DE933405C - Magnetische Ablenkvorrichtung fuer Kathodenstrahlroehren - Google Patents

Description

Vorliegende Erfindung betrifft elektromagnetische Ablenikmittel für Kathodenstrahlröhren, wie sie z. B. bei Fernsehapparaten oder Oszillographen verwendet werden. Bei dent letzteren ist es wün-Sidheniswert, auf dem Bildschirm die Wiedergabe einer Kurve in rechtwinkligen Koordinaten zu entwerfen. Obwohl sie a«ch in anderen Fällen, anwendbar ist, soll die Erfindung an Hand der baim Fernsehen auftretenden Probleme näher erläutert werden, woi es darauf ankommt, ein rechteckiges Bild ohne Geomatrieverzerrungen wiederzugebem.

Beim Fernsehen wird der Elektronenstrahl der Kathodenstrahlröhre üblicherweise¹ durch magnetische Felder abgelenkt, die von sägezahnföirmigen

Strömen konstanter Amplitude erzeugt werden,, wobei in der einen Richtung eine höhere Frequenz (Zeilen- oder Hoirizontalfrequenz), in der anderen darauf senkrechten Richtung eine niedrigere Frequenz (Bild- oder Vertikalfrequenz) zur Ablenkung benutzt wird. Jede Sägezahnschwingung besteht aus einem relativ langsam ansteigenden Ast (Hinlauf) und einem steil abfallenden, Ast (Rücklauf). Beim Fernsehen ist es erwünscht, daß das Gebiet, über welches der Elektronenstrahl auf dem Schirm geführt wird, möglichst rechteckige Form besitzt.

Wenn bei gegebenem Strom die beiden magnetischen Ablenkfelder über das ganze Gebiet, in welchem der abgelenkte Strahl sich befinden kann,

homogen, sind, und.wenn der Teil der Oberfläche des. Schirms, über den der Strahl geführt wird, Teil eimer Kugelfläche ist, deren Mittelpunkt im Mittelpunkt des obenerwähnten' Ablenkbereiche! liegt, soi wird der abgetastete Bereich auf dem Schirm,, von einem nicht zu nahe liegenden Punkt aus* betrachtet, die gewünschte rechteckige Form besitzen. Wenn aber· der Schirm eben ist oder' eine geringere Krümmung besitzt als oben angenommen, ίο so wird der abgetastete Bereich durch Liniiem begrenzt, die gegen den: Bereichsmitteipunkt zu konvex gekrümmt sind. Es entsteht eine so genannte KLssenverzeirrung.

Wenn bei horizontaler Abtastung¹ die FeIdsitärkein des horizontalen und des vertikalen Ablenkfeäides sich linear mit der Zeit ändern, wird außerdem der Maßstab auf der abgetasteten Bildfläche nicht überall der gleiche sein, sondern die Zeilen werden sich in der Mitte des abgetasteten' Bereichs enger zusammendrängen als· oben und unten, und sie werden in der Mitte kürzer sein als am oberen und, unteren Rand. Dais ist darauf zurückzuführen, daß der: mittlere Teil des· Schirmes näher· am Ablenkzenitrum, liegt als. die äußeren Teile.

Wenn bei einer Katodenstrahlröhre mit elektromagnetischen Ablenkrnitteln zur Ablenkung eines Kathodenstrahl» in zwei zueinander senkrechten Richtungen die abgetastete Fläche eine geringere Krümmung besitzt als, eine Kugel, deren Mittelpunkt im Strahleneenitrum. liegt, sind gemäß der Erfindung besagte: Ablenkmittel so beschaffen und angeordnet, daß sie magnetische Felder erzeugen, deren Kraftlinien konvex gegen den: Mittelpunkt des. Ablenkbereichs verlaufen. Ein derartiges Feld würde auf einem kugelförmigen Schirm, dessen Mittelpunkt im Mittelpunkt des Ablenkr'aumes liegt, einen abgetasteten Bereich ergeben, dessen Grenzlinien nach außen geliriimmt sind, so daß sich eine tonnenförmige Verzerrung des Bildes ergibt. Diese Tonnenverzerrung kompensiert die Kissenverzerrung, welche durch die geringere Schirmkrümmung erzeugt wird.

Die dann noch vorhandene Maßstabverzertung kann gemäß weiterer Erfindung durch Verwendung von Ablenkströimen, deren zeitlicher Verlauf nicht linear ist, wie weiter unten erläutert, korrigiert werden.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung sollen.

im folgendeni verschiedene Ablenkspulenformen als· Beispiele für die Anwendung der Erfindung an, Hand der Abbildungen näher beschrieben werden.

In Abb. ι ist ausgezogen, diiei erwähnte Kissenverzerrung, in gebrochenen Linien die Tonnenverzerrung dargestellt. In Abb. 2 ist im Schnitt der zylindrische Teil T einer Katodenstrahlröhre (Röhrenhals) dargestellt, welcher umgeben ist von einem. Ablenkspulensysfem,, welches aus dem ringförmigen: Jochkörper Y aus· magnetischem Material besteht und an· seiner inneren Oberfläche 4 parallel zu seiner Achse verlaufende Einspiarungen zur Aufnahme dar Spulenwindungen besitzt. Die an der inneren Oberfläche des· Zylinderringes, Y stehengebliebenen Teile i, 2, 3, 4, die als Magnetpoile wirken, liegen, unter 45 ° geneigt gegen die beiden, aufeinander senkrecht stehenden Ablenkrichtungen des Strahls auf dem Fluoreszenzschirm. Ein© Spule A, A₁ umgibt die beiden Pole 1 und 2, eine zweite Spule B, B₁ umgibt die! Pole 3 und 4. Die Paare von einander gegenüberliegenden! Spulen AA₁, BB₁ bzw. CC₁, DD₁ sind jeweils bei demi vorliegenden; Beispiel in Reihe geschaltet, sie können jedoch auch parallel geschaltet werden. Diei Anordnung ist so getroffen, daß, wennVertikalablenkströme durch das Spulenpaar AA₁ und BB₁ und wenn Horizontalablenkströme durch das andere Paar CC₁ und OD₁ fließen, die Pole 1 und 3 durch die Summe von Vertikal- und Horizontalamperewindungen, die Pole 2 und 4 durch die Differenz zwischen Vertikal- und Horizontalamperewindungen erregt werden.

Der Einfachheit halber sei angenommen, daß die Zeilenablenkung horizontal, geschieht, daß alsoi das die Zeilenablenkung bewirkende Feld annähernd vertikale Richtung besitzt. Das Zeilenablenkfeid, welches· durch eine Anordnung der beschriebenen Art erzeugt wird, ist derart beschaffen, daß die Feldstärke, vom Mittelpunkt des Feldes ausgehend, in vertikaler Richtung nach oben oder unten· progressiv abnimmt, während sie vom Mittelpunkt aus in horizontaler Richtung auf beiden Seiten zunimmt, wobei die Kraftlinien überall senkrechte Richtung besitzen.

Für eine schräge Ablenkrichtung, alsoi in den Bildecken, ändert sich die Feldstärke ebenfalls, indem die Kraftlinien· konvex gegenüber dom Mittelpunkt des Systems· verlaufen. Das Ergebnis dieser Änderungen in der Feldstärke und! Feldrichtung besteht darin, daß ein Elektron,, welches in schräger Richtung von der Achse abgelenkt ist, auf Grund der Vertikalkomponente seiner Ablenkung in einen Feldbereich wandert, wo die Vertikalkomponente des Feldes geringer ist, wotdurch seine horizontalei Ablenkung vermindert j.05 wird. Die Kraftlinien,, welche die Vertikalkomponente der Ablenkung bewirken· und, die nahezu horizontal verlaufen, sind in diesem Punkt ebenfalls· geneigt. 'Diese Neigung bewirkt eine weitere Verminderung der horizontalen Ablenkung. n₀

In gleicher Weise wird die vertikale Auslenkung bei gleichem Ablenkstrom am Rande des Bildes geringer als im mittleren Bereich,. Diese Effekte sind daher geeignet, die obenerwähnte Kissenverzerrung zu kompensieren. Ein weiterer Effekt des oben beschriebenen Feldverlaufs besteht darin, daß die Ablenkung vom Mittelpunkt in horizontaler Richtung durch· ein vertikal gerichtetes Feld das Elektron in einen Feldbereich, bringt, woi die Vertikalkomponente größer wird, so> daß die Ablenkung pro Einheit des Ablenksitram.es in inem Abstand vom Mittelpunkt größer ist als am Mittelpunkt selbst. Dies bewirkt eine ungleichmäßige Verlängerung der horizontalen Zeilen des Bildes einerseits und bewirkt andererseits bei der Bildablenkung, daß der Zeilenabstand oben und

unten größer wird; als in der Mitte. Dieser Effekt addiert sich zu der NicJitlineiarität des Maßstabs auf Grund der geringeren Schirmkrümmung, über den oben berichtet wurde. Diese beiden nicht linearen Effekte können kompensiert werden durch Verwendung von Ablenkströmen, bei denen mit steigendem Strom in positiver oder negativer Richtung· die Änderungsgeschwindigkeit abnimmt.

In, Abb. 3 ist die Form von einzelnem Spulemelementen, dargestellt, die für eine kegelstutnpfförmige Anordnung des Ablenksystems' geeignet sind. Man sieht, daß die Spulenköpfe flamschartig radial von der Röhrenachse weggebogen, sind.

Zwischen: den gebildeten Flanschen, kamm durch Eisendraht oder Eisenblech ein, magnetisches Joch, hergestellt werden, das in der Abbildung nicht dargestellt ist. Ein, solches System ist geeignet, auf dem kegelstumpfformigen Teil des Röhrenkolbcms angebracht zu werden. Der Grad der Kompensation für die Kissenverzerrung hängt vom dem, Verhältnis der Länge zum Durchmesser des durch das Ablenksystem gebildeten Magneten und vom der Anordnung der Spulenwindungen ab.

Die Wirkungsweise derartiger Spulen kann, unter Zuhilfenahme der Abb. 2 leichter verstanden werden. Es, ist ohne weiteres einzusehen, daß bei der gezeigten, Anordnung mit Magnetisieirungsströtnen in den Spulen. C und D der magnetische Fluß stärker zwischen, dem Polen 1 und 2 bzw. 4 und. 3 fließt als über das restliche Gebiet, welches die Spulen umgibt. Ein solcher magnetischer Fluß breitet sich in dem Zwischenraum zwischen den Polen aus und erzeugt daher Kraftlinien, die gegen den Mittelpunkt der Anordnung konvex sind. Man wird, bemerken, daß ohne die vorspringenden Pole i, 2, 3, 4 oder gar ohne irgendein Eisemjoch überhaupt die Verteilung der Amperewindungen in, den dargestellten Spulen derart ist, daß Kraftlinien erzeugt werden,, die konvex gegen, dien Mittelpunkt gekrümmt sind, und dieser Effekt wird unterstützt durch Anordnung benachbarter Windüngen, der Spulen AA₁, BB₁ derart, daß ihr Abstand voneinander geringer ist als von den benachbarten, Windungen der Spulen CC, DD. Derart angeordnete Windungen sollen, als »gebündelt« bezeichnet werden. Dies ist die Grundlage der Spulen, wie sie in- Abb. 3 gezeigt werden und die entweder mit einem Eisenjoch, mit glatter innerer Oberfläche oder ohne jedes Eisenjoeh betrieben werden können,. Es, sei erwähnt, daß am engeren, Ende des· Kerns, weicher diese Spule umgibt, das ist an dem, Ende¹, wo der Strahl in das, Spulenfeild eintritt, die Spulen »gebündelt« sind, wobei die Bündelung aber nicht sehr ausgeprägt ist, während am anderen Ende, woi der Strahl austritt, die Spulenbreite noch dieselbe ist, doch entsprechend dem größeren Röhrendurchmesser die Bündelung der Spulen, vergleichsweise größer ist, d. h. slLe sind verteilt im wesentlichen, wie in Abb. 2 dargestellt. Wo der Strahl eintritt, ist er noch unabgelenkt und liegt daher im Mittelpunkt des Querschnittes, so daß die Form des magnetischen Feldes an dieser Stelle für die Korrektion der Kissen-Verzerrung unerheblich ist. Während, der Strahl durch das Spulenfeld hindurchläuft, wird er abgelenkt, so daß durch Bündelung der Spulen im obigen Sinne am Austrittsende des Strahls eine geeignete Feldform gegeben ist, um die Korrektion, der Kissenverzerrung bei Elektronen zu erzeugen, die wesentlich aas der Strahlruhelage ausgelenkt sind. Bei der praktischen Durchführung werden Spulen hergestellt nach dar Art, wie sie z. B. in Abb. 3 dargestellt sind, die verschiedene Breiten für die am Eintritts- und am Austrittsende der parallel zur Röhremachse liegenden Spulenwindungen beisitzen. Durch Probieren kann eine geeignete Breite gefunden; werden, welche die notwendige Kissenverzerrungskorrektiioni ergibt.

Während in den, Beispielen magnetische Joche verwendet wurden, sei darauf, hingewiesen¹, daß ein, derartiges Joch nicht notwendig für die gewünschte Arbeitsweise der Spulen ist.

So erzeugt z, B. eine Anordnung, wie sie in Abb. 3 dargestellt ist, Pole, die in Abb. 2 durch i, 2, 3 und 4 dargestellt sind. Diese Pole werden allein durch die Verteilung der Windungen erzeugt und haben nicht eine bestimmte physikalische Ausdehnung, wie dies in Abb. 2 gezeigt ist. Für einen gegebenen Magnetisierungsstrom, in einer der Wicklungen liegt das, stärkste Feld,, das- aus der Oberfläche des S pulen systems heraustritt, in dem Zwischenraum χ zwischen den beiden Spulen: A und D der Abb. 3. Es wird also tatsächlich ein Pol an dieser Stelle gebildet, wenn man auch nicht eine präzise Begrenzung dieses Pols, angeben kann wie in Abb. 2. Während, die in Abb. 3 gezeigte Konstruktion für den Gebrauch auf einer kegelstumpfförmigen Röhrenoberfläche beschrieben ist, sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Erfindung in gleicher Weise auch bei Spulen für zylindrische oder anders geformte Röhrenoberflächen, angewandt werden kann.

Wenn nun außerdem der verwendete Schirm schräg zur unabgelenkten Strahlrichtung liegt, so werden die Ablenkströme soi moduliert, daß sie ein geradlinig begrenztes, aber trapezförmiges Gebiet eines, Schirmes, der senkrecht zur unabgelenkten Strahlrichtung stände, abtasten würden. Auch hier verhindert die vorgeschlagene Verzerrung des magnetischen Feldes¹, daß der abgetastete Bereich von krummen, Linien begrenzt ist.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   ι . Elektromagnetische Ablenkvorrichtung für Kathodenstrahlröhren;, insbesondere für Fernsehsender und -empfänger, bei der der Elektronenstrahl in zwei zueinander senkrechten. Richtungen abgelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation der Kissenverzerrung die Ablenkspule so bemessen ist, daß sie magnetische Felder erzeugen, deren Kraftlinien konvex gegen den Mittelpunkt des Ablenkbereichs verlaufen.
2. 2. Ablenkvorrichtung mach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ablenkspuilen, deren wirksame Windungen parallel zur Strahl-

   ruhelage verlaufen und die für jede Ablenkrichtung· aus zwei Teilspuletii bestehen, insbesondere an der Austrittsistelle des Kaithoden,-strahls aus dem Ablenkfeld, der Abstand zwi-" sehen- benachbarten Windungen von zur gleiche» Ablenkrichtung gehörigem Teilspulen geringer ist als der Abstand zwischen benachbartem Windungen von zu verschiedenen Ablenkriehtungen, gehörigen Teilspulen.
3. 3. Ablegevorrichtung nach Anspruch 1, daduireh gekennzeichnet, daß die Ablenkspulen) von. einem Joch aus magnetischem Material umgeben sind.
4. 4. Ablenkvorrichtung nach Anspruch' 3, dadurch gekennizeichnet, daß das· magnetische Joch mit Polschuhen versehen ist, die in den. Winkelhalbierenden der Ablenkrichtungen zwischen den Teilspulen hindurchragen.
5. 5. Betrieb'Sverfahren für eine Ablenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Ablenkspulen sagezahnförmige Ströme zugeführt werden, deren langsam, ansteigende Flanken derart nicht linear verzerrt sind, daß die Ma&tabsuntarschiede in dem. auf dem Schirm wiiedergegebenen rechteckigenBild kompensiert werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   I 509545 9.55