DE4191630B4

DE4191630B4 - Ablenksystem mit zwei Vierpol-Anordnungen

Info

Publication number: DE4191630B4
Application number: DE4191630A
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Paul Johnson; Michael Denton Grote
Original assignee: RCA Licensing Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1990-07-19
Filing date: 1991-07-19
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2011-07-20
Also published as: KR100228325B1; WO1992002033A1; US5327051A; DE4191630T; JPH05508514A; JP3097862B2

Abstract

Ablenkvorrichtung mit:
einer Kathodenstrahlröhre (110''), die eine evakuierte Glashülle, einen an einem Ende der Glashülle angeordneten Bildschirm (22''), und eine an einem zweiten Ende in der Glashülle angeordnete Elektronenkanonen-Anordnung (44) enthält, wobei die Elektronenkanonen-Anordnung Elektronenstrahlen (R, G, B) erzeugt, die an Elektronenstrahl-Landeorten auf dem Bildschirm (22'') Leuchtflecke (999'') erzeugen;
einem Ablenkjoch (55'') mit einer Anzahl von Ablenkwicklungen (10; 99) zur Erzeugung eines Hauptablenkfeldes in einem Hauptablenkbereich, das die Elektronenstrahlen (R, G, B) zu den Elektronenstrahl-Landeorten ablenkt;
gekennzeichnet durch:
eine die Elektronenstrahlen (R, G, B) konvergierende erste doppelte Vierpol-Anordnung (324), die zwei Vierpol-Magnetfelder erzeugt, welche in Bezug aufeinander einen Winkel aufweisen, um in einem ersten Bereich der Strahlwege der Elektronenstrahlen ein erstes Vierpol-Magnetfeld zu erzeugen, das sich entsprechend den Elektronenstrahl-Landeorten verändert;
eine die Elektronenstrahlen (R, G, B) divergierende zweite doppelte Vierpol-Anordnung (424), die zwei Vierpol-Magnetfelder erzeugt, welche in Bezug aufeinander einen Winkel aufweisen, um in einem...

Description

Die Erfindung betrifft eine Ablenkvorrichtung mit einer Kathodenstrahlröhre, die eine evakuierte Glashülle, einen an einem Ende der Hülle angeordneten Bildschirm und eine an einem zweiten Ende in der Glashülle angeordnete Elektronenkanonen-Anordnung aufweist.

Die Elektronenkanonen-Anordnung erzeugt Elektronenstrahlen, die ihrerseits Leuchtflecke an Elektronenstrahl-Landeorten auf dem Schirm erzeugen. Die Ablenkvorrichtung weist weiterhin eine Anzahl von Ablenkwicklungen auf, die zur Erzeugung eines Hauptablenkfeldes in einem Hauptablenkbereich eines Ablenkjoches erzeugen, das den Elektronenstrahl zu den Strahllandeorten ablenkt. Eine derartige Ablenkvorrichtung ist beispielsweise aus der US 4,864,195 bekannt.

Einige bekannte Anordnungen erzeugen ein Vierpol-Magnetfeld in dem Strahlenweg eines Elektronenstrahls einer Kathodenstrahlröhre. Beispielsweise wird ein solches Vierpol-Feld zur Steuerung der Form oder Größe eines Leuchtflecks verwendet, der durch einen Elektronenstrahl beim Landen auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre gebildet wird, um eine Vergrößerung und Verzerrungen des Leuchtflecks zu vermindern.

Eine Vergrößerung und Verzerrungen des Leuchtflecks rühren beispielsweise von der Geometrie des Bildschirms und einer Raumladungsrepulsion her. Eine Änderung des Strahl-Landeorts, die durch eine entsprechende Änderung einer fundamentalen FOURIER-Komponente einer Verteilung des Windungsstromproduktes einer Horizontal-Ablenkwicklung allein und/oder einer Vertikal-Ablenkwicklung bewirkt wird, neigt zur Erzeugung einer Dehnung des Leuchtflecks. Wie in 1 dargestellt ist, neigt beispielsweise bei einem bekannten Ablenksystem, das nur das gleichmäßige Ablenkfeld in einem Haupt-Ablenkbereich verwendet, ein z.B. am 3 Uhr-Punkt auf der Hauptachse erzeugter Leuchtfleck zu einer Dehnung in horizontaler Richtung auf das etwa 1,5-fache der Länge, die der Leuchtfleck in der Bildschirmmitte aufweist.

In der EP 0 382 299 A1 sowie der EP 0 421 523 A1 sind Farbbildröhren mit einer verringerten Leuchtfleckgröße beschrieben. Das wird durch besondere Vorkehrungen bei den magnetischen Konvergenzfeldern erreicht. Zu diesem Zweck sind bei den bekannten Bildröhren zwei Vierpol-Anordnungen vorgesehen, die vom Bildschirm aus gesehen hinter dem Ablenkjoch angeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ablenksystem der vorgenannten Art zu schaffen, bei dem Verzerrungen und eine Vergrößerung des Leuchtflecks in Abhängigkeit von dessen Position auf dem Bildschirm weitgehend vermieden werden.

Bei der Erfindung sind auf dem Halsteil einer Kathodenstrahlröhre zwei Vierpol-Anordnungen angebracht, die zwei Vierpol-Magnetfelder in einem Strahlenweg des Elektronenstrahls in verschiedenen Entfernungen von dem Bildschirm bilden. Zwei solche Vierpol-Anordnungen können Vorteile bringen, die nicht erreichbar sind, wenn nur eine Vierpol-Anordnung verwendet wird, wie in einigen bekannten Anordnungen. Beispielsweise können zwei solche Vierpol-Anordnungen dazu verwendet werden, die Konvergenz von drei Strahlen zu verbessern und/oder die Leuchtfleck-Größe auf dem Bildschirm der CRT zu steuern.

Erfindungsgemäß ist bei der Ablenkvorrichtung der eingangs genannten Art eine erste Vierpol-Anordnung vorgesehen, die in einem ersten Bereich eines Strahlenweges des Elektronenstrahls ein erstes Vierpol-Magnetfeld erzeugt, das sich mit den Strahl-Landeorten ändert. Eine zweite Vierpol-Anordnung erzeugt in einem zweiten Bereich des Strahlenweges ein zweites Vierpol-Magnetfeld, das sich mit den Strahl -Landeorten so ändert, daß der erste und zweite Bereich unterschiedliche Abstände von dem Bildschirm haben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen stellen dar:

1 die Form eines Leuchtflecks bei entsprechenden Strahl-Landeorten, die mit einer bekannten Ablenkvorrichtung erhalten wird, die ein gleichmäßiges Haupt-Ablenkfeld verwendet;

2 ein Blockschaltbild einer bekannten Ablenkvorrichtung mit einer Vierpol-Spulenanordnung;

3 ein Diagramm eines Vierpol-Feldes, das in der Anordnung gemäß 2 erzeugt wird und seine Wirkung auf den Querschnitt eines Elektronen Strahls;

4 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Verteilung des Windungsstromproduktes in einem Quadranten einer Vierpol-Spule in 2;

5a bis 5d Wellenformen, die zur Erläuterung der Arbeitsweise der Anordnung von 2 geeignet sind;

6a und 6b eine Doppel-Vierpol-Anordnung mit acht Magnetpolen, die in der Anordnung von 2 enthalten ist;

7a bis 7e zusätzliche Wellenformen, die zur Erläuterung der Arbeitsweise der Anordnung von 2 nützlich sind;

8 die Form eines Leuchtflecks an entsprechenden Strahl-Landeorten, wenn ein Haupt-Ablenkfeld mit der Anordnung von 2 erzeugt wird;

9 ein Blockschaltbild eines Erfindung verkörpernden Ablenksystems;

10 ein Diagramm, das zur Erläuterung der Arbeitsweise der Doppel-Vierpol-Anordnungen gemäß 9 nützlich ist;

11 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise einer Vierpol-Doublette, die durch zwei Doppel-Vierpole der Anordnung von 9 gebildet wird; und

12 die Form eines Leuchtflecks an entsprechenden Strahl-Landeorten in einem Haupt-Ablenkfeld, das ähnlich einem Feld ist, das mit einem bekannten statischen selbstkonvergierenden Ablenkjoch erzeugt wird.

2 zeigt ein Ablenksystem 100, bei dem in einem Haupt-Ablenkbereich eines Joches 55 eine Elektronenstrahl-Linsenwirkung erzeugt wird, die bestrebt ist, den Leuchtfleck in der Ablenkrichtung zu konvergieren. Das Ablenksystem 100 in 2 kann beispielsweise in einem Fernsehempfänger verwendet werden. Das Ablenksystem 100 enthält eine CRT 110 vom Typ 25V 110, die beispielsweise einen maximalen Ablenkwinkel von 110° hat. Die CRT 110 hat eine Längsachse Z, die senkrecht zu einem Bildschirm 22 verläuft. Der Bildschirm 22 ist beispielsweise vom 25-Zoll-Typ und hat beispielsweise ein Bild-Seiten-Verhältnis von 4:3.
Ein Halsende 33 der CRT 110 enthält eine Elektronenkanone 44, die drei Elektronenstrahlen erzeugt. Die von der Kanone 44 erzeugten Elektronenstrahlen werden jeweils mit den Videosignalen R, B und G moduliert, um auf dem Bildschirm 22 ein Bild zu erzeugen. Einer der Strahlen erzeugt einen Leuchtfleck 999, der bei der Abtastung ein Raster auf dem Bildschirm 22 mit einer entsprechenden Farbe bildet.
Ein Ablenkjoch 55 ist beispielsweise von einem Sattel-Sattel-Sattel-Typ und auf der CRT 110 befestigt. Das teilweise im Querschnitt dargestellte Ablenkjoch 55 enthält eine Zeilen- oder Horizontal-Ablenkjoch-Anordnung 77, die durch zwei Sattelspulen 10 gebildet wird, die einen Teil des Halses 33 und einen Teil der sich daran anschließenden konischen Erweiterung der CRT 110 umgeben. Das Ablenkjoch 55 enthält ferner eine Vertikal- oder Halbbild-Abienkspulen-Anordnung 88, die durch zwei Sattelspulen 99 gebildet wird, die die Spulen 10 umgeben. Das Ablenkjoch 55 enthält ferner eine Vierpol-Spulenanordnung 28, die durch zwei Sattelspulen 11 gebildet wird, die die Spulen 99 umgeben. Ferner enthält das Ablenkjoch 55 einen konisch geformten Kern 66, der aus magnetischen Ferritmaterial besteht und die Spulen 11 umgibt. Der Haupt-Ablenkbereich des Joches 55 wird zwischen einem Strahl-Eintrittsende und einem Strahl-Austrittsende des Kerns 66 gebildet. Die horizontale Achse X und die vertikale Achse Y des Bildschirms 22 sind so, daß bei Nicht-Erregung der Spulen 99 der Leuchtfleck entlang der Achse X positioniert ist und bei Nicht-Erregung der Spulen 10 der Leuchtfleck entlang der Achse Y positioniert ist.
Eine Vertikal-Ablenkschaltung 177, die von üblichem Aufbau sein kann, erzeugt einen Vertikal-Sägezahnstrom i_v, der der Halbbild-Ablenkspulen-Anordnung 88 zugeführt wird und ferner ein vertikalfrequentes parabolisches Signal V_pv erzeugt. Der Strom i_v und das Sinal V_pv werden mit einem in üblicher Weise erzeugten Vertikal-Synchronsignal V_H synchronisiert. Eine Horizontal-Ablenkschaltung 178, die vom üblichen Aufbau sein kann, erzeugt einen Horizontal-Sägezahnstrom i_y, der der Zeilen-Ablenkspulen-Anordnung 77 zugeführt wird und ebenfalls ein horizontalfrequentes parabolisches Signal V_ph erzeugt. Der Strom i_y und das Signal V_ph werden mit einem in üblicher Weise erzeugten Horizontal-Synchronsignal F_H synchronisiert.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung arbeitet das Joch 55 als Elektronenstrahllinse wie auch als Strahlablenker. Die Linsenwirkung des Joches 55 auf den Elektronenstrahl ist für alle drei Strahlen gleich und wird daher nur für einen Elektronenstrahl erläutert. Die Linsenwirkung auf den Elektronenstrahl vermindert die Leuchtfleckdehnung. Die Linsenwirkung auf den Elektronenstrahl wird durch Erzeugung eines Ablenkfeldes mit einer Feld-Ungleichmäßigkeit gewonnen. Die Ungleichmäßigkeit des Ablenkfeldes bewirkt, daß verschiedene Teile des Strahls mit einem gegebenen Querschnitt oder Profil im Elektronenstrahlweg von dem Ablenkjoch 55 um leicht unterschiedliche Beträge so abgelenkt werden, daß die Leuchtfleckdehnung vermindert und dadurch eine Linsenwirkung erzeugt wird. Eine genauere Erläuterung, wie eine Inhomogenität in den Ablenkfeldern die Elektrizität des Leuchtflecks vermindert, wird weiter unten gegeben.
Ein Stigmator 24, der später noch in Einzelheiten beschrieben wird, ist so angeordnet, daß er den Hals 33 hinter dem Joch 55 umgibt. Der Stigmator 24 wird zwischen der Elektronenkanone 44 und dem Joch 55 angeordnet. Der Stigmator 24 erzeugt ein Magnetfeld mit einer Feldungleichmäßigkeit im Hals 33 außerhalb des Joches 55, um einen durch die Linsenwirkung des Joches 55 erzeugten Astigmatismus zu beseitigen, um so den Leuchtfleck 999 anastigmatisch zu machen. Der Leuchtfleck 999 wird als anastigmatisch angesehen, wenn der gesamte Bereich des Elektronenstrahl-Leuchtflecks bei einem einzelnen Pegel einer Fokussierungsspan nung F fokussiert werden kann, die einer Fokussierelektrode 333 der CRT 110 zugeführt wird.
Die Spulen 11 werden von einem Strom iq gespeist, der ein vernachlässigbares Magnetfeld erzeugt, wenn der Leuchtfleck sich an den Ecken, beispielsweise am 2-Uhr-Punkt und sonst irgendwo auf den Diagonalen des Bildschirms 22 befindet, was später noch erläutert wird. Daher bleibt die Linsenwirkung des Joches 55 auf den Elektronenstrahl, wenn sich der Leuchtfleck 999 an den Ecken des Bildschirms 22 befindet, von der Vierpol-Spulenanordnung 28 weitgehend unbeeinflußt.
Eine Windungsverteilung in den Horizontal-Ablenkspulen 10 in einer gegebenen Ebene, die senkrecht zur Achse Z verläuft und eine Koordinate Z = Z1 hat, ist repräsentativ für die Windungsverteilung in einem Haupt-Ablenkbereich des Joches 55. Um die Ablenkfeld-Ungleichmäßigkeit zu erhalten, die beispielsweise an den Ecken des Bildschirms 22 einen runden Leuchtfleck erzeugt, wird eine vorgegebene Windungsverteilung für die Horizontal-Ablenkspule 10 und die Vertikal-Spulen 99 vorgesehen.
In der FOURIER-Reihenentwicklung kann sich die n-te-Harmonische auf die FOURIER-Komponente der n-ten-Ordnung der Windungsverteilung oder der Verteilung des Windungsstromproduktes beziehen. Eine solche Windungsverteilung oder Verteilung des Windungsstromproduktes ist periodisch als Funktion eines Winkels, der beispielsweise von der horizontalen Achse des Joches gemessen wird. Der Ausdruck "Windungsstromprodukt", der üblicherweise als N × I bezeichnet wird, bezieht sich auf einen Wert, den man durch Multiplikation der Anzahl der Windungen mit dem in einer gegebenen Windung fließenden Strom erhält. Dieser Ausdruck wird mit der Einheit Ampere-Windungen gemessen. Der Ausdruck Windungsstromprodukt oder Verteilung des Windungsstromproduktes kann einer Stromkomponente zugeordnet werden, die in solchen Windungen, beispielsweise mit der Horizontal-Frequenz oder der Vertikal-Frequenz fließt.
Die Windungs-Verteilungs-Parameter können empirisch ermittelt werden, um einen runden Leuchtfleck an den Ecken des Bildschirms 22 zu erhalten, z.B. am 2-Uhr-Punkt. Die Windungs-Verteilung der Spulen 10 in einer solchen Ebene wird so gewählt, daß man ein positives erstes Verhältnis von etwa +10% zwischen einer positiven dritten Harmonischen und einer Grund-Harmonischen erhält. Ein solches positives erstes Verhältnis zeigt ein kissenförmiges Horizontal-Ablenkfeld an. Durch Übereinkunft in bezug auf Horizontal-Spulen zeigt ein positives Vorzeichen der dritten Harmonischen ein kissenförmiges Feld und ein negatives Vorzeichen ein tonnenförmiges Feld an.
In gleicher weise wird eine Windungs-Verteilung in den Vertikal-Ablenkspulen 99 in der Ebene Z = Z1 so gewählt, daß man ein negatives zweites Verhältnis von etwa -60% zwischen einer Größe einer negativen dritten Harmonischen und der Größe einer Grund-Harmonischen erhält, was ebenfalls ein kissenförmiges Feld anzeigt. Durch Übereinkunft in bezug auf vertikale Ablenkspulen zeigt ein negatives Vorzeichen ein kissenförmiges Feld und ein positives Vorzeichen ein tonnenförmiges Feld an.
Die vorgenannten Werte für das erste und zweite Verhältnis werden primär so gewählt, daß der Leuchtfleck 999 beispielsweise rund ist. Konvergenz- und Geometriefehler können durch andere Anordnungen außerhalb des Joches 55 korrigiert werden, was später beschrieben wird. Das Vorzeichen der Verhältnisse wird so gewählt, daß die gewünschte Art von Feld-Ungleichmäßigkeit erreicht wird, nämlich ein kissenförmiges Horizontal-Ablenkfeld und ein kissenförmiges Vertikal-Ablenkfeld an der Ecke. Wenn der Leuchtfleck 999 an einer gegebenen Ecke des Bildschirms 22 durch die Wirkung der Fokussier-Elektrodenspannung F der CRT 110 fokussiert und durch die Funktion des Stigmators 24 anastigmatisch gemacht worden ist, erhält er eine Form mit optimaler Elliptizität. Bei einer üblichen CRT wird die optimale Elliptizität erreicht, wenn der Leuchtfleck 999 beispielsweise eine runde Form hat. Somit begründen das erste und zweite Verhältnis eine gewünschte erste Elektronenstrahl-Linsenwirkung des Joches 55, um beispielsweise einen runden Leuchtfleck an den Ecken des Bildschirms 22 zu erhalten. Vorteilhafterweise verringert das Joch 55 das Verhältnis zwischen einer Länge des Leuchtflecks 999 auf der Hauptachse an der Ecke des Bildschirms und der Länge des Leuchtflecks in der Bildschirmmitte beträchtlich gegenüber dem Verhältnis in 1. Die Elektronenkanone 44 und der Stigmator 24 bilden eine zusätzliche Linsenwirkung auf den Elektronenstrahl, die den Leuchtfleck 999 anastigmatisch macht.
Wenn sich der Leuchtfleck auf der horizontalen Achse X des Bildschirms befindet, kann allein ein tonnenförmiges Horizontal-Ablenkfeld den gewünschten Feldgradienten im Strahlenweg erzeugen, um die Leuchtfleckdehnung zu vermindern und damit die erste Linsenwirkung auf den Elektronenstrahl zu errichten. In gleicher Weise kann, wenn sich der Leuchtfleck auf der vertikalen Achse Y befindet, allein ein tonnenförmiges Vertikal-Ablenkfeld den gewünschten Feldgradienten im Strahlenweg zur Verminderung der Leuchtfleckdehnung erzeugen.
Bei einem tonnenförmigen Vertikal-Ablenkfeld nimmt die Flußdichte entlang der Achse Y ab, da die Entfernung von der Bildschirmmitte zunimmt, wenn sich der Leuchtfleck auf der Achse Y befindet; bei einem kissenförmigen Vertikal-Ablenkfeld ist der Feldgradient allgemein entgegengesetzt.
Der Feld- oder Flußdichte-Gradient im Joch 55, der zur Verminderung der Leuchtfleckdehnung auf den Achsen X und Y erforderlich ist, wird hauptsächlich durch die Vierpol-Spulenanordnung 28 erreicht, die aus Sattelspulen 11 mit Vierpol-Symmetrie gebildet werden. Die von den Spulen 11 erzeugte Vierpol-Ablenkfeld-Komponente korrigiert die elliptische Verzerrung des Leuchtflecks, wenn dieser sich auf der X-Achse oder der Y-Achse des Bildschirms 22 befindet, und vermindert die Dehnung des Leuchtflecks 999 auf der Hauptachse relativ zu der Länge in der Mitte des Bildschirms 22. Die Spulen 11 beeinträchtigen die Ungleichmäßigkeit der magnetischen Felder nicht nennenswert, wenn der Leuchtfleck 999 sich an den Ecken befindet, was später erläutert wird.
3 zeigt schematisch den Fluß oder das Feld, das von den Spulen 11 des Vierpols 28 erzeugt wird, die eine Verteilung des Windungsstromproduktes haben, die hauptsächlich eine zweite Harmonische enthält. Der dargestellte Fluß stellt den Fluß in der Ebene oder in dem Strahlwegbereich mit der Koordinate Z = Z1 dar, was durch ein Rechteck 112 veranschaulicht ist. Gleiche Symbole und Zahlen in 1, 2 und 3 bezeichnen gleiche Gegenstände oder Funktionen. Der Pfeil H_q in 3 stellt die Richtung der Flußdichte des Feldes oder der nur von den Spulen 11 im Joch 55 erzeugten Flußkomponenten dar, wenn sich der Leuchtfleck 999 am 3-Uhr-Punkt am Ende der Achse befindet.
Wenn sich der Leuchtfleck 999 in 2 am 3-Uhr-Punkt des Bildschirms 22 in 2 befindet, hat das durch den Pfeil H_q in 3 dargestellte, von den Spulen 11 in 2 erzeugte Feld eine Richtung, die im allgemeinen entgegengesetzt zur Richtung der nicht dargestellten kissenförmigen Horizontal-Ablenkfeld-Komponente ist, die von den Horizontal-Ablenkspulen 10 erzeugt wird. Die Stärke des von den Spulen 11 erzeugten Feldes nimmt in Richtung der Ablenkung zu. Die kombinierte Wirkung der beiden Felder erzeugt ein Netto- oder Total-Ablenkfeld, das durch eine vektorielle Summierung der Feldkomponenten gewonnen wird. Die Größe des Stromes iq in 2, der die Spule 11 erregt, wird ausreichend groß gemacht, um die Unleichmäßigeit des Ablenkfeldes in dem Strahlenweg an den Enden der horizontalen Achse X des Rechtecks 112 in 3 zu ändern, wenn sich der Leuchtfleck 999 an den entsprechenden 3- und 9-Uhr-Punkten befindet. Die Ungleichmäßigkeit des Ablenkfeldes wird durch den Strom iq von einer Kissenform in ein Ablenkfeld geändert, das in dem Strahlenweg durch ein tonnenförmiges Horizontal-Ablenkfeld allein erzeugt werden kann. Somit ist ein Netto-Ablenkfeld H_Φ(1), das sich näher am Mittelpunkt C des Rechtecks 112 befindet, stärker als ein Netto-Ablenkfeld H_Φ(2), das sich weiter von der Mitte C entfernt befindet. In gleicher Weise erzeugen die Spulen 11 in 2 ein Netto-Feld in dem Strahlenweg an jedem Ende der vertikalen Achse Y des Rechtecks 112, das eine Ablenkfeld-Ungleichmäßigkeit hat, die in dem Strahlenweg allein durch ein tonnenförmiges Vertikal-Ablenkfeld erzeugt werden kann.
Aus Gründen der Erläuterung zeigt ein stark elliptisches Strahlen-Profil oder Querschnitt 990a in 3, wie der Querschnitt des Strahls im Rechteck 112 des Joches 55 in 2 am 3-Uhr-Punkt des Bildschirms von 3 aussehen würde, wenn das Horizontal-Ablenkfeld ein vollkommen gleichmäßiges Feld wäre. Die besondere Elliptizität des Querschnitts 990a ist nur aus Gründen der Erläuterung gewählt worden. Auch ist aus Gründen der Erläuterung die von den Spulen 10 und 99 verursachte Feld-Ungleichmäßigkeit vernachlässigt worden, da dort die von den Spulen 11 erzeugte Feld-Ungleichmäßigkeit dominiert.
Die Feld-Ungleichmäßigkeit oder der von den Spulen 11 erzeugte Flußdichte-Gradient ist zusammen mit der von dem Stigmator 24 erzeugten Feld-Ungleichmäßigkeit bestrebt, den Leuchtfleck 999 in 2 anastigmatisch zu machen und einer runden Form anzunähern, so daß das Verhältnis zwischen der Hauptachse des Leuchtflecks 999 am Ende der horizontalen Achse und der Hauptachse in der Mitte des Bildschirms 22 beträchtlich kleiner ist, als wenn der Elektronenstrahl vollkommen durch ein gleichmäßiges Horizontal-Ablenkfeld wandern würde. Die Ungleichmäßigkeit der Flußdichte oder der Flußdichte-Gradient, der beispielsweise durch das resultierende tonnenförmige Horizontal-Ablenkfeld erzeugt wird, bewirkt beispielsweise, daß ein Endteil 108 des Querschnitts 990a des Elektronenstrahls in 3, das näher am Mittelpunkt C des Rechtecks 112 liegt, vom Mittelpunkt C in Richtung der Ablenkachse X eine längere Strecke oder stärker abgelenkt wird als ein zweites Endteil 109, das sich vom Mittelpunkt C weiter entfernt befindet. Diese Situation, die schematisch durch gerade Pfeile 108a und 109a veranschaulicht wird, ist gleichbedeutend mit der Zuführung von magnetischen Kräften zu den Endteilen 108 bzw. 109 in entgegengesetzten Richtungen als Folge der Feld-Ungleichmäßigkeit oder des Flußdichte-Gradienten. Im Ergebnis arbeitet das Joch 55 in 2 zusätzlich zur Durchführung der Abtast- und Ablenkwirkung als Elektronenstrahllinse, die den Leuchtfleck 999 in Richtung seiner Dehnung konvergiert. Im Fall von 3 ist die Dehnungsrichtung auch die Ablenkrichtung X.
Es sei angenommen, daß der Leuchtfleck 999 bereits ohne die durch die Pfeile 108a und 109a dargestellten magnetischen Kräfte fokussiert ist. Das Ergebnis der den Strahl konvergierenden, durch die Pfeile 108a und 109a dargestellten Magnetkräfte besteht darin, daß äußere linke und rechte Endteile des Leuchtflecks 99 entlang der Hauptachse in Richtung der horizontalen Achse X überkonvergiert werden. Somit neigen der linke und rechte Endteil dazu, in einer Ebene zwischen dem Bildschirm 22 in 2 und dem Joch 55 anstatt auf dem Bildschirm 22 zu konvergieren. Die Folge ist, daß ein nicht dargestellter ausbauchender Teil in der Nähe des linken Endteils des Leuchtflecks 999 in 2 und ein nicht dargestellter ausbauchender Teil in der Nähe des rechten Endteils des Leuchtflecks 999 entlang der Achse X erzeugt wird. Diese beiden ausbauchenden Teile machen den Leuchtfleck 999 astigmatisch. Die durch das Ablenkfeld im Joch 55 erzeugten Aus bauchungen im Leuchtfleck 999 können beseitigt werden, so daß der Leuchtfleck 999 durch die Verwendung des Stigmators 24 in 2 und/oder die Elektronenkanone 44 wieder anastigmatisch wird.
Der Stigmator 24, der vom Bildschirm 22 weiter entfernt angeordnet ist als das Joch 55, erzeugt eine Feld-Ungleichmäßigkeit, die bestrebt ist, den Querschnitt 999a in 3 in Richtung der Achse X zu divergieren. Dies ist im Gegensatz zu der den Strahl konvergierenden Funktion des Joches 55 in Richtung der Achse X. Dies führt dazu, daß der Leuchtfleck 999 anastigmatisch bleibt. Durch die Ausführung der den Strahl konvergierenden Funktion näher am Schirm 22 und der den Strahl divergierenden Funktion weiter weg vom Schirm 22 wird die Länge der Hauptachse des Leuchtflecks 999 vermindert, was durch den gestrichelten Kreis in 3 gezeigt ist. Eine gleiche Elektronenstrahl-Linsenwirkung, die den Leuchtfleck 999 in Richtung der Ablenkung oder Dehnung konvergiert, tritt durch die Funktion der Spulen 11 auf, wenn der Leuchtfleck 999 sich an den 12-, 9- und 6-Uhr-Punkten befindet.
Bei einer gegebenen Ablenkrichtung hat Φ, das Netto-Ablenkfeld in dem Elektronenstrahlweg eine azimutale Feldkomponente H_Φ in einer Richtung, die im allgemeinen senkrecht zur Ablenkrichtung liegt, wie in 3 dargestellt ist. Um die Dehnung der Hauptachse des Leuchtflecks 999 zu vermindern, nimmt die Komponente H_Φ im Joch 55 in der Nähe des Elektronenstrahls ab, da die Entfernung vom Mittelpunkt C in Richtung der Ablenkung zunimmt. Um einen solchen Feldgradienten der Feldkomponente H_Φ zu erhalten, wenn sich der Leuchtfleck 999 an einer der Achsen X oder Y des Bildschirms 22 befindet, ist eine Feld-Ungleichmäßigkeit erforderlich, die durch ein horizontales bzw. vertikales, tonnenförmiges Ablenkfeld gebildet werden kann, um einen isotropen Astigmatismus zu erzeugen. Beispielsweise nimmt die Feldkomponente H_Φ in 3 ab, da die Entfernung vom Mittelpunkt G in Richtung der Ablenkachse X zunimmt. Um andererseits einen solchen Feldgradienten zu erhalten, wenn der Leuchtfleck 999 sich an der Ecke eines Bildschirms befindet, der ein 4:3-Seiten-Verhältnis hat, wird eine solche Feld-Ungleichmäßigkeit durch eine Kombination des kissenförmigen Horizontal-Ablenkfeldes und des kissenförmigen Vertikal-Ablenkfeldes gebildet. Es sei bemerkt, daß ein von 4:3 abweichendes Seitenverhältnis eine andere Feldform erfordern kann, um eine solche Feld-Ungleichmäßigkeit an den Ecken zu erzielen.
Die erforderliche Verteilung des Windungsstromproduktes in dem ersten Quadranten der Spulen 11 in 2 ist in 4 als Funktion eines Winkels a dargestellt. Der Winkel α wird von der Achse X gemessen. Gleiche Symbole und Ziffern in 1, 2, 3 und 4 zeigen gleiche Gegenstände oder Funktionen an. Jeder vertikale Balken in 4 stellt eine Wicklungsnut des ersten Quadranten der Spulen 11 mit einer groben Winkelabmessung von 6° dar. In jede Nut wird ein Bündel von Wicklungen des entsprechenden Spulenteils gelegt. Somit überspannen fünfzehn Nuten insgesamt 90° des ersten Quadranten. Die Balkenhöhe und -lage relativ zur Achse stellen die Größe und das Vorzeichen des Windungsstromproduktes N × I dar, das von dem entsprechenden Bündel in der Nut erzeugt wird. Die Verteilung des Windungstromproduktes der Spulen 11 in 2 enthält im wesentlichen nur, eine zweite Harmonische, die durch die FOURIER-Reihenentwicklung definiert wird.
Um eine der Polaritäten der harmonischen Komponente bei der zweiten Harmonischen des Windungsstromproduktes zu erhalten, wird dafür gesorgt, daß der Strom iq in 2, der die Spulen 11 erregt, in einer vorbestimmten Richtung in einem entsprechenden Bündel von Windungen der Spulen 11 zwischen dem Eingangsbereich und dem Ausgangsbereich des Joches fließt. Um andererseits gleichzeitig die andere Polarität einer solchen harmonischen Komponente zu erhalten, wird dafür gesorgt, daß der Strom iq gleichzeitig in der entgegengesetzten Richtung in einem zweiten Bündel von Windungen der Spulen 11 fließt.
Es kann erwünscht sein, die Stärke zu verändern und die geeignete Flußrichtung des von den Spulen 11 erzeugten Vierpol-Magnetfeldes dynamisch als eine Funktion der Lage des Leuchtflecks 999 auf dem Bildschirm 22 so vorzusehen, daß das Magnetfeld im Joch 55 an den Ecken des Bildschirms 22 von der Vierpol-Anordnung 28 weitgehend unbeeinflußt bleibt. Auf diese Weise wird vorteilhafterweise die Steuerung der Leuchtfleckgröße an den Ekken durch die Windungs-Verteilung gewonnen, die für die Spulen 10 und für die Spulen 99 gewählt wird, und nicht durch die Windungs-Verteilung, die für die Spulen 11 gewählt wird, wohingegen die Leuchtfleckgröße durch die gewählte Windungs-Verteilung der Spulen 11 und nicht der Spulen 10 und 99 gesteuert wird, wenn der Leuchtfleck sich auf der Achse X oder Y befindet. Die dynamische Änderung wird verwendet, um die gewünschte Magnetfeld-Ungleichmäßigkeit als eine Funktion des Ortes des Leuchtflecks 999 bei der Landung des Strahls auf dem Bildschirm 22 zu erhalten.
Um den Strom iq zu erzeugen, der dynamisch das von den Spulen 11 erzeugte Vierpol-Magnetfeld verändert, erzeugt ein Wellen-Generator 101 ein Signal v101. Das Signal v101 wird dem Stromtreiber 104 zugeführt, der als Linearverstärker zur Erzeugung des Stroms iq arbeiten kann, der linear proportional zum Signal 101 sein kann. Das Signal v101 wird durch die Summe von Produktfaktoren in einer Gleichungsform (k1·vpv) + (k2·vph) dargestellt. Die Faktoren vpv und vph stellen die Augenblickswerte von Signalen V_pv und V_ph dar, und k1 und k2 sind bestimmte Konstanten, die für die Gewinnung der gewünschten Wellenform gewählt werden, was später erläutert wird.
Das Signal V_pv, das in der Ablenkschaltung 177 erzeugt wird, ist Null, wenn der Leuchtfleck 999 sich in der Mitte der horizontalen Strahlspur befindet, und er hat eine positive Spitze, wenn der Leuchtfleck 999 sich oben oder unten befindet. Das Signal V_ph, das in der Ablenkschaltung 178 erzeugt wird, ist Null, wenn sich der Leuchtfleck in der Mitte der horizontalen Strahlspur befindet, und er hat eine negative Spitze, wenn sich der Leuchtfleck an der linken oder rechten Seite des Bildschirms 22 befindet, was durch die Wellenformen in 2 gezeigt ist. Somit enthält der Strom iq die Summe einer parabelförmigen Stromkomponente gemäß dem Signal V_ph und eine parabelförmige Stromkomponente gemäß dem Signal V_pv. Ein Wellengenerator, der in der Lage ist, eine solche Wellenform zu erzeugen, ist in Einzelheiten in dem US-Patent 4,683,405 beschrieben.
5a bis 5d zeigen Wellenformen, die zur Erklärung der Funktion der Anordnung von 2 nützlich sind. Gleiche Symbole und Ziffern in den 1, 2, 3, 4 und 5a bis 5d geben gleiche Gegenstände oder Funktionen an.
Für die Konstanten k1 und k2 des Generators 101 in 2 sind die Werte so gewählt, daß sie beispielsweise weitgehend gleich sind, so daß die Summe der parabelförmigen Stromkomponenten eine Größe des Stroms iq erzeugt, die klein oder annähernd Null ist, was in 5c gezeigt ist, wenn der Leuchtfleck 999 sich in der Nähe der Ecken des Bildschirms 22 in 2 befindet. Daher ist das von den Spulen 11 erzeugte Vierpol-Feld beispielsweise vernachlässigbar, so daß es nicht die Form des Leuchtflecks 999 beeinträchtigt, wenn dieser sich in der Nähe der Ecken oder der Diagonalen des Bildschirms 22 befindet. Somit wird die Form des Leuchtflecks 999 an den Ecken des Bildschirms 22 hauptsächlich durch die von den Vertikal-Ablenkspulen erzeugte negative dritte Harmonische und durch die von den Horizontal-Ablenkspulen erzeugte positive dritte Harmonische bestimmt. Die Werte der Konstanten k1 und k2 des Generators 101, die die Spitzengröße des Stroms iq in 5c bestimmen, werden so gewählt, daß sie die gewünschte Größe und Polarität des Vierpol-Feldes der Spulen 11 erzeugen, wenn sich der Leuchtfleck 999 an den 3-Uhr- und 9-Uhr-Punkten befindet.
Bei der Anordnung in 2 wird bei einem gegebenen Wert der Konstanten k1 und k2 die Größe des Vierpol-Feldes ebenfalls festgelegt, wenn der Leuchtfleck 999 sich an dem 6-Uhr- und 12-Uhr-Punkt befindet. Gegebenenfalls kann ein unterschiedlicher Wellengenerator anstelle des Generators 101 verwendet werden, um die Ungleichmäßigkeit des von den Vierpol-Spulen 11 erzeugten Feldes in einer in den Fig. nicht dargestellten Weise so zu ändern, daß die Stärke des von den Spulen 11 erzeugten Feldes beispielsweise am 12-Uhr-Punkt unabhängig von der Stärke des Feldes am 3-Uhr-Punkt errichtet wird.
Bei einem selbstkonvergierenden Joch ist ein Leuchtfleck auf der Achse Y in einem gegebenen Abstand von der Bildschirm-Mitte weniger elliptisch und runder als ein Leuchtfleck, der in derselben Entfernung auf der Achse X erzeugt wird. Dies rührt daher, daß bei einem selbstkonvergierenden Joch die Feld-Ungleichmäßigkeit des Vertikal-Ablenkfeldes bereits tonnenförmig ist, um Konvergenz zu erzielen. Bei dem selbstkonvergierenden Joch ist jedoch das Maß der Feld-Ungleichmäßigkeit im Gegensatz zu der Anordnung von 2 in nachteiliger Weise nicht optimiert, um einen runden Leuchtfleck zu erhalten.
Bei der Anordnung von 2 kann eine entsprechende Verteilung des Windungsstromproduktes bei einem gegebenen Strahl-Landeort in bezug auf jede der drei Spulen 10, 99 und 11 ausgewählt werden. Die Fähigkeit, diese Auswahl in bezug auf jede der drei Ablenkspulen vornehmen zu können, sorgt für ein größeres Maß an Freiheit für die Errichtung der erforderlichen Feld-Ungleichmäßigkeit. Das hohe Maß an Freiheit ermöglicht eine Gesamtverbesserung bei der Verminderung der Leuchtfleck-Dehnung gegenüber beispielsweise dem Fall, bei dem die Verteilung des Windungsstromproduktes in bezug auf nur eine der Spulen gewählt werden kann.
Wenn der Leuchtfleck 999 beispielsweise auf der Achse X liegt, ist der Nutzeffekt des Magnetfeldes in dem Strahlenweg im Joch 55, das hauptsächlich durch die Spulen 11 bestimmt wird, ähnlich dem, der allein durch ein tonnenförmiges Horizontal-Ablenkfeld erzeugt wird. Im Gegensatz dazu erzeugen die Horizontal-Ablenkspulen eines selbstkonvergierenden Joches eine Feld-Ungleichmäßigkeit, die zu einer unerwünschten Linsenwirkung auf den Elektronenstrahl führt. Dies rührt daher, daß in dem selbstkonvergierenden Joch eine solche Feld-Ungleichmäßigkeit im Gegensatz zu der Anordnung von 2 kissenförmig ist. Das kissenförmige Vertikal-Ablenkfeld neigt zur Erzeugung einer beträchtlichen positiven Fallen-Konvergenz und einem positiven anisotropen Astigmatismusfehler, der durch eine andere Anordnung und nicht im Joch 55 korrigiert werden kann, wie später erläutert wird. Im Vergleich dazu ist bei einem selbstkonvergierenden Joch, bei dem das für Konvergenzzwecke erforderliche Vertikal-Ablenkfeld tonnenförmig ist, der Fallen-Fehler im Joch minimiert. Wenn der Leuchtfleck 999 auf der Achse Y liegt, wird der Nutzeffekt des Magnetfeldes in dem Strahlenweg, der hauptsächlich durch die Spulen 11 bestimmt wird, ähnlich dem, der durch ein tonnenförmiges Vertikal-Ablenkfeld erzeugt wird.
Die Windungs-Verteilung in den Spulen 10 und 99 in einem Elektronenstrahl-Eingangsbereich des Joches 55 wird so gewählt, daß eine Verzerrung in dem Leuchtfleck, die als "Leuchtfleck-Coma" bezeichnet werden kann, beseitigt wird. Das Leuchtfleck-Coma ist bei Ablenkung des Strahls die Differenz der Entfernung zwischen einem mittleren Teil des Strahls und einem Punkt, der sich etwa in der Mitte zwischen den beiden äußeren Endteilen des Strahls befindet. Das Leuchtfleck-Coma tritt aufgrund von Faktoren auf, die analog zu denen sind, die für das Konvergenz-Coma der drei Strahlen verantwortlich sind. Beispielsweise kann das Leuchtfleck-Coma durch die Ungleichmäßigkeit des Magnetfeldes in beispielsweise dem mittleren Bereich auftreten. Der Eingangsbereich hat die größte Wirkung auf das Leuchtfleck- Coma. Um das Leuchtfleck-Coma zu beseitigen, wird die Windungs-Verteilung so ausgeführt, daß das resultierende Vorzeichen der dritten Harmonischen der Windungs-Verteilung am Eingangsbereich jeder der Spulen 10 und 99 des Joches 55 entgegengesetzt dem Vorzeichen der dritten Harmonischen der Windungs-Verteilung ist, die dem mittleren Ablenkbereich des Joches 55 zugeordnet ist.
Wie zuvor erläutert wurde, ist im mittleren oder Haupt-Ablenkbereich des Joches 55 jedes der von den Spulen 10 und 99 erzeugten Felder im allgemeinen kissenförmig, um an den Ecken runde Leuchtflecke zu erzeugen. Andererseits kann ein kissenförmiges Ablenkfeld, wenn der Leuchtfleck auf der horizontalen oder vertikalen Bildschirmachse X oder Y liegt, unerwünscht sein, weil es eine Dehnung des Leuchtflecks in Richtung der Ablenkung in einem nicht annehmbaren Maß bewirkt.
Der Stigmator 24 in 2 erzeugt in Zusammenarbeit mit dem Joch 55 einen anastigmatischen Leuchtfleck. Der Stigmator 24 enthält eine Doppel-Vierpol-Spulenanordnung, die einen Elektromagneten mit acht Polen bildet. Die Doppel-Vierpol-Spulenanordnung des Stigmators 24 in 2 ist jeweils schematisch in 6a und 6b dargestellt. Gleiche Symbole und Ziffern in den 1, 2, 3, 4, 5a bis 5d und 6a bis 6b zeigen gleiche Gegenstände oder Funktionen an. Eine Vierpol-Spule 24a in 6b, die vier Magnetpole 224 bildet, wird durch einen Strom ia erregt. Eine Vierpol-Spule 24b in 6a, die die anderen Magnetpole 124 bildet, wird durch einen Strom ib erregt. Die Vierpol-Spule 24a in 6b korrigiert den Astigmatismus allgemein in der Richtung der achsen X und Y. die Vierpol-Spule 24b ist relativ zur Vierpol-Spule 24a um 45° gedreht. Die Spule 24b korrigiert den Astigmatismus allgemein in einer Richtung, die beispielsweise einen Winkel von +45° mit der Achse X bildet, indem eine Magnetkraft allgemein in einer Richtung angelegt wird, die bei einem solchen Beispiel einen Win kel von +45° mit der X-Achse oder Y-Achse bildet. Die Größen und Wellenformen der Ströme ia und ib im Stigmator 24 und der Strom iq in den Spulen 11 des Joches 55 werden so gewählt, daß man einen Leuchtfleck erhält, der anastigmatisch ist, wenn er sich an den Ecken und auf den Achsen des Bildschirms 22 befindet. Die Verwendung der Doppel-Vierpol-Spulenanordnung des Stigmators 24 sieht einen Weg vor, um ein gesamtes vom Stigmator 24 erzeugtes Vierpol-Feld um einen vorgegebenen Winkel relativ zur Achse X in einer dynamischen Weise als Funktion des Strahl-Landeortes zu drehen.
Um den Strom ia zu erzeugen, der zur Korrektur des Astigmatismus des Leuchtflecks 999 in Richtung der Achsen X und Y erforderlich ist, erzeugt ein Wellengenerator 102, der ähnlich dem in dem US-Patent 4,683,405 gezeigten Generator sein kann, ein Signal v102, das einem Stromtreiber 105 zugeführt wird. Der Stromtreiber 105 kann als Linearverstärker arbeiten. Das Signal v102 kann beispielsweise durch die Gleichung: (k3·vpv)+(k4·vph)+(k5·vpv·vph) + k6. dargestellt werden. Die Faktoren k3, k4, k5 und k6 sind vorgegebene Konstanten, die so gewählt werden, daß die gewünschte Wellenform erzielt wird. Die Konstante k3 wird so ausgewählt, daß sie einen Strom ia mit einem in 5d gezeigten Pegel erzeugt, um den Astigmatismus im Leuchtfleck zu vermindern, wenn dieser sich am 12-Uhr-Punkt des Bildschirms 22 in 2 befindet. Die Konstante k4 wird so gewählt, daß ein Strom ia in 5d mit einem Pegel erzeugt wird, der den Astigmatismus im Leuchtfleck am 3-Uhr-Punkt vermindert. Die Konstante k5 ist so gewählt, daß sie einen Strom ia mit einem Pegel erzeugt, der den Astigmatismus in dem Leuchtfleck am 2-Uhr-Punkt vermindert. Die Konstante k6, die einen Gleichstrom anzeigt, wird so gewählt, daß ein Strom ia mit einem Pegel erzeugt wird, der den Astigmatismus in dem Leuchtfleck in der Mitte des Bildschirms 22 vermindert.
Der Strom ib wird dem Vierpol 24b zugeführt, um den Astigmatismus des Leuchtflecks 999 in der Richtung zu korrigieren, die einen Winkel von 45° mit der Achse X oder Y bildet. Um den Strom ib zu erzeugen, erzeugt ein Wellengenerator 114 ein Signal V114. Das Signal V114 wird durch die Gleichung dargestellt (k7·vpv·vph) + k8. Die Ausdrücke k7 und k8 sind vorgegebene Konstanten, die so gewählt werden, daß die gewünschte Wellenform zur Korrektur des Astigmatismus des Leuchtflecks 999 an den Ecken des Bildschirms 22 erhalten wird. Der Generator 114 kann ähnlich wie der in dem US-Patent 4,318,032 beschriebene Generator ausgebildet sein.
7a bis 7e zeigen Wellenformen, die nützlich zur Erläuterung der Funktion des Generators 114 in 2 sind. Gleiche Symbole und Ziffern in den 1, 2, 3, 4, 5a bis 5d, 6a bis 6b und 7a bis 7b zeigen gleiche Gegenstände oder Funktionen an. Der Strom ib in 7a hat immer dann einen Spitzenwert, wenn sich der Leuchtfleck 999 in 2 in der Nähe der Ecken des Bildschirms 22 befindet. Der Strom ib in 7a ist Null, wenn sich der Leuchtfleck 999 in der Mitte des Bildschirms 22 befindet, was in 7a, 7b und 7c gezeigt wird, und er ist ebenfalls in der Nähe der Achsen X und Y des Bildschirms 22 Null, was in 7a gezeigt ist. Die Phase des Stroms ib ändert die Polarität jedesmal, wenn der Leuchtfleck 999 in 2 die Horizontale X in der vertikalen Mitte des Bildschirms 22 schneidet.
Um den anastigmatischen Leuchtfleck, der von dem Joch 55 und dem Stigmator 24 erzeugt wird, zu fokussieren, wird an die Fokussierungselektrode 333 der CRT 110 eine dynamische Fokussierungsspannung F angelegt. Ein Wellengenerator 103, der ähnlich ausgebildet sein kann wie der in dem US-Patent 4,683,405 beschriebene Generator, erzeugt ein Signal v103, das gleich: (k9·vpv) + (k10·vph) + (k11·vpv·vph) ist. Die Konstanten k9, k10 und k11 werden so gewählt, daß man die gewünschte Fokussierungswirkung erhält. Das Signal v103 wird einem Fokussierungs-Spannungsgenerator und einer Modulatorschaltung 106 zur Erzeugung der Fokussierungsspannung F zugeführt. Die Spannung F wird dynamisch im Verhältnis zu Signal v103 moduliert.
Vorteilhafterweise kann der dem gegebenen Elektronenstrahl zugeordnete runde Leuchtfleck in der CRT 110 in 2 mit einem sehr großen Strahlstrom von beispielsweise 3 Milliampère erzeugt werden. Ferner wird vorteilhafterweise durch dynamische Veränderung der Ungleichmäßigkeit oder des Astigmatismus jedes der Ablenkfelder im Joch 55 der Leuchtfleck anastigmatisch fokussiert und wird nahezu rund, wie in 8 dargestellt ist. Eine solche vorteilhafte Elektronenstrahl-Linsenwirkung kann auch in Verbindung mit einer monochromen CRT verwendet werden. Der Typ der Feld-Ungleichmäßigkeit des Horizontal- oder Vertikal-Ablenkfeldes, der einen runden Leuchtfleck bei jedem entsprechenden Stunden-Punkt herstellen kann, ist dort ebenfalls gezeigt. Gleiche Symbole und Ziffern in 1, 2, 3, 4, 5a bis 5d, 6a bis 6b, 7a bis 7e und 8 zeigen gleiche Gegenstände oder Funktionen an. Vorteilhafterweise sind Änderungen in der Größe des Leuchtflecks, die von der Anordnung in 2 als Funktion der Leuchtfleck-Position erzeugt werden, was in 8 dargestellt ist, weitgehend kleiner als diejenigen, die in 1 dargestellt sind. Wie zuvor erläutert wurde, werden die in 1 gezeigten Leuchtflecke durch ein Joch erzeugt, das gleichmäßige Felder erzeugt. Wenn somit in 1 der Leuchtfleck sich am Ende der horizontalen Achse befindet, ist die Länge der Hauptachse des elliptischen Leuchtflecks 1,48 mal so groß wie der Durchmesser des Leuchtflecks in der Mitte des Bildschirms, wo er annähernd rund ist. Demgegenüber ist in 8 die maximale Zunahme nur das 1,18-fache.
Die Verzerrung der Horizontal- und Vertikal-Konvergenz und der Geometrie, z.B. Ost-West- oder Nord-Süd-Kissenverzerrung kann in der Anordnung von 2 durch bekannte Verfahren korrigiert werden, die beispielsweise nicht die Verwendung des Gehalts an Harmonischen oder der Feld-Ungleichmäßigkeit in dem Ablenkjoch für diesen Zweck erfordern. Beispielsweise erzeugt ein Videosignal-Prozessor 222 Signale R, G und B. Jedes der Signale R, G und B kann in einem gegebenen Vollbild in Pixel-Signale unterteilt werden, die getrennt in einem Speicher gespeichert werden. Die Zeit, bei der die einzelnen Pixel-Signale von den Signalen R, G und B ausgelesen und der entsprechenden Kathode der CRT 110 zugeführt werden, kann sich als Funktion der Leuchtfleck-Position so ändern, daß die erwähnte Konvergenz oder Geometrieverzerrung beseitigt wird. Ein Beispiel für eine Schaltung, die solche Fehler durch Änderung der Zeitsteuerung von Pixel-Signalen korrigiert, ist in dem US-Patent 4,730,216 beschrieben.
9 zeigt ein die Erfindung verkörperndes Ablenksystem 100''.
Gleiche Symbole und Ziffern in 9 und in den 1 bis 4, 5a bis 5b, 6a bis 6b, 7a bis 7e und 8 zeigen gleiche Gegenstände oder Funktionen. Das Ablenksystem 100'' in 9 enthält ein Ablenkjoch 55'', das anders als beispielsweise das Ablenkhoch in 2 gleichmäßige Horizontal- und Vertikal-Ablenkfelder erzeugen kann. Eine Elektronenstrahl-Linsenwirkung wird in der Anordnung von 9 durch zwei Vierpol-Anordnungen 424 und 324 erzeugt, die in analoger Weise arbeiten wie eine Vierpol-Doublette. Beide Vierpol-Anordnungen 424 und 324 können als Doppel-Vierpol in ähnlicher Weise wie bei dem Stigmator 24 in 2 ausgebildet sein.
Die Anordnung 324 in 9 ist koaxial zur Anordnung 424 entlang der Achse Z angeordnet, so daß die Anordnung 324 sich näher am Bildschirm 22'' befindet als die Anordnung 424. Die Anordnung 324 kann näher am Bildschirm 22'' angeordnet werden als das Ablenkjoch 55''. Es kann auch anstelle der Anordnung 324 eine Anordnung 324a, die der Anordnung 324 ähnlich ist, zwischen der Anordnung 424 und dem Joch 55'' vorgesehen werden, was in gestri chelten Linien angedeutet ist.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Doppel-Vierpol-Anordnung 324 in das Joch 55'' eingeschlossen werden. Somit kann jeder Vierpol des Doppel-Vierpols in einer ähnlichen Weise aufgebaut werden, die zuvor in Bezug auf die Vierpol-Wicklungen in den Spulen 11 von 2 diskutiert wurde. Die Achsen der beiden Vierpole, die den Doppel-Vierpol bilden, haben einen Winkel von +45°.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung, bei der beide Anordnungen 424 und 324 als Doppel-Vierpol ausgebildet sind, erzeugen die Doppel-Vierpol-Anordnungen 424 und 324 jeweils zwei Vierpol-Ablenkfelder. Eines der beiden Vierpol-Felder jeder Doppel-Vierpol-Anordnung 424 bzw. 324 kann dargestellt werden, als sei es durch vier Magnetpole qa gemäß 10 gebildet. Gleiche Symbole und Ziffern in 10 und in allen vorangehenden Figuren zeigen gleiche Gegenstände oder Funktionen an. Die Pole qa in 10 sind gleich den Magnetpolen 124 in 6a. Das andere der beiden Vierpol-Felder kann dargestellt werden, als sei es durch vier Magnetpole qb in 10 gebildet, die gleich den Magnetpolen 224 in 6a sind. Zwei Magnetpole qa in 10 liegen auf der Achse X. Die anderen beiden Magnetpole qa liegen auf der Achse Y. Zwei Magnetpole qb liegen auf einer Achse V, die einen Winkel von +45° mit der Achse X bildet. Die anderen beiden Magnetpole qb liegen auf einer Achse W, die senkrecht zur Achse V verläuft.
Das von den Magnetpolen qa der Dolppel-Vierpol-Anordnung 424 in 9 erzeugte Vierpol-Feld wird dynamisch durch einen Strom i₁ gesteuert, der analog dem Strom ib in 6a ist. Das von den Magnet-Polen qb in 10 von der Vierpol-Anordnung in 9 erzeugte Vierpol-Feld wird dynamisch durch einen Strom i₂ gesteuert, der analog dem Strom ia in 6b ist.
Die Ströme i₁ und i₂, die die Doppel-Vierpol-Anordnung 424 in 9 steuern, bestimmen ein gesamtes Vierpol-Feld, das durch die Anordnung 424 erzeugt wird. Ein solches gesamtes Vierpol-Feld ist die Überlagerung der beiden von den Polen qa und qb erzeugten Vierpol-Felder. Das gesamte Vierpol-Feld jeder der Anordnungen 424 und 324 in 9 kann dargestellt werden, als sei es durch vier Magnetpole Q in 10 gebildet, die Achsen M und N definieren. Die Stärke, Polarität und Orientierung des gesamten Vierpol-Feldes, das beispielsweise von der Anordnung 424 erzeugt wird, werden durch die Größen und Polaritäten der Ströme i₁ und i₂ bestimmt. Somit ändern sich ein Winkel B zwischen der Achse M der Pole Q und der Achse X und ebenso die Polarität und Stärke des gesamten Vierpol-Feldes als eine Funktion der Ströme i₁ und i₂, die sich ihrerseits als eine Funktion des Strahl-Landeorts ändern. Ströme i₃ und i₄ steuern dynamisch die Doppel-Vierpol-Anordnung 324 in analoger Weise wie die Ströme i₁ und i₂.
Das gesamte Vierpol-Feld jeder der Anordnungen 424 und 324 kann durch vier entsprechende Magnetpole Q in 10 dargestellt werden, die eine entsprechende divergierende Achse D mit 45° zur Achse N und eine entsprechende konvergierende Achse 0, die senkrecht zur Achse D verläuft, haben. Die Achse 0 in 10 stellt die Richtung dar, in der das entsprechende gesamte Vierpol-Feld bestrebt ist, einen Querschnitt oder ein Profil des Elektronenstrahls zu konvergieren. Ein Beispiel dafür, wie ein Vierpol-Feld das Elektronenstrahl-Profil konvergiert, wurde zuvor in Verbindung mit 3 erläutert. In 3 stellt die Achse X beispielsweise eine solche den Strahl konvergierende Richtung dar, wenn der Leuchtfleck auf der Achse X ist, die analog zur Achse 0 in 10 ist. Die Achse D in 10 stellt die Richtung dar, in der das gesamte, von der Anordnung 424 in 9 erzeugte Vierpol-Feld bestrebt ist, ein Profil des Elektronenstrahls zu divergieren.
11 zeigt schematisch die Orientierung der konvergierenden Achse 0(1) und der divergierenden Achse D(1) der Doppel-Vierpol-Anordnung 424 relativ zur Achse der Leuchtfleck-Dehnung. Wie zuvor in Verbindung mit i erläutert wurde, ist bei Verwendung gleichmäßiger Ablenkfelder die Richtung der Leuchtfleck-Dehnung und die Richtung der Ablenkung gleich. In gleicher Weise ist die Orientierung der konvergierenden Achse 0(2) und der divergierenden Achse D(2) der Doppel-Vierpol-Anordnung 324 dargestellt. Somit stellt 11 die Felder dar, die durch die Doublette erzeugt werden, die durch die Anordnungen 424 und 324 in 9 gebildet wird. Gleiche Symbole und Ziffern in 11 und allen vorhergehenden Figuren zeigen gleiche Gegenstände oder Funktionen.
Die Achsen D(1) und 0(1) in 11 der Doppel-Vierpol-Anordnung 424 in 9 können dynamisch als eine Funktion des Strahl-Landeortes gedreht werden, indem die Ströme i₁ und i₂ verändert werden. In gleicher Weise können die Achsen D(2) und 0(2) in 11 der Doppel-Vierpol-Anordnung 324 in 9 dynamisch als eine Funktion des Strahl-Landeortes durch Änderung der Ströme i₃ und i₄ gedreht werden.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung werden die Ströme i₃ und i₄ in 9 so gesteuert, daß das gesamte Vierpol-Ablenkfeld relativ zur Achse Z der Anordnung 324 in 9 dynamisch derart gedreht wird, daß die konvergierende Achse 0(2) in 11 dynamisch in paralleler Ausrichtung mit der Richtung der Leuchtfleck-Dehnung gehalten wird, wenn die Richtung der Ablenkung sich ändert. Auf diese Weise bewirkt die Anordnung 324 in 9 eine Verminderung der Leuchtfleck-Dehnung. Die Art, wie ein Profil des Leuchtflecks in Richtung seiner Dehnung konvergiert wird, um die Dehnung zu vermindern, ist gleich der Art, die anhand von 3 erläutert wurde.
Ein Ergebnis einer solchen Konvergenzwirkung in Richtung der Achse 0(2) besteht darin, daß die Doppel-Vierpol-Anordnung 324 in 9 ebenfalls den Leuchtfleck in der Richtung D(2) in 11 divergiert, die senkrecht zur Achse 0(2) liegt. Die konvergierenden-divergierenden Wirkungen des von der Anordnung 324 in 9 erzeugten gesamten Vierpol-Ablenkfeldes sind vorteilhafterweise bestrebt, den beträchtlich elliptischen Leuchtfleck 999 nennenswert weniger elliptisch oder runder zu machen. Die Konvergenz-Linsenwirkung der Anordnung 324 erzeugt einen Leuchtfleck-Astigmatismus als Folge einer Über-Konvergenz in Richtung der Leuchtfleck-Dehnung.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Ströme i₁ und i₂ in 9 so gesteuert, daß sie dynamisch die divergierende Achse D(1) in 11 der Anordnung 424 in 9 parallel zu der Richtung der Leuchtfleck-Dehnung derart ausrichten, daß der Leuchtfleck-Astigmatismus, der beispielsweise durch die Anordnung 324 erzeugt wird, vermindert wird. Auf diese Weise erzeugt die Anordnung 424 eine Zunahme des Strahl-Öffnungswinkels in dem Bereich zwischen den Anordnungen 424 und 324 relativ zu dem Strahl-Öffnungswinkel im Bereich zwischen der Anordnung 324 und dem Bildschirm.
Die weiter ab von dem Bildschirm durch die Anordnung 424 in 9 erzeugte divergierende Funktion in Verbindung mit der näher am Bildschirm von der Anordnung 324 erzeugten konvergierenden Funktion, die beide in Richtung der Leuchtfleck-Dehnung erfolgen, sind in der Lage, die Leuchtfleck-Dehnung zu vermindern. Dies kann durch ein bekanntes Theorem erklärt werden, das von dem Helmholtz-Lagrange-Gesetz abgeleitet wird, das festlegt, daß das Produkt von Strahl-Öffnungswinkel und Leuchtfleck-Größe konstant ist. Somit erzeugt – wie oben erläutert wurde – die divergierende Wirkung der Anordnung 424 auf den Leuchtfleck eine Zunahme des Strahl-Öffnungswinkels, die zu einer Verminderung der Leuchtfleck-Größe auf dem Bildschirm 22'' führt.
Die Vierpol-Spulenanordnung 28 in 2 kann ein zusätzliches Paar von Sattelspulen enthalten, die nicht besonders in 2 gezeigt sind, deren Achse einen entsprechenden Winkel von beispielsweise 90° mit der analogen Achse der Spulen 11 derart bildet, daß die Anordnung 28 beispielsweise einen Doppel-Vierpol mit acht Magnetpolen bildet. Eine solche Anordnung 28 arbeitet ähnlich wie die Anordnung 324 in 9.
Es ist angenommen, daß das Joch 55'' in 9 ein selbstkonvergierendes Joch ist. Ein solches selbstkonvergierendes Joch würde ohne die Funktion der Anordnungen 324 und 424 in gleicher Weise arbeiten wie ein übliches bekanntes selbstkonvergierendes System, das eine Leuchtfleck-Dehnung hauptsächlich in der horizontalen Richtung erzeugt, wie in 12 dargestellt. Gleiche Symbole und Ziffern in 12 und in allen vorhergehenden Figuren zeigen gleiche Gegenstände oder Funktionen. Um die hauptsächlich in der horizontalen Richtung auftretende Leuchtfleck-Dehnung zu vermindern, können die Anordnungen 324 und 424 jeweils als Einzel-Vierpol ausgebildet werden. Die konvergierende Achse 0(2) einer solchen Einzel-Vierpol-Anordnung 324 verläuft in der Richtung der horizontalen Achse X. In gleicher Weise verläuft auch die divergierende Achse D1 der Einzel-Vierpol-Anordnung 424 in Richtung der Achse X. Die Magnetpole der Einzel-Vierpole 324 und 424 sind relativ zu den Achsen X und Y in gleicher Weise wie die Magnetpole 224 in 6b orientiert. Die den Strahl konvergierenden-divergierenden Wirkungen der Vierpol-Anordnungen 324 und 424 in 9, die jeweils Einzel-Vierpole sind, vermindern die Leuchtfleck-Dehnung in der horizontalen Richtung aus den zuvor erläuterten Gründen.
Die Anordnungen 324 und 424 haben entgegengesetzte Wirkungen auf die Konvergenz der Strahlen. Daher wird vorteilhafterweise eine Verminderung der Leuchtfleck-Dehnung ohne nennenswerte Verschlechterung der 3-Strahl-Konvergenz erzielt. Im Ergebnis kann ein Kompromiß zwischen 3-Strahl-Konvergenz, Leuchtfleck-Dehnung und Astigmatismus so geschlossen werden, daß die Leuchtfleck-Dehnung gegenüber der Leuchtfleck-Dehnung, die bei einem bekannten selbstkonvergierenden Joch erhalten wird, vermindert wird, ohne die selbstkonvergierende Eigenschaft des Ablenksystems nennenswert zu verschlechtern. Ein anderer Vorteil besteht darin, daß, weil die Anordnungen 324 und 424 in entgegengesetzten Richtungen auf einen gegebenen Elektronenstrahl arbeiten, gleiche Wellengeneratoren verwendet werden können, um die Vierpol-Anordnungen 324 und 424 zu erregen.

Claims

Ablenkvorrichtung mit: einer Kathodenstrahlröhre (110''), die eine evakuierte Glashülle, einen an einem Ende der Glashülle angeordneten Bildschirm (22''), und eine an einem zweiten Ende in der Glashülle angeordnete Elektronenkanonen-Anordnung (44) enthält, wobei die Elektronenkanonen-Anordnung Elektronenstrahlen (R, G, B) erzeugt, die an Elektronenstrahl-Landeorten auf dem Bildschirm (22'') Leuchtflecke (999'') erzeugen; einem Ablenkjoch (55'') mit einer Anzahl von Ablenkwicklungen (10; 99) zur Erzeugung eines Hauptablenkfeldes in einem Hauptablenkbereich, das die Elektronenstrahlen (R, G, B) zu den Elektronenstrahl-Landeorten ablenkt; gekennzeichnet durch: eine die Elektronenstrahlen (R, G, B) konvergierende erste doppelte Vierpol-Anordnung (324), die zwei Vierpol-Magnetfelder erzeugt, welche in Bezug aufeinander einen Winkel aufweisen, um in einem ersten Bereich der Strahlwege der Elektronenstrahlen ein erstes Vierpol-Magnetfeld zu erzeugen, das sich entsprechend den Elektronenstrahl-Landeorten verändert; eine die Elektronenstrahlen (R, G, B) divergierende zweite doppelte Vierpol-Anordnung (424), die zwei Vierpol-Magnetfelder erzeugt, welche in Bezug aufeinander einen Winkel aufweisen, um in einem zweiten Bereich der Strahlwege der Elektronenstrahlen ein zweites Vierpol-Magnetfeld zu erzeugen, das sich entsprechend den Elektronenstrahl-Landeorten verändert, wobei sich entweder der erste oder der zweite Bereich näher an dem Bildschirm (22'') befindet als der jeweils andere Bereich, und wobei der Hauptablenkbereich des Ablenkjochs (55'') zwischen dem ersten (324) und dem zweiten (424) Bereich angeordnet ist.