DE972941C - Strahlsteuereinrichtung fuer eine Kathodenstrahlroehre, insbesondere eine Farbfernseh-Wiedergaberoehre - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 5. NOVEMBER 1959

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Die Erfindung betrifft eine Strahlsteuereinrichtung für eine Kathodenstrahlröhre, insbesondere eine Farbfernseh-Wiedergaberöhre, mit Strahlerzeugern für mehrere auf dem Schirm konvergierende Elektronenstrahlen und mit einer Ablenkanordnung, durch weiche die Elektronenstrahlen gemeinsam zur Abtastung eines Rasters auf dem Bildschirm veranlaßt werden, wobei die Abstände •des Schnittpunktes der Strahlen von der Ablenkebene an praktisch allen Stellen des Schirmes verschieden sind.

Bei Kathodenstrahlröhren, die mit großen Ablenkwinkeln arbeiten, ist es bekannt, die Strahlfokussierung in Abhängigkeit vom Ablenkwinkel zu steuern. Es ist ferner bekannt, daß bei Fernsehbildern in einzelnen Bildzonen eine Unscharfe dadurch entstehen kann, daß der Strahl durch Streukraftlinien des Ablenkfeldes defokussiert wird, und daß man diesen störenden Effekt dadurch beseitigen kann, daß man durch besonders geformte Polschuhe in dem vom Elektronenstrahl zwischen dem Ablenksystem und der Auftreffstelle durchlaufenen Raum ein Kraftlinienfeld erzeugt, das senkrecht zur Richtung des Elektronenstrahls in dem betreffenden Raumpunkt steht und eine Defokussierung des Elektronenstrahles verhindert.

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Auch bei Ikonoskopen, deren Bildschirm schräg zur Röhrenachse steht, ist es bekannt, den abtastenden Strahl dynamisch zu fokussieren.

Diese bekannten Maßnahmen haben sich jedoch für manche Zwecke als nicht ausreichend erwiesen. Besondere Schwierigkeiten treten bei Mehrstrahlelektronenröhren auf, deren Strahlen in der Ablenkebene verhältnismäßig große Abstände voneinander besitzen und trotzdem exakt in einem Punkt ίο auf dem Bildschirm zusammenfallen müssen. Es ist dabei im Prinzip gleichgültig, ob die Strahlen durch mehrere Strahlerzeugungssysteme erzeugt werden oder ob ein einziger Strahl vorabgelenkt wird, so daß er im Laufe eines Zyklus von verschiedenen Richtungen kommend auf dem Bildschirm auftrifft.

Die der Erfindung zugrunde liegenden Probleme sollen beispielsweise an Hand einer Dreifarben-Farbfernsehröhre erklärt werden, die mit einem Mosaikschirm und einer davor angeordneten Viellochblende arbeitet; der Mosaikschirm besteht dabei aus einer großen Anzahl von Farbphosphorpunkten, die in Dreiergruppen angeordnet sind, wobei jede Gruppe je einen Phosphor enthält, der bei Anregung durch Elektronen in einer anderen Grundfarbe emittiert.

Bei derartigen Farbfernsehröhren muß gefordert werden, daß die drei den drei Grundfarben entsprechenden Elektronenstrahlen an jeder Stelle des Bildschirmes dieselbe öffnung der Viellochblende durchsetzen, da sich sonst untragbare Farbverfälschungen ergeben würden. Bei Verwendung der bekannten Maßnahmen ergaben sich immer noch Restfehler, die offensichtlich von nicht zu vermeidenden Unsymmetrien in der Geometrie der Röhre, beispielsweise der Einrichtung der Strahlerzeugungssysteme, von unsymmetrierenden Ablenkfeldern oder von Streufeldern aus den Ablenkkreisen herrühren. Durch die Erfindung soll eine Strahlsteuereinrichtung für eine Kathodenstrahlröhre angegeben werden, die auch die Kompensation solcher Restfehler und Unsymmetrien erlaubt. Sie ist gekennzeichnet durch eine erste Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer ersten sägezahnförmigen und einer ersten parabelförmigen Schwingung, deren Dauer und Wiederholungsfrequenz der Horizontalablenkung des Rasters entspricht; weiterhin durch eine zweite Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer zweiten sägezahnförmigen und einer zweiten parabelförmigen Schwingung, deren Dauer und Wiederholungsfrequenz der Vertikalablenkung des Rasters entspricht; ferner durch eine Schaltung z.ur Vereinigung der sägezahnförmigen und parabelförmigen Schwingungen und schließlich durch eine elektronenoptische Einrichtung in der Nähe der Strahl wege vor der Rasterablenkanordnung, der die vereinigten Schwingungen so zugeführt werden, daß die Einzelstrahlen an allen Punkten des Schirmes zusammenfallen. Vorzugsweise enthalten die Schaltungsanordnungen jeweils RC-Netzwerke.

Einer Anordnung, bei welcher die getrennten Elektronenstrahlen durch mehrere unabhängige Strahlerzeugungssysteme erzeugt werden, ist eine Anordnung gleichzusetzen, bei welcher ein durch ein einziges Strahlerzeugungssystem erzeugter Strahl durch eine entsprechende Einrichtung vor Eintreten in die Ablenkanordnung und Fokussieranordnung so abgelenkt wird, daß sich die Wirkung von mehreren getrennt erzeugten Strahlen ergibt.

Die Einrichtung zur Strahlablenkung und die elektronenoptische Einrichtung zur Aufrechterhaltung der Konvergenz kann entweder elektromagnetischer oder elektrostatischer Natur sein. Bei einer der dargestellten Ausführungsformen wird eine elektromagnetische Ablenkung und eine elektrostatische Elektronenoptik verwendet. Bei einer anderen im folgenden dargestellten Ausführungsform ist sowohl die Ablenkung als die Einrichtung zur Sicherstellung der Konvergenz elektromagnetischer Natur.

Fig. ι ist eine Darstellung eines Teils des Problems der Erreichung guter Konvergenz mehrerer Elektronenstrahlen in allen Punkten der Schirmelektrode;

Fig. 2 ist eine Darstellung eines weiteren Teils des Konvergenzproblems;

" Fig. 3 eine Veranschaulichung einer Form eines elektronenoptischen Systems, welches bei einer Einrichtung nach der Erfindung verwendet werden kann;

Fig. 4 ist ein Schaltbild eines Fernsehempfängers, in welchem eine Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit einer Kathodenstrahlröhre verwendet wird, die mehrere Elektronenstrahlerzeuger und ein elektrostatisches elektronenoptisches Konvergenzsystem besitzt;

Fig. 5 schließlich stellt ein Schaltbild eines Fernsehempfängers dar, in welchem von der Erfindung in einer anderen Form Gebrauch gemacht wird und in welchem eine Kathodenstrahlröhre mit nur einem einzigen Elektronenstrahlerzeuger sowie einem elektromagnetischen elektronenoptischen Konvergenzsystem vorkommt. Diese Einrichtung zur Erreichung der Konvergenz beruht auf einer Umlaufbewegung des Elektronenstrahls.

Zunächst sei das durch die Erfindung zu lösende Problem genauer erläutert. Zu diesem Zweck soll die Fig. 1 näher betrachtet werden. In dieser sind die geometrischen Relationen zwischen zwei Elektronenstrahlen dargestellt. Der Winkel zwischen den beiden Strahlen und der Winkel, den diese mit der Achse und ferner mit der Schirmebene einschließen, ist erheblich vergrößert gezeichnet. Diese vergrößerte Darstellung ist zum Verständnis der kritischen Beziehungen zwischen den Strahlen förderlich. Es wird angenommen, daß die hier betrachteten Strahlen in Punkten erzeugt werden, die in gleichem Abstand oberhalb und unterhalb der Längsachse der Röhre liegen. Die Darstellungen in dieser Figur sind in Wirklichkeit Projektionen der Strahl wege in eine senkrechte Ebene. Der Einfachheit halber werden jedoch im folgenden diese Projektionen der Strahlen kurzerhand als die Elektronenstrahlen selbst bezeichnet.

Die Mittelachse der Kathodenstrahlröhre wird durch die Linie 11 dargestellt. Die oberen und unteren Strahlen 12 und 13 verlaufen zur Mittelachse 11 unter dem jeweils gleichen Winkel a. Dieser Winkel wird im folgenden als der Konvergenzwinkel der Strahlen bezeichnet. Die Linie 14 stellt die Ebene dar, in welcher die Ablenkung der Strahlen stattfinden würde. In Abwesenheit einer Ablenkung konvergieren die Strahlen 12 und 13 im Punkt 15 der Achsen in der Ebene der Schirmelektrode 16. Man sieht, daß der Konvergenzpunkt 15 in senkrechter Richtung in der Mitte der Schirmelektrode liegt.

Es sei nun angenommen, daß für Farbfernsehzwecke der Schirm 16 mit einer Vielzahl von Öffnungen versehen sei, von denen eine im Punkt 15 liegt. Beide unabgelenkten Strahlen 12 und 13 gehen durch diese Öffnung unter einem Winkel α zur Achse 11 hindurch. Somit treffen diese Strahlen einen in Fig. 1 nicht mit dargestellten Lumineszenzschirm unter verschiedenen Winkeln, so daß sie dessen Leuchtstoffteilblenden bzw. Leuchtstoffteilelementflächen getrennt erregen. Zum erfolgreichen Betrieb einer Einrichtung dieser Art ist jedoch notwendig, daß die Strahlen in allen vom Mittelpunkt entfernten Punkten ebenfalls in der Ebene der Schirmelektrode konvergieren. Es wird nun im folgenden zunächst erläutert, daß zur Erreichung dieser Konvergenz noch zusätzliche Einrichtungen zu den gewöhnlichen Elektronenstrahlablenkeinrichtungen hinzutreten müssen.

Zur Betrachtung dieses Teils des Problems der Sicherstellung der Konvergenz mehrerer Strahlen sei angenommen, daß die Ablenkung der Elektronenstrahlen 12 und 13 in vertikaler Richtung praktisch in der Zeichenebene der Fig. 1 vor sich geht. Es sei ferner angenommen, daß unter dem Einfluß eines geeigneten Ablenksystems, welches in der Ebene der Linie 14 wirksam ist, beide Strahlen 12 und 13 nach aufwärts um einen Winkel +& abgelenkt werden. Die abgelenkten Strahlen verlaufen dann längs der punktierten Linien 12 a und 13 a. Es soll außerdem angenommen werden, daß die Achse 11 ebenfalls um den Winkel +& geschwenkt sei, so daß sie dann in die Lage der punktierten Linie na kommt. Man sieht, daß der Konvergenzwinkel α zwischen den abgelenkten Strahlen 12 a und 13 a einerseits und zwischen der punktiert gezeichneten Achsenlage na unverändert den Wert a hat. Jedoch liegt der Punkt 17, in welchem der abgelenkte Strahl 12 a die geschwenkte Achse η α schneidet, erheblich vor der Schirmelektrode 16. Dieser Punkt 17 fällt auch keineswegs mit dem Punkt 18 zusammen, in welchem der abgelenkte Strahl 13 a die geschwenkte Achse η α schneidet. Die abgelenkten Strahlen 12a· und 13a treten somit nicht durch dieselbe Öffnung in der Schirmelektrode 16 hindurch. Aus diesem Grunde werden also zwei verschiedene Elementarflächen des Lumineszenzschirms von den Strahlen 12 a und 13 a erregt.

Wenn die Elektronenstrahlen 12 und 13 nach abwärts um einen Winkel —b abgelenkt werden und somit längs der strichpunktierten Geraden 12 b und 13 & verlaufen, schneiden sie die geschwenkte Achse 11 & ebenfalls in verschiedenen Punkten, von denen keiner in der Ebene der Schirmelektrode liegt. In diesem Falle liegt der Schnittpunkt zwischen dem abgelenkten Strahl 12 & mit der geschwenkten Achse 11 & im Punkt 19, der einen endlichen Abstand von der Ebene der Schirmelektrode 16 besitzt, wobei dieser Abstand ebenso groß ist wie der Abstand des obenerwähnten Punktes 18 von der Schirmelektrodenebene. Ferner schneidet der nach abwärts abgelenkte Strahl 13 & die Achse 11 b im Punkt 20. Dieser Punkt liegt ebensoviel vor der Schirmelektrode wie der Punkt 17, der den Schnittpunkt des nach oben abgelenkten Strahls 13 a mit der Achse 11 α darstellt.

Der Bogen oder die Kurve 21 stellt den geomeirischen Ort der Schnittpunkte der Strahlen 12 mit der jeweiligen Achse 11 der Röhre dar. Ebenso ist der Bogen oder die Kurve 22 der geometrische Ort der Schnittpunkte des Strahls 13 mit der jeweiligen Röhrenachse. Diese Kurven veranschaulichen daher graphisch die notwendige Steuerung, welche das elektronenoptische System erfahren muß, um eine genaue Konvergenz der Strahlen in allen Punkten der Ebene einer Schirmelektrode zu bewerkstelligen. Für kleine Werte des Konvergenz- go winkeis α kann die Kurve 22 durch die Gleichung

-^ = i [i +cos (a + 26)]

dargestellt werden. In dieser bedeutet S den Abstand zwischen der Ablenkebene 14 und der Schirmelektrode 16. S₀ ist der Abstand zwischen der Ablenkebene 14 und dem Schnittpunkt des abgelenkten Strahls 13 a mit der geschwenkten Achse 11 α, sofern keinerlei Konvergenzsteuerung angewendet wird. Die obenerwähnte Gleichung stellt auch die Kurve 21 dar, wenn man das Vorzeichen des Winkels α umkehrt.

Bei Betrachtung der Fig. 1 kann man ohne weiteres erkennen, daß die Lösung des Problems der Erreichung einer Konvergenz mehrerer Elektronenstrahlen an allen Punkten des Fernsehrasters nicht ohne weiteres durch Anbringung einer Schirmelektrode von einer bestimmten Krümmung möglich ist. Im vorliegenden Fall würde eine als Kornpromiß zu betrachtende Schirmelektrodenform etwa längs der Kurve 23 verlaufen müssen, welche etwa in der Mitte zwischen den Kurven 21 und 22 liegt. Die Kurve 23 stellt den geometrischen Ort der Konvergenzpunkte der Strahlen 12 und 13 dar. In der Praxis kann eine starke Annäherung der Kurven 21 und 22 an die Kurve 23 durch Verkleinerung des Konvergenzwinkels α erreicht werden. Nichtsdestoweniger würde eine solche Schirmelektrodenform nicht besonders gut für Fernsehwiedergabezwecke geeignet sein. Vielmehr ist für Fernsehwiedergabe möglichst eine ebene Schirmelektrode anzustreben.

Es sei nun die Fig. 2 der Zeichnung betrachtet, in welcher graphisch ein weiterer Teil des Projlems der Sicherstellung der Strahlkonvergenz in

allen Punkten der Ebene einer Schirmelektrode veranschaulicht ist. An Hand dieser Figur wird die Ablenkung der Strahlen 12 und 13 in waagerechter Richtung betrachtet und dabei die Strahlablenkung in senkrechter Richtung außer Acht gelassen. Die Figur ist eine perspektivische Darstellung, von der Seite des Elektronenstrahlerzeugers aus gesehen, und zwar von einem Punkt aus, der oberhalb und ein wenig seitlich der Mittelachse der Röhre liegt. Um die perspektivische Lage deutlicher zu machen, ist die Fig. 2 in Form eines durchsichtigen Würfels 24 gezeichnet. Wie man sieht, bildet die Schirmelektrode 16 die Rückwand des Würfels. Die senkrechte Linie 25 in der Mitte der Vorderwand 26 gibt die Achse an, um welche die Strahlen 12 und 13 in waagerechter Richtung abgelenkt werden. Die waagerechte' Linie 27 auf der Schirmelektrode 16 veranschaulicht den gewünschten geometrischen Ort der Strahlenkonvergenz. Wie dargestellt, Hegen die Strahlen 12 und 13 unter gleichen Winkeln zur Längsachse 11. Solange keine Strahlablenkung vorhanden ist, konvergieren diese Strahlen im Punkt 28 in der Mitte des Schirmes 16 auf der waagerechten Linie 27.

Es sei nun angenommen, daß die Strahlen 12 und 13 nach links abgelenkt werden, so daß sie längs der punktierten bzw. strichpunktierten Linie 12 c bzw. 13 c verlaufen. Da oben vorausgesetzt war, daß keine Strahlablenkung in senkrechter Richtung stattfinden soll, konvergieren die Strahlen im Punkt 29 auf der geschwenkten Achse nc. Man sieht jedoch, daß der Punkt 29 räumlich erheblich vor der Schirmelektrode 16 liegt. In ähnlicher Weise tritt bei der Ablenkung der Strahlen 12 und 13 nach rechts ein Schnittpunkt 31 mit der geschwenkten Achse xid auf, der ebenfalls räumlich erheblich vor der Ebene der Schirmelektrode 16 liegt, wie sich aus der Verfolgung der punktierten Linie 12 d und der strichpunktierten Linie 13 ti in Fig. 2 ergibt.

Man erkennt, daß unabhängig von der waagerechten Ablenkung der Strahlen 12 und 13 der Konvergenzpunkt auf der Achse 11 stets denselben radialen Abstand von der das Ablenkungszentrum darstellenden Achse 25 hat. Der geometrische Ort der Konvergenzpunkte wird durch den Bogen 32 .dargestellt. Bei Projektion dieser Kurve 32 in eine waagerechte Ebene ergibt sich ein Kreisbogen, dessen Mittelpunkt auf der Linie 25 liegt. Um die einander entgegenwirkenden Effekte, welche bei dieser Art von Ablenkung für den Betrieb der Röhre entstehen, deutlicher zu veranschaulichen, sind in Fig. 2 die abgelenkten Strahlen bis zu denjenigen Punkten verlängert gezeichnet, in denen sie die Schirmelektrode 16 durchstoßen. Der abgelenkte Strahl 12 c durchsetzt die Schirmelektrode im Punkt 33, der merklich unterhalb der waagerechten Linie 27 liegt. Ebenso durchsetzt der Strahl 13 c den Schirm im Punkt 34 wesentlich oberhalb der Linie 27. Ähnliches gilt für die andere Extremlage der waagerecht abgelenkten Strahlen. Die Abweichung von der Linie nimmt mit zunehmendem Ablenkwinkel zu. Da der geometrische Ort der Konvergenzpunkte ein Kreisbogen ist, wird durch einen Kreisbogen auch die erforderliche Konvergenzsteuerung dargestellt. Die laufende Nachsteuerung der Konvergenz der Elektronenstrahlen, welche notwendig ist, um mehrere Elektronenstrahlen in allen Punkten der Ebene einer Schirmelektrode zur Konvergenz zu bringen, wird am besten als ein Kompromiß zwischen den beiden verschiedenen Steuerbedingungen für die beiden verschiedenen Teile des Ablenkungsproblems gewählt. Diese beiden Teile sind oben lediglich zur Veranschaulichung der besonderen angenommenen Strahlprojektionen als horizontale und vertikale Ablenkung bezeichnet. Mit Rücksicht auf die vorstehende Behandlung des Problems erkennt man, daß die notwendige Strahlkonvergenz, die durch ein beliebiges axialsymmetrisches, elektronenoptisches System hervorgerufen wird, notwendigerweise einen Kompromiß zwischen der Korrektur gemäß dem geometrischen Ort 32 in Fig. 2 und dem geometrischen Ort 23 in Fig. 1 darstellt.

Eine Möglichkeit, die gewünschte Konvergenz mehrerer Elektronenstrahlen bei waagerechter und senkrechter Ablenkung zu erreichen, besteht in der Verwendung zweier getrennter asymmetrischer elektronenoptischer Systeme oder gleichwertiger Linsen. Diese Systeme können genau mit derjenigen astigmatischen Asymmetrie hergestellt werden, welche vorhanden sein muß, um die beiden Arten von Konvergenz hervorzubringen, die durch die Kurven 21, 22 und 32 in Fig. 1 und 2 dargestellt sind. Die Konvergenzsteuerung, welche durch Einrichtungen dieser Art möglich ist, wird in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen, beispielsweise in waagerechter und in senkrechter Richtung, vorgenommen.

Ein derartiges asymmetrisches elektronenoptisches System ist in Fig. 3 der Zeichnung dargestellt, in welcher die Kathodenstrahlröhre 35 drei Elektronenstrahlerzeuger 36 bis 38 im Röhrenhals besitzt. Diese Erzeuger sollen vorzugsweise symmetrisch zur Längsachse angeordnet sein. Die Konvergenz der Elektronenstrahlen läßt sich durch zwei gekreuzte elliptische Linsen erreichen. Diese Linsen oder elektronenoptischen Systeme werden durch zwei im wesentlichen elliptische Spulen 39 und 41 gebildet. Die Spule 39 liefert bei geeigneter Erregung eine elliptische Linse, welche bei horizontaler Ablenkung der Strahlen die Konvergenz bewirkt. Ebenso liefert die Spule 41 eine elliptische Linse zur Sicherstellung der Konvergenz bei senkrechter Strahlablenkung.

Die gewünschte Konvergenz wird bei magnetischen Linsen nach Art der in Fig. 3 dargestellten dann erreicht, wenn die Spulen 39 und 41 geeignet erregt werden. Die Erregung der Spule 39 zur Erreichung der horizontalen Konvergenz muß als Funktion des Bogens 23 in Fig. 1 mit der Horizontalabtastfrequenz geändert werden. Entsprechend muß die Erregung der Vertikalspule 41 als Funktion der Kurve 23 in Fig. 1 mit der Vertikalabtastfrequenz verändert werden. Die astigmatische Wir-

kung jeder Linse wird dazu benutzt, eine genaue Konvergenz in beiden zueinander rechtwinkligen Ablenkrichtungen entsprechend dem kreisförmigen geometrischen Ort 32 in Fig. 2 zu erreichen. Auf Grund der vorstehenden Beschreibung des Problems, mehrere Elektronenstrahlen beim Schreiben eines Abtastrasters auf einer Schirmelektrode zur Konvergenz zu bringen, sei nun die Fig. 4 besprochen. Diese Figur zeigt eine Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit einer Dreifarbenwiedergaberöhre, in welcher die Elektronenstrahlen durch drei Elektronenstrahlerzeuger geliefert werden. Ferner ist in dieser Figur ein elektrostatisches elektronenoptisches System zur Herstellung eines Kompromisses an Konvergenz aller drei Elektronenstrahlen dargestellt.

Der Farbfernsehempfänger enthält eine Antenne 42, welche an einen üblichen kombinierten Fernsehsignalempfänger 43 angeschlossen ist. Es braucht nicht erwähnt zu werden, daß dieser Empfänger einen gewöhnlichen Trägerwellenverstärker, einen Frequenzwandler, einen Signaldetektor und die anderen notwendigen Einrichtungen enthält. Die Ausgangsseite des Empfängers 43 ist an einen Fernsehsignalkanal 44 und ferner an einen Synchronsignalkanal 45 angeschlossen. Der Aufbau dieser Kanäle ist im einzelnen nicht dargestellt, da er in üblicher Weise geschehen kann und für sich keinen Bestandteil der Erfindung bildet. Der Empfänger enthält ferner eine Kathodenstrahlbildwiedergaberöhre, wie sie häufig auch als Vielfarbenbildwiedergaberöhre bezeichnet wird. Es sei angenommen, daß die Kathodenstrahlröhre 46 eine Dreifarbenwiedergaberöhre ist, welche ein Bild in seinen drei Grundfarben wiedergeben kann. Die Röhre 46 besitzt drei Elektronenstrahlerzeuger und einen Lumineszenzschirm. Der Schirm wird selektiv erregt und liefert Licht verschiedener Farben, wenn die Elektronenstrahlen in verschiedenen Richtungen auf den Schirm auftreffen.

Die Röhre 46 ist mit drei Elektronenstrahlerzeugern 47, 48 und 49 ausgerüstet. Diese drei Erzeuger sind symmetrisch zueinander und zur Röhrenachse angeordnet. Ferner besitzt die Röhre 46 einen ebenen Lumineszenzschirm 51.

Bei dieser besonderen Röhre ist der Schirm 51 auf einer durchsichtigen Platte angebracht, welche in einem gewissen Abstand von der Stirnwand 52 der Röhre montiert ist. Es sei jedoch bemerkt, daß diese konstruktive Ausführung nicht unbedingt notwendig ist. Man kann vielmehr gewünschtenfalls auch den Lumineszenzschirm unmittelbar auf der Innenseite der Röhrenstirnfläche anbringen. In jedem Falle besteht der Lumineszenzschirm aus einer Vielzahl von Gruppen von Phosphorflächen, wobei jede Phosphorfläche von kleinerer Größe ist als ein Bildelement und wobei diese Flächen bei Elektronenaufprall Licht verschiedener Farben liefern. Die Gruppen von Phosphorflächen können in jeder gewünschten Weise angeordnet sein, beispielsweise in Form von Zusammenballungen von kleinen Flächen kreisförmiger, dreieckiger, sechseckiger oder anderer Gestalt oder in Form von geradlinigen Streifen, die sich von einer Kante des Schirms bis zur anderen erstrecken.

Die Röhre 46 ist ferner mit einer Viellochblende 53 ausgerüstet, welche, von der Stirnfläche aus gesehen, in einem gewissen Abstand hinter dem Lumineszenzschirm angebracht ist. Diese Viellochelektrode 53 besitzt öffnungen, welche in ihrer Form der Form der Leuchtstoffgruppen entspricht. Wenn beispielsweise kreisförmige Gruppen von Leuchtstoffbelegungen verwendet werden, müssen die öffnungen in der Elektrode 53 praktisch kreisförmig sein. Vorzugsweise soll dabei für jede Gruppe von Leuchtstoffbelegungen eine öffnung vorhanden sein.

Die Farbwiedergaberöhre 46 ist außerdem mit einer Ablenkeinrichtung ausgerüstet, welche hier als ein elektromagnetisches Ablenkjoch 54 dargestellt ist. Das Ablenkjoch ist in der üblichen Weise auf dem Röhrenhals der Wiedergaberöhre angebracht.

Ferner ist die Farbwiedergaberöhre mit einem elektronenoptischen System ausgerüstet, welches zwischen den Elektronenstrahlerzeugern und dem Ablenkjoch liegt. Dieses elektronenoptische System ist bei der dargestellten Ausführungsform ein elektrostatisches System und besteht aus einem zylindrischen Anodenteil 55, welcher die aus den Strahlerzeugern austretenden Elektronenstrahlen umgibt. Damit diese Elektrode ihre Konvergenzfunktion an allen Punkten des Rasters auf der Viellochelektrode 53 ausüben kann, muß sich ihr Feld als Funktion sowohl der horizontalen wie der vertikalen Ablenkung der das Raster bildenden Strahlen ändern.

Bevor die Steuerschaltung für die verschiedenen Elektronen der Farbwiedergaberöhre 46 besprochen wird, sei kurz angedeutet, wie die Elektronenstrahlen durch die Viellochelektrode 53 hindurchfallen und die subelementaren Leuchtstoffflächen auf dem Lumineszenzschirm erregen. Zu diesem Zweck sei die Erregung der Leuchtstoffflächen in der Mitte des Schirms 51 betrachtet. Der Elektronenstrahlerzeuger 47 wird gleichzeitig mit dem Empfang der roten Fernsehsignale des erwähnten Bereiches des Originalbildes betätigt. Der Elektronenstrahl von diesem Erzeuger verläuft längs des Weges 56, bevor er auf die Blendenelektrode 53 auftrifft. Man sieht, daß er dabei unter einem Winkel, der oberhalb der Röhrenachse liegt, verläuft. Somit trifft dieser Elektronenstrahl nach Durchtritt durch die Elektrode 53 auf einen rotes Licht emittierenden Leuchtstoffbelag 57 auf. In ahnlicher Weise wird beim Empfang der grünen und blauen Fernsehsignale der Strahlerzeuger 48 bzw. 49 erregt und liefert je einen Elektronenstrahl, der auf die Elektrode 53 längs der Linie 58 bzw. 59 auftrifft. Dabei werden dann also die grünen bzw. blauen Leuchtstoffflächen 61 bzw. 62 von kleinerer als Bildelementgröße selektiv angeregt.

Der Synchronsignalkanal 45 des Farbfernsehempfängers kann die gewöhnlichen Geräte zur Synchronimpulsabtrennung und zur Ablenkung enthalten. Die Generatoren für die Ablenkung in

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waagerechter und senkrechter Richtung werden in üblicher Weise an das Ablenkjoch 47 angekoppelt, um die Strahlablenkung zur Bildung des Fernsehrasters zu bewerkstelligen.

Der Synchronkanal 45 wird ferner dazu verwendet, geeignete Spannungen für die Zuführung an das elektronenoptische System, welches die Anode 55 enthält, zu liefern. Beispielsweise können zu diesem Zweck vom Vertikalablenkgenerator kurze Spannungsimpulse von der Vertikalablenkfrequenz abgenommen werden. Diese Impulse werden einem Impulsverformungsgerät 63 zugeführt. Dieses Gerät liefert zunächst eine Sägezahnkurve und ferner noch eine Kurve von annähernd parabolischer Form, welche beide die Vertikalablenkfrequenz, besitzen. Der Vertikalsägezahn wird mittels eines Kondensators 64 an ein Vertikalkonvergenzsteuerspannungsgerät 65 angekoppelt. Auch die Parabelkurve liegt an diesem Gerät 65, und zwar über

einem Kondensator 66. Das Gerät 65 vereinigt diese beiden Kurven miteinander und führt sie der Anode 55 zu.

In ähnlicher Weise wird ein Horizontalsägezahn aus dem Synchronkanal 45 einem Horizontalkonvergenzsteuerspannungsgenerator 67 über einen Kondensator 68 zugeführt. Auch diesem Generator 67 wird eine Parabelkurve aufgedrückt, und zwar über den Koppelkondensator 69. Somit bildet sich auch im Generator 67 eine Kombination beider Kurven mit Horizontalablenkfrequenz zur Zuführung an die Anode 55.

Die Impulse von Vertikalfrequenz können der Ausgangsseite des Vertikalablenkgenerators entnommen werden. Die Horizontalsägespannung läßt sich der Ausgangsseite des Horizontalsägezahngenerators entnehmen. Die Parabelkurve von Horizontalfrequenz kann man in einfacher Weise aus dem Speicherkondensator des üblichen zur Dämpfung und Spannungserhöhung dienenden Teils des Horizontalablenkgeräts gewinnen.

Die Ausgänge der Vertikal- und Horizontalkonvergenzsteuerspannungsgeneratoren 65 bzw. 67 werden zusammengeschaltet, um die kombinierte Konvergenzsteuerspannung zu gewinnen, welche über einen Koppelkondensator 71 der Anode 55 zugeführt wird. Das elektrische Feld, welches von dieser Anode erzeugt wird, ändert sich daher entsprechend sowohl der horizontalen wie der vertikalen Ablenkung der Elektronenstrahlen. Somit wird eine Konvergenz dieser Strahlen in allen Punkten des Abtastrasters in der Ebene der Blendenelektrode 53 erreicht.

Einzelheiten einer zur Veranschaulichung dienenden Ausführungsform der Geräte zur Steuerung der Strahlenkonvergenz sind ebenfalls in Fig. 4 gezeigt. Das Verformungsgerät 63 enthält ein aus Widerständen und Kapazitäten bestehendes Netzwerk mit der Serienschaltung der Widerstände 72 bis 74 und mit einem Nebenschlußkondensator 75 nach Erde, der zwischen den Widerständen 72 und 73 angeschlossen ist. Wenn der Eingangsseite dieses Netzwerks Spannungsimpulse vom Synchronkanal 45 zugeführt werden, entsteht am Zusammenschlußpunkt zwischen 73 und 74 eine praktisch sägezahnförmige Spannung von Vertikalablenkfrequenz.

Das Verformungsgerät 63 enthält ebenfalls ein Netzwerk aus Kapazitäten und Widerständen, welches aus der Reihenschaltung der Widerstände 76 und yy und aus den Nebenschlußkondensatoren 78 und 79 besteht, welche in der gezeichneten Weise geschaltet sind. Die Eingangsklemme dieses Netzwerks liegt am Synchronkanal 45. Die Ausgangsklemme wird über einen Kondensator 81 an das Steuergitter einer Verstärkerröhre 82 angeschlossen. Ein Gitterableitungswiderstand 83 liegt zwischen dem Steuergitter und dem Verbindungspunkt der Widerstände 84 und 85, die zwischen die Röhrenkathode und Erde in Reihe zueinander eingeschaltet sind. Das Gerät liefert praktisch eine Parabeikurve von Vertikalfrequenz an dem Verbindungspunkt der beiden zuletzt genannten Widerstände.

Der Steuerspannungsgenerator 65 zur Vertikalkonvergenzsteuerung enthält eine Eingangsröhre 86, an deren Steuergitter der Koppelkondensator 64 liegt. Ferner ist ein Gitterableitwiderstand 87 zwischen dem erwähnten Steuergitter und dem Zu- * sammenschlußpunkt zweier Widerstände 89 und 91 vorhanden, welche in Reihe zwischen der Kathode der Röhre 86 und Erde liegen. Der Anodenstrom für die Eingangsröhre wird von einer Spannungsquelle + B über einen Lastwiderstand 92 in der Anodenzuleitung geliefert.

Die Röhre 86 ist mit einem symmetrischen Ausgangskreis versehen. Er besteht aus der Reihenschaltung von praktisch gleichen Widerständen 93 und 94, welche über einen Kondensator 95 an die Anode bzw. über einen Kondensator 96 an die Kathode der Röhre angeschlossen ist. Der Verbindungspunkt zwischen den beiden erwähnten Widerständen ist geerdet. Die Klemmen der Ausgangswiderstände 93 und 94 werden über ein Potentiometer 97 zusammengeschaltet. Durch geeignete Einstellung dieses Potentiometers läßt sich die Größe und Polarität der Vertikalsägezahnspannung ändern.

Der Steuerspannungsgenerator 65 für die Vertikalkonvergenzsteuerung enthält ferner eine Ausgangsröhre 98. Das Steuergitter der Röhre 98 ist in der dargestellten Weise an das Potentiometer 97 angeschlossen. Der Röhre 98 wird daher der vertikale Sägezahn zugeführt. Das Steuergitter dieser Röhre ist ferner über einen Widerstand 99 an den Schleifkontakt eines Widerstandes 101 angeschlossen, der mit dem Eingangskopplungskondensator 66 in Verbindung steht. Daher wird ein geeigneter Bruchteil der Parabelspannung· von Vertikalablenkfrequenz ebenfalls der Röhre 98 zugeführt. Die Kathode dieser Röhre enthält ein zur Erzeugung einer Vorspannung dienendes Netzwerk, bestehend aus einem Widerstand 102 und einem Parallelkondensator 103. Der Anodenstrom für die Röhre wird über eine Drosselspule 104 geliefert.

Der Ausgangskreis der Röhre 98 enthält über einen Kondensator 107 die Primärwicklung 105

eines Transformators io6. Dieser Transformator besitzt eine Sekundärwicklung io8, deren eine Klemme mit der ungeerdeten Klemme der Primärwicklung 105 verbunden ist und deren andere Klemme an dem Horizontalsteuergenerator 67 liegt. Der Horizontalspannungsgenerator 67 ist im wesentlichen ebenso aufgebaut wie der Vertikalsteuergenerator 65. Der Hauptunterschied zwischen beiden Generatoren besteht in der verschiedenen Größe der Schaltelemente, die zur Erreichung der verschiedenen Arbeitsfrequenzen dienen. Dementsprechend werden die Einzelheiten des Generators 67 nicht gesondert beschrieben werden.

Die Eingangsröhre 109 des Horizontalsteuergenerators 67 liegt zwischen dem Synchronkanal 45 und einer Ausgangsröhre in. Diese letztere ist ebenfalls an den Synchronkanal angeschlossen, um den Sägezahn und die Parabel von Horizontalablenkfrequenz geeignet miteinander zu kombi-

ao nieren. Der Ausgangskreis der Röhre 111 enthält die Primärwicklung 112 eines Transformators 113. Dieser Transformator besitzt eine Sekundärwicklung 114, deren eine Klemme mit der Sekundärwicklung 108 des Vertikalsteuergenerators 65 verbunden ist.

Es sei nun auf die Fig. 5 Bezug genommen, welche eine Ausführungsform unter Verwendung einer Farbwiedergaberöhre mit nur einem einzigen Elektronenstrahlerzeuger zur Lieferung mehrerer Elektronenstrahlen enthält. Der Fernsehempfänger dieser Ausführungsform enthält eine Farbwiedergaberöhre 115. Im allgemeinen ist diese Röhre ebenso wie die Röhre 46 in Fig. 4 aufgebaut. Sie besitzt einen Lumineszenzschirm 116 und eine Viellochelektrode 117 ebenso wie der Schirm 51 und die Elektrode 53 in Fig. 4. Die Röhre ist ferner mit einem Ablenkjoch 118 versehen, welches bei geeigneter Erregung die Elektronenstrahlen horizontal und vertikal zur Abtastung eines Rasters über die Elektroden 116 und 117 ablenkt. Jedoch besitzt die Röhre nur einen Elektronenstrahlerzeuger 119, der einen Strahl erzeugt, welcher entsprechend den empfangenen Farbfernsehsignalen vermöge eines geeigneten Anschlusses an den Fernsehsignalkanal 44 moduliert wird. Man sieht, daß der so erzeugte Elektronenstrahl auch entsprechend dem Farbwechsel oder mit einer anderen geeigneten Frequenz getastet werden kann und dann mehrere Elektronenstrahlen bildet, mit denen der Lumineszenzschirm 116 in mehreren Farben angeregt werden kann.

Bei dieser Art von Röhre werden mehrere Elektronenstrahlen, welche die Farben des Lumineszenzschirms selektiv erregen können, durch Erzeugung einer Rotationsbewegung des Strahls umdieMittelachse oder eine andere vorgegebene Longitudinalachse der Röhre erzeugt. Dementsprechend wird die Röhre mit einem Kreisablenkjoch 121 ausgerüstet. Dieses Ablenkjoch wird mittels der von einem Drehfeldgenerator 122 abgenommenen Energie gespeist. Das Joch liefert dann ein umlaufendes Feld, so daß der Strahl kontinuierlich um die Röhrenachse rotiert. Der Generator 122 wird durch geeignete Signale gesteuert, welche vom Synchronkanal 45 abgenommen werden. Diese Steuersignale können beispielsweise die Horizontal-Synchronimpulse sein, welche die Impulstrennstufe liefern.

Das Ablenkjoch 118 wird in üblicher Weise mittels der Horizontal- und Vertikalablenkgeneratoren 123 erregt, welche wie üblich durch geeigneten Anschluß an den Synchronkanal 45 synchronisiert werden.

Die Wiedergaberöhre 115 ist ferner normalerweise mit einer magnetischen Strahlsammeispule 124 ausgerüstet. Diese Spule kann in der üblichen Weise beispielsweise durch eine Batterie 125 gespeist werden. Mit der Stromquelle 125 ist ein Schiebewiderstand 126 in Reihe geschaltet.

Außerdem wird bei dieser Ausführungsform einer Konvergenzsteuereinrichtung die Strahlen-Sammlung noch durch eine Spule 127 beeinflußt. Wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird der Strom dieser Spule in Abhängigkeit von der waagerechten und senkrechten Ablenkung der Elektronenstrahlen über den Lumineszenzschirm gesteuert. Zu diesem Zweck ist die Spule 127 an einen Steuerspannungserzeuger 128 angeschlossen. Die Horizontal- und Vertikalsynchronimpulse werden den Eingangsklemmen des Generators 128 über die Kondensatoren 129 und 131 zugeführt.

Die Wirkungsweise der Farbwiedergaberöhre 115 bei dieser Ausführungsform ist praktisch die gleiche wie in Fig. 4. Der Hauptunterschied besteht in der Art der Gewinnung der Mehrzahl von Elektronenstrahlen, mit welchen der Lumineszenzschirm abgetastet wird. Statt wie oben den Schirm aus drei verschiedenen Richtungen mit drei getrennten Strahlen zu beschießen, tritt der umlaufende einzige Elektronenstrahl nacheinander an die Stelle je eines dieser drei Strahlen. Der umlaufende Elektronenstrahl wird dabei getastet, so daß er nur wirksam wird, wenn er auf den Schirm in der jeweils gewünschten Richtung auftritt. In jedem Falle unterliegt aber der Strahl dem Einfluß der Konvergenzsteuerspule 127, so daß die Strahlen im selben Punkte konvergieren, unabhängig davon, auf welchen Teil der Schirmelektrode sie infolge der jeweiligen Ablenkwirkung des Joches 118 gerade auftreffen.

Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind die Schaltungseinzelheiten des Steuerspannungsgenerators 128, der die Spule 127 speist, nur beispielsweise dargestellt. Die vom Synchronkanal 45 abgenommenen Impulse von Vertikalfrequenz werden über den Kondensator 129 einem Widerstands-Kapazitäts-Netzwerk, bestehend aus den Reihenwiderständen 132 bis 134 und den Parallelkapazitäten 135, 136, zugeführt. Die Ausgangsklemme dieses Netzwerks liegt am Steuergitter 137 einer Röhre 138. Die Kathode dieser Röhre ist über die Reihenschaltung eines verstellbaren Widerstandes 139 und eines festen Widerstandes 140 geerdet. Dem festen Widerstand liegt noch ein Kondensator 141 parallel. Das Schirmgitter 142 liegt über einem Widerstand 143 an einem positiven

Potential + B und ist selbst über einen Kondensator 144 geerdet.

Die Spannung von Horizontalablenkfrequen: wird vom Kanal 45 über den Kondensator 131 einem geerdeten Potentiometer 145 zugeführt Diese Spannungen sind vorzugsweise von parabolischer Kurvenform. Wie oben ausgeführt, kann man sie von dem Kondensator zur Spannungserhöhung und Dämpfung, der im Synchronkanal vorhanden ist, abnehmen. Das Potentiometer 145 liegt über einem Kondensator 146 am Gitter 137. Ferner ist noch ein Gitter-Ableitwiderstand 147 vorhanden.

Der Anodenstrom der Röhre 138 wird durch An-Schluß der einen Leitung der Konvergenzsteuerspule 127 an eine positive Spannung + B geliefert. Der Konvergenz-Steuergenerator 128 formt die Horizontal- und Vertikalablenkfrequenz aus dem Synchronkanal 45 in eine zusammengesetzte Spannung um, die zur Speisung der Konvergenzsteuerspule 127 dient. Da die zusammengesetzte Spannung von der Horizontal- und Vertikalablenkspannungsquelle geliefert wird, sieht man also, daß die Erregung der Spule 127 sich mit der Ablenkung der Elektronenstrahlen über die Schirmelektrode der Wiedergaberöhre 115 ändert.

Durch die Erfindung wird die Konvergenz

mehrerer Elektronenstrahlen in praktisch allen Punkten der Ebene einer Schirmelektrode sichergestellt. Dies wird erreicht, obwohl die einzelnen Strahlen von verschiedenen Punkten ausgehen, die einen endlichen Abstand von der Mittelachse der Kathodenstrahlröhre besitzen. Derart gesammelte Elektronenstrahlen sind insbesondere für Mehrfarbenwiedergaberöhren beim Farbfernsehen von Bedeutung.

Ferner können die Elektronenstrahlen nach Wunsch von mehreren Elektronenstrahlerzeugern oder von einem einzigen derartigen Erzeuger geliefert werden. Die von einem bzw. von allen Erzeugern gelieferten Elektronenstrahlen können kontinuierlich oder pulsierend sein.

Schließlich kann die Ablenkung der Elektronenstrahlen zum Schreiben des Fernsehrasters auf der Schirmelektrode entweder auf elektromagnetischem oder auf elektrostatischem Wege geschehen. Die Konvergenzsteuerung der Elektronenstrahlen kann ebenfalls eine elektromagnetische oder eine elektrostatische sein. Die Ablenkungs- und die Konvergenzsteuereinrichtungen können somit je nach Wunsch gleichartiger oder verschiedenartiger Natur sein.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Strahlsteuereinrichtung für eine Kathodenstrahlröhre, insbesondere eine Farbfernseh-Wiedergaberöhre, mit Strahlerzeugern für mehrere auf dem Schirm konvergierende Elektronenstrahlen und mit einer Ablenkanordnung, durch welche die Elektronenstrahlen gemeinsam zur Abtastung eines Rasters auf dem Bildschirm veranlaßt werden, wobei die Abstände des Schnittpunktes der Strahlen von der Ablenkebene an praktisch allen Stellen des Schirmes verschieden sind, gekennzeichnet durch eine erste Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer ersten sägezahnförmigen und einer parabelförmigen Schwingung, deren Dauer und Wiederholungsfrequenz der Horizontalablenkung des Rasters entspricht; weiterhin durch eine zweite Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer zweiten sägezahnförmigen und einer zweiten parabelförmigen Schwingung, deren Dauer und Wiederholungsfrequenz der Vertikalablenkung des Rasters entspricht; ferner durch eine Schaltung zur Vereinigung der sägezahnförmigen und parabelförmigen Schwingungen und schließlich durch eine elektronenoptische Einrichtung in der Nähe der Strahlwege vor der Rasterablenkanordnung, der die vereinigten Schwingungen so zugeführt werden, daß die Einzelstrahlen an allen Punkten des Schirmes zusammenfallen.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Schaltungsanordnung jeweils ÄC-Netzwerke enthalten, denen zur Erzeugung der verschiedenen sägezahnförmigen und parabelförmigen Schwingungen die Horizontal- bzw. Vertikalsynchronisierungsimpulse zugeführt werden.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sägezahnförmige und die parabelförmige Schwingung, deren Dauer und Wiederholungsfrequenz der Horizontalablenkung des Rasters entspricht, so bemessen sind, daß die Horizontalkomponente der gewünschten gegenseitigen Lage der Auftreffpunkte der Elektronenstrahlen bei der Ab- >oo tastung des Rasters beibehalten bleibt und daß die sägezahnförmige und die parabelförmige Schwingung, deren Dauer und Wiederholungsfrequenz der Vertikalablenkung des Rasters entspricht, so bemessen sind, daß die vertikale Komponente der gewünschten gegenseitigen Lage der Auf tr eff ρ unkte der Elektronenstrahlen auf dem Bildschirm beibehalten bleibt.
4. 4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß "» die elektronenoptische Einrichtung eine zylindrische Anode enthält, die im Röhrenhals im Vorablenkraum angeordnet ist und deren Achse im wesentlichen mit der Symmetrieachse der Einzelstrahlen zusammenfällt.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 463 896; schweizerische Patentschrift Nr. 212 754; österreichische Patentschrift Nr. 146 440.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   ©1 9Oi 635/34 10.59