DE69720672T2

DE69720672T2 - Ablenkeinheit für selbstkonvergierende Kathodenstrahlröhren mit sattelförmigen Ablenkspulen

Info

Publication number: DE69720672T2
Application number: DE69720672T
Authority: DE
Inventors: Nacerdine Azzi; Olivier Masson
Original assignee: Thomson Tubes and Displays SA
Current assignee: Thomson Tubes and Displays SA
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1997-11-18
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2017-11-19
Also published as: DE69720672D1; CN1245583A; JP4322963B2; EP0946964A1; US6084490A; HK1025662A1; FR2757678B1; JP4215825B2; KR20000069567A; US6069546A; KR20000069565A; KR100481259B1; AU6092398A; JP2001507158A; WO1998028773A1; JP2001507161A; CN1188892C; EP0853329B1; FR2757678A1; EP0853329A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Ablenkeinheit für Farbkathodenstrahlröhren. Diese Einheit wird auch als Ablenker oder Deflektor bezeichnet und enthält ein Paar von Vertikalablenkspulen und ein Paar von sattelförmigen Horizontalablenkspulen, deren besondere Form eine gleichzeitige Minimierung der Strahlkonvergenz-, Geometrie- und Comafehler ermöglicht.
Eine Kathodenstrahlröhre zur Erzeugung von farbigen Bildern enthält im allgemeinen eine Elektronenkanone, die drei koplanare Elektronenstrahlen emittiert, wobei jeder Strahl ein Leuchtmaterial einer bestimmten Primärfarbe (Rot, Grün und Blau) auf dem Bildschirm anregt.
Die Elektronenstrahlen tasten den Bildschirm unter dem Einfluß der Ablenkfelder ab, die durch die Horizontal- und die Vertikalablenkspule der Ablenkeinheit erzeugt werden, die auf dem Hals der Röhre befestigt ist. Ein Ring aus einem ferromagnetischen Material umgibt in üblicher Weise die Ablenkspulen, um die Ablenkfelder in dem geeigneten Bereich zu konzentrieren.
Die drei durch die Elektronenkanone erzeugten Strahlen müssen immer auf dem Bildschirm konvergieren. Ansonsten ergibt sich ein sogenannter Konvergenzfehler, der insbesondere die Wiedergabe der Farben verfälscht. Um die Konvergenz der drei koplanaren Strahlen zu erreichen, ist es in einer selbstkonvergierenden Ablenkspule bekannt, sogenannte selbstkonvergierende, astigmatische Ablenkfelder anzuwenden. Dabei hat die Intensität des Feldes der Flußlinien, die durch die Horizontalablenkspule erzeugt werden, im allgemeinen die Form eines Kissens in einem Teil der Spule, der mehr zu der Vorderseite der letzteren an der Schirmseite der Röhre liegt. Das führt zu der Einführung einer sehr positiven 3. Harmonischen der Ampere-Windungs-Dichte vor der Spule in die Verteilung der die Zeilenspule abbildenden Wicklungen.
Außerdem ist unter der Wirkung von gleichmäßigen horizontalen und vertikalen Ablenkfeldern das durch die Elektronenstrahlen abgetastete Volumen eine Pyramide, deren Spitze mit dem Mittelpunkt der Ablenkung der Ablenkeinheit zusammen fällt und deren Schnittpunkt mit einer nicht-sphärischen Schirmoberfläche eine mit Kissenverzerrung bezeichnete geometrische Verzerrung aufweist. Diese geometrische Verzerrung des Bildes wird umso schwerwiegender, je größer der Krümmungsradius des Bildschirms der Röhre ist. Selbstkonvergierende Ablenkeinheiten erzeugen astigmatische Ablenkfelder, die es ermöglichen, die Nord/Süd- und Ost/West-Geometrie des Bildes zu ändern und insbesondere die Nord/Süd-Kissenverzerrung teilweise zu kompensieren.
Coma ist eine Abweichung, die die Seitenstrahlen, die von einer Elektronenkanone mit drei in einer Ebene liegenden Strahlen kommen, beeinträchtigt, unabhängig von dem Astigmatismus der Ablenkfelder und der Krümmung der Bildschirmoberfläche der Röhre. Diese Seitenstrahlen, die in den Ablenkbereich bei einem kleinen Winkel relativ zu der Achse der Röhre eintreten, unterliegen einer Ablenkung zusätzlich zu der des axialen Strahls. Coma wird im allgemeinen dadurch korrigiert, indem die Verteilung der Ablenkfelder bei dem Punkt geändert wird, wo der Strahl in die Ablenkeinheit eintritt, so dass das erzeugte Coma das durch die Feldverteilung erzeugte Coma kompensiert, wie es zur Erlangung des gewünschten Astigmatismus für die Selbstkonvergenz notwendig ist. Somit hat bezüglich des Horizontalablenkfeldes das Feld an der Hinterseite der Ablenkeinheit die Form einer Tonne und in dem vorderen Teil die Form eines Kissens.
Feldkonfigurationen wie die oben beschriebenen können das Erscheinen von Abweichungen verursachen, die mit Comaparabeln bezeichnet werden, die sich in einem rechteckförmigen Testmuster durch Erhöhung der Verschiebung des grünen Bildes relativ zu dem roten und blauen Bild zeigen, wenn eines sich den Ecken des Testmusters nähert. Wenn sich die Verschiebung zum Äußeren des Testmusters erstreckt, ist der Comafehler im allgemeinen positiv, während der Comafehler zu der Innenseite des Testmusters negativ ist.
Ebenso erscheint ein sogenannter horizontaler Trapezfehler aufgrund des Astigmatismus des Feldes. Dieser Fehler zeigt sich auf dem Bildschirm der Röhre in einem rechteckförmigen Testmuster durch ein blaues Bild, das relativ zu dem roten Bild gedreht ist, wie es in 6a dargestellt ist. Es kann passieren, dass die Anordnungen der Leiter, die die Horizontalablenkspulen bilden, die zur Optimierung anderer Parameter (Konvergenz, Geometrie, usw.) gewählt sind, Harmonische höherer Ordnung des Ablenkfeldes bewirken, die trapezförmige Verzerrungen (differentials) bewirken, die aus einer Neigungsumkehr des blauen Bildes zwischen dem Punkt bei 1H und dem Punkt resultieren, der die Ecken des Bildes bei 2H darstellt, wie es in 6b dargestellt ist.
Die gleichzeitige Steuerung des Coma, der Comaparabel, der geometrischen Konvergenz und der Trapezverzerrung durch eine besondere Konfiguration der die Ablenkspulen bildenden Leiter war bisher nicht ohne zusätzliche Bauteile möglich, wie Metallstücke oder Permanentmagnete, die so angeordnet sind, dass sie eine örtliche Änderung der Ablenkfelder bewirken. Diese zusätzlichen Teile sind kostenintensiv und führen entweder zu erhöhten Problemen mit der benutzten Frequenz, insbesondere dann, wenn es sich um eine Frage der Änderung des Horizontalablenkfeldes handelt, da die laufende Tendenz eine Zunahme der Frequenz auf 32 kHz oder sogar 64 kHz und höher oder eine Verschlechterung in der Leistungsfähigkeit der Ablenkeinheiten bewirkt.
Außerdem hängen diese Probleme der Bildgeometrie, des Coma, der Comparabel, der Konvergenz und der Trapezverzerrung mit der Planheit oder Ebenheit des Schirms zusammen und steigen mit dem Krümmungsradius des Schirms an. Konventionelle Kathodenstrahlröhren, die einige Jahre vorher hergestellt wurden und einen Schirm mit einer im allgemeinen sphärischen Form verwenden, haben einen mit 1R bezeichneten Krümmungsradius. Wenn der Schirm einen relativ hohen Krümmungsradius hat, größer als 1R, wie zum Beispiel 1,5R oder höher, wird es zunehmend schwierig, die oben genannten Probleme nur mit durch die Ablenkspulen erzeugten geeigneten Feldern zu lösen.
Es ist allgemeine Praxis, das Ablenksystem in drei aufeinander folgende Wirkungsbereiche entlang der Hauptachse der Röhre aufzuteilen. Der hintere Bereich am nächsten zu der Elektronenkanone beeinflußt insbesondere das Coma, der Zwischenbereich wirkt insbesondere mehr auf den Astigmatismus des Ablenkfeldes und daher auf die Konvergenz des roten und blauen Elektronenstrahls, und schließlich wirkt der vordere Bereich, der am nächsten zu dem Bildschirm der Röhre liegt, auf die Geometrie des Bildes auf dem Bildschirm.
Die US 5 077 533 beschreibt einen Aufbau einer Horizontalablenkspule, der in seinem bildschirmseitigen Teil eine Korrekturspule enthält, die ein Ablenkfeld entgegengesetzt zu dem Hauptablenkfeld erzeugt. Dieser Spulenaufbau bewirkt nur eine Korrektur der Nord/Süd-Geometrie des Bildes.
In der US 5 418 422 wird die spezielle Form, in der Form einer Kante, des Teils der hinteren Windungen der Zeilenspule insbesondere an die Minimierung des Comas und der Geometriefehler in dem Fall angepaßt, in dem diese Spulen für Röhren vorgsehen sind, in denen das Breiten/Höhen-Verhältnis des Schirms größer als 4/3 ist. Nicht dargestellt ist ein Aufbau, der auch für ein 4/3-Standardformat vorgesehen ist und der ebenfalls eine Minimierung der parabelförmigen Comafehler ermöglicht.
Die US 5 121 028 beschreibt eine Zeilenspule mit einem leiterfreien Fenster in der Mitte des Zwischenbereichs der Spule. Dieses Fenster macht es durch örtliche Änderung der fünften Harmonischen der Reihenzerlegung oder Fourieranalyse des Horizontalfeldes möglich, die Konvergenzfehler zu minimieren, die entlang den vertikalen Linien bei Punkten auftreten können, die zwischen den horizontalen Kanten des Bildes und der Horizontalachse X des Schirms liegen. Dieses Dokument beschreibt keine besondere Lage des Fensters, die besonders zur Ermöglichung einer Korrek turwirkung und zur selben Zeit von Coma, Comaparabeln, N/S-Geometrie und Konvergenzfehlern geeignet ist.
Die US 4 464 643 beschreibt eine Bildablenkspule, die ein Ablenkfeld mit einer Feldform erzeugt, die für eine Selbstkonvergenz und eine Ost/West-Geometrieverzerrung vorgesehen ist.
Die EP 0 425 747 beschreibt Ablenkspulen mit Fenstern in den Seitenleiterbündeln zur Verringerung von Fehlkonvergenzfehlern an bestimmten Punkten des Bildschirms.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, es durch Mittel einer speziellen Anordnung der Windungsdrähte der Horizontalablenkspulen zu ermöglichen, Ablenkfelder zu erzeugen, die nicht mehr die Anwendung von zusätzlichen Korrekteuren benötigen, um das Coma, die Comaparabel, die N/S-Geometrie und die Konvergenzfehler auf einen akzeptablen Wert zu minimieren.
Um dies zu erreichen, enthält die elektromagnetische Ablenkeinheit für Farbkathodenstrahlröhren gemäß der Erfindung ein Paar von Bildablenkspulen und ein Paar von sattelförmigen Zeilenablenkspulen, wobei jede sattelförmige Ablenkspule wenigstens einen hinteren Spulenkopf aufweist, der flach auf der Elektronenkanonenseite aufliegt, und einen vorderen Spulenkopf auf der Schirmseite mit einem Fenster in dem Zwischenbereich aufweist, der zwischen diesen Spulenköpfen liegt, wobei die beiden Seitenleiterbündel den vorderen Spulenkopf mit dem hinteren Spulenkopf verbinden und jedes Seitenleiterbündel eine Anzahl von Gruppen von Leitern aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens zwei Gruppen von Leitern enthält, die so angeordnet sind, dass sie ein erstes Fenster in jedem Längsleiterbündel bilden, wobei das Fenster sich über den größeren Teil der Länge des Längsleiterbündels erstreckt und eine leiterfreie Öffnung freiläßt, die in radialen Richtungen zwischen 30° und 45° liegt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält jedes Längsleiterbündel ein zweites leiterfreies Fenster in dem hinteren Teil des Zwischenbereichs, um so die Zusammensetzung der Harmonischen des Horizontalablenkfeldes örtlich in einer solchen Weise zu ändern, dass die Harmonischen zweiter Ordnung und vierter Ordnung der Spektralzerlegung des Horizontalablenkfeldes positiv zunehmen und somit wenigstens teilweise die durch das erste Fenster eingeführten Coma-Parabelfehler kompensieren.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus der Zeichnung:
1 zeigt eine Kathodenstrahlröhre mit einer Ablenkeinheit gemäß der Erfindung,
2 zeigt in einer Ansicht von der Vorderseite und einer Explosionsansicht eine Ablenkeinheit gemäß dem Stand der Technik,
3 zeigt einen Halbquerschnitt einer Spule gemäß der Erfindung in dem Zwischenteil der Spule,
4a und 4b zeigen eine Spule gemäß der Erfindung, in einer Ansicht von der Seite und von oben.
5a, 5b zeigen die Änderung der Koeffizienten der Spektralfunktion für das Horizontalablenkfeld entlang der Hauptachse Z der Röhre, die durch eine Spule gemäß der Erfindung erzeugt wird, und den Einfluß der Fenster in dem Zwischenteil der Spule, und
6a und 6b zeigen zwei Typen von Trapezfehlern zwischen dem roten und dem blauen Bild aufgrund des Astigmatismus des Ablenkfeldes.
Wie 1 zeigt, enthält eine selbstkonvergierende Farbwiedergabeeinheit eine Kathodenstrahlröhre mit einem evakuierten Glaskolben 6 und einer Anordnung von verschiedene Farben darstellenden Leuchtelementen, wobei diese Elemente an einem der Enden des Glaskolbens angeordnet sind und einen Wiedergabeschirm 9 bilden, und mit einem Satz von Elektronenkanonen 7 an dem zweiten Ende des Kolbens. Der Satz von Elektronenkanonen ist so angeordnet, dass sie drei horizontal ausgerichtete Elektronenstrahlen 12 erzeugen, die jeweils eines der verschiedenfarbigen Leuchtelemente anregen. Die Elektronenstrahlen bewirken eine Abtastung der Gesamtoberfläche des Schirms durch ein Ablenksystem 1 oder eine Ablenkeinheit, die auf dem Hals 8 der Röhre befestigt ist und ein Paar von Horizontalablenkspulen 3, ein Paar von Vertikalablenkspulen 4, die voneinander durch einen Abstandshalter 2 isoliert sind, und einen Kern 5 aus ferromagnetischem Material zur Konzentration des Feldes auf den Punkt enthält, wo es wirken soll.
Innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung enthält das Paar von Horizontalablenkspulen der Ablenkeinheit 1 einen Teil 19, der als der hintere Spulenkopf bezeichnet wird, in der Nähe der Elektronenkanonen 7 liegt und sich vorzugsweise in einer senkrechten Richtung zu der Achse Z erstreckt. Ein zweiter Abschnitt 29, bezeichnet mit vorderer Spulenkopf, der sattelförmigen Spule 3 liegt in der Nähe des Wiedergabeschirms 9 und ist in Richtung weg von der Achse Z in einer zu der Achse im wesentlichen senkrechten Richtung gekrümmt. Mit einem derartigen Typ einer sattelförmigen Spule können der Kern 5 und der Abstandshalter 2 in vorteilhafter Weise in Form eines einzigen Teils und nicht aus zwei Teilen bestehen, die miteinander verklemmt oder verbunden sind.
4a, 4b zeigen eine Seiten- bzw. eine Draufsicht einer der sattelförmigen Horizontalablenkspulen 3 mit einem Aspekt der Erfindung. Jede Wicklungswindung besteht aus einer Schleife eines Leitungsdrahtes, im allgemeinen mit der Form eines Sattels.
Der vordere Spulenkopf 29 der sattelförmigen Spule 3 in den 4a–4b ist mit dem hinteren Spulenkopf 19 durch Gruppen von Längsleitern 120, 120' verbunden. Diejenigen Abschnitte der Längselemente 120, 120', die in dem Austrittsbereich des magnetischen Ablenkfeldes der Ablenkspule 3 liegen, sind in bekannter Weise so gewickelt, dass sie in der Spule vordere Zwischenräume (21, 21', 21'', usw.) bilden. Die vorderen Zwischenräume beeinträchtigen oder ändern die Harmonischen der Stromverteilung, um so zum Beispiel die geometrischen Verzerrungen des Bildes auf dem Schirm zu korrigieren, wie die Nord/Süd-Verzerrung. Ebenso sind diejenigen Abschnitte der Längselemente 120, 120', die in dem Eintrittsbereich der Ablenkspule 3 liegen, in bekannter Weise so gewickelt, dass sie in der Spule hintere Zwischenräume 22 und 22' bilden. Die Zwischenräume 22 und 22' modifizieren die Harmonischen der Spektralverteilung so, dass horizontale Comafehler korrigiert werden. Die Spulenköpfe 19 und 29 bilden zusammen mit den Längsgruppen der Leiter 120' ein Hauptfenster 18. Wenn als Referenz die Flußrichtung der Elektronen genommen wird, die die drei von der Kanone 7 kommenden Strahlen bilden, wird der Bereich, über den sich das Fenster 18 erstreckt, als Zwischenbereich 24 bezeichnet. Der Bereich, über den sich die die vorderen Spulenkopf bildenden Leiter strecken, wird als der Austrittsbereich 23 bezeichnet, und der Bereich der Spule, der zu dem hinteren Teil des Fensters 18 liegt, das den hinteren Spulenkopf bildet, wird als der Eintrittsbereich 25 bezeichnet.
Die Comafehler werden normalerweise in dem Eintrittsbereich 25 der Spule 3 korrigiert. Die Konvergenzfehler werden in dem Zwischenbereich 24 zwischen dem Austritts- und dem Eintrittsbereich korrigiert. Die Geometriefehler an den äußeren Kanten des Wiedergabeschirms werden in dem Austrittsbereich 23 korrigiert.
3 zeigt einen Querschnitt in einer Ebene parallel zu XY einer sattelförmigen Zeilenspule. Der Querschnitt erfolgt dabei in dem Zwischenbereich 24. Unter Annahme von Symmetrien ist nur der Querschnitt einer Halbspule dargestellt. Diese Halbspule enthält mehrere Gruppen 120, 120' von Leitern 50, wobei die Lage jedes Leiters durch seine radiale Winkellage θ identifiziert ist. Die Leiter der Gruppe 120 liegen zwischen 0° und θ₁, während diejenigen der Gruppe 120' zwischen θ₁, und θ₂ liegen.
Wegen der Symmetrien der Wicklungen kann die Fourieranalyse der Amperewindungsdichte N(θ) einer Spule folgendermaßen geschrieben werden:
N(θ) = A1cos(θ) + A3cos(3θ) + A5cos(5θ) + .... + Akcos(kθ) + ...
wobei A_k = (4/π)∫ /2 / 0 N(θ)cos(kθ)dθ
Das Magnetfeld wird ausgedrückt durch:
H = A1/R = (A3/R3)(x2 – y2) + (A5/R5)(x4 – 6x2y 2 + y4) + ...
Dabei ist R der Radius des magnetischen Ferritkreises, der die Ablenkspulen bedeckt, um so die Felder zu konzentrieren und die Energieeffizienz der Ablenkeinheit zu verbessern, und A₁/R bezeichnet die Amplitude des Grundfeldes (A₃/R³)(x² – y²) die zweite Harmonische des Feldes bei einem Punkt mit den Koordinaten x und y, (A₅/R⁵)(x⁴ – 6x²y² + y⁴) die Harmonische vierter Ordnung dieses Feldes, usw.
Somit entspricht ein positiver Ausdruck A₃ einer positiven 2. Harmonischen des Feldes auf der Achse und induziert Kraftlinien in der Form eines Kissens.
Wenn der Strom in allen Leitern in derselben Richtung fließt, ist N(θ) vereinbarungsgemäß positiv, und der Ausdruck A₃ ist positiv, wenn die Leiter zwischen θ = 0° und θ = 30° liegen. Für diese Werte ist cos(3θ) positiv. Durch Anordnung der Leiter in dem oben bezeichneten Zwischenraum ist es möglich, örtlich ein hohes Maß der positiven 2. Harmonischen des Feldes sowie eine Menge der 4. Harmonischen einzuführen, die überall positiv ist.
Um die Konvergenz der von einer sogenannten Inline-Kanone kommenden Elektronenstrahlen aufrechtzuerhalten, ist es bekannt, sicherzustellen, dass die Harmonische 2. Ordnung des Zeilenablenkfeldes in dem Zwischenbereich 24 positiv ist. Um dies zu erreichen, werden die meisten Leiter in dem Längsleiterbündel wenigstens in einem Teil des Zwischenbereichs 24 in einer radialen Winkellage zwischen 0° und 30° gehalten. Es hatte den Anschein, dass dieses Verfahren zur Steuerung der Konvergenz der Strahlen einen großen Comaparabelfehler eingeführt hat.
Die Werte der Konvergenz- und Comafehler einer konventionellen sattelförmigen Zeilenablenkspule für Kathodenstrahlröhren vom Typ A68SF, in denen die Längsleiter zwischen 0° und 50° mit einer im wesentlichen konstanten radialen Dichte angeordnet sind, wurden mit denen derselben Spule verglichen, in der örtlich, etwa in der Mitte des Zwischenbereichs 24, 94% der Längsleiter in einer radialen Öffnung zwischen 0° und 31° konzentriert waren und dadurch ein Seitenfenster 21'' in den Wicklungen bilden.
Außerdem wurden die Werte der Konvergenz- und Comafehler in einem konventionellen Aufbau, in dem die Längsleiter zwischen 0° und 50° mit einer im wesentlichen konstanten radialen Dichte liegen, mit denjenigen derselben Spule verglichen, in der sie örtlich an dem hinteren Ende des Zwischenbereichs 24, in der Nähe zu dem Eintrittsbereich 25, 49% der Längsleiter in einer radialen Öffnung zwischen 0° und 33° liegen und dadurch ein Seitenfenster 26 in den Wicklungen bilden.
Die folgende Tabelle zeigt eine Verbesserung in beiden Fällen, verglichen mit dem konventionellen Aufbau, bezüglich der Konvergenz- und Comafehler, jedoch mit einer Verschlechterung des Fehlers aufgrund der Comaparabel, die sich von 0,44 mm bis –0,83 mm in dem ersten Fall und bis 0,53 mm in dem zweiten Fall erstreckt. Diese Tabelle zeigt die horizontalen Coma- und Konvergenzfehler, gemessen an neun Punkten, die vereinbarungsgemäß ein Viertel des Schirms einer Kathodenstrahlröhre darstellt.
WERTETABELLE
Es sollte auch erwähnt werden, dass, verglichen mit einem konventionellen Spulenaufbau, die beiden modifizierten Aufbauten Modifikationen für die Comaparabel einführen, die zueinander entgegengesetzte Richtungen aufweisen. Diese Eigenschaft wird durch die Erfindung dafür benutzt, den Wert des Comaparabelfehlers auf einen akzeptablen Wert in der Nähe von null zu bringen.
Es sollte auch erwähnt werden, dass der konventionelle Aufbau ein Trapez-Verzerrungs-Problem bewirkt, wie es in der folgenden Tabelle gezeigt ist, in der die Trapezwerte zwischen dem roten Bild und dem blauen Bild bei neun vereinbarten Punkten auf dem Bildröhrenschirm dargestellt sind.
Der Trapez-Verzerrungsfehler ist in 6b dargestellt, in der 70 das rote Bild, 71 das blaue Bild, 60 den Trapezfehler bei 1H und 61 den Trapezfehler in der Ecke beim Punkt 2H darstellt.
Unter Anwendung der obigen Ergebnisse besteht die Idee der Erfindung darin, einen Aufbau für eine Horizontalablenkspule zu entwerfen, der folgende Punkte korrigieren kann:

– die meisten der Geometriefehler unter Anwendung einer bekannten Anordnung von Leitern in dem Austrittsbereich 23,
– einige der Comafehler unter Anwendung einer bekannten Anordnung von Leitern in dem hinteren Spulenkopf 19, die in dem Eintrittsbereich 25 liegen,
– die Trapez-Verzerrungsfehler durch eine Anordnung von Leiteröffnungen in dem Längsleiterbündel über den größeren Teil der Länge dieses Längsleiterbündels in dem Zwischenbereich 24, ein leiterfreies Fenster 21'', und
– die Restcoma- und Konvergenzfehler, wenigstens an zwei Punkten des Zwischenbereichs, wobei jede der Korrekturen teilweise zur Verringerung dieser Fehler beiträgt, wenigstens einer der Punkte im wesentlichen in der Mitte des Zwischenbereichs 24 liegt und wenigstens einer der Punkte an der Hinterseite des Zwischenbereichs in der Nähe zu dem hinteren Spulenkopf des Eintrittsbereichs liegt. Die obigen Korrekturen bewirken darüberhinaus Modifikationen in den Coma-Parabelfehlern, Modifikationen, die in entgegengesetzten Richtungen zueinander liegen, so dass das endgültige Ergebnis ein minimierter und akzeptabler Comaparabel-Fehlerwert ist.

Eine sattelförmige Spule, wie sie oben beschrieben wurde, kann durch Anwendung eines Kupferdrahts mit geringem Durchmesser gewickelt werden, wobei der Draht mit einem elektrischen Isolator und mit einem wärmeaushärtenden Kleber bedeckt ist. Die Wicklung erfolgt in einer Wickelmaschine, die die sattelförmige Spule im wesentlichen in ihre endgültige Form wickelt und während des Wickelvorgangs die Zwischenräume 21, 21', 21'', 22, 22' in den 4a–4b einführt. Die Formen und Lagen dieser Zwischenräume werden durch zurückziehbare Stifte in dem Wicklungskopf gebildet, die die Formen begrenzen, die diese Zwischenräume einnehmen können. Nach dem Wickelvorgang wird jede sattelförmige Spule in einer Spannform gehalten, und es wird auf sie ein Druck angewendet, um die benötigten mechanischen Abmessungen zu erreichen. Ein Strom fließt durch den Draht, um den wärmeaushärtenden Kleber zu erweichen, der dann abkühlt, um die Drähte miteinander zu verbinden und eine selbsttragende sattelförmige Spule zu bilden.
Bisher konnten diese Öffnungen die Parameter für das Coma, die Comaparabel, die Konvergenz, die Geometrie und die trapezförmigen Verzerrungsfehler nicht derart steuern, um sie auf genügend niedrige, akzeptable Werte zu bringen. Wie 2 zeigt, mußten Permanentmagnete 240, 241, 242 an der Vorderseite der Ablenkeinheit angebracht werden, um die Bildgeometrie zu verbessern, und weitere Magnete 142 und Feldformer 243 mußten zwischen der Horizontal- und der Vertikalablenkspule eingefügt werden, um das Feld örtlich so zu ändern, dass die Fehler der Restcomaparabel, des Coma und der Konvergenz besser gesteuert werden.
Aufgrund der Zwischenräume 21'' und 26 in der Gruppe von Leitern 120 in der Mitte des Zwischenbereichs 24 und an der Hinterseite des Mittenbereichs bewirkt die Erfindung einen Steuerparameter, der sowohl auf die Restkonvergenzfehler als auch auf die Restcomafehler wirkt, während es zur gleichen Zeit ermöglicht wird, den Comaparabelfehler auf einen akzeptablen Wert zu minimieren.
Jedoch muß das Fenster 21'' sich über eine Länge in der Richtung der Achse Z in den Zwischenbereich 24, die wenigstens gleich der Hälfte der Länge des Bereichs 24 in der Achse Z ist, und über eine radiale Winkelöffnung zwischen 30° und 45° erstrecken, um den Einfluß der Harmonischen höherer Ordnung, die für die Trapez-Verzerrungs-Probleme verantwortlich sind, zu minimieren.
Somit ist es zusammen mit wenigstens einem Zwischenraum weiter nach vorne in den Gruppen 120 in dem vorderen Teil des Zwischenbereichs 24 und wenigstens einem Zwischenraum in dem Bereich 25 möglich, die Modulation der Intensität des Ablenkfeldes entlang der Hauptachse Z ausreichend genau zu steuern, um die Anwendung von zusätzlichen, örtlichen Feldformern zu vermeiden.
In einer bevorzugten Ausführungsform einer Ablenkeinheit gemäß der Erfindung für eine Röhre vom Typ A68SF mit einem Schirm vom asphärischen Typ, dessen horizontale Kanten einen Krümmungsradius von ungefähr 3,5R aufweisen, die Spule mit einer Gesamtlänge entlang der Achse Z gleich 81 mm einen vorderen Bereich 23 aufweist, der aus dem vorderen Spulenkopf 29 mit einer Länge von 7 mm entlang der Achse Z besteht, einem Zwischenbereich 24 mit einer Länge von 52 mm, in die sich das Hauptfenster 18 erstreckt und die der hintere Spulenkopf 19, der sich über eine Länge von 22 mm entlang der Achse Z erstreckt. Die Leiter zu der Hinterseite der Spulen werden in einer solchen Weise gewickelt, dass sie mehrere Leiterbündel oder Gruppen bilden, die örtlich voneinander getrennt sind und dadurch mehrere leitungsfreie Fenster in der Spule öffnen. Bei einem Blick auf eine Spule in ihrer Symmetrieebene YZ werden in dem Zwischenbereich 24 Fenster 21'' und 26 gebildet, indem während des Wickelvorgangs bei 60 und 42 Stifte eingefügt oder eingeschossen werden. Der Stift 60 hält die Gruppe von Leitern 120 fest, wobei diese Gruppe ungefähr 94% der Anzahl der die Spule bildenden Leiter darstellt, und wird 27 mm vor der Spule ungefähr in dem mittleren Teil des Zwischenbereichs 24 in einer Winkellage in der Ebene XY plaziert, die 31,5° entspricht. In diesem Fall haben Versuche gezeigt, dass für diesen Röhrentyp eine Radialrichtung von 40° die bevorzugte Richtung ist, um die Trapez-Verzerrungs-Probleme zu minimieren, so dass das Fenster 21'' in diesen Richtungen über den größeren Teil ihrer Länge entlang der Achse Z frei von Leitern ist. Um die Wicklungsanforderungen in der Zeilenspule innerhalb einer Spulenwicklung zu berücksichtigen, erstreckt sich das Fenster 21'' so entlang der Achse Z, dass es die 40° Radialrichtung über eine Länge 124 frei von Leitern läßt, wie es in 4a dargestellt ist, gleich ungefähr 75% der Länge des Zwischenteils 24 entlang der Achse Z.
Die Messungen der Rot/Blau-Trapezfehler zeigen in diesem Fall eine deutliche Verbesserung, die die Trapezverzerrung auf akzeptable Werte bringt. Diese Werte sind in der folgenden Tabelle angegeben:
Der Stift 42 hält das Leiterbündel 45 fest, wobei dieser Spulenkopf 49% der Anzahl der Leiter in der Spule darstellt und 56 mm von dem Vorderende der Spule in einer Winkellage in der Ebene XY gleich 55° liegt. 5a und 5b zeigen den Einfluß der Fenster 21'' und 26 auf die Grundwelle und auf die Harmonischen des Horizontalablenkfeldes. In diesen beiden Figuren werden die Änderungen entlang der Achse Z der Grundwelle des Feldes und die 2. und 4. Harmonische der Spule gemäß der Erfindung mit denselben Änderungen entweder in der Abwesenheit des Fensters 21'' oder in der Abwesenheit des Fensters 26 verglichen. Ohne Beeinflussung der Grundwelle des Ablenkfeldes erhöht jedes der beiden Fenster 21'' und 26 positiv die 2. und 4. Harmonische des Feldes in dessen Wirkungsbereich.
Abhängig von der Größe der Röhre und der Ebenheit oder Planheit des Schirms kann es notwendig sein, mehr als ein Fenster in dem mittleren Teil des Bereichs 24 zu bilden, um die gewünschten Korrekturen zu erreichen. Die Menge an Drähten, die durch die Stifte 60 und 42 in der radialen Öffnung von 0° bis 30° gehalten werden, sowie die Lage der Stifte entlang der Achse Z sind abhängig von der Form des durch die gewählten Anordnungen der Leiter in den Bereichen 23 und 25 gebildeten Feldes. Somit kann es zum Beispiel für eine bestimmte Wirkung auf die Konvergenz der Strahlen nützlich sein, die 4. Harmonische des Feldes dadurch zu modulieren, indem vorgesehen wird, dass das Fenster 26 sich etwas in den hinteren Bereich 26 erstreckt, um so die Wirkung auf das Coma und die Comaparabel zu modulieren.
Gemäß einer Eigenschaft der Erfindung wird das Fenster 26 in der Rückseite des Zwischenbereichs dadurch geöffnet, indem während der Wicklung der Stift 42 entlang der Achse Z bei 56 mm von der Vorderseite der Spule in einer Lage in der Nähe zu der hinteren Begrenzung 17 des Hauptfensters (entlang der Achse Z bei einem Abstand von 59 mm von der Vorderseite der Spule) und in einer Winkellage in der XY-Ebene gleich 33° eingeschossen wird. Das gebildete Fenster erstreckt sich entlang der Achse Z zwischen 47 mm und 62 mm von der Vorderseite der Ablenkspule.
Die folgende Tabelle zeigt, wie sich die Werte der Fehler der Konvergenz, des Coma und der Comaparabel in dem Fall eines Spulenaufbaus gemäß der Erfindung geändert haben. Die für die Konvergenz, das Coma und die Comaparabel erhaltenen Werte haben sich somit auf akzeptable Werte bewegt, verglichen mit einem konventionellen Aufbau (ohne die Fenster 21'' und 26 oder ohne eines der Fenster 21'' oder 26).
WERTETABELLE (in mm)
Abhängig von der absoluten und der relativen Amplitude der zu minimierenden Fehler ist es möglich, die relative Menge der Leiter zu ändern, die der Stift 42 unter einer bestimmten Winkellage in der XY-Ebene hält, oder die Lage dieses Stiftes entlang der Achse Z oder die Winkellage desselben Stiftes zu ändern. Das bedeutet, dass das Fenster 26 einen größeren oder geringeren Flächenbereich haben kann und sich optional, wie in dem Fall des Beispiels einer Ausführungsform für die Spule der Röhre A68SF, in den hinteren Teil 25 dieser Spule erstreckt.
In einer nicht dargestellten, alternativen Ausführungsform werden zwei Fenster in den Längsleitern erzeugt, wobei diese beiden Fenster entlang der Achse Z in dem Bereich in der Nähe zu dem Ende 17 des Hauptfensters 18 liegen und sich teilweise sowohl in dem Bereich 24 als auch in den Bereich 25 erstrecken. Durch Positionierung der diese Fenster erzeugenden Stifte während des Wickelvorgangs in verschiedenen Winkellagen ist es möglich, Gruppen von Leitern zu bilden, in denen sich die Anzahl der Leiter in Relativwert ändern kann, was die Wirkung auf die Felder er möglicht, moduliert zu werden, und ermöglicht, dass die Grundwelle und die Harmonischen des Ablenkfeldes feiner eingestellt werden, um die Fehler des Coma, der Comaparabel und der Konvergenz zu minimieren.
Die oben beschriebenen, beispielhaften Ausführungsformen sind nicht einschränkend. Es ist für dasselbe Aufbauprinzip möglich, dass eine sattelförmige Vertikalablenkspule angewendet wird, um das Vertikalablenkfeld zu modifizieren und so die Restfehler in der vertikalen Comaparabel, dem Coma und der Konvergenz zu minimieren.

Claims

Elektromagnetische Ablenkeinheit für Farbkathodenstrahlröhren mit einem Paar von Bildablenkspulen und einem Paar von Zeilenablenkspulen, wobei wenigstens eines der beiden Paare sattelförmig ausgebildet ist, die Ablenkspule wenigstens eines sattelförmigen Paars (3) einen hinteren Spulenkopf (19) aufweist, der flach auf der Elektronenkanonenseite aufliegt, und einen vorderen Spulenkopf (29) auf der Schirmseite mit einem Fenster (18) in dem Zwischenbereich (24) aufweist, der zwischen diesen Spulenköpfen liegt, wobei Seitenleiterbündel den vorderen Spulenkopf mit dem hinteren Spulenkopf verbinden und jedes Seitenleiterbündel eine Anzahl von Gruppen von Leitern aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Leiterbündel wenigstens zwei Gruppen von Leitern (120, 120' enthält, die so angeordnet sind, dass sie in dem Zwischenbereich ein erstes Fenster (21'') in jedem Seitenleiterbündel bilden, dass das Fenster sich so erstreckt, dass es eine leiterfreie Öffnung beläßt, die in radialen Richtungen zwischen 30° und 45° über den größeren Teil der Länge (24) des Seitenleiterbündels vom vorderen Spulenkopf liegt.
Elektromagnetische Ablenkeinheit für Farbkathodenstrahlröhren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leiterbündel ein zweites Fenster (26) in dem hinteren Teil des Zwischenbereichs (24) nahe zu dem Eintrittsbereich (25) der Ablenkeinheit aufweist, um so örtlich die Zusammensetzung der Harmonischen des Horizontalablenkfeldes in einer derartigen Weise zu ändern, dass die Harmonischen zweiter Ordnung und vierter Ordnung der Spektralzerlegung des Horizontalablenkfeldes positiv zunehmen.
Einheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Gruppe (120) von Leitern in dem mittleren Teil des Zwischenbereichs in einer Winkellage in radialen Ebenen gehaltert ist, die zwischen 0° und 30° liegen.
Einheit nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gruppe von Leitern die meisten der Leiter darstellt, aus denen jedes Seitenleiterbündel zusammengesetzt ist.
Einheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gruppe von Leitern in zwei Untergruppen so aufgeteilt ist, dass in dem hinteren Teil des Zwischenbereichs die meisten der Leiter, aus denen eine der Untergruppen (45) zusammengesetzt ist, in einer Winkellage gehaltert sind, die zwischen 0° und 30° liegt.
Einheit nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Untergruppen ein leiterfreies Fenster (26) in dem hinteren Teil des Zwischenbereichs jedes Seitenleiterbündels bilden.
Einheit nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Fenster sich teilweise in den Bereich (25) des hinteren Spulenkopfes erstreckt.
Einheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sattelförmigen Spulen die Horizontalablenkspulen sind.
Kathodenstrahlröhre mit einer Ablenkeinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche.