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Die Erfindung bezieht sich auf eine Farbbildröhre mit einem länglichen
Bildschirm mit einer kurzen und einer langen Achse, einem vor dem Bildschirm
angeordneten Farbauswahlsystem, einem Elektronenstrahlsystem, das in einer dem
Bildschirm gegenüberliegenden Ebene angeordnet ist, die wenigstens nahezu parallel zu der
kurzen Achse des Bildschirms ist, um im wesentlichen koplanare Strahlen zu erzeugen,
sowie mit einem zwischen dem Elektronenstrahlsystem und dem Bildschirm
angeordneten Ablenksystem zur Erzeugung von im wesentlichen kissen- und tonnenförmigen
Ablenkfeldern.
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Herkömmliche Bildwiedergabeeinrichtungen der obengenannten Art haben
oft ein Elektronenstrahlsystem mit drei in einer Ebene Uegenden Strahlerzeugern. Die
Ebene, in der sich die nicht-abgelenkten Strahlen befinden, ist üblicherweise zu der
langen Achse des Bildschirms parallel. Die vom Ablenksystem bei Erregung erzeugten
orthogonalen Ablenkfelder haben, in Ebenen quer zur Achse der Bildröhre gesehen, im
allgemeinen eine solche (kissen- und tonnenförmige) Konfiguration, daß die
Wiedergabeeinrichtung selbstkonvergierend ist.
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Eine Einrichtung der eingangs genannten Art ist aus der englischen
Zusammenfassung von JP-A-55/150537 bekannt, wie in Patent Abstracts of Japan, Band
5, Nr. 23 (E-45)[659], 12. Februar 1981, Seite 64 E45 veröffentlicht. Sie umfaßt ein
dem Bildschirm gegenüberliegendes Elektronenstrahlsystem mit einem
dazwischenliegenden Ablenksystem. Aus dem Elektronenstrahlsystem kommende
Elektronenstrahlen werden mittels des Ablenksystems abgelenkt, um den Bildschirm horizontal
abzutasten. Im Vergleich zu konventionelleren Bildwiedergabeeinrichtungen zeichnet sich diese
bekannte Einrichtung dadurch aus, daß sie ein Elektronenstrahlsystem aufweist, das um
einen Winkel von 90º gedreht ist, damit es parallel zur kurzen Achse des Bildschirms
liegt. Wie bei den genannten konventionelleren Wiedergabeeinrichtungen besteht ein
Problem dieser bekannten Einrichtung in ihrer jetzigen Form jedoch noch stets darin,
daß die Ausdehnung des Lichtfleckes in Richtung der langen Achse des Bildschirms
zunimmt, wenn die Ablenkung in diese Richtung größer wird. Dieses Problem ist nicht
neu, aber es wird bei zukünftigen Hochauflösungsfernsehsystem (HDTV) noch viel
stärker in Erscheinung treten.
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Eine Aufgabe der Effindung ist es, eine Lösung des obengenannten Pro
blems zu verschaffen (und falls zutreffend: unter Erhalt der selbstkonvergierenden
Eigenschaften).
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Hierzu ist eine erfindungsgemäße Bildwiedergabeeinrichtung dadurch
gekennzeichnet, daß das Ablenksystem wenigstens während des Betriebs mit einem
Signalgenerator zur Abtastung des Bildschirms in einem Raster mit einer Vielzahl von
entlang der kurzen Achse des Bildschirmes ausgerichteten Zeilen verbunden ist, und daß
das Ablenksystem ein erstes System mit Ablenkspulen umfaßt, um bei Erregung ein im
wesentlichen kissenförmiges Ablenkfelde zur Ablenkung der Elektronenstrahlen in
Richtung der kurzen Achse des Bildschirms zu erzeugen, und ein zweites System mit
Ablenkspulen umfaßt, um bei Erregung ein im wesentlichen tonnenförmiges
Ablenkfeldes zur Ablenkung der Elektronenstrahlen in Richtung der langen Achse des
Bildschirms zu erzeugen.
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Die obengenannte Lösung beinhaltet eine Drehung der Ebene des
Elektronenstrahlsystems zusammen mit einer Drehung des Ablenksystems und der
Abtastrichtung, die der höheren der zwei Strahlablenkungsfrequenzen entspricht, relativ zu
ihrer herkömmlichen Orientierung um einen Winkel von 90º. Die selbstkonvergierenden
Eigenschaften bleiben, falls vorhanden, unverändert.
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Drehung des Ablenksystems zusammen mit der Ebene des
Elektronenstrahlsystems hat den Vorteil, daß die ungünstige Lichtfleckzunahme pro cm in
Richtung der kurzen Achse der Bildröhre auftritt. Damit erreicht die Lichtfleckzunahme
einen niedrigeren Wert.
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In üblichen selbstkonvergierenden Röhren/Spulen-Systemen ist die
horizontale Lichtfleckzunahme pro cm entlang der horizontalen Achse größer als die
vertikale Lichtfleckzunahme entlang der vertikalen Achse. Dies ist in herkömmlichen
Systemen akzeptabel, wird aber in zukünftigen (HDTV-)Systemen inakzeptabel werden.
Hinsichtlich der Lichtfleckzunahme wird die Verwendung einer gedrehten Strahl
erzeugerebene und eines gedrehten Ablenksystems daher immer vorteilhafter, wenn das
Verhältnis der kurzen Achse des Bildschirms zur langen Achse des Bildschirms (das
"Seitenverhältnis") kleiner und vor allem kleiner als 3:4 wird (bestimmte HDTV-
Systeme verwenden beispielsweise eine 9:16-Bildröhre). Eine solche Konfiguration hat
jedoch eine Nord-Süd-Rasterverzeichnung (die Rasterverzeichnung an den langen
Seiten), die sowohl elektronisch als auch durch Veränderung der Spulenausführung schwer
korrigierbar ist, im Gegensatz zur Ost-West-Rasterverzeichnung (die Rasterverzeichnung
an den kurzen Seiten), die sowohl elektronisch als auch durch Veränderung der
Spulenaustührung leicht korrigierbar ist. Drehung der Abtastrichtung, die der höheren Strahl
ablenkungsfrequenz in Richtung der kurzen Achse des Bildschirms entspricht, hat den
Vorteil, daß die Korrektur der Ost-West-Rasterverzeichnung leicht durch entsprechende
Spulenausführung verwirklicht werden kann, und die Korrektur der
Nord-Süd-Rasterverzeichnung leicht mittels einer elektronischen Korrekturschaltung verwirklicht werden
kann. Dies wird in einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung
ausgenutzt.
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In einer erfindungsgemäßen Einrichtung kann ein Farbauswahlsystem mit
Spanndrähten verwendet werden, ebenso wie ein System, das eine mit einer Anordnung
von Öffnungen versehene Maskenplatte und einen damit vereinbaren Bildschirm umfaßt.
Hochauflösungsmonitor-Bildröhren haben häufig Maskenplatten mit einer Anordnung
von kreisförmigen Öffnungen und einer entsprechenden Anordnung von
Leuchtstoffpunkten.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist
dadurch gekennzeichnet, daß der Bildschirm längliche Leuchtstoffgebiete umfaßt, deren
Uingsachsen transversal zu den kurzen Seiten des Bildschirms verlaufen, und daß das
Farbauswahlsystem eine Maskenplatte mit einer Anordnung von länglichen Öffnungen
hat, deren Längsachsen transversal zu den kurzen Seiten des Bildschirms verlaufen.
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Herstellungstechnisch gesehen ist es ein Vorteil, der um so mehr ins
Gewicht fällt, je länger der Bildschirm und damit die Maske ist, daß in der
obenbeschriebenen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung die
länglichen Öffnungen in Längsrichtung der Maske anstatt transversal zur Längsrichtung
verlaufen wie in herkömmlichen Schattenmaskenbildröhren.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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Figur 1 einen längsschnitt durch eine Farbbildröhre,
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Figur 2 eine schematische Frontalansicht einer herkömmlichen Anordnung
eines Elektronenstrahlsystems und eines Ablenkspulensystems,
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Figur 3 die Form eines durch die Strahlerzeuger/Spulenanordnung aus
Figur 2 abgetasteten Rasters,
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Figur 4 eine schematische Frontalansicht einer erfindungsgemäßen
Anordnung eines Elektronenstrahlsystems und eines Ablenkspulensystems,
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Figur 5 die Form eines durch die Strahlerzeuger/Spulenanordnung aus
Figur 4 in horizontalen Zeilen abgetasteten Rasters,
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Figur 6 eine schematische Frontalansicht einer erfindungsgemäßen
Anordnung eines Elektronenstrahlsystems und eines Ablenkspulensystems,
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Figur 7 die Form eines durch die Strahlerzeuger/Spulenanordnung aus
Figur 6 in vertikalen Zeilen abgestasteten Rasters,
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Figur 8 relative Lichtfleckabmessungen im rechten oberen Quadranten des
Bildschirms einer herkömmlichen Bildröhre mit einem Seitenverhältnis von 3:4.
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Figur 9 relative Lichtfleckabmessungen im rechten oberen Quadranten des
Bildschirms einer herkömmlichen Bildröhre mit einem Seitenverhältnis von 9:16,
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Figur 10 relative Lichtpunkabmessungen im rechten oberen Quadranten
des Bildschirms einer Bildröhre eines erfindungsgemäßen Wiedergabesystems,
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Figur 11 eine Draufsicht auf eine Schattenmaske zur Verwendung in einer
Bildröhre für eine erfindungsgemäße Wiedergabeeinrichtung und
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Figur 12 eine Daufsicht auf einen Bildschirm zur Verwendung zusammen
mit der Schattenmaske aus Figur 11.
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Wie in Figur 1 gezeigt, hat eine Farb-Elektronenstrahlröhre 1 im
allgemeinen einen vorderen Teil 2, einen trichterförmigen Teil 3 und einen Halsteil 4.
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Der vordere Teil 2 ist mit einem fluoreszierenden Bildschirm 2a versehen,
der aus lumineszierenden Materialen für die drei Primärfarben rot, grün und blau und
aus einer als Farbauswahlmittel dienenden Schattenmaske 5 besteht.
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Der Halsteil 4 umfaßt einen Strahlerzeuger 6 zur Emittierung von
Elektronenstrahlen 7. Der trichtertörmige Teil 3 verbindet den vorderen Teil 2 und den Halsteil
4, um einen Vakuumraum zu bilden, und ein Ablenksystem 18 mit zwei Sätzen von
Ablenkspulen 19a, 19b und 20a, 20b (siehe Figur 6) ist extern im Übergangsgebiet
zwischen dem trichterförmigen Teil und dem Halsteil angebracht. Das Ablenksystem 18 ist
mit einem Signalgenerator 15 verbunden, um den Bildschirm 2a Rastern mit zu einer
Bildschirmachse parallelen Zeilen entsprechend abzutasten.
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In herkömmlichen Bildwiedergabeeinrichtungen wird das Bild dadurch
gebildet, daß Zeilen im wesenflichen horizontal von links nach rechts abgetastet werden,
beispielsweise auf dem Bildschirm einer Bildröhre, während Bildinformationen den
Elektroden dieser Röhre zugeführt werden. Somit werden Bildinformationen
Bildpunkten der horizontal abgetasteten Zeilen zugewiesen. Die Zeilen werden nacheinander von
oben nach unten abgetastet, so daß eine gegebene Anzahl Zeilen ein Teilbild bildet. Ein
Einzelbild umfaßt zwei oder mehr Teilbilder, oder ein Bild wird alternativ durch ein
einzelnes Teilbild gebildet. Beispielsweise kann sich ein Einzelbild nach der CCIR-
Fernsehnorm aus zwei zeilenversprungenen Teilbildern mit je 312½ Zeilen
zusammensetzen, wobei die Teilbildfrequenz 50 Hz und die Zeilenfrequenz 15625 Hz beträgt. Die
Abtastung bei der Signalquelle im Studio ist mit der Abtastung bei Wiedergabe
identisch. Dafür sorgen Synchronisiersignale, die zusammen mit den Bildinformationen
übertragen werden.
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In Bildwiedergabeeinrichtungen zur Wiedergabe von digital erzeugtem
Text, sogenannten Monitoren, kann die Zeilenfrequenz höher sein als die von einer
Fernsehnorm festgelegte Frequenz. Auch werden sogenannte
Hochauflösungsfernsehsysteme (HDTV-Systeme) vorgeschlagen, bei denen die Zeilenfrequenz in der
Wiedergabeeinrichtung sehr hoch ist, beispielsweise 62,5 kHz, was viermal so hoch ist wie die
Zeilenfrequenz der gegenwärtigen Fernsehnorm.
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Der im Halsteil 4 angeordnete Strahlerzeuger 6 entspricht einem In-Line-
Typ.
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Figur 2 zeigt drei koplanare Elektronenstrahlenbündel R, G, B, die von
einem Elektronenstrahlsystem 6 erzeugt werden können. Ein Ablenkspulenpaar 9a, 9b
wird zur Ablenkung der Elektronenstrahlen auf einem Bildschirm in einer zur Ebene der
nicht-abgelenkten Elektronenstrahlen parallelen Richtung verwendet, und ein
Ablenkspulenpaar 10a, 10b wird zur Ablenkung in einer zur genannten Ebene transversalen
Richtung benutzt. Im gezeigten Fall sind beide Spulenpaare als Sattelspulen ausgeführt.
Sie können jedoch auch die Form von Toroidspulen haben, vor allem das Spulenpaar
10a, 10b. Das Elektronenstrahlsystem 6 und das Ablenkspulensystem in Figur 2 sind
auf herkömmliche Weise angeordnet. In herkömmlichen Wiedergabesystemen wird eine
solche Anordnung zur Abtastung eines Bildschirmes in einem Raster verwendet, das
eine Vielzahl von zur langen Achse des Bildschirms parallelen Zeilen umfaßt (Figur 3).
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Bei Verwendung einer selbstkonvergierenden Röhre/Spulen-Kombination
wird an den kurzen Seiten des Rasters eine typische (Kissen-)Rasterverzeichnung
erzeugt. Diese Verzeichnung kann leicht korrigiert werden (mittels einer elektronischen
Korrekturschaltung). Die an den langen Seiten des Rasters auftretende
Rasterverzeichnung kann nicht einfach durch elektronische Mittel korrigiert werden und wird im
allgemeinen durch Maßnahmen am Ablenkspulensystem selbst korrigiert, wobei durch
die genannten Maßnahmen die Ablenkfeldverteilung in der Nähe des schirmseitigen
Teils der Ablenkeinheit verändert wird. Wie anhand der Figur 8 erklärt wird, ist die
Lichtfleckzunahme in y-Richtung klein, in x-Richtung jedoch beträchtlich. Figur 8 zeigt
die Lichtfleckzunahme in einer herkömmlichen selbstkonvergierenden
Röhre/Spulenkombination mit einem Seitenverhältnis von 3:4, bei der der Ablenkwinkel in der
Diagonalrichtung konstant bleibt. Bei kleineren Seitenverhältnissen ist der nachteilige
Effekt der Lichtfleckzunahme in x-Richtung sogar noch stärker. Dies wird anhand der
Figur 9 erklärt, die die Lichtfleckzunahme bei einer Bildröhre mit einem
Seitenverhältnis von 9:16 zeigt.
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Bei einer Bildröhre mit einer (gedrehten) Ebene der nicht-abgelenkten
Strahlen des Elektronenstrahlsystems 16 und einem gedrehten Ablenkspulensystem 18
(Figur 4) kann die Lichtfleckzunahme in x-Richtung beträchtlich reduziert werden, da in
diesem Fall die ungünstige Lichtfleckzunahme pro Abstandseinheit in Richtung der
kurzen Achse des Bildschirms erfolgt. Dies ist in der Figur 10 dargestellt, die eine
Lichtfleckzunahme bei einer solchen Bildröhre mit einem Seitenverhältnis von 9:16
zeigt. Bei Abtastung eines Rasters mit einer Vielzahl von zur langen Achse des
Bildschirms parallelen Zeilen wird an den langen Seiten des Rasters (Figur 5) eine
(Kissen-)Rasterverzeichnung erzeugt, wenn ein selbstkonvergierendes Ablenksystem
verwendet wird. Eine solche Rasterverzeichnung ist sowohl elektronisch als auch durch
Veränderung der Spulenausführung schwer korrigierbar.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bildwiedergabeeinrichtung zu
verschaffen, bei der dieses Problem vermieden wird. Hierzu wird der Abtastteil so
angepaßt, daß die Zeilen in vertikaler Richtung abgetastet werden, wobei eine Vielzahl
vertkaler Zeilen ein Teilbild bilden, die vertikale Zeilenfrequenz viele Male höher ist
als die horizontale Teilbildfrequenz, und der Videosignalverarbeitungsteil eine
Abtastrichtungsumstellungsschaltung zum Empfang der Bildinformationen und zur
sequentiellen Zuweisung von Bildinformationen zu Bildpunkten der vertikal abgetasteten Zeilen
umfäßt.
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Dank dieser Maßnahme werden die Abtastrichtungen transponiert, wobei
die Zeilen vertikal abgetastet werden, vorzugsweise von oben nach unten mit der
höchsten Abtastfrequenz, nämlich der Zeilenfrequenz, und vorzugsweise von links nach
rechts mit der niedrigsten Abtastfrequenz, nähmlich der Teilbildfrequenz.
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Bei Abtastung nach einem Raster mit einer Vielzahl von zur kurzen Achse
des Bildschirms parallelen Zeilen kann die Rasterverzeichnung an den langen Seiten des
Rasters leicht mittels einer elektronischen Korrekturschaltung (die die Amplitude der
dem Spulensystem zur Ablenkung in y-Richtung 20a, 20b (Figur 6) zugeführten
Ablenkspannungen moduliert) korrigiert werden. In diesem Fall findet die Abtastung daher mit
der hohen Frequenz in Richtung der kurzen Achse des Bildschirms statt, und die
Abtastung mit der niedrigen Frequenz in Richtung der langen Achse des Bildschirms. Um
Selbstkonvergenz zu erhalten, ist die Feldkonfiguration des vom Spulensystem 19a, 19b
erzeugten Ablenkfeldes für Ablenkung in x-Richtung tonnenförmig, und die
Feldkonfiguration des vom Spulensystem 20a, 20b (das die niedrigste Impedanz hat und
vorzugsweise am dichtesten bei den den Elektronenstrahlen angeordnet wird) erzeugten
Ablenkfeldes für Ablenkung in y-Richtung ist kissenförmig.
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Die verwendete Schattenmaske kann beispielsweise eine (hexagonal
strukturierte) Lochmaske sein, aber es wurde im vorangegangenen bereits darauf
hingewiesen, daß es vor allem bei Bildröhren mit einem kleineren Seitenverhältnis als 3:4
herstellungstechnisch (unter anderem ätztechnisch) gesehen vorteilhaft ist, eine
"Schlitzmaske" mit parallel zur langen Achse der Schattenmaske verlaufenden Schlitzen zu
verwenden. Diese Schattenmaske arbeitet dann mit der Bildröhre mit einen Bildschirm
zusammen, der längliche Leuchtstoffgebiete hat, die parallel zur Längsachse des
Bildschirms verlaufen.
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Es sei darauf hingewiesen, daß in Fällen, in denen auf der Aufnahmeseite
des Überrragungssystems Bilder in einem Raster mit horizontalen Zeilen abgetastet
werden, ein Speicher auf der Empfängerseite erforderlich ist, um eine Abtastung in
einem Raster mit vertikalen Zeilen (sogenannte transponierte Abtastung) zu
ermöglichen.
Dies verhindert jedoch nicht die Verwendung der Erfindung. In Montitorröhren
für Datenanwendungen kann die Abtastumsetzung beispielsweise in der verwendeten
Software erfolgen.
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Es sei darauf hingewiesen, daß in herkömmlichen Bildröhren mit einer
(Zeilen-)Schattenmaske Moiré-Effekt-Probleme auftreten, die umso größer werden, je
kleiner der Lichtfleck wird. (Dies wird durch die Tatsache verursacht, daß wegen der
zwischen den schlitzförmigen Öffungen vorhandenen Gebiete Modulation der
Übertragung stattfindet.) In herkömmlichen Bildröhren wird der Lichtfleck bei Ablenkung in
Richtung der Schlitze in steigendem Maße kleiner (Figur 9). Bei Verwendung einer
erfindungsgemäßen, um 90º gedrehten Schlitzmaske zusammen mit vertikaler Abtastung
wird der Lichtfleck bei Ablenkung in Richtung der Schlitze viel weniger schmal (Figur
10), und das Problem des Moiré-Effektes ist entsprechend geringer.