NO115656B - - Google Patents

Description

Anordning for gjengivelse av fargefjernsynsbilder.

Oppfinnelsen angår en anordning til gjengivelse av fargefjernsynbilder og et elektronstrålerør til bruk i en slik anordning.

Til gjengivelse av fargefjernsynbilder

er det foreslått en mengde systemer og anordninger, blant andre slike som virker halvt elektronisk og halvt mekanisk og atter andre som utelukkende virker elektronisk. De sistnevnte har uten unntakelse

et elektronstrålerør med en bildeskjerm som består av regelmessig anordnede enkelte flater, som er dekket av stoffer som sender ut lys av forskjellig farge ved anslag av elektroner. I slike systemer brukes elek-tronstrålerør som har minst en elektrode som i hvert øyeblikk formår å rette elektronstrålen på det punkt på bildeskjermen

som sender ut den ønskede farge. Idet spenningen på denne fargevekselelektrode endres, kan et fargebilde bygges opp. Man har allerede foreslått forskjellige typer av

fargevekselelektroder. Foreliggende opp-finnelse angår utelukkende anordninger hvor fargevekslingen i elektronstrålerøret skjer ved hjelp av to gittere, som i det følg-ende skal betegnes som fargevekselgittere og hvis virksomme overflater utelukkende består av parallelle tråder. Derved menes at trådene i hvert gitter er parallelle og videre at trådene i begge gittere forløper parallelt. Disse gittere virker på den måte, at der på billedskjermen som utsender lys ved anslag av elektroner, opptrer en «brennlinje» hvis beliggenhet er bestemt av fargevekselgitterets spenning.

En riktig brennlinje og tilstrekkelig

intensitet av det lys som sendes ut fra bil-

deskjermen fordrer et felt, som akselererer elektronene etter at de har passert fargevekselgitteret. Dette felt frembringes ved hjelp av en såkalt feltelektrode som befinner seg bak fargevekselgitteret sett fra katoden. Denne feltelektrode kan f. eks. bestå av et gitter, et på billedskjermen anbrakt for elektroner gjennomtrengelig, ledende, f. eks. metallisk lag, et ledende stoff som er blandet inn i lysstoffet eller et i og for seg ledende stoff på bildeskjermen. I de tre siste tilfelle, som er å foretrekke frem-for en særskilt feltelektrode, er altså feltelektroden forenet til en enhet med bildeskjermen. I den etterfølgende beskrivelse velges en slik konstruksjon som eksempel.

Som vanlig har bildeskjermen en høy spenning, for det meste den høyeste spenning i et elektronstrålerør. For å få en fokuserende virkning mellom fargevekselgitteret og bildeskjermen, skal forholdet mellom den midlere spenning på fargevekselgitterne og spenningen på bildeskjermen være lik 1 : 4. Da ligger nemlig brennpunk-tet nøyaktig på bildeskjermen. Da bildeskjermen for et lyssterkt bilde skal ha en svært høy spenning, i alminnelighet 10 til 25 kV, er den midlere spenning på fargevekselgitterne hermed også fastlagt til noen kV. En riktig styring er da bare mulig ved hjelp av fargevekselgitterne, når også den tilførte styrspenning er stor. På denne måte får man fargevekselspenninger på 300 til 500 V. Dette medfører meget store ulemper. De to fargevekselgittere har nemlig en be-tydelig overflate og dermed en stor kapa-sitet i forhold til hverandre, hvorved den ladning som må tilføres pr. tidsenhet, og som bekjent er bestemt av produktet av vinkelfrekvensen, kapasiteten og spenningen, blir svært stor ved systemer med høy fargevekselfrekvens. Herved må det naturligvis stilles svært store fordringer til til-ledningene, strømgjennomføringene og an-ordningene som frembringer disse fargevekselspenninger. Oppfinnelsen skaffer en anordning hvor man klarer seg med en liten fargevekselspenning.

En anordning ifølge oppfinnelsen for gjengivelse av fargefjernsynsbilder inneholder et katodestrålerør og for linje- og bildeavbøyning av elektronstrålen en innretning som frembringer et avbøyningsfelt i elektronstrålerøret. Elektronstrålerøret inneholder en elektronkilde, en bildeskjerm som ved anslag av elektroner sender ut lys, to mellom elektronkilden og bildeskjermen anordnede fargevekselgittere hvis virksomme flater utelukkende har parallelle tråder og en feltelektrode som er anordnet på den side av fargevekselgitterne som vender fra katoden og som har det trekk at fargevekselgitternes midlere spenning ikke er høyere enn 1/10 av feltelektrodens spenning og at der mellom fargegitterne og feltelektroden er anordnet et finmasket gitter hvis maskevidde tilsvarer høyst 1/10 av avstanden mellom to på hverandre følg-ende tråder i et fargevekselgitter og hvis spenning høyst tilsvarer fargevekselgitternes spenning og at et fargevekselgitters laveste spenning ikke er lavere enn 10 V, idet der mellom avbøyningsfeltet og fargevekselgitterne befinner seg en fokuseringselektrode hvis spenning overskrider disse gitteres middelspenning, men er lavere enn feltelektrodens spenning.

Anordningen for linje- og billedavbøy-ning av elektronstrålen kan som kjent vir-ke elektromagnetisk eler elektrostatisk. I begge tilfelle blir det på et bestemt sted i elektronstrålerøret frembrakt et avbøy-ningsfelt. Disse avbøyningsfelter påvirker den i elektronkilden frembrakte elektronstråle. Med betegnelsen «elektronkilde» skal her forstås en elektrodeenhet som bevirker en konsentrert elektronstrøm.

Bildeskjermen kan være forsynt med enkelte regelmessig fordelte, med lysstoff dekkede flater, som ved anslag av elektronstrålen kan lyse opp i forskjellig farge. Det er også godt mulig å anvende en skjerm som på hele overflaten bare stråler ut lys i en farge, som faller på et filter med regelmessig anordnede enkeltflater med forskjellig spektral gjennomtrengelighet eller refleksjonsevne. Bildeskjermen kan i dette tilfelle likeledes være dekket med et lysstoff eller kan f. eks. bestå av en såkalt glødeskjerm, dvs. en flate som på grunn av energien fra de treffende elektroner opp-hetes så sterkt at den utstråler lys.

Da fargevekselgitterne utelukkende består av parallelle tråder, oppstår på lys-skjermen lysende striper parallelt med ret-ningen av gittertrådene. På grunn av den spenning som påtrykkes fargevekselgitterne, forskyver posisjonen av disse lysende striper seg i en retning loddrett på retnin-gen av gittertrådene. De forskjellige lys-stoffer henholdsvis filterflater befinner seg i striper parallelt til trådene i fargegitteret.

Som nevnt ovenfor er posisjonen av de lysende linjer på bildeskjermen bestemt av fargevekselgitternes spenning. Til det bruk tilføres gitterne egnede styrespenninger og fortrinsvis i motfase, slik at hele virkningen er symmetrisk. Naturligvis er den geome-triske anordning av begge fargevekselgitterne også viktig for å oppnå den riktige virkning. Som bekjent er det enklest å an-ordne de to gittere i et eneste plan, og slik at trådene av det ene gitter vil ligge mellom trådene av det annet gitter. For å for-enkle forklaringen av oppfinnelsen velges en slik konstruksjon av fargevekselgitterne som eksempel, selv om oppfinnelsen ikke begrenser seg til dette. Begge gitterne kan nemlig også være anordnet i to forskjellige plan.

Da ifølge oppfinnelsen den midlere spenning av fargevekselgitterne ikke kan velges høyere enn 1/10 av bildeskjermens spenning, kan man greie seg med en liten fargevekselspenning. Hvis der ikke treffes særlige forholdsregler så ville denne lave spenning ikke bevirke en riktig fokusering av elektronstrålen mellom fargevekselgitterne og bildeskjermen, da spenningsfor-holdet mellom fargevekselgitteret og bildeskjermen da er meget større enn r: 4.

For gjenopprettelse av fokuseringen anordnes der mellom fargevekselgitterne og bildeskjermen et finmasket gitter med et potensial, som tilnærmet tilsvarer tre ganger middelspenningen på fargevekselgitterne. Når maskene i dette gitter velges tilstrekkelig små, skjer ikke på dette noen nevneverdig konsentrasjon. Ved valg av det nevnte spenningsforhold 3 : 1 blir elektronstrålen konsentrert tilnærmet på det finmaskede gitter. Mellom det finmaskede gitter og bildeskjermen finner så den ende-like konsentrasjon' sted på den måte, at brennlinjen nøyaktig faller på bildeskjermen. Til denne fremgangsmåte hefter imidlertid en stor ulempe. På fargevekselgitterne og på det finmaskede gitter, kan nemlig ikke forhindres at et stort antall sekundærelektroner utløses. Alle disse elektroner akselereres i retning av bildeskjermen og bevirker en alminnelig forstyrrende lys-ning på denne. Denne løsning for gjenopprettelse av fokuseringen bør man ikke velge og den danner derfor ikke noen del av oppfinnelsen.

■ En annen ulempe som hefter ved den lave spenning av fargevekselgitterne, består i at elektronene har en lav hastighet i den største del av røret. For å avhjelpe denne ulempe frembringes mellom avbøy-ningsfeltet og fargevekselgitterne et avbremsende felt. Fra avbøyningsfeltet til dette avbremsende felt beholder elektronene altså sin fulle hastighet og allikevel har de i det øyeblikk de når fargevekselgitterne fått en slik avbremsning at de i disse gittere er styrbare ved små spennings-forandringer. Dette avbremsende felt bevirker dessuten fokuseringen, når der mellom fargevekselgitterne og bildeskjermen anordnes et finmasket gitter, hvis spenning høyst er lik fargevekselgitternes midlere spenning og ikke er mindre enn 10 V lavere enn et fargegitters laveste spenning. Det er fordelaktig å velge det finmaskede gitters spenning noe lavere enn fargevekselgitterets spenning, da de på fargevekselgitteret utløste sekundærelektroner derved sperres og ikke kan nå bildeskjermen.

Forsøk har vist, at maskevidden, dvs. avstanden mellom middellinjene av to ved siden av hverandre liggende tråder i det finmaskede gitter, bør være høyst lik 1/10 av avstanden mellom to på hverandre følg-ende tråder i ett fargevekselgitter. Det er hensiktsmessig å anvende et normalt flettet gitter, som altså har to trådsett hvis retning står loddrett på hverandre, eventuelt kunne det greie seg med tråder som er parallelle med de i fargevekselgitterne. Da imidlertid gitteret er svært finmasket, byr dette i alminnelighet på store konstruktive vanskeligheter. Da det ikke er til å unngå at det finmaskede gitter oppfanger elektroner, anbefales det å bruke et gitter med svært lite skyggeforhold. Avstanden av det finmaskede gitter til det nærmest liggende fargevekselgitter, sammen med fargevekselgitterets midlere spenning, bestemmer den nødvendige styrke av det foran nevnte avbremsende felt. Ved en stor feltstyrke skal nevnte avstand være liten, dog ikke mindre enn at i sammenheng med kapasiteten mellom det finmaskede gitter og fargevekselgitterne er tillatelig.

Det avbremsende felt mellom avbøy-ningsfeltet og fargevekselgitterne blir frembrakt av en mellom fargevekselgitterne og avbøyningsfeltet anordnet elektrode, hvis spenning er høyere enn middelspenningen av fargevekselgitterne og er lavere enn spenningen av feltelektroden. Denne som fokuseringselektrode betegnede elektrode kan f. eks. bestå av et annet finmasket gitter. Men det kan også brukes en ringformet elektrode som omslutter en del av farge-gitternes rom. Eventuelt kan begge disse muligheter kombineres,

En ytterligere forbedring kan oppnås ved at den ringformede elektrode er delt og at der mellom disse to ringformede elektroder legges en spenning. Den av de ringformede elektroder som ligger på katodesiden skal da ha en spenning som overstiger spenningen av den annen ringformede elektrode, men høyst være lik spenningen på bildeskj er-men. Også for det eventuelt på katodesiden av fargevekselgitterne liggende finmaskede gitter gjelder at maskevidden er høyst en tiendedel av avstanden mellom to på hverandre følgende tråder i et fargevekselgitter og det skal ha et lite skyggeforhold.

Ved anbringelse av de forskjellige elektroder blir naturligvis feltene i elektrone-strålerøret i nærheten av fargevekselgitterne sterkt påvirket. For å forbedre formen av dette felt kan forskjellige foranstalt-ninger treffes, som i det følgende skal for-klares nærmere under henvisning til teg-ningen. Fig. 1 viser skjematisk de deler av en enkel anordning ifølge oppfinnelsen, ved hjelp av hvilken oppfinnelsen skal forkla-res. Figurene 2 til 7 viser særlige detaljer ved oppbygningen av fargevekselgitterne, bildeskjermen, det finmaskede gitter og den fokuseringselektrode som befinner seg mellom fargevekselgitteret og avbøynings-feltet.

I fig. 1 består elektronstrålerøret av en hals 1 og en derpå festet konisk del 2. Hal-sen inneholder elektronkilden 3 som frembringer elektronstrålen. Denne elektronstråle blir før sin inntreden i den koniske del 2 avbøyet ved hjelp av spolesatsene 4 og 5, som frembringer avbøyningsfeltet i røret. Den koniske del 2 av røret inneholder bildeskjermen 7 og de foran denne anordnede fargevekselgittere 8 og 9 med parallelle tråder loddrett på tegningens plan. Ved tilførsel av egnede styrespenninger på disse gittere 8 og 9, fortrinsvis i motfase, blir elektronstrålen rettet på et bestemt sted på bildeskjermen 7.

Skjermen 7 som er forenet med en feltelektrode, består av et på katodesiden anbrakt for elektroner gjennomtrengelig ledende sjikt 6, f. eks. av metall. Lysstof-fene som f. eks. velges av rødt, blått, henholdsvis grønt lysende stoff, er anbrakt i striper parallelt med gittertrådene i gitterne 8 og 9. Som det er vanlig ved slike systemer, veksler disse striper i regelmessig rekkefølge.

På bildeskjermen legges en høy spenning i forhold til katoden, og fargevekselgitterne. 8, 9 blir forbundet med et slikt punkt på spenningskilden, at den midlere spenning ikke er høyere enn 1/10 av spenningen på bildeskjermen 7.

Foran fargevekselgitterne 8 og 9 befinner det seg en ringformet elektrode 11, som omslutter en del av rommet mellom avbøyningsfeltet og gitterne. Bak fargevekselgitterne ligger et finmasket gitter 10, hvis maskevidde er høyst 1/10 av avstanden mellom to på hverandre følgende tråder av gitteret 8 eller gitteret 9, dvs. altså 1/10 av avstanden a. Dette finmaskede gitter 10 blir forbundet med et punkt på spenningskilden, slik at det får en spenning som høyst tilsvarer den midlere spenning av fargevekselgitterne og hvis minste spenning ikke er lavere enn disse gittere med mer enn 10 V.

Elektrodene 11, 8, 9 og 10 frembringer tilsammen et slikt felt, at hver elektronstråle danner en brennlinje på bildeskjermen. Mellom elektroden 11 og gitterne 8, 9 oppstår nemlig en avbremsende linse, som for størstedelen bevirker strålens fokusering. Da denne linsen virker avbremsende, når elektronene gitterne 8 og 9 med liten hastighet og kan derfor altså styres med en liten spenningsforandring.

Selvsagt frembringes med en ringformet elektrode 11 tilsvarende fig. 1, anordnet rett overfor gitterne 8 og 9, særlig når disse har en stor overflate, intet regelmessig felt. Ved en særlig utformning av oppfinnelsen, som vist i fig. 2, blir derfor den ringformede elektrode 11 på den side som vender mot fargevekselgitterne forsynt med et finmasket gitter 12. De øvrige elektroder er i denne fig. forsynt med de samme henvisningstall som i fig. 1. For å minske linsevirkningen av masken i gitteret 12, slik at ikke hermed skal opptre en merk-bar utvidelse av brennlinjen på bildeskjermen 7, iskal maskevidden av dette gitter høyst tilsvare 1/10 av avstanden mellom to på hverandre følgende tråder i et farge-vekselfilter.

Da elektronstrålen avbøyes av linje- og billedavbøyningsinnretninger, faller strå-len i kanten av fargevekselgitterne skrått i forhold til planet for disse gittere. Herved oppstår fortegning og dessuten uskarpe kanter. Disse feil lar seg overvinne ved en anordning ifølge oppfinnelsen, idet der mellom den avbremsende linse foran fargevekselgitterne og disse gittere anordnes en ringformet elektrode, som slutter seg til kanten av fargevekselgitternes flater, men som ikke er elektrisk forbundet med disse. Denne elektrode tilføres en slik spenning, at dens spenning tilsvarer middelspenningen på fargevekselgitterne. En slik konstruksjon er vist i fig. 3, idet elektrodene som også forekommer i figurene 1 og 2 er forsynt med de samme henvisningstall. Mellom den ringformede elektrode 11 og fargevekselgitterne 8, 9 er det anordnet en ringformet elektrode 13. Mellom elektrodene 11 og 13 dannes en slik linse, at en skrått innfallende elektronstråle 14 av-bøyes, slik at den i det vesentlige treffer loddrett på planet av gitterne 8 og 9.

En ytterligere forbedring av konstruksjonen ifølge fig. 3 oppnås med konstruksjonen ifølge fig. 4. Ved denne konstruksjon er elektroden 11 dekket av et finmasket gitter på den side som vender fra katoden, og som tilsvarer gitteret 12 i fig. 2. Denne konstruksjon har overfor den ifølge fig. 3, den fordel at den mellom elektrodene 11 og 13 dannede linse ikke har noen deler med negativ linsevirkning, hvorved det oppstår en divergens. Dette opptrer imidlertid i konstruksjonen ifølge fig. 3, da feltet har den form som er antydet streket. Ved konstruksjonen ifølge fig. 4 er feltet likeledes antydet streket, og det viser seg at ved innføring av gitteret bibeholdes bare en halvdel av linsen i konstruksjonen ifølge fig. 3. Denne halvdel utøver imidlertid akkurat den ønskede retningsvirk-ning på elektronstrålen.

Fig. 5 viser en konstruksjon hvor av-bremsningen av elektronstrålen skjer i to trinn. Foran elektroden 11 er ennu en ringformet elektrode 15 anordnet, hvis spenning overstiger den ringformede elektrode 11 og høyst tilsvarer spenningen på skjermen 7. Denne konstruksjon har den fordel at den gir større frihet i valget av feltstyrke på katodesiden av fargevekselgitterne. Denne bestemmer jo elektronstrålens fokusering, idet elektrodesystemet dessuten har den oppgave å bøye den avbøyde stråle parallelt med aksen igjen.

I stedet for konstruksjonen ifølge figurene 1 til 5 av den ringformede elektrode 11, kan der anbringes foran fargevekselgitterne et enkelt finmasket gitter. Dette er vist i konstruksjonen ifølge fig. 6. Det finmaskede gitter 16 har i dette tilfelle en spenning som er høyere enn den midlere spenning på fargevekselgitterne 8, 9 og lavere enn spenningen på bildeskjermen 7. Fordelen ved denne konstruksjon består i at feltstyrken på katodesiden av fargevekselgitterne overalt har den samme ver-di, hvilket er viktig for en riktig fokusering

over hele bildet. Ved denne konstruksjon

vil det særlig i kantene av gitteret 16 finne

sted en avbøyning av elektronstrålen fra

midten av dette gitter. Dette er nøyaktig

det motsatte av det fortrinsvis ønskede,

nemlig at elektronstrålen også i avbøyet

stilling skal falle loddrett på fargeveksel-filterne. I dette tilfelle er det derfor gun-stig foran gitteret 16 å anbringe en ringformet elektrode som er forbundet med et

punkt på en spenningskilde slik at spenningen er lavere enn den på gitteret 16.

En slik konstruksjon er vist i fig. 7. I denne

figur er de tilsvarende elektroder igjen forsynt med de samme henvisningstall. Foran

det finmaskede gitter 16, hvis maskevidde

igjen er mindre enn 1/10 av avstanden mellom to på hverandre følgende tråder av et

fargevekselgitter, befinner det seg en ringformet elektrode 17, hvis spenning er lavere enn den for gitteret 16. Mellom elektroden 17 og gitteret 16 oppstår nå en posi-tiv akselererende linse, som bøyer den av-bøyede stråle parallell til aksen igjen.

Claims (7)

1. Anordning for gjengivelse av farve-fjernsynsbilder og omfattende et katode-strålerør med en elektronkilde, en bildeskjerm som ved anslag av elektroner sender

ut lys, en innretning som frembringer et avbøyningsfelt i katodestrålerøret for linje-og bildeavbøyning, to mellom elektronkilden og bildeskjermen anordnede farve-vekselgittere hvis virksomme flater utelukkende har parallelle tråder og en elektrode som er anordnet på den side av farvevekselgitterne som vender fra katoden, idet f arvevekselgitternes mildere spenninger ikke er høyere enn 1/10 av feltelektrodens spenning, karakterisert ved at der mellom farvevekselgitterne (8,9) og feltelektroden (6) er anordnet et finmasket gitter (10) hvis maskevidde tilsvarer høyst 1/10 av avstanden mellom to på hverandre følgen- de tråder i et farvevekselgitter, og hvis spenning ikke overstiger farvevekselgitternes spenning og ikke er mer enn 10 V lavere enn et farvevekselgitters laveste spenning, idet der mellom avbøyningsfel-tet og farvevekselgitterne befinner seg en fokuseringselektrode (11) hvis spenning er høyere enn farvevekselgitternes midlere spenning, men vesentlig lavere enn feltelektrodens spenning.

2. Anordning ifølge påstand 1, karakterisert ved at fokuseringselektroden (11) er en ringformet elektrode som omslutter rommet foran farvevekselgitterne.

3. Anordning ifølge påstand 2, karakterisert ved at den ringformede fokuseringselektrode (11) på den side som vender mot farvevekselgitterne er dekket av et finmasket gitter (12) hvis maskevidde er høyst 1/10 av avstanden mellom to på hverandre følgende tråder i et farvevekselgitter.

4. Anordning ifølge påstand 2 eller 3, karakterisert ved at der mellom den ringformede fokuseringselektrode (11) og farvevekselgitterne (8, 9) ligger en annen ringformet elektrode (13), hvis spenning er praktisk talt lik farvevekselgitternes midlere spenning.

5. Anordning ifølge påstand 4, karakterisert ved at spenningen på den annen ringformede elektrode (13) er høyere enn spenningen på den første ringformede elektrode (11) og høyst lik feltelektrodens (6) spenning.

6. Anordning ifølge påstand 1, karakterisert ved at fokuseringselektroden er et gitter (11) hvis maskevidde er høyst 1/10 av avstanden mellom to på hverandre føl-gende tråder i et farvevekselgitter.

7. Anordning ifølge påstand 6, karakterisert ved at der mellom fokuseringsgitteret (11) og avbøyningsrommet er anordnet en ringformet elektrode som omslutter rommet for fokuseringsgitteret, og hvis spenning er mindre enn dette gitters spenning.