DE948616C - Elektronenstrahlroehre zur Wiedergabe farbiger Fernsehbilder - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 6. SEPTEMBER 1956

N 10427 Villa/21a¹

sind als Erfinder genannt worden

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenstrahlröhre zur Wiedergabe farbiger Fernsehbilder, ϊη der sich ein. Bildschirm und wenigstens zwei Elektronenspritzen befinden.

Zum Wiedergeben farbiger Fernsehbilder sind verschiedenartig gebaute Elektronenstrahlröhren vorgeschlagen worden. Ein neuerer Vorschlag beschreibt eine Elektronenstrahlröhre mit drei Elektronenspritzen, mittels derer drei konzentrierte Elektronenbündel auf einen Bildschirm gerichtet v/erden können, der drei in verschiedenen Farben aufleuchtende Leuchtstoffe enthält, die auf besondere Weise angeordnet und im Betrieb der Röhre von je einem Bündel einer bestimmten Elektronenspritze angeregt werden. Um das Bild zusammenzubauen, wird dem Steuergitter einer jeden Elektronenspritze, die wenigstens eine Kathode, ein Steuergitter, eine Anode und eine Elektronensammellinse enthält, ein bestimmtes Signal zugeführt. Es ist beschrieben worden, daß es nicht notwendig ist, den drei Spritzen Signale gleicher Bandbreite zuzuführen, weil es zum Erzielen eines guten Bildes genügt, daß einer einzigen Spritze ein Signal großer Bandbreite zugeführt wird. Diese Spritze

bestimmt dann die Bildschärfe. Bei den meisten heutzutage üblichen Systemen werden als die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau gewählt, und für visuelle Wahrnehmung hat es sich dabei als das Beste erwiesen, die Bildschärfe mit Hilfe des grünen Bildes zu bestimmen. Dies ist verständlich, weil das Auge im grünen Teil des Spektrums das größte Auflösungsvermögen aufweist. Für besondere Zwecke könnte die Bildschärfe jedoch auch ίο durch eine der anderen Farben bedingt werden.

Es gilt das vorstehend Erwähnte hinsichtlich der Bandbreite auch, wenn zwei oder mehr als drei Elektronenspritzen und eine entsprechende Anzahl Grundfarben Verwendung finden.

Man ist zur vorstehend erwähnten Erkenntnis hinsichtlich der Verwendung verschiedener Bandbreiten gelangt, weil man ein zusammengesetztes Fernsehsignal suchte, das eine nicht zu große Gesamtbreite einnehmen und vorzugsweise nicht breiter als ein Signal sein sollte, wie es beim Schwarzweißfernsehen Verwendung findet. Die Bauart einer Elektronenstrahlröhre für Farbfernsehen ist jedoch bisher noch nicht von der gewonnenen Erkenntnis beeinflußt. Es wurden normale Röhren mit drei einander gleichen Spritzen benutzt, die somit je eine gleiche Bildpunktgröße auf den Bildschirm lieferten.

Bei den Elektronenstrahlröhren gemäß der Erfindung ist der Zusammenbau des Elektrodensystems der gewonnenen Erkenntnis hinsichtlich der Bandbreiten angepaßt.

Eine Elektronenstrahlröhre gemäß der Erfindung zum Wiedergeben farbiger Fernsehbilder weist einen Bildschirm und wenigstens zwei Elektronenspritzen auf, die je wenigstens eine Kathode, ein Steuergitter, eine Anode und eine Elektronensammellinse enthalten, und ist dadurch gekennzeichnet, daß bei derjenigen Spritze, der das Signal größter Bandbreite zugeführt wird, das Verhältnis zwischen dem Abstand der Elektronenlinse vom Bildschirm und dem Abstand der Linse vom Bündelknoten geringer ist als bei den anderen Elektronenspritzen.

Unter »dem Abstand der Elektronenlinse vom Bildschirm« oder »dem Abstand der Elektronenlinse vom Bündelknoten« ist hier der Abstand des Bildschirms bzw. des Bündelknotens von der unendlich dünnen Linse zu verstehen, die die gleiche Wirkung wie die erwähnte Elektronenlinse ausüben würde. Der »Bündelknoten« ist bekanntlich die Bündeleinschnürung, die sich in der Nähe des Steuergitters ergibt, das meist eine Blende mit kleiner Öffnung ist.

Bei der Erfindung wird die bekannte Tatsache benutzt, daß die Bildpumktgröße auf dem Bildschirm abnimmt, je nachdem das Verhältnis zwischen dem Abstand der Elektroncnlinse vom Bildschirm und dem Abstand der Linse vom Bündelknoten abnimmt. Die Spritze, der das Signal größter Bandbreite zugeführt wird, ergibt somit in einer Röhre gemäß der Erfindung stets die geringste Bildpunktgröße auf dem Bildschirm. Diese Bildpunktgröße und mithin die Absolutwerte der beiden Abstände werden so bemessen, daß das Bild die erwünschte Bildschärfe aufweist. Für die anderen Spritzen werden ein Abstand oder beide Abstände anders bemessen, und daraus ergeben sich gewisse bauliche Vorteile, wie nachstehend näher erläutert wird.

~ Bei folgerichtiger Anwendung des vorstehend erwähnten Prinzips kann die Vergrößerung einer jeden Spritze, d. h. also das Verhältnis der erwähnten Bild- und Gegenstandsabstände, der Bandbreite der den Spritzen zugeführten Signale angepaßt werden.

Der Abstand der Elektronenlinsen vom Bildschirm kann gleich groß bemessen werden, und dann wird also der Abstand der Elektronenlinse vom Bündelknoten bei denjenigen Spritzen, denen die Signale geringerer Bandbreite zugeführt werden, geringer als bei der Spritze für das Signal der größten Bandbreite. Die Länge dieser Spritzen wird infolgedessen geringer, was eine erhebliche Einsparung an Material zur Folge hat und außerdem in der Elektronenstrahlröhre mehr Raum ergibt.

Es können jedoch auch die Elektronenlinsen in verschiedenen Abständen vom Bildschirm angeordnet werden. Dadurch ergibt sich ein besonderer baulicher Vorteil. Die Elektronenlinsen enthalten, ob sie elektrostatisch oder elektromagnetisch wirken, fast immer Teile, deren Durchmesser größer als derjenige der Anode der Spritzen ist. Dadurch, daß der Abstand vom Bildschirm jetzt verschieden ist, können, wenn die Unterschiede richtig bemessen sind, die Achsen der Elektronenspritzen näher beieinander angeordnet werden als wenn die Elektronenlinsen sich im gleichen Abstand vom Bildschirm befinden und somit sämtliche breiten Teile der Linsen nebeneinander angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform einer Elektronenstrahlröhre gemäß der Erfindung überlappen sich also die Projektionen der Teile der Elektronenlinsen der unterschiedlichen Spritzen auf eine zur Achse der Röhre senkrechte Fläche teilweise. Es leuchtet ein, daß sich durch diese Anordnung eine erhebliche Raumersparung ergibt und daß der Hals der Röhre, in dem die Spritzen angeordnet sind, viel schmaler sein kann.

Bei der zuletzt beschriebenen Bauart mit versetzten Elektronenlinsen können der Gegenstandsabstand und somit die Länge der Spritze verschieden bemessen werden, sofern die Bedingung erfüllt wird, daß das Verhältnis zwischen dem Bildabstand und dem Gegenstandsabstand bei der Spritze, der das Signal größter Bandbreite zügeführt wird, geringer ist als das entsprechende Verhältnis bei den anderen Spritzen.

Eine sehr einfache Ausführungsform einer Röhre mit drei Spritzen ergibt sich, wenn die Achsen der Spritzen parallel sind und die Elektronenlinse der mittleren Spritze sich näher beim Bildschirm befindet. In dem Falle können die zwei äußeren Spritzen gleich lang und die mittlere Spritze so lang ausgebildet werden, daß die Kathoden der drei Spritzen gleichen Abstand vom Bildschirm haben. Es können jedoch auch die drei Spritzen gleich lang ausgebil-

det werden, weil dabei infolge des geringeren Bildabstandes der Linse der mittleren Spritze die Bedingung dennoch erfüllt wird, daß die letztere Spritze die geringste Vergrößerung aufweist. Für Massenherstellung kann es wichtig sein, nur Spritzen einer einzigen Art herstellen zu brauchen. Obgleich in neueren Röhren meist drei Spritzen vorhanden sind, ist es einleuchtend, daß die Erfindung auch bei Röhren mit zwei oder mehr als drei ίο Spritzen Anwendung finden kann. Auch ist es nicht notwendig, daß die Achsen der Spritzen parallel zueinander sind, beispielsweise die Kanten eines geraden gleichseitigen Prismas bilden. Manchmal wird es nämlich den Vorzug verdienen, die Achsen der Spritzen unter einem solchen Winkel zueinander anzuordnen, daß sich die Elektronenstrahlen in einem Punkte des Bildschirms schneiden. In dem Falle sind nämlich keine zusätzlichen Felder erforderlich, um die ursprünglich parallelen Elektronenstrahlen zusammenzubringen.

Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung näher erläutert, in der

Fig. ι schematisch den Aufbaui einer Elektronenstrahlröhre mit drei Elektronenspritzen darstellt, deren Achsen parallel sind und in einer Ebene liegen,

Fig. 2 den Hals einer Elektronenstrahlröhre gemäß der Erfindung mit drei Elektrönenspritzen darstellt, die einen solchen Winkel miteinander einschließen, daß sich ihre Achsen in einem Punkt des Bildschirms schneiden,

Fig. 3 den Hals einer Elektronenstrahlröhre gemäß der Erfindung mit drei Elektronenspritzen darstellt, deren Achsen die Rippen eines geraden gleichseitigen Prismas bilden,

Fig. 4 eine Seitenansicht des in Fig. 3 dargestellten Röhrenhalses ist und

Fig. 5 den Hals einer Elektronenstrahlröhre gemäß der Erfindung mit drei Elektronenspritzen darstellt, deren Achsen parallel sind und in einer Ebene liegen, während die Elektronenspritzen ungleich lang sind.

In Fig. ι besteht die Elektronenstrahlröhre aus einem zylindrischen Teil 1 und einem anschließenden kegelförmigen Teil 2, der durch ein durchsichtiges Fenster 3 abgeschlossen wird. Auf diesem Fenster befindet sich ein Leuchtschirm 4. Im Hals 1 der Röhre sind drei Elektronenspritzen angeordnet, wobei zu bemerken ist, daß die äußeren Elektronenspritzen einander völlig gleich sind. Deshalb ist nur eine einzige dieser Spritzen mit Bezugsziffern versehen. Diese Spritzen enthalten eine Kathode 5, eine Blende 6, die als Steuergitter wirksam ist, eine Sauganode 7, eine Anode 8, eine zusätzliche Elektrode 9 und eine Schlußelektrode 10. Infolge der Zusammenarbeit der Elektroden 5, 6 und 7 ergibt sich angenähert in der Durchlaßöffnüng der Elektrode 6 ein Bündelknoten. Dieser wird mit Hilfe der Elektronenlinse, die aus den Elektroden 8, 9 und 10 besteht, auf dem Leuchtschirm 4 abgebildet. Die Elektroden 8, 9 und 10 bilden eine sogenannte Einpotentiallinse, weil die Elektroden 8 und 10 elektrisch unmittelbar miteinander verbunden sind.

Die Elektrode 9 hat ein Potential, das niedriger als dasjenige der Elektroden 8 und 10 ist. Die mittlere Elektrodenspritze enthält eine Kathode 14, eine Steuerelektrode 15, eine Sauganode 16, eine Anode 17, eine zusätzliche Elektrode 18 und eine Schluißelektrodei9· Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist die Einpotentiallinse, die aus den Elektroden 17, 18 und 19 besteht, näher beim Bildschirm 4 angeordnet. Infolgedessen ist für diese Linse das Verhältnis zwischen dem Abstand vom Bildschirm 4 und dem Abstand vom Bündelknoten, der sich angenähert in der. Öffnung der Blende 15 ergibt, geringer als das entsprechende Verhältnis für die Linsen der übrigen zwei Elektronenspritzen. Die mittlere Spritze ist also die Spritze, der im Betrieb die Signale größter Bandbreite zugeführt werden. Die Ablenkung der drei Elektronenstrahlen erfolgt mit Hilfe der Ablenkspulen 20 und 21 und zweier nicht dargestellter Spulen, die die Ablenkung in der Zeichenebene besorgen. Zwischen den Elektronenspritzen und den Ablenkspulen wird ein derartiges Feld erzeugt, daß sich die Elektronenstrahlen in einem Punkt 13 des Bildschirms 4 schneiden. Deutlichkeitshalber ist dieses'Feld, das an sich für die Erfindung nicht von Belang ist, nicht dargestellt. Es sind jedoch viele Bauarten von elektromagnetisch und bzw. oder elektrostatisch arbeitenden Elektrodensystemen zum Zusammenbringen der drei Elektronenstrahlen beschrieben worden. Wie aus der Figur ersichtlich ist, sind die zwei äußeren Spritzen erheblich kürzer als die mittlere Elektronenspritze. Im Vergleich mit einer Röhre der bisher beschriebenen Bauarten sei bemerkt, daß die mittlere Elektronenspritze die gleiche Länge wie die.für diese bekannten Röhren vorgeschlagenen Spritzen hat. Die äußeren Spritzen sind jedoch erheblich kürzer als die entsprechenden" Spritzen dieser bekannten Röhren.

In Fig. 2 sind im Hals 22 drei Elektronenspritzen unter einem solchen Winkel miteinander angeordnet, daß sich ihre Achsen in einem Punkt des (nicht dargestellten) Bildschirms schneiden. Nur die Anoden und die Einpotentiallinsen der Spritzen sind dargestellt. Wie aus der Figur hervorgeht, enthalten die drei Linsen der Spritzen die zusätzlichen Elektroden 23, 24 und 25, die erheblich breiter als die Anoden 26, 27 und 28 sind. Dadurch, daß die Linse der mittleren. Spritze näher beim Bildschirm angeordnet ist, können die äußeren Elektronenspritzen so angeordnet werden, daß die Projektionen der Elektroden 23, 24 und 25 auf eine zur Achse 29-29 der Röhre senkrechte Ebene sich überlappen. Auf diese Weise ergibt sich eine erhebliche Einsparung an Raum, weil sonst der Hals so breit wie die Summe der Durchmesser der Elektroden 23, 24 und 25 sein müßte. Bei dieser Bauart sind die Elektronenlinsen der äußeren Spritzen gleichent- iao fernt vom Bildschirm. Dies ist jedoch nicht notwendig und manchmal sogar unmöglich, wie an Hand der Fig. 3 erläutert wird.

In Fig. 3 sind die drei Elektronenspritzen so angeordnet, daß ihre Achsen die Kanten eines geraden gleichseitigen Prismas bilden. Wie bei der Ausfüh-

rungsform nach Fig. 3 werden auch hier die Elektronenstrahlen mit Hilfe eines besonderen Feldes so abgebogen, daß sie sich in einem Punkt des Fangschirmes schneiden. Die Elektronenspritzen, die schematisch durch die Rechtecke 30, 31 und 32 dargestellt sind, sind hier in gesonderten Röhren 33, 34 und 35 untergebracht. Die Elektronenlinsen wirken elektromagnetisch und bestehen aus den Spülen 36, 37 und 38. Die Elektronenspritze 30 und die

Spule 36 bilden das System, dem das Signal der größten Bandbreite zugeführt wird. Wie aus der Fig. 4 besser ersichtlich ist, bilden die Achsen der Elektronenspritzen die Rippen eines geraden gleichseitigen Prismas, die näher beieinander liegen, als

die Summe der Strahlen der Außenseiten der Spulen, was dadurch ermöglicht wird, daß die Spulen in der Längsrichtung versetzt angeordnet sind. In Fig. 4, die eine Projektion auf eine zur Röhrenachse senkrechte Ebene ist, überlappen sich die Spulen somit teilweise. Eine ähnliche Anordnung ist möglich, wenn elektrostatische Fokussierung mit erweiterten Zylindern, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, Anwendung findet.

In Fig. S ist der Hals einer Elektronenstrahl-

röhre gemäß der Erfindung dargestellt, in dem drei Elektronenspritzen angeordnet sind, wobei die Linsen nicht ganz gleich ausgebildet sind. Die Achsen der Spritzen sind parallel und liegen in einer Ebene, und die Länge der Spritzen ist, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, verschieden. Die Elektronenlinsen der äußeren Spritzen bestehen aus den Elektroden 39, 40 und 41 bzw. 42, 43 und 44. Die Elektronenlinse der mittleren Spritzen besteht aus den Elektroden 45, 46 und 47. Wie ersichtlich, ist die Elektrode 46 breiter als die Anode 45 der mittleren Spritze. Hierdurch ergibt sich eine bessere Linse. Weil jedoch die Linsen versetzt angeordnet sind, können die Achsen der Spritzen näher beieinander liegen als die Summe der Halbmesser der Elektroden 41 und 46 bzw. 44 und 46. Bei dieser Ausführungsform befinden sich in Höhe der Elektronenlinse der mittleren Spritze die Ablenkelektroden 48 und 49 bzw. 50 und 51 der äußeren Spritzen. Mit Hilfe dieser Sätze Ablenkelektroden lassen sich die zwei äußeren Elektronenstrahlen auf den Punkt richten, in dem der mittlere Elektronenstrahl den Bildschirm schneidet. Durch die Anwendung der Erfindung ergibt sich, wie aus der Figur ersichtlich ist, ein sehr kompakter Aufbau des Elektrodensystems.

Obgleich in den Figuren Elektronenspritzen dargestellt sind, die auch eine Sauganode enthalten, bedeutet dies nicht, daß diese Sauganode ein wesentlicher Teil einer Röhre gemäß der Erfindung ist.

Es ist ohne weiteres möglich, eine sogenannte Triodenspritze zu verwenden oder beispielsweise weitere Elektroden zwischen der Anode und der Kathode anzuordnen. Wenn hier bei der Erläuterung der Erfindung von Elektronenlinse die Rede ist, sind ausschließlich diejenigen Linsen zu verstehen, die zwischen der Anode und dem Ablenkungsfeld gebildet werden und beispielsweise nicht die Elektronenlinse, die sich zwischen der Anode und der Sauganode ergibt.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektronenstrahlröhre zur Wiedergabe farbiger Fernsehbilder mit einem Bildschirm und wenigstens zwei Elektronenspritzen, die je wenigstens eine Kathode, ein Steuergitter, eine Anode und eine Elektronensammellinse enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Spritze, der das Signal der größten Bandbreite zugeführt wird, das Verhältnis zwischen dem Abstand der Elektronenlinse vom Bildschirm und dem Abstand der Linse vom Bündelknoten kleiner ist als bei den anderen Elektronenspritzen.

2. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenlinse der Spritze, der das Signal der größten Bandbreite zugeführt wird, näher beim Bildschirm angeordnet ist als die Elektronenlinse einer der anderen Spritzen.

3. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand . des Bündelknotens vom Bildschirm bei sämtlichen Spritzen gleich groß ist.

4. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände sämtlicher Elektronenlinsen vom Bildschirm gleich groß sind.

5. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Elektronenlinsen Teile enthält, deren Durchmesser größer ist als derjenige der Anode der betreffenden Spritze und daß sich die Projektionen der Elektroden der Elektronenlinsen auf eine zur Röhrenachse senkrechte Ebene teilweise überlappen.

6. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß drei Elektronenspritzen vorgesehen sind, deren Achsen parallel sind und in einer Ebene liegen, wobei die Elektronenlinsen der mittleren Spritze näher beim Bildschirm angeordnet ist als die Elektronenlinsen der zwei äußeren Spritzen und die Abstände der Elektronenlinsen der zuletzt erwähnten Spritzen vom Bildschirm gleich sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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