DE2363136A1

DE2363136A1 - Farbwiedergabesystem

Info

Publication number: DE2363136A1
Application number: DE2363136A
Authority: DE
Inventors: Harold Martin Hart
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1972-12-29
Filing date: 1973-12-19
Publication date: 1974-07-11
Also published as: FR2212637A1; DE2363136C2; CH566073A5; GB1443032A; BE808269A; IT990295B; JPS4998923A; US3840773A; CA986168A; FR2212637B1; GB1443031A; SE381372B

Description

PATENTANWÄLTE DR.-PHIL. G. MiCK.. L-Oi -1,.O. J. DORNER

8 M O .MCHE N 13

LANDWEHRSTR. 30 . POSTFACH !04

TEL. (08 11) 55 5719

München, den 18. Dezember 1973 Anwaltsaktenz.: 27 - Pat. 6h

Raytheon Company, 141 Spring Street, Lexington, Mass. 02173, Vereinigte Staaten von Amerika

Farbwiedergabesystem«

Die Erfindung betrifft ein Farbwxedergabesystem.

Es wurden bereits mehrere Versuche zur Herstellung einer Mehrfarben-Kathodenstrahlröhrenanordnung ausgeführt , bei der die Farbe durch Änderung der Schirm-Anodenspannung variiert wird und somit die Strahlgeschwindigkeit und die Eindringtiefe des Elektronenstrahls in den mehrschichtigen Phosphorschirm ebenfalls geändert wird. So wurde bereits eine Kathodenstrahlröhre hergestellt, in der die Schirmelektrode und ein leitfähiger Überzug auf der Innenseite des Röhrenkolbens eine einzelne Elektrode bildeten und beide mit der gleichen Hochspannungsquelle verbunden sind. Es ergaben sich jedoch dabei zwei wesentliche Probleme. Einmal bildeten die Schirmelektrode und der leitfähige Überzug , die miteinander verbunden sind, eine große Kapazität, an die eine Hochspannung

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jedesmal dann angeschlossen werden mußte, wenn die Farbe geändert werden sollte. Diese große Kapazität hatte zur Folge, daß ein mit hoher Leistung betriebener Verstärker benützt werden mußte, der imstande war, die Spannung an diese Kapazität in einer relativ kurzen Zeitperiode zu schalten, da andererseits große Zeitverzögerungen in Kauf genommen"werden müßten, falls ein mit vernünftiger Leistung betriebener Verstärkerschalter für die Hochspannung benützt wird. Wenn außerdem die Hochspannung an den Schirm und den le it fähigen-Überzug angeschaltet wurde, änderte sich ebenso die Ablenkempfindlichkeit der Röhre, da die an diese Elektroden angeschlossene Hochspannung die End-Beschleunigungspannung darstellt, welche für die Ablenkempfindlichkeit der Röhre verantwortlich ist.

Bei späteren Versuchen wurde die Schirmelektrode von dem leitfähigen Überzug bzw. von der leitfähigen Beschichtung an der Innenseite des Röhrenkolbens durch ein leitfähiges Drahtgitter getrennt, welches zwischen die auf diese Weise gebildeten Elektroden eingesetzt wurde.

Obgleich die Kapazität der Schirmelektrode hinächtlich der Röhrenkathode und der Masse durch diese» Trennung etwas reduziert wurde, erhöhte der Einsatz des Gitters die Kapazität wieder auf einen größeren Wert, da das Gitter und die Schirmelektroden einen Kondensator mit parallelen Platten erzeugten. Weiterhin schafft ein derartiges Gitter#robleme, wenn der Elektronenstrahl auf das Drahtgitter auftrifft.

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Bei einem Versuch zur Umgehung des Problems, eine Hochspannung über eine große Kapazität zu schalten, umfasste eine Röhre, in der die Schirmelektrode und die Elektrode <j._es Kolben«-überzugs zusammengeschaltet wurden, jedoch zwei oder mehr einzelne Elektronenkanonen benützt wurden, und zwar jeweils eine für jede Phosphorschicht des Schirms. Jede Elektronenkanone wurde an eine unterschiedliche Spannung angeschlossen, sodaß die Spannung zwischen.jeder Elektronenkanone und dem Schirm unterschiedlich groß war. Ein Problem bei derartigen Kathodenstrahlröhren mit mehreren Strahldurchdringungen aufgrund der Elektronenkanonen war die Bildung von Lichtbogen zwischen den Kanonen, da einige Kilovolt Spannungsdifferenz zwischen den Elektronenkanonen typischerweise erforderlich waren, um brauchbare Differenzen bezüglich der Eindringtiefen zu erreichen. Außerdem schuf die Potentialdifferenz zwischen den Elektronenkanonen einen Linseneffekt im Kanonenbereich, der in Problemen hinsichtlich der Bild - bzw« Zeichenverzerrung resultierte. Außerdem war ss notwendig, die Video-Signale einer im Vergleich mit deren normalen Spannungswerten relativen Hochspannung einzuprägen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Farbwiedez'gabesystem zu schaffen, das die Kachteile bekannter Systeme vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Mehrfarb-Kathodenstrahlröhre vorgesehen wird, die eine Einrichtung zur Erzeugung eines Elektronenstrahls , einen Röhrenkolben und einen Schirm aufweist, der Einrichtungen zur Erzeugung eines elektrischen Felds im Gebiet unmittelbar jaäke dem Schirm sowie eine Einrich-

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tung zum Anlegen, mehrerer Spannungen an die das elektrische Feld erzeugende Einrichtung enthält»

Die Einrichtung zur Erzeugung des elektrischen Felds befindet sich außerhalb des vom Elektronenstrahl durchlaufenen Gebiets, Die Einrichtung zur Erzeugung des elektrischen Felds kann aus mehreren Elektroden oder einer Spiral-Elektrode gebildet sein, die dicht an der Oberfläche des Kolbens der Kathodenstrahlröhre angeordnet ist bzw. sind.

Die Nachteile der feekannten Farbwiedergabesysteme können außerdem dadurch beseitigt werden, daß eine Einrichtung zur Fokussierung des Elektronenstrahls der Kathodenstrahlröhre, eine Einrichtung zur lagemässigen Einstellung des Elektronenstrahls der Kathodenstrahlröhre isa Verhältnis zu einem oder mehreren unabhängigen Signalen und eine oder mehrere Elektroden zur Änderung der Farbe des von der Kathodenstrahlröhre emittierten Lichts vorgesehen sind, ohne daß die Fokussierung des Elektronenstrahls beeinträchtigt wird, wobei die Elektroden außerhalb des vom Elektronenstrahl durchlaufenen Raums angeordnet sind. Die Einrichtung zur lagemässigen Einstellung des Elektronenstrahls weist einen oder mehrere Ablenkverstärker auf, von denen jeder wenigstens einen Eingang und einen Ausgang aufweist und die Eingänge die Eingangssignale empfangen. Diese Eingangssignale können von einem Computer wie beispielsweise einem zentralen Computer bzw. Rechner erzeugt werden, wie er bei Radar- Wiedergabesystemen benützt wird; die Radar-Daten werden zuerst für ihre Verarbeitung in digitale Darstellungen umgewandelt und dann an entsprechenden Stellen des Bildschirms dargestellt. Die Einrichtung

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zur lagemässigen Einstellung des Elektronenstrahls kann außerdem eine Einrichtung zur Erzeugung von Ablenkfeldern in Abhängigkeit von den AusgangsSignalen der Verstärker aufweisen. Die Einrichtung zur Erzeugung des Ablenkfelds kann außerdem entweder Äblenkspulen, wie beispielsweise ein magnetisches Ablenkjoch, oder elektrostatische Ablenkplatten enthalten, die in der Kathodenstrahlröhre angeordnet sind· Die Elektroden liefern ein elektrostatisches Feld, wie es beispielsweise durch Anlegen einer Schirmelektrode an eine erste Spannung und durch Anlegen von einer oder mehreren Beschleunigungselektroden an andere Spannungen hervorgerufen wird. Eine derartige Anordnung kann in einem Wiedergabesystem , beispielsweise einem Radar-Wiedergabesystem verwendet werden, das einen direkten Zugriff bzw. Zugang aufweist, oder in einem Fernseh-Wiedergabesystem mit abgetastetem Raster.

Weiterhin lassen sich die Nachteile der bekannten Farbwiedergabesysteme dadurch vermeiden, daß eine Kathodenstrahlröhre mit Strahldurchdringung, eine oder mehrere Elektroden zur Änderungen der Elektronenstrahlgeschwindigkeit , wobei die Elektroden außerhalb des vom Elektronenstrahl durchlaufenen Gebiets liegen, eine Einrichtung zur Fokussierung des» Elektronenstrahls , die unabhängig von den Elektroden arbeitet und nicht durch die Elektroden beeinflusst wird, sowie eine Einrichtung zur lagemässigen Einstellung des Elektronenstrahls in Abhängigkeit von einem oder mehreren EingangsSignalen vorgesehen sind. In diesem Fall kann die Fokussierungseinrichtung eine Einrichtung zur Lieferung einer elektrostatischen Fokussierlinse umfassen, wie sie beispielsweise

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normal bei Elektronenkanoaen von. Kathodenstrahlröhren verwendet wird, sowie eine magnetische Fokussierspule.

Eine weitere Abwandlung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß eine Einrichtung zur Lieferung eines fokussierten Elektronenstrahls_s ein lumineszierender Phosphorschirm , der bei einer Anregung mehrere Lichtfarben emittiert, eine erstand zweite Spannungsquelle, eine dicht neben dem Schirm liegende Schirmelektrode, die an die erste Spannungsquelle angeschlossen ist, eine oder mehrere BeschleunigungSELektroden,die an die zweite Spannungsquelle angeschlossen und zwischen der Einrichtung zur Lieferung des Elektronenstrahls und der Schirmelektrode außerhalb des Elektronenstrahlwegs angeordnet sind, eine Einrichtung zur Änderung der ersten Hochspannung, und eine Einrichtung zur Ablenkung des Elektronenstrahls auf Positionen des Schirms, die durch ein oder mehrere Eingangssignale bestimmt werden, vorgesehen sind. Hierbei enthält die Vorrichtung zur Lieferung des Elektronenstrahls·eine Elektronenkanone. Der Phosphorschirm umfasst eine Vielzahl von aus Phosphorteilchen gebildeten Schichten. Diese Vielzahl von Schichten kann entweder aus einer Vielzahl von getrennten Schichten bestehen, wobei jede Schicht aus einer einzigen Phosphorart besteht oder einer Schicht aus Phosphorteilchen j jedes Phosphorteilchen besteht aus einer Vielzahl von konzentrischen Schichten unterschiedlicher Phosphorarten. In beiden Fällen emittiert jede Phosphorschicht eine unterschiedliche Lichtfarbe, wenn diese Phosphorschicht durch den Elektronenstrahl angeregt wird. Die Schirmelektrode kann aus einer Metallschicht bestehen, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aus Aluminium besteht.

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im folgenden werden bevorzugte Äusführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert· Es zeigen:

Figur 1 einen Querschnitt durch eine erste Kathodenstrahlröhre, die in einem Radar-Datenwiedergabesystem verwendet ist,

Figur 2 einen Querschnitt durch einen Schirm einer Kathodenstrahlröhre,

Figur 3 einen Querschnitt durch einen Schirm einer anderen Kathodenstrahlröhre, und

Figur 4 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Kathodenstrahlröhre , die in einem Wiedergafeesystem mit abgetastetem Raster verwendet ist.

In Fig. 1 ist eine Kathodenstrahlröhre 47 dargestellt, die bei einem Schirmbildsystem gemäß der Erfindung verwendet wird. In dieser Röhre 47 stellt eine Elektronenkanone 6l eine Standard-Elektronenkanone dar, wie sie in einer monochromatischen Kathodenstrahlröhre benützt wird. Die Elektronenkanone 6l erzeugt besser einen einzelnen Elektronenstrahl als mehrere Elektronenstrahlen , wie es in einigen Mehrfarb-Kathodenstrahlröhren üblich ist. In dieser Elektronenkanone emittiert die durch einen Heizdraht 64 aufgeheizte Kathode Elektronen, die durch Fokussierungselektroden in einen Strahl fokussiert werden und in Richtung auf den Bildschirm durch eine erste Beschleunigungselektrode 35 beschleunigt werden* Die erste Beschleunigungselektrode 35 ist über einen leitfähigen Überzug bzw. eine leitfähige Schicht 38 an eine

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Hochspannungsversorgung 20 mit fester Spannung angekoppelt. Eine magnetische Ablenkspule l8 lenkt den Strahl in die gewünschte Position auf dem Schirm 62, wie es bei den meisten Kathodenstrahlröhren der Fall ist. In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 1 erstreckt sich der leitfähige überzug entlang der Innenseite des Glas-Röhrenkolbens 37 von dem Bereich der Elektronenkanone in Richtung auf die Vorderseite der Röhre und bedeckt vollständig die Innenseite des RöhrenicoIbens 37 im Abschnitt zwischen der Elektronenkanone 4l und dem Spalt 46, wodurch eine zweite Beschleunigungselektrode mit der gleichen Spannung wie die erste Beschleunigungselektrode 35 gebildet wird, da die beiden Beschleunigungselektroden elektrisch miteinander verbunden sind. Ein nichtleitender Spalt 46, der beispielsweise eine Breite von 3» 808 cm ( 1,5 inch ) besitzt, trennt den leitfähigen Überzug 38 von einem zweiten Abschnitt eines leitfähigen Überzugs 39, die an eine Aluminium-Überzugsschicht 40 angeschlossen ist, wobei diese Schicht 40 die Bildschirmelektrode bildet. Der zweite Bereich des leitfähigen Überzugs 39 erstreckt sich von der Aluminium-Überzugsschicht 40 in Richtung der einen Seite des Spalts 46, beispielsweise über 8,85 5 cm ( 3i5 inches ) von dem Rand der Aluminiumschicht 4θ· Die Breite des Spaltes 46 ist entsprechend der Breite des zweiten leitfähigen Überzugs 39 ,gewählt, um Dimensionen zu erhalten, welche die elektrostatischen Felddichten minimis-ieren werden; folglich werden Linseneffekte im Bereich nahe des Schirm 4l der" Röhre wegen der günstigen Spaltbreite des Spalts 46 die Stärke der durch die Spannungsdifferenz zwischen dem ersten leitfähigen Überzug 38 und dem zweiten leitfähigen Überzug 39 gebildeten elektrostatischen Linse stark

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reduzieren. Außerdem führt die Anordnung des Spaltes in einiger Entfernung von dem Schirm zu einer Linearisierungnichtlinearer peripherer Randeffekte,die erzeugt würden, falls der Spalt näher gegenüber dem Schirm angeordnet wäre, wodurch die potentielle Lageverzerrung in der Nähe der Schirmränder kl reduziert wird·

Bei weiteren Ausführungsformen der Erfindung sind eine Vielzahl von Spalten entspi-echend dem Spalt 46 vorgesehen, um die Stärke der elektrostatischen Linsen weiter zu verringern; folglich wird durch derartige elektrostatische Linsen eine weitere Reduzierung der Lageverzerrungen verursacht. Bei einigen dieser Ausführungsformen mit einer Vielzahl an Spalten und folglich einer Vielzahl von Beschleunigui^elektroden können die Elektroden jeweils eine unterschiedliche Spannung aufweisen. Bei weiteren Ausführungsformen der " Erfindung kann der leitfähige Überzug an der Innenseite des Röhrenkolbens in ^Form einer Spirale oder einer Schraubenlinie gestaltet sein, wobei das . am nähesten an der Elektronenkanone befindliche Ende auf einer ersten Spannung und das am nächsten gegenüber der Schirmelektrode liegende Ende auf einer zweiten Spannung liegt. In solchen Fällen kann die Schirmelektrode mit dem einen Ende der Schraubenlinie bzw. Wendel oder mit einer separaten Hochspannungsquelle verbunden sein. Eine derartige Anordnung wird nachstehend in Verbindung mit Fig. 4 erläutert werden.

Bei allen Ausführungsformen gemäß der Erfindung braucht kein leitfähiges Gitter zwischen der Schirmelektrode und der Elektrode oder Elektroden vorgesehen sein,welche

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an der Innenfläche des Röhrenkolbens gebildet sind. Somit braucht nur eine vergleichsweise kleine Kapazität angeschalten -werden, d.h. die Kapazität , die durch die Schirmelektrode 40 und die Bezugsmasse bzw. Masse der Hochspannungsversorgung der Schirmelektrode gebildet -wird, wobei diese Masse meistens die Masse des Systems darstellt. In den meisten Anwendung sfällen .soll diese Kapazität minimal sein, da der Schirm zur Beobachtung exponiert sein muß; folglich liegt der Schirm üblicherweise nicht in der Nähe oder parallel zu irgendeiner großen metallischen oder leitfähigen Fläche, mittels der relativ große Kapazitäten erzeugt werden können.Im Gegensatz dazu haben diejenigen Kapazitäten einen viel höheren Wert, die durch die Elektroden auf der leitfähigen Fläche des Röhrenkolbens gebildet werden und die bei vielen Anwendungsfällen entweder durch einen an Masse liegenden metallischen Schirm umgeben werden oder in der Nähe eines an Masse liegenden leitfähigen Chassis oder auch anderen derartigen Bauteilen innerhalb der Konsole, in der die Anordnung üblicherweise befestigt ist, liegen. Wenn daher der Versuch gemacht wird, diese Elektroden anzuschalten, so ist die Kapazität , an welche die Hochspannung angeschaltet werden muß, entsprechend höher. Wenn die Kapazität verringert wird, an welche die Hochspannung zur Änderung der Farben angelegt werden muß, wird die Schaltzeit zwischen den Farben reduziert, sodaß die Kathodenstrahlröhre für viele Anwendungsfälle brauchbar wird, in denen sie vorher wegen der langen Schaltzeiten oder hohen Verstärkungsleistungen nicht benützt werden konnten·

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Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausfuhrungsform ist eine feste Hochspannungsversorgung 20 durch eine metallische Verbindung bzw. einen metallischen Stecker 48 durch den Glas-Röhrenkolben 37 an dem leitfähigen Überzug 38 angeschlossen. In ähnlicher Weise wird eine variable Hochspannungsversorgung 21 zur Änderung des Potentials der Elektrode 40 und somit der wiedergegebenen Farbe über eine metallische Verbindung bzw. einen metallischen Stecker 49 durch den Glas-Kolben 37 an den leitfähigen Überzug 39 angelegt. Der leitfähige Überzug 39 ist mit der Aluminiumschicht kO verbunden, sodaß die aluminiumbezogene Schicht kO auf dem gleichen Potential wie der leitfähige Überzug 39 liegt. Ein Vielschichtiger Phosphorüberzug kl ist zwischen der Schicht 40 und der Schirmvor-derseite angeordnet. Der Elektronenstrahl 46 durchdringt leicht die dünne aluminiumbezogene Schicht 40 und überstreicht die Phosphorschicht 4l mit einer Geschwindigkeit , die durch die Spannung der variablen Hochspannungsversorgung 4l bestimmt iät. Ein Licht, das von der Phosphorschicht 4l emittiert wird,wenn diese durch einen Elektronenstrahl 56 angeregt wird, wird von der aluminiumbezogenen. Schicht 4o in Richtung auf die Vorderseite des Schirm reflektiert,wodurch das verfügbare Licht - Ausgangssignal bzw. die Helligkeit erhöht wird. ,

In Fig. 2 ist ein Querschnitt des Kathodenstrahlröhren-Schirms gemäß Fig. 1 veranschaulicht. Die Phosphorschicht kl besteht aus mehrlagigen Phosphorteilchen, in denen die verschiedenen Schichten jeweils aus einer unterschiedlichen Phosphorart bestehen. Beispielsweise wird die innere Schicht 51 eines solchen Teilchens durch eine aussere Schicht 50 aus einer anderen Phosphorart umgeben, wobei eine

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neutrale Schicht 51 A die beiden Schichten trennt. Die neutrale Schicht 51 A absorbiert Elektronenenergie ohne dabei Licht zu absorbieren^ hierdurch wird die für eine Farbänderung notwendige Spannungsdifferenz erhöht· Auf diese Weise wird eine verbesserte Farbauflösung erhalten, da der Elektronenstrahl typischerweise viel mehr einen Elektronengeschwindigkeit s-,b er eich, d.h. mehrere unterschiedliche Elektronengeschwindigkeiten aufweist als nur eine einzige Elektronengeschwindigkeit. Die innere Schicht 51 kann beispielsweise aus grünes Licht emittierendem Phosphor bestehen, während die äussere Schicht 50 aus einem rotes Licht emittierendem Phosphor zusammengesetzt ist. Wenn der Elektronenstrahl 56 durch die aluminxumbezogene Schicht 4o durchdringt und die Phosphorschicht 41 mit einer vergleichsweise niedrigen Geschwindigkeit überstreicht, wird der Strahl nur die erste Schicht 50 des Phosphors durchdringen und die innere'Schicht 5I nicht erreichen, da = die Elektronenenergie praktisch vollständig beim Durchdringen und Anregen der ersten Schicht 50 absorbiert wird. Da die Elektronenstrahlgeschwindigkeit vergrößert ist und die Elektronen eine höhere Stoßkraft erlangen, wird der Strahl weiter ins Innere der Phosphorteilchen eindringen und evtl. durch die neutrale Schicht 51 A zur Innenschicht 51 vorstoßen. Wenn die innere Phosphorschicht 51 einen höheren Lichtemissionswirkungsgrad als die äussere Schicht 50 aufweist, wird das von der inneren Schicht 5I emittierte Licht das von der Phosphorschicht ki überwiegend ausgesandte Licht bei vergleichsweise höheren Strahlgeschwindigkeiten darstellen.

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Fig. 3 zeigt einen abgewandelten Aufbau eines Schirms mit einer von einem Elektronenstrahl durchdrungenen Mehrfachschicht. Die Phosphorschicht 4kl enthält hierbei Phosphorteilchen, von denen jedes lichtemittierende Schichten 52 und 53 jeweils unterschiedlicher Phosphorart aufweist, wobei diese Schichten durch eine neutrale Schicht 53 A getrennt sind. Beispielsweise kann die erste Schicht 52 aus einem Phosphor bestehen, der vorwiegend Rotlicht emittiert, während die Schicht 53 aus Phosphorteilchen 55 zusammengesetzt ist, die vorwiegend grünes Licht aussenden. Bei vergleichsweise niedrigen Strahlgeschwindigkeiten wird der Strahl nur in die erste Schicht. 52 eindringen und nicht durch die zweite Schicht 53· Die Schicht 53 - bei nichterregten Phosphorteilchen - und die neutrale Schicht 53 A sind hinsichtlich des von der ersten Schicht 52 emittierten Lichts durchlässig. Wenn die Strahlgeschwindigkext zunimmt, werden Elektronen durch die Schicht 52 durchdringen und in die Schicht 53 eindringen. Wenn die Phosphorteilchen 55 der Schicht 53 aus einem Phosphor mit höherem Wirkungsgrad bzw. mit höherer Empfind-lichkeit gegenüber den Teilchen 5^ der Schicht 52 besteht, wird das von der Röhre ausgesandte Gesamtlicht überwiegend die Farbe darstellen, die von der zweiten Schicht 53 mit einer höheren ElektronensträaLgeschwindigkeit emittiert wird. Die neutrale Schicht 53 A dient zum gleichen Zweck wie die Schicht 51 A gemäß Fig. 2.

Bei den in Fig. 2 oderFig. 3 gezeigten Ausführungsformen können mehr als zwei Phosphorschichten gebräuchlich sein. Beispielsweise kann eine dritte Phosphorschicht zwischen Schicht 51 und 50 in Fig. zusätzlich eingefügt oder eine dritte,aus Phosphorteilchen bestehende Schicht entweder zwischen oder

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auf eine Seite der Phosphorschichten 52 und 53 in Fig. 3 Zusammen mit geeigneten neutralen Schichten eingesetzt werden. Außerdem könnte eine Schicht wie die Schicht 4l in Fig. 2 anstelle einer der Schichten 52 oder 53 in ^ig. 3 verwendet werden, wodurch eine Dreifarben-Röhre gebildet würde. Wenn die Schicht 4l gemäß Fig. 2 anstelle der Schicht 53 in Fig. 3 eingesetzt wäre, wurden bei einer niedrigen Elektronenstrahlgeschwindigkeit nur die Teilchen 44 in der Schicht 52 angeregt werden. Da die Strahlgeschwindigkeit auf Zwischenwerte angestiegen ist, würde die aussere Schicht 50 angeregt werden und die innere Phosphorschicht 51 würde schließlich bei höheren Elektronenstrahlgeschwindigkeiten angeregt werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird die Kathodenstrahlröhre 4l bei ihrer Verwendung in einem Radar- Wiedergabesystem mit direktem bzw. beliebigem Zugang gemäß der Erfindung beschrieben. Echosignale· des Radarziels werden von einer Radar-Antenne empfangen, von einem Radar-Sender/Empfänger 8i verstärkt und demoduliert und schließlich von einem analog-digital-umsetzer in digitale Form umgewandelt. Die digital dargestellten Radarsignale sind an einen zentralen Rechner 83 angekoppelt, wo sie zusammen mit von Leitungen 85 gelieferten Daten, die von peripheren Einheiten geliefert werden, durch vorprogrammierte Befehle in ein angemessenes Format zur visuellen Darstellung umgewandelt werden· Die Daten der ^Leitungen 85 können Operationsbefehle wie z.B. die erwünschte Radarreichweite wie auch Zusatzdaten, beispielsweise Wetterkarten oder Symbole zur Ziel-Identifizierung enthalten. Der zentrale Rechner bzw. Computer 83 vermag die Daten an

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verschiedene Wiedergabeeinheiten l6, wie sie beispielsweise innerhalb der gestrichelten Linien in Fig. 1 angedeutet sind, zu liefern. Die Daten des zentralen Computers 83 werden über Leitungen 57 zu einer Wiedergabe-Steuereinheit 10 der Wiedergabeeinheit 16 gekoppelt· Die Wiedergäbe-Kontrolleinrichtung 10 enthält einen Wiederholungsspeicher , um die visuelle Datendarstellung in flimmerfreieia Zustand zu erhalten·

Die Verwendung eines Wiederholungsspeichers innerhalb der Wiedergabe-Kontrolleinrichtung 10 erübrigt somit eine durch den zentralen Computer 83 auszuführende Wiederholungsfunktion. Die Wiedergabe-Kontrolleinrichtung 10 liefert außerdem Datenkopplungs- und Steuersignale an den Vektor bzw. LeitStrahlgenerator 11, Zeichengenerator 12 und an die Farbsteuerschaltung 15. Um das System eine Linie schreiben zu lassen, beispielsweise einen Teil einer Wetterkarte oder eines Radarziels, sendet die Wiedergabe-Kontrolleinrichtung 10 auf den Leitungen 15 die Start- und Endpunktkoordinaten der zu schreibenden Linie zu dem LeitstrahlwGenerator 11. Der Generator 11 wandelt die Information bezüglich des Anfangs- und Endpunktes in Positionssignale X und Y um, welche mit der Zeit variieren und Punkte auf der aufzuzeigenden Linie darstellen. Diese Positionssignale werden außerhalb des Leitstrahl-Generators 11 auf Leitungen 25 bzw. 26 gegeben· Der Ausgang der Leitung 27 enthält eine Information darüber, ob der Strahl 56 der kathodenstrahlröhre ausgeblendet oder nicht ausgeblendet werden soll und mit welcher Helligkeit die Linie zu schreiben ist.

Die Wiedergabesteuerung 10 erzeugt auf Leitungen 60 Signale zu der Färbsteuerschaltung 15, welche die zum

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Schreiben der wiedergegebenen Linien ader Zeichen verwendete Farbe bestimmen. Die Farbsteuerschaltung 15 gibt über eine Leitung 43 Signale zu der variablen Hochspannungsversorgung und zeigt die richtige Spannung, die an die Schirmelektrode für die gewünschte Strahldurchdringung angelegt werden muß und folglich die richtige Farbe an. Die Farbsteuerschaltung 15 liefert über eine Leitung 42 den richtigen Verstärkungsfaktor an den X-Achsen-Verstärker 17 sowie an den Y-Achsen-Verstärker 19 für die Ablenkempfindlichkeit , welche durch die Hochspannungseinstellungen bestimmt ist. Es sollte jedoch beachtet werden, daß die Ablenkempfindlichkeitsänderungen bei einer Röhre, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, wesentlich geringer sind als die Ablenkempfindlichkeitsänderungen , falls die Schirmelektrode und der leitfähige Überzug auf der gleichen Spannung liegen wurden und gleichzeitig geändert würden, um die Farbe zu ändern. Die Farbsteuerschaltung 15 zeigt die ausgewählte Farbe über eine Leitung 63 dem Video-Verstärker l4 für Helligkeitseinstellungen hinsichtlich verschiedener Farben an.

In ähnlicher Weise überträgt die Fiedergäbesteuerung auf Leitungen 59 Daten zu dem Zeichen-Generator 12,welche die zu schreibenden Daten betreffen. Die Position auf der Vorderseite der Kathodenstrahlröhre kann entweder durch den Zeichen-Generator 12 oder durch den Vektor-Generator 11 eingestellt werden. Der Zeichen-Generator 12 empfängt Zeichen-Kodeeingänge bzw. Kodeeingangs signale von der Computersteuerung 10 und 12 über Leitungen 59 und wandelt die Kode in zeitvariierende Ablenksignale X und Y um, die auf den Leitungen 28 bzw. 20 erscheinen, wodurch der Strahl das gewünschte Zeichenmuster ausleuchtet bzw. auszeichnet. Der

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Zeichen-Generator liefert außerdem auf der Leitung ein Video-Signal, das den Video-Verstärker 14 den Strahl 56 ausblenden und nicht ausblenden läßt; die geeignete Helligkeit wird durch Änderung der an der Leitung 34 anliegenden Spannung ausgewählt und folglich wird der von der Kathode 33 der Elektronenkanone 6l fliessende Strahlenstrom gewählt.

Schalter 22,23 und 24 wählen entweder den Vektor-Generator 11 oder den Zeichen-Generator 12 als Eingang zu den X- und Y-Achsen-Verstärkern über Leitungen und 66 sowie eine Schaltung 13 zur Bildkorrektur und über eine Leitung 67 zum Video-Verstärker l4. Die Schalterposition wird von der Computer-Steuerung 10 der in den Zeichnungen nicht dargestellten Leitungen gewählt. Die Schalter 22, 23 und 24 sind vorzugsweise elektronische Schalter mit hoher Schaltgeschwindigkeit.

Die Schaltung 13 zur Bildkorrektur empfängt auf der Leitung "65" bzw. 66 X- und Y-Eingänge bzw. Eingangssignale und versieht diese Signale mit einem Korrekturfaktor, bevor sie eine* Endverstärkung unterworfen werden, \xm eine Korrektur dafür auszuführen, daß die Oberfläche des Schirms der Kathodenstrahlröhre 47 nahezu flach und weniger sphärisch ist. Falls diese Korrektur nicht ausgeführt würde, würde das Bild bzw. Zeichen auf der Oberfläche der Kathodenstrahlröhre stark verzerrt werden. Beispielsweise wurden die Seiten eines darzustellenden Reckeckts oder Quadrats nach innen gebogen sein.

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Der Elektronenstrahl 46 wird durch die an die Fokussierungselektroden 36 durch eine Pokussiersteuer 44 über eine Leitung 45 angelegte Spannung fokussiert. Da die elektrostatische Linse zwischen den leitfähigen Beschichtungen 38 und 39 in der nahe der Elektronenkanone 6l befindlichen Fläche ausserst schwach ist, wird der Strahlenbrennpunkt bzw. die Strahlenbündelung nicht durch Färbänderungen beeinträchtigt· Folglich muß die Fokussiersteuerung nicht an die Farbsteuerschaltung 15 angekoppelt sein.

Der X-Achsen-Verstärker 17-und der Y-Achsen-Verstärker 19 empfangen ihre korrigierten Eingangssignale über die L_eitung 31 bzw. 32. Diese Verstärker liefern die genauen Signalwerte für die Strahlablenkung zu dem Ablenkjoch l8, das sowohl die X-wie auch die Y-Ablenkspulen enthält. Wie bereits vorher erwähnt wurde, werden die Verstärkungen des X- und Y-Achsenverstärkers 17 bzw. l8 durch die Farbsteuerschaltung 15 über die Leitung 42 für die ausgewählte Farbe richtig eingestellt.

In Fig. 4 ist eine abgewandelte Anordnung des Wiedergabesystems gemäß der Erfindung dargestellt. Bei dem in Fig. 4 gezeigten System hat die Kathodenstrahlröhre Io5 zwei hauptsächlich von der Kathodenstrahlröhre ge-

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maß Fig. 1 unterscheidende Gebiete. Zum einen sind die beiden Abschnitte der leitfähigen Beschichtungen 38 und 39 nach Fig. 1 durch einen Vorderabschnitt einer leitfälligen Beschichtung 75 ersetzt, die mit einem wendeiförmigen Streifen einer leitfähigen Beschichtung 74 an der Innenseite des Röhrenkolbens Io9 verbunden ist. Eine variable Hochspannungsversorgung 21 ist wie

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in Fig. 1 an den Stirnabschnitt der leitfähigen Beschichtung 75 angeschlossen, während eine feste Hochspannungsversorgung 20 mit dem Ende eines wendeiförmigen Streifens der leitfähigen Beschichtung bzw. des leitfähigen Überzugs 74 in nächster Nähe der Elektronenkanone 6l angeschlossen ist. Der zweite Hauptunterschied der Kathodenstrahlröhre Io5 zu gemäß der in Fig. 1 dargestellten Röhre liegt darin, daß die Ablenkung des Elektronenstrahls 56 durch elektrostatische Ablenkplatten 72 und 73 anstelle mit einem magnetischen Ablenkjoch , wie es in Figil verwendet ist, ausgeführt wird. Die Elektronenkanone ■ 6l und der Schirm 62 entsprechen denen in Fig,. 1. Der wendeiförmige Streifen kann bei einer magnetischen Ablenkung verwendet werden ., wie auch die beiden separaten Flächen der leitfähigen Beschichtung bei elektrostatischer Ablenkung benützt werden können.

■ T - ■

Die dargestellte Kathodenstrahlröhre Io5 ist in einem abgetasteten Raster-Wiedergabesystem bz*w. Bildschirm verwendet. Signale, die über eine Entfernung übertragen wurden, werden von einer Antenne 93 aufgenommen und an einen Empfänger 92 weitergegeben. Bei einigen Ausführungsformen können die Signale über einen Radar-Empfänger und einen Prozessor oder eine andere Signalquelle über ein Kabel angekoppelt werden, wodurch kein Empfänger notwendig wird. Der Empfänger 92 erzeugt auf einer. Leitung Io2 kombinierte X-und Y-Achsen-Synchronisationssignale , auf der Leitung I06 eine demodulierte Video-Information und auf einer Leitung I08 eine Färbinformation. Der Video-Verstärker 89 verstärkt das Video-Signal auf einen günstigen Span-

nungswert und koppelt diesen an die Kathode der Kathodenstrahlröhre Io5 über eine Leitung Io7 an.

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Die Synchronisationsschaltung 91 trennt das kombinierte Synchronisationssignal auf der Leitung Io2 und erzeugt separate X - und Y - Achsen - Synchronisationssignale auf Leitungen Io1 bzw. loo.

Wenn der Haster in der üblichen Art und Weise erzeugt wird und die abgetasteten Linien parallel zur X-Achse liegen, tritt ein Synchronisationsinipuls für die X-Achse für eine Zahl von Synchronisationsimpulsen der X-Achse auf, die zahlenmässig gleich der Zahl der abgetasteten Linien in der Darstellung sind. Der T-Synchronisationsimpuls läßt die Erzeugung von Y-Achsen Sägezahn -Impulsen im Y- Sägezahn« Generator 88 auf eine Leitung 99 beginnen, während der X-Synchronisationsimpuls die Erzeugung von X-Achsen-Sägezahn -- Impulsen auf der Leitung 98 durch den X- Sägezahn-Generator beginnen läßt· Leitungen Io3 und Io4 , die die Ausgangs- Sägezahn— Signale zwischen den beiden Sägezahn-Generatoren koppeln, sind zur Durchführung von Korrekturen für die Sägezahn-Verläufe dadurch notwendig, daß - wie vorher bereits erwähnt wurde, bei der bevorzugten Ausführungsform die Stirnseite der Kathodenstrahlröhre mehr flach als rund ist. Die Ausgangssignale des X-Achsen-.-Verstärkers 87 auf de*n Leitungen 9^ und 95 _t die vorzugsweise gleiche Größe, jedoch entgegengesetzte'Polarität aufweisen, werden an die X-Ablenkplatten 75 angelegt, während die Ausgangssignale des Y-Achsen-Verstärkers 86, die ebenfalls gleiche Größe , jedoch entgegengesetzte Polarität haben, an die Y-Ablenkplatten 72 angekoppelt werden.

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Die Farbsteuerschaltung 15 empfängt über eine Leitung Io8 vom Empfänger 92 Informationen hinsichtlich der darzustellenden Farbe. Die Arbeitsweise der Schaltung 15 ist die gleiche, wie bereits in Verbindung mit Fig. 1 erläutert wurde·

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung lassen sich verschiedene Änderungen durchführen. Beispielsweise kann die Schaltung gemäß Fig. 4 bei einer Kathodenstrahlröhre nach Fig. 1 und umgekehrt verwendet werden. Bs lassen sich außerdem zahlreiche Anordnungen von in Schichten angeordnetem Phosphorarten verwenden, Außerdem kann auch eine radiale Abtastweise verwendet werden, wie sie bei einer . Farbwiedergabe mit ebener Positionsanzeige üblich ist. Bs lassen sich auch viele verschiedene Anordnungen für die auf dem leitfähigen Überzug an der Innenseite des Röhrenkolbens befindlichen Elektroden verwenden. Anstelle von Glas können auch andere Materialien für den Röhrenkolben benützt werden und es läßt sich anstelle einer elektrostatischen Fokussiereinrichtung , wie sie in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen verwendet wird, eine magnetische Fokussierung mit einer Standardfokussierungsspule einsetzen.

Die Erfindung beschreibt ein verbessertes Farbwiedergabesystem, welches eine Kathodenstrahlröhre mit Strahldurchdringung und einer äusserst schnellen Farbschaltung benützt. Die Schirm-Elektrode ist gegenüber den Beschleunigungselektroden ohne Einsatz eines Isolierungsgitters bzw. Trenngitters getrennt, sodaß die an die Schirm-Elektrode angelegte Spannung

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an eine nur relativ kleine Kapazität angeschaltet wird. Die Erfindung kann in Verbindung mit Kathodenstrahlröhren, die entweder eine magnetische oder elektrostatische Ablenkung des Strahlverlaufs bzw. der Strahldurchdringung aufweisen wie auch in Verbindung mit magnetischen oder elektrostatischen Fokussierungsröhren verwendet werden. Derartige Wiedergabesysteme können zur Radardarstellung mit direktem Zugang bzw. beliebigem Zugang oder für Darstellungen mit einem abgetastetem Raster eingesetzt werden·

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Claims

Patentansprüche

I)) Farbwiedergabesystem, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes in unmittelbarer Nähe des Schirms einer Mehrfarb-Kathodenstrahlröhre C ^7;lo5) und eine Einrichtung zum Anlegen mehrerer Spannungen an die Einrichtung zur Erzeugung des elektrischen Feldes vorgesehen sind, und daß die Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes außerhalb des Gebietes liegt, das vom Elektronenstrahl der Kathodenstrahlröhre durchlaufen wird.
2) Farbwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Felds mehrere Elektroden aufweist, die unmittelbar nächst der Innenfläche des Kolbens der Kathodenstrahlröhre angeordnet sind·
3) Farbwiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes eine an der Innenfläche des Kolbens der Kathodenstrahlröhre angeordnete spiralförmige Elektrode aufweist.

k) Farbwiedergabesystem nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Fokussierung des Elektronenstrahls der kathodenstrahlröhre, eine Einrichtung zur lagemässigen Veränderung des Elektronenstrahls in Abhängigkeit von einem oder mehreren untereinander unabhängigen Signalen und mindestens eine Elektrode zur Farbänderung des von der Kathodenstrahlröhre emittierten I/ichts vorgesehen kind, und daß die Elektroden außerhalb des Wegs des Elektronenstrahls angeordnet sind und unabhängig von der Fokussier-Einrichtung arbeiten.
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5) Farbwiedergabesystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur lagemässigen Änderung des Elektronenstrahls mindestens einen Ablenkverstärker mit wenigstens einem Eingang und wenigstens einem Ausgang und mit an die Eingangssignale angekoppelten Verstärker-Eingängen, sowie eine Einrichtung zur Erzeugung eines Ablenkfelds in Abhängigkeit von den Verstärker-Ausgängen aulweist.
6) Farbwiedergabesystem nach Anspruch 5 t dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Ab--, lenkfelds Ablenkspulen aufweist.
7) Parbwiedergäbesystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Ablenkfelds elektrostatische Ablenkplatten aufweist.
8) Parbwiedergabesysteui nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden zur Erzeugung eines elektrostatischen Felds in einem direkt dem Schirm der Kathodenstrahlröhre benachbarten Saum vorgesehen sind.
9) Farbwiedergabesystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Auswerteinrichtung als Teil eines Wiedergabesystems mit direktem Zugang bzw. Zugriff enthält.
10) Parbwi ed ergabe.sys tem nach Anspruch 9_f dadurch gekennzeichnet, daß es Teil eines Radar-Datenwiedergabesystems ist.

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11) Farbwiedergabe system nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, da-durch gekennzeichnet, daß mindestens eine Elektrode zur Änderung der Elektronenstrahlgeschwindigkeit außerhalb des vom Elektronenstrahl durchlaufenen Gebietes sowie eine Einrichtung zur Positionsveränderung des Elektronenstrahls in Abhängigkeit von mindestens einem Eingangssignal vorgesehen sind.
12) Parbwiederga.besystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer elektrostatischen Linse eine Pokussxerungseinrichtung vorgesehen ist.
13) Farbwiedergabesystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierungseinrichtung eine magnetische Fokussierungsspule aufweist.
14) Farbwiedergabesystem nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Ablenkfelds magnetische Ablenkspulen aufweist.
15) Farbwiedergabesystem nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wiedergabesystem mit abgetastetem Raster vorgesehen ist.
16) Farbwiedergabesystem nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein lumineszierender , mehrere Lichtfarben emittierender Phosphorschirm, eine Einrichtung zur Bildung einer ersten und zweiten Spannungsquelle, eine direkt neben dem Schirm angeordnete Schirmelektrode, die an die erste Spannungsquelle angeschlossen ist, mindestens

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eine .Beschleunigung^ elektrode ,. die zwischen .der Strahlerzeugungseinrichtung und der Schirmelektrode außerhalb des Elektronenstrahlwegs angeordnet und an die zweite Spannungsquelle angeschlossen ist, eine Ein«· richtung zur Änderung der Spannung der ersten Spannungsquelle und eine Einrichtung zur Ablenkung des Elektronenstrahls auf durch wenigstens eis Eingangssignal be-" stimmten Bildschirmpunkt vorgesehen sind«
17) Farbwiedergabesystera nach Anspruch ΐβ, dadurch gökennzeichnet, .daß eine Elektronenkanone vorgesehen ist·
18) Farbwiedergafoesysteei nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet _f daß der Pfcosphorschirm aus mehreren Schichten aus Pbosphort@ilch'en besteht ο
19) Farbwxedergabesystem nach Anspruch iß, dadurch gekenn- _t zeichnet, daß der Phosphorschirm ein© Schicht, bestehend aus Phosphorteilclaen aufweist ₉ dass jedes Teilchen eine Vielzahl von konzentrischen Phosphorsehichten enthält und daß jede dieser Schichten bei einer Anregung eine unterschiedliche ^arföe emittiert»
20) Farbwiedergabesystem nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet 5
aufweist.

zeichnet, daß die Schirmelektrod© ©i^e Metallschicht
21) Farbwiedergabesystena nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmelektrode eine Aluminiumschicht aufweist.

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