NO135653B - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et avbøyningsåk

for et fjernsynsrør med billedskjerm og et elektronkanonsystem som frembringer en flerhet av ko-planare "in-line" stråler,

som sveipes over et raster på billedskjermen. Åket har to vertikale avbøyningspoler og to horisontale avbøyningspoler for henholdsvis den vertikale og horisontale stråleavbøyning,

og omfatter anordninger for å bringe strålene til å konvergere på billedskjermen.

Gjengivelsessystemer for fargebilder, spesielt i fargefjernsynsmottakere, benytter vanligvis et katodestrålerør med billedskjerm. Et fargefjernsynsbilledrør omfatter et mønster av elementer som lysar i forskjellige farger og er anbragt på innsiden av en gjennomskinnelig frontplate som danner billedskjermen. Det er vanligvis tre forskjellige fargefos-forelementer, rødt, grønt og blått, som eksiteres av de tre elektronstråler generert av en elektronkanon anbragt inne i halspartiet ved den annen ende av billedrøret. Strålene modu-leres av videosignaler og beveges over billedskjermen slik at det dannes et raster og derved reproduseres en fjernsynsscene. Vanligvis anvendes et elektromagnetisk avbøyningsåk som omfatter to par horisontale og to par vertikale avbøyningsspoler som gjøres strømførende ved avsøkningsstrømmer ved linje- og feltavsøkningshastigheter for det magnetiske avbøyningsfelt for å avbøye strålene horisontalt og vertikalt over rasteret.

Fargefjernsynsbilledrøret omfatter også en farge-velgeanordning så som en skyggemaske eller aperturrist anbragt i kort avstand fra fosforelementene for å sikre at partier av hver fargerepresentative stråle lander kun på deres respektive fosforelementer. Denne betingelse er nødvendig for å sikre fargerenhet. I tillegg til krav om fargerenhet, er det nød-vendig at de tre stråler konvergerer på billedskjermen når de føres over rasteret. Misskonvergens av strålene viser seg som en uønsket farverand rundt kantene av objektene i en scene. Misskonvergens kan måles som adskillelsen mellom de ideelt superponerte rød, grønne og blå linjer av et kryssvis mønster observert på billedskjermen idet et passende forsøks signal til-føres fjernsynsmottakeren.

Elektronstrålene konvergeres vanligvis i sentrum av billedskjermen ved hjelp av et passende statisk konverger-ingsapparat hvor posisjonene av magnetene i forhold til de tre stråler reguleres for avbøyning av strålene slik at de faktisk konvergerer i skjermens sentrum. Når strålene avbøyes fra skjermens sentrum konvergerer de i punkter som ligger foran skjermen fordi skjermen er relativt flat og strålene vil konvergere i punkter som ligger på en kule med en radius som er mindre enn avstanden fra strålenes avbøyningsplan til skjermens sentrum.

Misskonvergens kan også forårsakes av avbøynings-åkets avvikelser så som astigmatisme som ujevnt og på en uønsket måte kan affisere de adskilte stråler i avbøynings feltet.

Misskonvergens av strålene korrigeres vanligvis ved hjelp av dynamisk konvergenskorreksjonsapparatur anbragt rundt halsen av billedrøret og som består av elektromagneter som aktiveres av linje- og feltshastighetsavsøkende bølgeformer som dynamisk varierer konvergenskorreksjonen tilført strålene. Slik apparatur er komplisert og kostbar.

Et fargefjernsynsbilledrør kan benytte en elektronstrålekanon som frembringer tre koplanare horisontale stråler i forbindelse med en billedskjerm som omfatter fosforelementer anbragt i tilgrensende vertikale, striper. Fordelene ved systemer som benytter et billedrør av denne type er beskrevet i detalj i norsk ansøkning nr. 161/73 samt norsk ansøkning nr. 164/73. Systemer som benytter et billedrør av denne type kan frembringe et bilde med tilfredsstillende konvergens med sterkt forenklet konvergensapparatur dersom et passende avbøyningsåk også benyttes med systemet.

Et formål ved oppfinnelsen er derfor å komme frem til et forbedret avbøyningsåk for bruk i et fremvisersystem for fargebilder der man har koplanare elektronkanoner.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjen-gitte trekk og vil i det følgende bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningene der: Fig. 1 er et snitt gjennom et fargebilledfrem-visersystem som gjør bruk av et avbøyningsåk i henhold til oppfinnelsen . Fig. 2 viser det resulterende avbøyningsfelt som dannes av avbøyningsåket på fig. 1. Fig. 3 viser en konvergenstilstand for elektronstrålene i systemet på fig. 1 under innflytelse av avbøynings-feltet vist på fig. 2. Fig. 4 viser fordelingen av vindinger i den bakre ende av et torusformet åk som er egnet for bruk i systemet på fig. 1.

Fig. 5 viser skjematisk fordelingen av vindinger

i en kvadrant av åket på fig. 4.

Fig. 6 viser en spole av saltypen som er egnet for bruk med åket på fig. 1. Fig. 7 er et tverrsnitt gjennom spolen på. fig. 6. Fig. 8 er et koblingsdiagram for spolen vist på fig. 6 og 7.

På fig. 1: er vist et aksialsnitt gjennom et farge-billedfremvisersystem som gjør bruk av et avbøyningsåk i henhold til oppfinnelsen. Billedrøret 10 består av en evakuert glassbe-holder 11. Frontpartiet av beholderen 11 er en billedskjerm og består av en frontplate 12 på hvis innside er anbragt et flertall røde, grønne og blå fosforelementer 13, 13a og 13b. I røret -og i relativt kort avstand fra fosforelementene er anbragt en aperturmaske 14 som omfatter et flertall åpninger 15'. Åpningene 15 er i -slik forhold til fosforelementene at de tjener til å sikte elektronstrålene slik at deler av strålene passerer gjennom åpningene 15 og treffer kun på sine respektive farge-fosforelementer. I den annen ende av glassbeholderen 11 er anbragt en elektronstrålekanon 16 som genererer tre koplanare elektronstråler som ligger i et horisontalt plan.

Rundt utsiden av glassbeholderen 11 langs et traktformet parti av denne er anbragt et avbøyningsåk 17 i henhold til oppfinnelsen som tilføres strøm fra en passende kilde av avsøkningsstrømmer, ikke vist, slik at det dannes et' magnetfelt som vil avbøye elektronstrålene horisontalt og vertikalt og derved danne et avsøkt raster på billedskjermen. Et avbøy-ningsplan C, hvorfra de stråler som utsettes for avbøyning og som når billedskjermen synes å komme, er anbragt midtveis langs åkets lengdeakse og i rett vinkel til dette. En mer detaljert beskrivelse av avbøyningsåket 17 vil bli gitt i forbindelse med fig. 4 og 5-

Bak avbøyningsåket 17 på det følgende parti av glassbeholderen 11 er en statisk konvergensinnretning 18. Denne, omfatter magneter hvis posisjoner er regulerbare slik at de kompanserer for eventuelle feil i stråleregulering og bevirker at strålene konvergerer i et punkt i billedskjermens sentrum og at strålene ikke er avbøyd. En passende statisk innretning for bruk med en elektronkanon 16 er beskrevet i norsk ansøkning nr. 162/73. Bak strålekonvergensinnretningen 18 er anbragt en strålerenhetsreguleringsanordning 19 av kjent konstruksjon som tjener til og får strålene til å lande på sine respektive farge-fosforelementer.

Fig. 2 viser nonuniformitetene i det resulterende avbøyningsfelt generert av avbøyningsåket på fig. 1. Skjønt de horisontale og vertikale felt nonuniformiteter vil variere fra punkt til punkt langs rørets lengdeakse, er det resulterende eller overveiende avbøyningsfelt slik som vist på fig. 2.

Et avbøyningsfelt for å avbøye strålene i horisontal retning, som frembringes av et par horisontale avbøynings-spoler, er vist av de helt opptrukne feltlinjer 21 som går i overveiende vertikal retning. Det bemerkes at dette magnetfelt er nåleputeformet, idet feltlinjene 21 er konvekse sett fra figurens sentrum. Dette horisontale avbøynings felt frembringer negativ horisontal isotrop astigmatisme av elektronstrålene. Isotrop astigmatisme er effektiv langs en avbøyningsakse. Negativ astigmatisme langs den horisontale avbøyningsakse søker å konvergere de horisontale koplanare stråler. På den annen hånd vil positiv astigmatisme langs den vertikale avbøyningsakse søke å konvergere de horisontale koplanare stråler. Dessuten er det på fig. 2 vist feltlinjer 22 som representerer et magnetisk av-bøyningsfelt for å avbøye strålene i vertikal retning, og som frembringes av et par vertikale avbøyningsspoler på åket 17- Det bemerkes at det vertikale avbøyningsfelt er overveiende tøpne-formet, slik at flukslinjene 22 er konkave sett fra figurens sentrum. Det vertikale avbøyningsfelt frembringer positiv vertikal isotrop astigmatisme for strålene. Grunnen til at avbøy-ningsåket er konstruert med de avbøynings felter som er beskrevet vil nærmere drøftes i forbindelse med fig. 3. Fig. 3 viser konvergensmønsteret for elektronstrålene i systemet på fig. 1 under innflyfeelse av avbøynings-feltet på fig. 2. Fig. 3a viser de relative posisjoner av de grønne, røde og blå stråler 20a, 20b og 20c som de ville sees i avbøyningsplanet (plan C på fig. 1) for åket segg fra billed-rørets frontplate. Fig. 3b viser overdrevet konvergenstilstanden for strålene i det avsøkte rasters hjørner og langs vertikale og horisontale avbøyningsakser i henhold til 25 og 26. Det bemerkes at hver elektronstråle illuminerer flere fosforelementer med en spesiell farge på samme tid. Fosforelementene er selvsagt adskilt fra hverandre, men dette er ikke vist. Fig. 3b viser konvergensen av de hele stråler i forskjellige områder av billedskjermen.

I rasterets sentrum konvergeres de grønne, rød og blå stråler. Denne senterkonvergens skjer ved at strålenes retning reguleres ved hjelp av elektronkanonen 16 og gjennom ef-fekten av den statiske konvergensinnretning 18 vist på fig. 1. Langs den horisontale avbøyningsakse 26 er de grønne, røde og

blå stråler vist underkonvergert, dvs. at strålene er adskilt langs horisontalaksen og at rekkefølgen mellom strålene er den samme som for strålene i avbøyningsplanet slik som vist på fig. 3a. Denne tilstand er tilstede i begge ender av rasteret langs den horisontale akse 26. Det bemerkes at underkonvergensen av strålene i horisontalaksens ytterpunkter eeduseres som en funksjon av avstanden fra rasterets sentrum i hvilket punkt strålene er helt konvergert. Underkonvergensen av de horisontale stråler bevirkes av den negative horisontale isotropiske astigmatisme av åket som er vist på fig. 2.

I ytterpunktene av vertikalaksen 25 på fig. 3b, er de røde, grønne og blå stråler vist overkonvergert, dvs. at de blå og grønne stråler har krysset hverandre i et punkt slik at ved billedskjermen vil blå og grønne stråler være på motsatte sider i forhold til deees posisjon i åkets avbøyningsplan. Denne overkonvergens av strålene langs vertikalaksen reduseres med avstanden fra rasterets sentrum i hvilket punkt strålene er konvergert. Overkonvergensen av strålene langs vertikalaksen bevirkes av den positive vertikale isotrope astigmatismekarakteri-

stikk av åket som er vist på fig. 2.

Man har oppdaget i henhold til oppfinnelsen at ved å fordele de relative mengder av positiv og negativ astigmatisme i avbøyningsspolene, kan det genereres et avbøynings felt som vil bevirke at de horisontale koplanare stråler overveiende konvergerer i rasterets hjørner såvel som i alle andre punkter på rasteret stam vist på fig. 3b. Ved å benytte et avbøyningsåk i henhold til oppfinnelsen, og som utviser de beskrevne astigma-tismekarakteristika, kan strålene bevirkes overveiende og konvergere i alle punkter på rasteret uten å kreve apparatur for dynamisk konvergenskorreksjon.

Et ideelt linjefokusåk har negativ horisontal isotrop astigmatisme og positiv vertikal isotrop astigmatisme og er fritt for anisotrope hjørneastigmatisme eller trapp. Dette astigmatismemønster er nødvendig, for å opprettholde konvergens for de tre horisontale koplanare stråler langs de horisontale og vertikale avbøyningsakser. Konvergens kan på samme måte føres inn i rasterets hjørner og vil ideelt sett medføre konvergens av strålene i alle rasterets punkter. I praksis har man imidlertid funnet at denne ideelle linjefokustilstand kun kan oppnås ved rør med en billedskjerm hvis diagonalmål er ca.

35 cm eller mindre. Ved billedrør med større billedskjerm vil

en linjefokustilstand ikke kunne oppnås og en trapptilstand så som beskrevet i forbindelse med fig. 3b vil følge. Ved trapp tilstede, er det et trekk ved oppfinnelsen at positiv og negativ astigmatisme må fordeles mellom de vertikale og horisontale av-bøyningsspoler ved passende å velge lednings-vindingsfordelingen slik at trappfeilen balanseres mot feilene på aksene og at en overveiende konvergenstilstand oppnås i alle punkter på rasteret.

Overveiende konvergens som benyttet i den foreliggende beskrivelse henviser til en konvergenstilstand som er kommersielt akseptabel. Det er vanlig praksis for en fjernsyns-mottakerprodusent å sette en grense for den misskonvergens som kan tillates i sine konstruksjonsspesifikasjoner for en spesiell fjernsynsmottaker. Det er alltid ønskelig å holde misskonver- . gensen så nær null som mulig, men i praksis er det så og si umulig å oppnå. Et krav som en produsent setter er at misskonvergensen av strålene målt i en avstand på 12 mm fra kanten av det avsøkte raster skal være mindre enn 1,25 mm på et billedrør med en billedskjerm som har et diagonalmål på 37 cm. Denne tole-ranse øker for økende størrelse på billedskjermen og vil være ca. 1,6 mm for et billedrør med et diagonalmål på 63 cm. I praksis vil de ovennevnte produksjonsvariasjoner, særlig varia-sjoner i farvebilledrøret og avbøyningsåket, medføre en varia-sjon av konvergensfeil fra en mottaker og til en annen. Mange mottakere vil ha langt mindre enn den spesifiserte grense på

1,2 mm. På den annen side kan andre mottakere fremstilt fra samme gruppe av deler og på samme produksjonslinje ha større misskonvergens. Man har funnet at mottakere som selges kommersielt har misskonvergensfeil større enn 3,1 mm. I den foreliggende beskrivelse er det med uttrykket "overveiende konvergens" ment en misskonvergens som ikke er større enn 3»1 mm. Misskonvergensen av strålene kan observeres ved adskillelsen

av de ideelt superponerte røde, blå og grønne linjer i et kryssmønster av linjer som viser seg på skjermen som følge av et passende prøvningssignal som tilføres fjernsynsmottakeren.

Fig. 4 viser fordelingen av vindinger i den bakre ende av et torusformet avbøyningsåk i henhold til oppfinnelsen og som er egnet for bruk i systemet på fig. 1. Fig. 4 viser vindingsfordelingen i den bakre del av åket. På dette parti vil lederne i det annet lag ligge over og mellom, lederne i det første lag. Det bemerkes at i den fremre ende av åket vil lederne danne et enkelt lag, hvor lederne i det annet lag er anbragt direkte mellom tilstøtende ledere i det første lag. Vertikale ledere 31 og horisontale ledere 32 er kveilet i torusformet mønster omkring en ferritkjerne 30. Lederne 31 og 32 genererer et avbøyningsfelt. En del av returledningene .31a og 32a er vist på den ytre omkrets av kjernen 30. Det bemerkes ab disse returledere også går hele veien rundt åket. Ledervidnings-fordelingen i alle kvadranter i I, II, III og IV avgrenset av de vertikale og horisontale avbøyningsakser henholdsvis 33 og 34,

er like, hvilket resulterer i et avbøyningsåk med symmetrisk vindingsfordeling i alle kvadranter. De vertikale og horisontale ledere er stort sett anbragt i hverandre som vist for å frembringe den ønskede magnetfeltkarakteristikk.

Fig. 5 viser skjematisk hvorledes vindingsfordelingen i en kvadrant av åket på fig. 4 er lagt. I henhold til oppfinnelsen er de riktige mengder av positive og negative astigmatisme som ovenfor beskrevet fordelt mellom de horisontale og vertikale spoler. Ved å fordele astigmatismen mellom spolene ved å velge lederfordelingen som vist på fig. 4 og 5 får man en spesiell misskonvergensbalanse, dvs. underkonvergens av strålene langs den horisontale akse og overkonvergens av strålene langs den vertikale akse og relativt liten misskonvergens og trapp i rasterets hjørner. I henhold til oppfinnelsen er vindings fordelingen for åket med astigmatismen fordelt mellom spolene som beskrevet videre valgt slik at man får en minimal lederdensitet i et område som går mellom 25 og 45° målt fra den vertikale avbøyningsakse 33- I den spesielle utførelses-form som er vist går området med minimal lederdensitet rundt

et punkt anbragt 31° fra den vertikale avbøyningsakse 22. Man har funnet at ved å legge området for minimal lederdensitet i rette området så får man en overveiende konvergens av strålene i rasterets hjørner så vel som langs aksene. Det bemerkes at området med minimal lederdensitet vil avhenge av typen av billed-rør som velges og vil vanligvis ikke strekke seg over hele området mellom 25 og 45° fra den vertikale avbøyningsakse. Re-sultatet av denne balansering av astigmatisme og plassering av den minimale lederdensitet slik som ovenfor nevnt er et åk som avsøker et raster hvori strålene er overveiende konvergert i alle punkter uten at det kreves komplisert apparatur for dynamisk konvergenskorreksjon.

Fig. 6 viser en spole av saltypen som passer -for bruk i forbindelse med avbøyningsåket på fig. 1. For de fleste formål er det kjent at et avbøyningsåk som benytter spoler av saltypen kan substitueres for et avbøyningsåk som benytter torusformede spoler i forbindelse med et fargefjernsynsrør. Prinsippene for oppfinnelsen kan også anvendes for salspoler

så vel som for torusformede avbøyningsspoler. På fig. 6 er vist en salformet spole 35 som omfatter sideledere 36 som danner et aktivt magnetfelt og som er forbundet i åkets fremre ende ved endevindiriger som omfatter tverrgående ledere 37 og som er forbundet i den bakre ende av åket ved tversgående endevindinger 38. Skjønt det ikke er vist i risset på fig. 6 kan side-lederne og- front- og bakre endevindinger avgrense et spolevindu hvori det ikke er noen ledere. Som det er kjent, kan en spble-maskin for en salspole stoppes etter et visst antall vindinger er spunnet rundt spolens anker slik at spolen kan avgrenses elektrisk. Slike grenledére 39 er vist på fig. 6.

Fig. 7 er et tverrsnitt av spolen 35 på fig. 6. Fig. 7 er et tverrsnitt av spolen 35 på fig. 6. Spolevinduet 40 er delvis vist på fig. 7. I det snittede par-tiet av spolen er vist ledere Tl og T2 som viser to forskjellige gren- eller tappeledninger som er trukket ut av spolen under vindingen av denne. Som vist, er det tilsvarende punkt mellom to tappeledninger på hver side av spolen 31° fra den vertikale avbøyningsakse 22. Fig. 8 er et koblingsdiagram for spolen vist på fig. 6 og 7• Man ser at en del av lederne mellom tappepunktene Tl og T2 er elektrisk kortsluttet ved at tappepunktene er forbundet. Selv om derfor lederne er fysisk på plass i spolen for å hjelpe til å holde dens form er de elektrisk isolert fra

spolen. I et område mellom 25 og 45° målt fra den vertikale av-bøyningsakse vil derfor den aktive feltgenererende lederfordel-ing ha sin minste tetthet. Et avbøyningsåk som benytter spoler av saltypen kan derfor få sin vindingsf.ordeling valgt for å fordele astigmatismen mellom sine spoler på samme måte som beskrevet ovenfor og for å få minimum lederdensitet i et område mellom 25 og 45° fra vertikalaksen. Et avbøyningsåk som benytter avbøyningsspoler av saltypen med elektrisk kortsluttede vindinger er beskrevet i US-patent nr. 3•588.566 til Robert L. Barbin av 28. juni 1971. De åk av saltypen som her er beskrevet i henhold til oppfinnelsen gir imidlertid dessuten den ønskede balanse mellom positiv og negativ astigmatisme og har den minste konsentrasjon av ledervindinger i det tverrsnitt av spolene som går mellom 25 og 45° målt fra den vertikale avbøyningsakse. I et avbøyningsåk som benytter spoler av saltypen er det anbragt

diametralt motstående vertikale avbøyningsspoler i 90° avstand fra et par diametralt motstående horisontale avbøynings-spoler innenfor åkets kjerne. Skjønt derfor tappepunktene i det ønskede området er vist for kun en av de fire avbøynings-spoler som benyttes i åket er det klart at de andre tre spoler er tappet-på lignende måte slik åt lederdensiteten i hver spole er minst i et område mellom 25 og 45° målt fra åkets vertikale avbøyningsakse.

Claims (5)

1. Avbøyningsåk for et fjernsynsrør med billedskjerm og et elektronkanonsystem som frembringer en flerhet av ko-planare "in-line" stråler, som sveipes over et raster på billedskjermen, hvilket åk omfatter to vertikale avbøyningsspoler og to horisontale avbøyningsspoler for den vertikale og horisontale stråleavbøyning, og omfattende anordninger for å bringe strålene til å konvergere på billedskjermen, karakterisert ved at det gjennom de horisontale og vertikale avbøyningsr spoler (avbøyningsåket 17) bare flyter de tilhørende avbøynings-strømmer, og at lederfordelingen for avbøyningsspolene er valgt slik at det fremkommer positiv vertikal isotropisk astigmatisme og negativ horisontal isotropisk astigmatisme til dannelse av overkonvergens av strålene (20a, 20b, 20c) ved endene av den vertikale avbøyningsakse (25) og underkonvergens av strålene ved endene av den .horisontale avbøyningsakse (26), sett på billedskjermen når strålene sveipes over rasteret.
2. 2. Avbøyningsåk som angitt i krav 1, karakterisert ved en ferrittkjerne (30), et par vertikale og et par horisontale avbøyningsspoler (31, 32) som er viklet som en torus rundt kjernen for avbøyning av strålene vertikalt og horisontalt.
3. 3- Avbøyningsåk som angitt i krav 1, karakterisert ved at de vertikale og horisontale par av avbøyningsspoler er spoler (35) av sadeltypen.
4. 4. Avbøyningsåk som angitt i krav 2 eller 3> karakterisert ved at tetthetsfordelingen av lederen i hver kvadrant (I, II, III, IV) av et tverrsnitt gjennom åket, bestemt av de horisontale og vertikale avbøynings-akser (34, 33) er minst i et vinkelparti som ligger mellom 25 og 45° målt fra den vertikale avbøyningsakse.
5. 5. Avbøyningsåk som angitt i krav 4, karakterisert ved at hver av spolene har ledere i det nevnte område som ligger mellom 25 og 45° som er koplet adskilt fra ledere i andre enn det nevnte område, slik at sveipestrøm blir ledet rundt de nevnte ledere i området mellom 25 og 45° til frembringelse av den laveste fordelingstetthet av ledere som frembringer det aktive felt i området mellom 25 og 45°.