlagen des Multivibrators 64 in seine andere stabile Betriebslage, wobei lein positiver Impuls am Gitter 72 des Multivibrators 66 entsteht. Das Gitter 70 wird nun negativ, tpd dar Multivibrator 66 ist der einzige Multivibrator der ganzien Ringsdhaltung, der beim nächsten negativen Impuls der Steuerspannung beeinfLußt" wir d, da sein Gitter 72 jetzt positiv ist.

Die Spannungskuirven A bis F an den Anoden der Multiyibratorien. 64, 66 und 68 sind in Fig. 3 A dargestellt. ,Wenn die Spannungen an den Anoden D und E addiert werden, ergibt sich die Treppenkurve 48 in Fig. 1. Diese Addition läßt, sich mit Hilfe einer Summierstufe nach Fig. 3 B bewerkstelligen, welche -zwei Fünf polröhr en 82 und 84 enthalt, deren Anoden über einen gemeinsamen Anodenbelastungswiderstand ;an eine positive Spannungsquelle angeschlossen sind und deren Kathoden über ein gemeinsames /^C-Parallelglied an Erde fegen. Wenn die. Spannung O dem Gitter 86 der Fünfpolröhre 82 und 'die Spannung E dem Gitter 88 der Fünfpolröhre 84 zugeführt wird, entsteht an den Anoden' die Treppenkurve 48.

Man kann auf verschiedenen Wegen dafür sorgen, daß die Spannung 48, welche durch die Schaltung nach Fig. 3 'und 3 B geliefert wird, in Phase mit den fernübertragenen Signalen ist. Dies läßt sich leicht dadurch erreichen, daß über die Leitung. 8 9 eine negative Vorspannung an die Gitter 74 und 72 gegeben wird und dadurch, daß man dieselbe negative Vorspannung über den Druckknopfschalter 90 den Gittern 91, 92 und 70 zuführt. Im normalen Betrieb ist der Druckknopfschalter geschlossen, und an den drei Steuergittern aller Röhren der drei Multivibratoren liegt dieselbe negative Vorspannung. Wenn jedoch die Phase der Treppenkurve 48 geändert werden soll, wird der Schalter 90' geöffnet. Dann haben die rechten Röhren der Multivibratoren 66 mud. 68 eine negative Vorspannung an ihren Gittern 72 und 74, während die rechts gezeichnete Röhne dies Multivibrators an ihrem Gitter 70 eine positive Vorspannung erhält. Wenn man den Druckknopf zur richtigen.

Zeit losläßt, befindet sich die Treppenkurve 48 in der richtigen Phasenlage zu den Fernsehsignalen. Im folgenden wird nun die Wirkungsweise der Kathodenstrahlröhre 1 in Fig-. 1 und 1A genauer beschrieben. Wenn die Öffnungen und die ihnen zugeordneten Phosphore, die bei Fig. 1 erwähnt waren, praktisch parallel zu der Zeilenabtastrichtung auf dem Schirm verlaufen, können sie in beliebiger Richtung angeordnet oder auch gekrümmt werden. Eine wenigstens annähernd gültige Größenbeziehung zwischen den in der Röhre verwendeten Spannungen und den Abmessungen der Röhre wird durch die folgende Formel gegeben.

AV =

in welcher die Spannung in Volt und die Entfernungen in Zentimeter angegeben sind und in welcher die einzelnen Größen folgende Bedeutung haben: AV Farbschaltspannung, W Abmessung des Sägezahns oder Rauheit, L Entfernung vom Loehschirm zum Reflektor, V Strahlspannung, AD· Ablenkungsentfernung des Strahls von Farbe zu Farbe.

Die Abmessungen der Öffnungen und Phosphore sind teilweise durch ihre Anordnung und teilweise durch die Größe der zulässigen Farhauflösung bestimmt. Wenn sie nicht parallel zu der Zeilenabtastung des Strahls verlaufen, so· ist 'die Fläche der Öffnungen, welche auf den Kathodenstrahlfleck entfällt, bed der Abtastung des Schirms mittels des Kathode nstrahlffecks nicht konstant, so daß sich Änderungen in der Intensität ergeben. Deshalb wird vorzugsweise der Abstand zwischen den Öffnungien kleiner .als die Fleckgröße gemacht.

Abgesehen von der Verkleinerung einer Intensitätsschwankung, die auftreten kann, wird durch diese Verkleinerung des Abstandes zwischen den Öffnungen ieine Zeilensprungzerlegung der Farben in ein feineres Muster erreicht, so daß der Betrachter den. Schirm aus größerer Nähe betrachten kann, ohne daß sich die Farben, auflösen, was speziell bei großem Schirmen von Vorteil ist

Solange nicht spezielle Vorkehrungen getroffen werden, trifft der Strahl den Schirm 16 nach Fig. 1 bei der Abtastung des Rasters unter verschiedenen Winkeln und somit, wird der Abstand der Punkte, an welchen der 'Strahl auf den Schirm auftrifft, nachdem er durch die Öffnungen 20 hindurchgetreten ist und das bremsende Feld zwischen dem Schirm 16 und dem Elektronenspiegel 18 durchlaufen hat, verschieden sein. Eine Möglichkeit, ein normales Auf treffen des Strahls auf dem Schirm 16 sicherzustellen, besteht darin, das positive Potential des Schirms 16 eineinhalb bis zweifach so groß wie das positive Potential am Innenüberzug 7 zu machen. Ein anderer Weg zur Erreichung dieses gewünschten Zieles besteht darin, den Schirm 16 und den Elektronenspiegel 18 zu krümmen, so daß alle Punkte auf dem Schirm bzw. dem Spiegel ungefähr gleichen Abstand vom Ablenkungszentrum haben. Dann verläuft der Strahl auf seinem Weg zum Schirm längs eines Radius. Die Abstände der Phosphorstreifen können überall so bemessen werden, daß diese Streifen sich an den richtigen Auftreffpunklen befinden. Außerdem köninien dann auch die Steilheiten der Sägezähne geändert -werden, " so daß der Winkel, den der aus dem bremsenden Feld austretende Strahl mit dem in dasselbe eintretenden Strahl einschließt, beeinflußt wird. In der Anordnung nach Fig. 2 und 2 A sind die Spannungen der Streifen 100 geeignet gewählt, um die Änderung des Strahlauftreffwinkels während der Vertikalablenkung zu berücksichtigen. Diese Streifen können in horizontaler Richtung aufgeteilt sein und könnten mit verschiedenen Spannungen gespieist werden, um an den Seiten des Schirms eine Änderung des Auftreffwinkels zu berücksichtigen, der von der Horizontalablenkung herrührt.

In den dargestellten Ausführungsformen der Erfindung trifft der reflektierte Strahl die unmittelbar an die durchsetzte Durchtrittsöffnung des Strahls angrenzenden Phosphorstreifen. Dies ist jedoch nicht unbedingt notwendig, da die Phosphore von den Öffnungen, durch die der zugehörige Strahl hindurchtritt, einen beliebigen Abstand haben können und da sich eine beliebige Anzahl von Öffnungen und Gruppen von Phosphoren zwischen der durchsetzten Öffnung und den zugehörigen Phosphorstreifen befinden kann. In einem extremen Fall könnten die Phosphor« so angebracht werden, daß der Strahl nicht zwischen den Gruppen von Phosphoren hindurchtritt, sondern vielmehr Öffnungen passiert, die sich alle neben den Phosphorgruppen befinden, bevor er dann auf einen Phosphor in eimer Streifengruppe auffällt. Es lassen sich jedoch gute Ergebnisse erzielen, wenn der Abstand zwischen der Eintrittsstelle in das Feld und der Rückkehrpunkt der reflektierten Strahlen etwa das 2 5fachie des Abstandes zweier nebenein- 1°° anderliegender Öffnungen beträgt.

Der Elektronenspiegel läßt sich auf verschiedene Weise aufbauen. Er kann beispielsweise so, wie in Fig. 2 "und 2A dargestellt ist, beschaffen sein, oder er kann auch aus einer Reihe von transparenten, stromleitenden Platten bestehen, die gegenüber den Gruppen von Phosphorstreifen angebracht sind. Als weitere Abwandlung 'dieser Bauart können die Platten 100 auch durch Drähte ersetzt werden, jedoch sind in allen Fällen abwechselnd auf einanderfolgende Platten oder Drähte an positive- bzw. negative feste Spannungen angeschlossen. Die punktierten Linien 102, 104 und 106 veranschaulichen die Art des sich ausbildenden elektrostatischen Feldes zwischen nebeneinanderliegendeii Platten. Wenn die Elektronen nach dem Durchtritt durch eine Öffnung in ein solches Feld eindringen, werden sie nach unten abgelenkt, da die positive Platte sich oberhalb der Öffnung befindet und wenn der mit den Phosphoren belegte Schirm positiv gegenüber der Durchschnittsspannung der Platten 100 ist, werden die Elektronen nach dem Durchtritt durch die Öffnung 20 je nach ihrer Eindringtief e auf den roten, den grünen bzw. den blauen Phosphorstreifen hingelenkt. Bei dieser Anordnung können beispielsweise die Spannungen zwischen

aufeinanderfolgenden ·> Platten geändert werden. :> Die mittlere Spannung gegenüber dem Schirm 16⁴ kann ebenfalls geändert werden. Ferner kann die ' Geschwindigkeit des- Elektronenstrahls moduliert werden.' Durch jdiese Methoden läßt sich die Färbauswahl steuern. -Wenn die mittlere Spannung-zwischen den Platten ioo und dem Schirm i6⁴ geändert werden soll, kann- jede zwieite Platte an den positiven 'Pol der Batterie io8 angeschlossen werden, to während die !anderen Platten an' den negativen Pol angelegt weiden und die Treppenspanniung 48 einem '" dear- beiden Pole- zugeführt wird,

- Obwohl der Elektronenspiegel nach Fig. 1 und 1A regelmäßig geformt ist und- gegenüber der Locliplatte so angebracht werden kann, daß. einander entsprechende :Punkte jedes "Sägezahns einer- Öff-■ ' nung. .gegenüberstehen, kann man auch unregelmäßig geformte- Oberflächen, beispielsweise wie in Fig; 4- dargestellt, verwenden·,- vorausgesetzt, daß 'die Größe ihrer Unregelmäßigkeiten überall etwa die gleiche ist und 'daß sie klein gegenüber der Öffnung i" ist. -In-der hier-beschriebenen ·besonderen Anordnung· ist die Öffnung 1-20 kreisförmig und wird von kreisförmigen .Ringen -verschiedenfarbiger Phosphore R, O und B umgeben; wobei der rote Phosphor. R auf dem innersten Ring angebracht ist und . der'-grüne- und der blaue Phosphor auf" dem mittleren und dem äußersten' Ring G bzw. B. Gegenüber ^der: Öffnung-120. befindet sich der Elek-ο tnoöienspiegel· 124, der ■- eine - Reihie von willkürlich angeordneten Vertiefungen 122 besitzt, welche prak-.. tisch die Formt einer Halbkugel ■ oder eines Teils eimer. Halbkugel-'!aufweisen.- Die Strahlelektronen, welche sich- dem Schirm längs einer Hauptachse einer der . Öffnungen nähern, werden auf sich selbst-.reflektiert.... Jedoch werden- 'diejenigen Elek-' ■ tnönen, -weiche auf. den-Elektronenspiegel 124 parallel zur Hauptachse der Vertiefungen 122- jedoch in (einem gewissen Abstand von dieser Hauptachse zufliegen,., entweder auf den- roten oder auf den grünen oder ..auf- -den- bläuen · Phosphorstreifen : reflektiert,-wie--durch die Linie-tz6 und 128 angedeutet., - Auf welchen-Phosphorstreifen sie dann auftreffen, hängt von- der Eindringtiefe des Strahls in - das. elektrostatische Feld ab, dessen -. Äquipotentiallinien .durch¹, die punktierte Linie 129 an-■ ' gedeutet sind.. Dias, elektrostatische. -Feld ist sym_: metrisch zur Achse:. jeder Vertiefung, 'die parallel zur Hauptachse., der Kathodenstrahlröhre verläuft. Dieses. Feld kann, durch--Anschluß, des Elektronenspiegels an eine;-geeignete "Spanntnngsquelle, bei- - . spiels weise 'die. Batterie 130, erzeugt werden. Diejenigen Elektronen,; welche am weitesten in das Feld eindringen, werden auf den blauen Phosphorring reflektiert, - diejenigen mit der geringsten .Εα,η-dringtiefe gelangen auf. den roten Phosphorring und -.-.■ diejenigen mit mittlerer Eindringtiefe auf den . grünen .Phosphorring. Die Eindringtiefe kann auf jedem, der weiter* oben beschriebenen Wege beeinfluißt werden. Der Durchmesser der-Vertiefungen 122„kann verschieden sein,, er. muß jedoch- stets :' klein .zum Durchmesser der Öffnung 120 sein, wenn die Vertiefungen gegenüber der Öffnung 120 nicht justiert werden sollen, sondern ihr gegenüber eine willkürliche Lage annehmen sollen.

Diese Ausführungsformen der Erfindung dienen hauptsächlich zur Veranschaulichunjg-, wie eine Farbselektion in 'einer Röhre der beschriebenen Art durch - Steuerung der Eindringtiefe von Elektronen in ein elektrostatisches Feld bewerkstelligt werden kann, welches eine Feldkomponente senkrecht zur Auftreffrichtung bzw. Einfallsrichtung des Elektronenstrahls besitzt. Der Elektronenspiegel kann beispielsweise auch die in Fig. 5 angegebene Gestalt annehmen, in welcher eine Reihe von spitzenartigen Vorsprüngen 13-1 von der Spiegelfläche 132 in der Richtung des Schirms 134 verläuft. Die Äquipotentiallinien des elektrostatischen Feldes werden dann etwa so· giekrümmt verlaufen, wie es durch die punktierte Linie 136 angedeutet ist. Das lelektrostatische Feld besitzt 'daher auch hier eine senkrecht zur Einfallsrichtiung des Elektronenstrahls verlaufende Komponente. .

■ Sonderaüsführungien von Kathodenstnahlröhren der ■ beschriebenen Art können nicht -nur für Fernsehen-'mit absatzweiser-Farbübertragung verwendet werden, sondern auch beim Fernsehen mit gleichzeitiger Farbübertragung, wobei dann der -Schirm gleichzeitig Licht entsprechend den gleichzeitig vor sich gehenden Intensitätsschwankungen mehrerer go Kjonrponenienfarben ausstrahlt.

Die Kathodenstrahlröhre in Fig·. 6 ist eines derartigen Betriebes fähig-und stimmt weitgehend mit derjenigen nach Fig. 1 überein, mit der Ausnahme, daß drei getrennte KafhodenstrahlerzieugHngseinrichtungen an Stelle von einer vorhanden sind, welche dnei verschiedene Kathodenstrahlen liefern. Diese Strahlerzeugungsviorrichtungen sind- in der - Zeichnung nur schematisch dargestellt und müssen, praktisch sehr dicht benachbart angeordnet werden, so daß - die von ihnen erzeugten Kathodenstrahlen, nahezu; zusammenfallen. Dann können auch gemeinsame Fokussierungs- und Ablenkspulen benutzt werden. Eine Farbentrennung wird dadurch -erreicht, daß 'die Kathoden 140^ 142 und 144 durch X05 verschieden große Spannungen am Potentiometer 146 vorgespannt werden. Die entsprechenden Steuiergitter sind- an 'das Potentiometer über Lastwiderstände 148, 1-50- bzw. 152 angeschlossen. Der Abstand zwischen dem- Anzapfpunkt für die Kathiode ■ und dem Anzapf punkt · für das zugehörige Gitter auf dem Potentiometer 146, wird durch eine entsprechende mechanische Verbindung der beiden Kontakte, die durch punktierte Linien angedeutet ist, sichergestellt. Da diese Abstände für alle drei Kathoden die gleichen sind, ist die Vorspannung jedes Gitters .dieselbe. Jedoch haben die "Kathoden 140, 144, 142 verschiedene Potentiale und die Geschwindigkeit der drei Kathiodenstrahlen fällt also verschieden groß aus, so daß sie nach dem Durchtritt durch 'die Öffnungen 154 im Schirm 156 verschiedene Kurven durchlaufen. Die drei Strahlen gelangen daher auch auf verschiedene Phosphorstreifen, wie es an Hand der Fig. iA erläutert worden war, Der Widerstand des Potentiometers 146 ist außerordentlich klein und ist insbesondere

klein gegenüber den Werten der Widerstände 148, 'und 152. Der Grund hierfür ist ein zweifacher. Erstens ist der Widerstand zwischen Gitter und Erde bei jeder Kathode ungefähr. derselbe, und zweitens wird die Kathodengegenkopplung, welche durch den den bietreffenden Teil des Potentiometers durchfließenden Strahlstrom hervorgebracht wird, auf einen vernachlässigbaren Betrag vermindert. Die Quellen der verschiedenen Farbsignale 158, 160 und 162 sind jeweils mit den zu den Kathoden 140, und 144 gehörigen Gittern verbunden. Wenn man die Spannungen der Gitter gegenüber Erde genau gleich machen will, können die Größen der Widerstände 148, 150 und 152 geeignet geändert werden. In ähnlicher Weise kann man den geringen vorhandenen Betrag der Kathodengegenkopplung für alle drei Kathoden gleich machen, wenn man Widerstände von geeigneter Größe in Reihe in jede Kathodenzuleitung einschaltet.

Claims (13)

1. Patentansprüche:

   i. Kathodenstrahlröhre für die Wiedergabe von farbigen Fernsehbildern mit einem evakuierten Röhrenkolben und wenigstens einer Kathode, einem Steuergitter, einer Schirmelektrode sowie Einrichtungen zur Abtastung der Schirmelektrode mittels eines Elektronenstrahls, gekennzeichnet durch Öffnungen in dieser Schirmelektrode, durch welche wenigstens ein Teil des Elektronenstrahls hindurchtreten kann, sowie durch Gruppen von verschiedenfarbig leuchtenden Pbosphoren auf der von der Kathode abgewendeten Schirmseite, eine zusätzliche Elektrode in einem gewissen Abstand von dieser Schirmseite, welche die durch die Öffnungen hindurchtretenden Elektronen reflektiert, sowie durch Einrichtungen zur Steuerung dieser Reflexion, derart, daß die reflektierten Elektronen auf diejenigen Phosphorbelegungen auftreffen, welche den die zugehörige Farbkomponente übertragenden Signalen zugeordnet sind.
2. 2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Elektrode eine Mehrzahl von elektrischen Linsen bildet, so daß jeder Öffnung eine elektrische Linse gegenübersteht.
3. 3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Elektronenlinse die durch eine Öffnung hindurehtretendein Elektronen in einer solchen Richtung reflektiert, daß diejenigen Phosphorstreifen getroffen werden, denen die Öffnung zugeordnet ist.
4. 4. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche i_} 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen aus parallelen Schlitzen bestehen und 'die Phosphorbelegungen aus parallelen Phosphorstreifen zwischen diesen Schlitzen.
5. 5. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen kreisförmig sind und daß die Phosphorbelegungen jeder Gruppe in Ringen um diese Öffnungen herum angeordnet sind.
6. 6. Kathodenstrahlröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte zusätzliche Elektrode eine Mehrzahl von sägezahnartigen Vorsprüngen besitzt, welche derart angeordnet sind, daß jede Öffnung mit der schwach geneigten Flanke eines Sägezahmelements zusammenfällt, welches der betreffenden Öffnung zugeordnet ist.
7. 7. Kathodenstrahlröhre nach einem der Anspräche 1 bis 4, dadurch gekennieichnet, daß die zusätzliche Elektrode zwischen den 'erwähnten Öffnungen leitende Körper enthält, denen in mit ihrer Anordnung wechselnder Folge unterschiedliche Spannungen zugeführt werden.
8. 8. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche i, 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Elektrode Vertiefungen enthält, welche der Schirmelektrode zugewendet sind.
9. 9. Kathodenstrahlröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 'die genannte zusätzliche Elektrode so angeordnet ist, daß zwischen ihr und der Schirmelektrode 'ein elektrisches Feld entsteht, in welchem die Elektronen auf die Schirmelektrode reflektiert werden.
10. 10. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des elektrostatischen Feldes der Reihe nach synchron mit der Übertragung der den verschiedenien Grundfarben entsprechenden Signale geändert wird.
11. 11. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrostatische Feld eine feste Größe hat und die den Einzelfarben entsprechenden Signale sowohl der Kathode wie dem Steuergitter der Kathodenstrahlröhre zugeführt werden.
12. 12. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Elektrode so geformt ist, daß ihr 'elektrostatisches Feld eine in der Richtung senkrecht zur Auffallsrichtung des Kathodenstrahls liegende Komponente besitzt.
13. 13. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Herstellung von getrennten, je einer Grundfarbe zugeordneten Kathodenstrahlen, die gleichzeitig den Schirm abtasten, und Einrichrungeii zur Herstellung verschiedener Strahlgeschwindigkeiten dieser Kathodenstrahlen vorhanden sind.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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