DE926734C - Schaltungsanordnung zum Abtasten aequidistanter Zeilen auf einem Schirm einer Elektronenstrahlroehre und Elektronenstrahlroehre fuer eine solche Schaltungsanordnung - Google Patents
Schaltungsanordnung zum Abtasten aequidistanter Zeilen auf einem Schirm einer Elektronenstrahlroehre und Elektronenstrahlroehre fuer eine solche SchaltungsanordnungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Abtasten aquidistanter Zeilen auf
einem Schirm einer Elektronenstrahlröhre und auf eine Elektronenstrahlröhre für eine solche Schaltungsanordnung
und ist besonders wichtig für Farbfernsehzwecke.
Die Abtastung wird auf bekannte Weise unter Zuhilfenahme eines Elektronenstrahlbündels durchgeführt,
das durch Ablenkmittel in der Zeilenrichtung und in der zu ihr senkrechten Richtung abgelenkt
wird.
Besonders bei bestimmten Farbbildübertragungsverfahren ist es von großer Bedeutung, daß die abzutastenden
Zeilen gleichen Abstand voneinander haben und außerdem an bestimmten Stellen des
Schirmes geschrieben werden.
Dies trifft z. B. bei denjenigen Farbbildübertragungssystemen zu, bei denen auf der Empfangsseite das Elektronenstrahlbündel der Wiedergaberöhre
durch Signale mit verschiedenem Farbeninhalt moduliert wird; diese aufeinanderfolgenden
Signale müssen an entsprechenden, aufleuchtenden Zeilen des Schirmes wiedergegeben werden.
Dieser Schirm weist dann z. B. aufeinanderfolgende Zeilen auf, die rot, grün, blau bzw. rot usw.
aufleuchten.
Die Eingangssignale mit rotem Farbinhalt des Bildes müssen jeweils auf den rot aufleuchtenden
Zeilen des Schirmes wiedergegeben werden usw. Das Abtastbündel muß also genau auf eine rote Zeile
auf treffen und nicht auf die vorangehende blaue oder die folgende grüne.
Ist diese Bedingung z. B. für die ersten drei Zeilen des Schirmes erfüllt, so wird doch meist nicht gesichert,
daß die Farben sich genau decken, da die ίο Ablenkung in der zur Zeilenrichtung senkrechten
Richtung, die Bildablenkung, gewöhnlich nicht ganz linear mit der Zeit verläuft, wodurch sich Verschiebungen
zwischen dem auf dem Schirm angebrachten Raster der Fluoreszenzzeilen und dem vom Bündel
geschriebenen Raster ergeben.
Die Erfindung bezweckt ein besseres Zusammenfallen dieser Raster.
Die Schaltung nach der Erfindung weist das Merkmal auf, daß die Elektronenstrahlröhre eine
kammförmige Elektrode enthält, deren äquidistante Zähne auf entsprechenden Seiten nahezu parallel zur
Zeilenrichtung verlaufen und sich auf der abzutastenden Seite des Schirmes über einen Teil -des
vom Bündel, gesteuert von den Zeilenablenkmitteln, zurückgelegten Weges erstrecken, wobei die kammförmige
Elektrode mit einer Steuerelektrode einer Entladungsröhre verbunden ist, die periodisch
während wenigstens eines Teiles der Zeit freigegeben wird, in der das Bündel sich auf dem erwähnten
Teil der an eine parallel verlaufende Seite der Zähne grenzenden Strecke bewegt, und dem Ausgangskreis
der Entladungsröhre eine Regelspannung entnommen wird, welche die Ablenkung des
Bündels senkrecht zur Zeilenrichtung nachregelt. Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert.
Fig. ι stellt eine Ausführungsform der schematisch
angedeuteten Schaltung nach der Erfindung dar;
Fig. 2 ist eine Einzeldarstellung des Schirmes und der kammförmigen Elektrode der nach Fig. 1
verwendeten Elektronenstrahlröhre; _
Fig. 3 stellt eine andere Ausführungsform der kammförmigen Elektrode und des Schirmes dar.
Die Schaltung nach Fig. 1 enthält eine Elektronenstrahlröhre i, die mit bekannten, nicht dargestellten
Mitteln zum Erzeugen eines Elektronenstrahlbündels versehen ist.
Durch dieses Bündel muß ein Schirm 2, der z. B. mit Fluoreszenzmaterial versehen ist, auf waagerechten,
äquidistanten Zeilen 3 abgetastet werden. Zu diesem Zweck wird das Bündel auf bekannte
Weise unter Zuhilfenahme nicht dargestellter Ablenkmittel sowohl in waagerechter als auch in senkrechter
Richtung abgelenkt.
Seitlich des Schirmes 3 ist eine kammförmige
Elektrode 4 aus leitendem Material angebracht, die sich auf der Seite des Abtastbündels befindet und
mit dem Schirm zu einer Einheit vereinigt sein kann.
Die Zähne 5 dieser Elektrode erstrecken sich über einen Teil der Zeilen 3, wie dies aus den Fig. 2 und 3
deutlicher ersichtlich ist.
Die Elektrode 5 ist mit dem Steuergitter 6 einer Entladungsröhre 7 verbunden, und der Steuergitter- 6g
kreis enthält einen Widerstand 8.
Der Kathodenkreis enthält die Parallelschaltung 9 eines Kondensators und eines Widerstandes
zum Erzeugen einer selbsttätigen S teuer gitter vorspannung.
Das Fanggitter 10 der Röhre 7 liegt an einer solchen Vorspannung, daß die Röhre dadurch gesperrt
wird.
Diesem Fanggitter werden periodisch z. B. von einem Impulsgenerator 29 gelieferte Spannungsimpulse
mit positiver Polarität zugeführt, wodurch die Röhre freigegeben wird und ein Anodenstrom
zu fließen' ,anfängt, der sich in Abhängigkeit von den
am Widerstand 8 auftretenden Spannungsänderungen ändert.
In den Anodenkreis ist ein integrierendes Netzwerk eingefügt, das aus der Parallelschaltung eines
Widerstandes 11 und eines Kondensators 12 besteht.
Die an diesem Netzwerk auftretende Regelspannung wird einer in einen Gleichstromverstärker eingefügten
Entladungsröhre zugeführt.
In die Kathodenleitung ist eine Batterie 14 eingefügt,
die die große Gleichspannung ausgleichen soll, die am Steuergitter der Röhre 13 wirksam ist.
Der Anodenkreis der Röhre 13 enthält eine Ablenkspule
15 zum Ablenken des Bündels der Elektronenstrahlröhre ι in senkrechter Richtung.
Der Schirm 3 und die kammförmige Elektrode 4 mi± Zähnen 5 können z. B. in der in Fig. 2 dargestellten
Form ausgebildet werden.
Der Schirm 3 ist mit einer Anzahl äquidistanter Zeilen oder Streifen aus Fluoreszenzmaterial rv gv
bv r2 usw. versehen.
Die Zeile rt leuchtet beim Auftreffen des Elektronenstrahlbündels
rot auf, die Zeile ^1 grün, die Zeile bx blau, die Zeile r2 wieder rot usw.
Gesteuert von den Ablenkmitteln wird das Bündel sich bei richtiger Einstellung von z. B. dem Punkt
16 aus auf der Zeile rx nach rechts bewegen und
darauf, nachdem es diese Zeile abgetastet hat, schnell nach links zurücklaufen, wobei das Bündel
unter der Einwirkung der senkrechten Ablenkmittel seine Stelle derart geändert hat, daß es die neue
Abtastung, in diesem Fall der Zeile gv an der Stelle
17 anfängt.
Vor oder auf dem Schirm 3 ist nun die kammförmige Elektrode angebracht, wobei nach jeder
dritten Zeile ein Zahn 5 vorgesehen ist.
Die entsprechenden Seiten dieser Zähne, z. B. alle unteren Seiten 18, verlaufen nahezu parallel zur
Zeilenrichtung und erstrecken sich über einen Teil der Gesamtstrecke, die das Bündel, gesteuert von
den Zeilenablenkmitteln, zurücklegen kann.
Vollzieht sich die Ablenkung des Bündels in senkrechter Richtung nicht hinreichend linear, so kann
es sein, daß z. B. die Zeile T1 richtig abgetastet wird,
die Abtastung der Zeile ^1 noch ausreichend gut ist,
während die Abtastung der Zeile bt schon verhältnismäßig
schlecht ist, indem das Bündel in senkrechter Richtung nicht richtig abgelenkt worden ist.
Nachdem das Bündel nach rechts die Zeile b1 abgetastet
hat, springt es nach links zurück, um darauf die Zeile r2 abzutasten.
Die Mitte des Bündels wird dabei infolge der nichtlinearen Ablenkung jedoch nicht die Stelle 19
einnehmen, sondern höher oder niedriger liegen.
Liegt die Bündelmitte z. B. zu niedrig, wie etwas weiter rechts an der Stelle 30 angegeben ist, so fällt
nur ein kleiner Teil des Bündeldurchmessers auf den in der Nähe liegenden Zahn der Elektrode 4, während
bei der richtigen Lage ein größerer Teil des Bündels auf die Elektrode 4 fallen würde.
Bei der Schaltung nach Fig. 1 nimmt also der den Widerstand 8 durchfließende Strom ab im Vergleich
zu dem Strom, der bei der normalen, erwünschten Bündellage fließen würde, so daß das Potential am
Steuergitter 6 verhältnismäßig weniger negativ wird.
Der Zeitpunkt des Auftretens der dem Fanggitter 10 der Röhre 7 zugeführten Impulse und die Dauer
dieser Impulse ist nun so gewählt, daß die Röhre 7 während der Zeit stromführend ist, während welcher
das Bündel sich vom Punkt 19 aus am Zahn entlang bis zum Ende des Zahns bewegt hat.
Bei der auftretenden, zu großen Steuergitter spannung
an der Röhre wird diese also unter der Einwirkung des zugeführten Impulses leitend, und es
fließt ein Anodenstrom Z1, der größer als normal ist. Die Spannung am integrierenden Netzwerk 11, 12
sinkt ab, und der Anodenstrom i2 in dem Anodenstromkreis
der Röhre 13 und in der Ablenkspule 15 wird geringer.
Die Polarität dieser Spule 15 ist derart, daß das Bündel bei zunehmender Stromstärke in senkrechter
Richtung abwärts abgelenkt wird.
Wird die kammförmige Elektrode 4 sekundär emittierend ausgebildet, so wird die Spule um i8o°
gedreht werden müssen, um die gleiche Ablenkung zu erzielen.
Diese Abwärtsablenkung wird jetzt somit verringert, so daß das Bündel sich aufwärts verschiebt
und die Mitte 20 sich praktisch mit der Achse der Fluoreszenzzeile r2 decken wird.
Befand sich die Mitte 30 des Bündels umgekehrt zu hoch, so wird der die Ablenkspule 15 durchfließende
Strom ansteigen und die Ablenkung somit wieder im erwünschten Sinne korrigiert werden.
Die Korrektionsschaltung ist wirksam, so lange das Bündel den Zahn streift, da während dieser Zeit
die Röhre 10 Strom führen kann oder gegebenenfalls während kürzerer Zeit, wenn die Impulsdauer
der Fanggitterimpulse kürzer gewählt wird.
Beim Verlassen des Zahns hat das Bündel also nahezu die richtige Lage erreicht.
Um diese Lage weitestgehend aufrechtzuerhalten, bis die neue Korrektion beim Erreichen des nächst- (
folgenden Zahns stattfindet, muß die Zeitkonstante des Netzwerkes 11, 12 hinreichend groß sein.
Wenn dies aus irgendeinem Grunde erwünscht ist, kann, nachdem ein Bild ganz abgetastet worden
ist, der Korrektionsstrom auf Null herabgemindert werden, z. B. durch kurzzeitiges Kurzschließen des
Netzwerkes 11, 12.
Wie bereits bemerkt, ist nach Fig. 2 nur ein einziger
Zahn für jede dritte Zeile vorhanden. Es ist selbstverständlich auch möglich, je Zeile oder je
zwei oder vier Zeilen einen Zahn vorzusehen.
Im allgemeinen werden die Seiten 18 der Zähne parallel zur Zeilenrichtung gemacht, was jedoch
nicht unbedingt notwendig ist, wenn nur dafür gesorgt wird, daß beim Verlassen des Zahns oder bei
dem dem erneuten Sperren der Röhre 7 entsprechenden Punkt das Bündel die richtige Lage nahezu erreicht
hat.
Die Freigabeimpulse brauchen nicht einem besonderen Generator 11 entnommen zu werden, sondern
können von den Synchronisierimpulsen abgeleitet werden, die den Anfang des Rückschlags der Zeilenabtastung
einleiten.
Zu diesem Zweck können diese Impulse erforderlichenfalls verzögert werden, und ihre Wiederholungsfrequenz
kann beim dargestellten Beispiel durch drei geteilt werden.
Es ist von Belang, darauf hinzuweisen, daß es nicht erforderlich ist, daß die Röhre unter Zuhilfenähme
von einer äußeren Quelle entnommenen Impulsen freigegeben wird.
Es kann z. B. die Rippe 4 der kammförmigen Elektrode mit einer nichtleitenden Schicht überzogen
oder derart angeordnet werden, daß sie nicht go vom Bündel getroffen wird, und die Zähne. 5 können
mit einer Sekundäremissionsschicht versehen werden.
Wird der Zahn dabei von dem ganzen Bündelschnitt getroffen, so tritt am Widerstand 8 eine
positive Steuergitterspannung auf.
In dem Maße, als das Bündel weniger vollständig auf den Zahn fällt, nimmt diese Vorspannung ab.
Die Röhre wird nun so eingestellt, daß sie gerade freigegeben wird, wenn ein kleiner Teil des Bündels
auf den Zahn fällt.
Hierbei erzeugt also das Bündel selbst durch Zusammenwirken mit den Zähnen die Freigabeimpulse.
Die gleiche Wirkung ergibt sich bei der Verwendung eines nicht sekundär emittierenden Zahns und
der Verbindung der Elektrode 4 mit der Kathode der Röhre 7 oder durch Verwendung einer zusätzlichen
Phasenumkehrröhre.
Es ist ersichtlich, daß z. B. bei Sekundäremissionszähnen der Raum zwischen diesen Zähnen
mit leitendem Material ausgefüllt werden kann, so daß auf der Seite des Schirmes 3 eine Platte angeordnet
ist, die äquidistante, sekundär emittierende Streifen hat.
Es hat sich ergeben, daß es für eine einwandfreie Regelung der Bündellage erwünscht ist, daß die
Bedingung
di
-j^- R8 S1 Rn S2
> ι oco
erfüllt wird. Es bezeichnet ^8 den den Widerstand 8
durchfließenden Strom in Ampere, ^1 die Steilheit
der Röhre 7 in Ampere/Volt, L2 den Anodenstrom der Röhre 13 in Ampere, S2 die Steilheit der Röhre
13 in Ampere/Volt, R8 die Größe des Widerstan-
des 8 in Ohm, R11 die Größe des Widerstandes 11 in
Ohm.
Es ist außerdem erwünscht, die Zeitkonstänte des Netzwerkes ii, I2 wenigstens um das 5ofache
größer zu wählen als die Periodendauer der Impulse am Fanggitter io.
Der .Vollständigkeit halber sei bemerkt, daß es nicht erforderlich ist, eine zusätzliche Spule 15 zum
Korrigieren der senkrechten Abtastung zu verwenden, sondern daß der Korrektionsstrom i2 dem Ablenkstrom
für die bereits vorhandene senkrechte Ablenkspule überlagert werden kann.
Fig. 3 stellt eine Ausführungsform dar, die bei einem Farbfernsehsystem mit in diesem Fall drei
nach dem Zeilensprungverfahren übertragenen Teilbildern unterschiedlicher Farbe je Gesamtbildabtastung
verwendet werden kann.
Bei einem solchen System werden zunächst alle roten Zeilen rv r2, r3 usw. abgetastet, darauf alle
grünen ^1, g2 usw. und darauf alle blauen bv b2 usw.
Bei einem solchen System werden die Zähne 20 der kammförmigen Elektrode 21 vorzugsweise gestuft
ausgebildet, wobei die Stufenzahl je Zahn gleich der Anzahl von Teilbildern ist, aus denen
das Gesamtbild zusammengebaut ist, die bei einem Dreifarbensystem z. B. drei betragen kann.
In der Längsrichtung= des Zahns, d. h. in der
Zeilenabtastrichtung gesehen, weist jede Stufe einen Teil auf, der parallel zu einem zugeordneten Fluoreszenzstreifen
verläuft, und diese Teile überlappen einander in der Längsrichtung nicht.
Es erstreckt sich z. B. der erste derartige Teil 22 des Zahns 20ß, projiziert auf die Zeilenabtastrichtung,
wie dies durch die Linie 1 wiedergegeben ist, vom Punkt 23 bis zum Punkt 24. Der zweite Teil 25
erstreckt sich in der Projektion von 24 bis 26 und der Teil 27 von 26 bis 28, woraus sich ergibt, daß
diese Teile in der Zeilenabtastrichtung aneinander anschließen, einander jedoch nicht überlappen.
So lange das aus den Zeilen r bestehende rote Teilbild abgetastet werden soll, müssen die Fanggitterimpulse
für die Röhre 7 während der Zeitspanne auftreten, in der das Bündel sich, in der
Projektion auf die Linie 1, zwischen den Punkten 26 und 28 befindet.
Wird das grüne Teilbild abgetastet, so müssen
diese Impulse während des Zeitintervalls auftreten, während dessen die Projektion des Bündels auf die
Linie 1 sich zwischen den Punkten 24 und 26 bewegt.
Bei der Abtastung des blauen Teilbildes müssen
diese Impulse während der Zeitspanne auftreten, während der das Bündel sich zwischen den Punkten
23 und 24 bewegt.
Es ist ersichtlich, daß es demnach auch nicht wesentlich ist, ob z.B. die ZeUeT1 auf der linken
Seite des Zahns 20 noch vorhanden ist und vom ' Bündel getroffen werden kann oder aber abwesend
ist oder vom Material der Elektrode 21 abgedeckt wird.
In der Lage des Bündels links vom Punkt 26 wird ja die Röhre 7 beim Abtasten des roten Teilbildes
gesperrt sein, so daß keine Änderung der Regelspannung infolge Stromzufuhren am Netzwerk 11,
auftreten kann.
Es ist der Vollständigkeit halber zu erwähnen, daß bereits vorgeschlagen wurde, nach dem Zeilensprungverfahren
übertragene Teilbilder im Sinne der Fig. 3 unter Zuhilfenahme einer Richtungsänderung
des Abtastbündels für jede Farbe abzutasten. Die Bündellagen zur Abtastung z. B. der
Zeilen rv g± und b± liefern dann vor dem abzutastenden
Schirm einen Punkt oder eine Zeile, der (die) stets im Bündel liegt.
Werden nun die Zähne der Elektrode vor dem Schirm in diesen gemeinsamen Zeilen angeordnet,
so kann das Bündel für jede Zeile eines jeden der Teilbilder in der Lage korrigiert werden, ohne daß
die Freigabe der Röhre 7 in verschiedenen Augenblicken stattfinden muß.
Schließlich wird bemerkt, daß sowohl die Schaltung nach der Erfindung als auch die zur Verwendung
in ihr geeignete Elektronenstrahlröhre nicht ausschließlich für Farbfernsehen brauchbar sind,
sondern auch z.B. bei Schwarzweißfernsehen von Bedeutung sein können, wenn dabei aus bestimmten
Gründen auf genauen gegenseitigen Abstand der abzutastenden Zeilen großer Wert gelegt wird.
Dies kann z. B. für Meßzwecke der Fall sein.
Dementsprechend ist es wichtig, darauf hinzuweisen, daß die Erfindung auch bei elektrostatischen
Ablenkungen des Bündels verwendbar ist, wie dieses bei Meßapparatur häufig angewendet wird.
Claims (6)
- Patentansprüche:i. Schaltung zum Abtasten äquidistanter Zeilen auf einem Schirm einer Elektronenstrahlröhre, besonders für Farbfernsehzwecke, unter Zuhilfenahme eines Elektronenstrahlbündels, das durch Äblenkmittel in der Zeilenrichtung und in der zu ihr senkrechten Richtung abgelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenstrahlröhre eine kammförmige Elektrode enthält, deren äquidistante Zähne auf entsprechenden Seiten nahezu parallel zur Zeilenrichtung verlaufen und sich auf der abzutastenden Seite des Schirmes über einem Teil der vom Bündel, gesteuert von den Zeilenablenkmitteln, zurückgelegten Strecke erstrecken, wobei die kammförmige Elektrode mit einer Steuerelektrode einer Entladungsröhre verbunden ist, die periodisch während wenigstens eines Teils der Zeit freigegeben wird, während der das Bündel sich auf dem erwähnten Teil der an eine parallel verlaufende Seite der Zähne grenzenden Strecke bewegt, und1 daß dem Auisgangskreiis der Entladungsröhre eine Regelspannung entnommen wird, die die Ablenkung des Bündels senkrecht zur Zeilenrichtung nachregelt.
- 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangskreis der Entladungsröhre ein integrierendes Netzwerk enthält und daß die an diesem Netzwerk auftretende Spannung einer Steuerelektrode einer zweiten Entladungsröhre zugeführt wird, deren Ausgangskreis eine Spule zum Ablenken des Bün-dels in einer der Zeilenrichtung senkrechten Richtung enthält.
- 3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Frodukt -^?- R8S1RnS2 größer als 1000 ist, wobei i8 den den Widerstand (8) durchfließenden Strom in Ampere, S1 die Steilheit der zuerst genannten Entladungsröhre (7) in Ampere/Volt, i2 den Anodenstrom dieser Röhre (7) in Ampere, S2 die Steilheit der zweiten Entladungsröhre (13) in Ampere/Volt, R8 die Größe des Eingangswiderstandes (8) der ersten Entladungsröhre (7) in Ohm und R11 die Größe des im integrierenden Netzwerk enthaltenen Widerstandes (11) in Ohm bezeichnet, und daß weiter die Zeitkonstante des integrierenden Netzwerkes wenigstens das 5ofache der Periodendauer der die erste Entladungsröhre periodisch freigebenden Impulse beträgt.
- 4. Elektronenstrahlröhre zur Anwendung in einer Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die einen durch das Elektronenstrahlbündel abzutastenden Schirm enthält, dadurch gekennzeichnet, daß, von der Elektronenstrahlquelle aus gesehen, seitlich dieses Schirmes eine kammförmige Elektrode vorhanden ist, deren äquidistante Zähne auf entsprechenden Seiten nahezu parallel verlaufen und sich über einen Teil des Schirmes erstrecken.
- 5. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm mit äquidistanten Streifen aus Fluoreszenzmaterial versehen und die Zähne der kammförmigen Elektrode sich zwischen diesen Streifen erstrecken, wobei die nahezu parallel verlaufenden Seiten dieser Zähne sich nahezu parallel zu den Streifen erstrecken.
- 6. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen aus verschiedenfarbigem Fluoreszenzmaterial hergestellt und mit zyklisch abwechselnden Farben angebracht sind, wobei an jedem verschiedenfarbigen Zyklus (Farbengruppe) die kammförmige Elektrode einen Zahn aufweist, der eine gestufte Gestalt hat mit einer Stufenzahl gleich der Farbenzahl je Zyklus, wobei jede Stufe einen Teil aufweist, der parallel zu einem Streifen des Zyklus und an ihn angrenzend verläuft, und diese Teile, in der Längsrichtung der Streifen gesehen, sich nicht überlappen.Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 708 516;
britische Patentschrift Nr. 641 936.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 961? i. S5
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