Système de visualisation d'images en couleur.
La présente invention se rapporte généralement à des systèmes de visualisation d'images en couleur, et plus particulièrement à un dispositif associant un bobinage déflecteur compact à un tube-image couleur à plusieurs faisceaux où est incorporée une lentille de focalisation à faible aberration pour former un nouveau système de visualisation du type autoconvergent, capable d'un fonctionnement
à faible énergie stockée, sans compromettre la performance
de focalisation des faisceaux ou la stabilité à hautetension.
Dans l'usage précoce des tubes-images couleur à plusieurs faisceaux du type à masque d'ombre dans des systèmes de visualisation d'images en couleur, des circuits de correction de convergence dynamique étaient requis pour garantir la convergence des faisceaux en tout point de la trame explorée sur l'écran de visualisation du tube-image couleur. Subséquemment, comme cela est décrit, par exemple, dans le brevet U.S. N[deg.] 3 800 176 au nom de Gross et autres, un système de visualisation à autoconvergence a été développé, éliminant la nécessité d'un circuit de correction de convergence dynamique.
Dans le système décrit dans le brevet de Gross et autres,trois faisceaux d'électrons en ligne sont soumis à des champs déflecteurs ayant des manques d'uniformité qui introduisent un astigmatisme isotrope horizontal négatif et un astigmatisme isotrope vertical positif d'une façon permettant d'atteindre une convergence sensible en tous les points de la trame.
Dans des usages commerciaux initiaux du système décrit dans ce brevet de Gross et autres, l'espace entre les centres de faisceaux adjacents dans un plan de déviation
(espace S) était maintenu à moins de 5,08 mm pour f�iliter les conditions de convergence. Un tel faible espacement entre les faisceaux impose des limites sur les diamètres des ouvertures déterminant les positions des faisceaux disposées dans des éléments transversaux aux électrodes de focalisation des sources de canons d'électrons des faisceaux explorés. Avec le diamètre effectif de la lentille de focalisation déterminé, pour chaque faisceau, par les petits diamètres de ces ouvertures, il existait un problème de distorsion du spot du faisceau dû à l'aberration sphérique associée aux lentilles de petit diamètre.
Dans des usages commerciaux ultérieurs, on a adopté un plus large espace entre les faisceaux, permettant l'usage d'ouvertures d'électrodes de focalisation de plus grand diamètre. Cela a facilité le problème de la distorsion du spot auc dépens cependant de l'augmentation de la difficulté pour atteindre la convergence.
Dans un développement subséquent de systèmes de visualisation autoconvergents décrits,par exemple, dans un article de E. Hamano et autres, et intitulé "Mini-Neck Color Picture Tube", paru dans l'édition de Mars-Avril 1980 de Toshiba Review (pages 23-26), on emploie une combinaison tube-bobinage où un bobinage déflecteur relativement compact est associé à un tube-image couleur ayant un diamètre externe du col considérablement plus petit (22,5 mm) que les diamètres externes des cols (29,11 mm et 36,5 mm) qui avaient jusqu'à maintenant été conventionnellement employés. Dans l'article de Hamano et autres, les économies de courant de réaction de déviation horizontale sont associées à la réduction du diamètre du col, et des améliorations de la sensibilité de déviation de 20 à 30% (par rapport aux systèmes conventionnels à col de 29,1 mm) sont revendiquées.
Cependant, dans l'article de Hamano et autres il est de plus reconnu que la réduction du diamètre du col impose des dimensions à la région du col, qui rendent plus difficile l'atteinte d'une performance de focalisation satisfaisante et d'une stabilité à haute tension (c'est-à-dire fiabilité contre la formation de l'arc) .
La présente invention est dirigée vers un système de visualisation d'images en couleur employant une combinaison tube/bobinage où l'on peut obtenir, sans recourir à une réduction du diamètre du col, des économies du courant de déviation, des améliorations de la sensibilité de déviation et une compacité du faisceau comparables à celles associées au système à "mini-col" ci-dessus mentionné. Dans le système de la présente invention, on emploie une faible dimension
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"mini-col". Cependant, contrairement au système "mini-col", où le diamètre effectif de la lentille de focalisation est restreint à une dimension plus petite que l'espace entre
les centres de faisceaux adjacents entrant dans la lentille, on emploie une structure d'électrodes de focalisation qui forme une lentille principale asymétrique de focalisation ayant une dimension transversale majeure considérablement supérieure à trois fois cet espace d'un centre à l'autre
des faisceaux.
Avec la réduction du diamètre du col du système
à "mini-col" évitée dans un système selon l'invention, des niveaux de tension de focalisation comparables à ceux conventionnellement employés jusqu'à maintenant, peuvent être atteints sans compromettre la stabilité à haute tension, car il y a suffisamment de place pour un intervalle ou espace approprié entre la structure des électrodes de focalisation et les parois internes. A de tels niveaux de tension, on atteint facilement une performance de focalisation considérablement améliorée par rapport à celle obtenue par le système à "mini-col" ci-dessus mentionné. Alternativement,
on peut effectuer un compromis entre une partie de cette amélioration de la performance de focalisation et la facilité des conditions concernant la source de tension de focalisation, en fonctionnant à des niveaux plus faibles de tension.
Dans des modes de réalisation de la présente invention, on emploie, dans la combinaison tube/bobinage,
un tube ayant un diamètre externe du col conventionnel de
29,11 mm. On évite les problèmes de manipulation associés à la plus grande fragilité d'un col de 22,5 mm, aussi bien dans la fabrication du tube que dans l'assemblage du système de visualisation d'images. On évite également un allongement de la durée d'évacuation associé à l'évacuation du tube à mini-col.
Selon un mode de réalisation de l'invention, où l'on emploie un angle de déviation de 90[deg.], on obtient une visualisation d'image autoconvergée , à 19V, par un col du tube de 29,11 mm avec une dimension d'espace S inférieure à 5,08 mm, coopérant avec un bobinage déflecteur compact du type semitoroïdal (c'est-à-dire ayant des enroulements toroïdaux de déviation verticale et des enroulements de déviation horizontale du type en selle), avec un diamètre interne du bobinage à l'extrémité sortie des faisceaux des fenêtres des enroulements de déviation horizontale égal à environ 67 P5 mm (c'est-à-dire moins de 0,76 mm par degré d'angle de déviation). Les conditions d'énergie stockée pour les enroulements de déviation horizontale du bobinage compact à 90[deg.], avec un fonctionnement du tube à 25 kV de potentiel final, n'atteignent que 1,85 millijoules.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, où l'on emploie un angle de déviation de 110[deg.], une visualisation d'image. autoconvergée à 19V, est obtenue par un tube ayant les dimensions ci-dessus du col et de l'espace S, et qui coopère avec un bobinage semitoroïdal compact ayant un diamètre interne à l'extrémité de sortie des faisceaux de
la fenêtre d'environ 81,53 mm (c'est-à-dire de nouveau moins d'environ 0,76 mm par degré d'angle de déviation). Les conditions d'énergie stockée pour les enroulements de
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fonctionnement du tube à 25 kV de potentiel final, n'atteignent que 3,5 millijoules.
Pour apprécier la compacité relative des bobinages dans les modes de réalisation ci-dessus décrits, il faut noter que l'on peut donner, comme exemple d'une valeur, pour un diamètre interne comparable d'un bobinage déflecteur à
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type à large espace S ci-dessus mentionnée 78,2 mm, tandis que l'on peut donner comme exemple de valeur du diamètre interne pour un bobinage déflecteur à 1100 intensivement utilisé avec des tubes ayant des larges dimensions d'espace S, 108,7 mm (les deux valeurs de diamètre étant considérablement plus importantes que 0,76 mm par degré d'angle de déviation).
Dans les deux modes de réalisation ci-dessus décrits à titre d'exemple, un niveau élevé de performance de focalisation est garanti en employant, dans le col de
29,11 mm, une structure d'électrodes de focalisation ayant la configuration générale révélée dans la demande de brevet U.S. en cours N[deg.] 201 692 au nom de Hughes et autres. Avec une telle configuration, les électrodes principales de focalisation à l'extrémité de sortie des faisceaux de l'ensemble des canons d'électrons, comprennent chacune une partie qui est disposée transversalement par rapport à l'axe longitudinal du col du tube et qui est percée d'un trio d'ouvertures circulaires, à travers chacune desquelles passe un faisceau d'électrons respectif .
Chacune de ces électrodes principales de focalisation comprend également une partie adjacente qui s'étend longitudinalement.,de la partie transversale, et qui forme une enceinte commune pour les trajets de tous les faisceaux. Les parties respectives
i s'étendant longitudinalement des électrodes principales de focalisation sont juxtaposées pour définir, entre ellés,
une lentille commune de focalisation pour les faisceaux.
La dimension intérieure transversale majeure de l'enceinte commune de l'électrode finale de focalisation est, à titre d'exemple, de 17,65 mm, tandis que la dimension transversale majeure intérieure de l'enceinte commune de l'avant- dernière électrode de focalisation est, à titre d'exemple, de 18,16 mm. Avec de telles dimensions, on utilise avantageusement le diamètre intérieur accru d'un col à 29,11 mm (par rapport
au "mini-col" ci-dessus mentionné), pour obtenir une lentille de focalisation ayant une dimension transversale majeure au moins trois fois et demie supérieure à la dimension de l'espace entre les centres des ouvertures.
La différence entre les dimensions transversales respectives contrôle l'effet souhaité de convergence pour les faisceaux qui émergent de l'ensemble des canons d'électrons.
Dans une forme de l'ensemble des canons d'électrons d'un système selon l'invention, la configuration de la périphérie interne de l'enceinte commune de l'avant-dernière électrode de focalisation est en forme de "piste de vitesse';, comme cela est illustré, par exemple, dans la demande de Hughes en cours ci-dessus mentionnée, tandis que la configuration du pourtour interne de l'enceinte commune de l'électrode finale de focalisation est en forme modifiée,
d' "os de chien", comme cela est illustré par exemple dans la demande de brevet U.S. en cours N[deg.] 282 228 au nom de
P. Greninger. De plus, à la région de formation des faisceaux de l'ensemble des canons d'électrons est associée une asymétrie de lentille du type réduisant la dimension verticale de chaque coupe transversale d'un faisceau à l'entrée
de la lentille principale de focalisation par rapport à sa dimension horizontale. A titre d'exemple, cette asymétrie est introduite par l'association d'une fente rectangulaire s'étendant verticalement, avec chaque ouverture circulaire
de la première grille (G1) de l'ensemble des canons d'électrons.
Par un choix approprié des dimensions de l'enceinte en "piste de vitesse", de l'enceinte en "os de chien" et des fentes de G1, on peut obtenir une forme acceptable du
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visualisation, par un équilibre optimisé des astigmatismes associés à ces éléments.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels :
- la figure 1 donne une vue en plan d'une combinaison tube-image/bobinage selon un mode de réalisation de la présente invention;
- la figure 2 montre une vue extrême avant de l'ensemble du bobinage du dispositif de la figure 1;
- la figure 3 donne une vue latérale, partiellement en coupe, d'un ensemble de canons d'électrons à utiliser dans la partie de col du tube-image du dispositif de la figure 1;
- les figures 4, 5, 6 et 7 donnent des vues extrêmes respectives des différents éléments de l'ensemble de canons de la figure 3;
- la figure 7a montre une vue en coupe transversale de l'élément de l'ensemble de canons de la figure 7, faite suivant la ligne A-A' de la figure 7;
- la figure 7b montre une vue en coupe transversale de l'élément de l'ensemble de canons de la figure 7, faite suivant la ligne B-B' de la figure 7 ;
- la figure 8 montre une vue en coupe transversale de l'élément de l'ensemble de canons de la figure 4, faite suivant la ligne C-C' de la figure 4; - la figure 9 montre une vue en coupe transversale de l'élément de l'ensemble de canons de la figure 5, faite suivant la ligne D-D' de la figure 5;
- la figure 10 montre une vue en coupe transversale de l'élément de l'ensemble de canons de la figure 6, faite suivant la ligne E-E' de la figure 6;
- la figure 11 illustre le contour du cône d'un tube-image approprié à une utilisation dans un mode de réalisation de la présente invention où l'on emploie un angle de déviation de 90[deg.];
- la figure 12 illustre le contour d'un cône du tube-image adapté à une utilisation dans un mode de réalisation de la présente invention où l'on emploie un angle de déviation de 110[deg.];
- la figure 13 montre schématiquement une modification de l'ensemble de canons d'électrons de la figure 3; et
- les figures 14a et 14b illustrent graphiquement des fonctions de non uniformité avantageusement associées au mode de réalisation de l'ensemble du bobinage de la figure 2. La figure 1 montre une vue en plan de la combinaison tube-image/bobinage d'un système de visualisation d'images en couleur selon les principes de l'invention. Un tube-image couleur 11 comprend une enveloppe sous vide ayant une partie de cône 11F (partiellement illustrée) reliant une partie de col cylindrique 11N (abritant un ensemble de canons d'électrons en ligne), à une partie d'écran sensiblement rectangulaire renfermant un écran de visualisation (qui n'est pas représenté pour des considérations de dimension du dessin).
Le montage 17 du bobinage d'un ensemble de bobinage déflecteur 13 entoure des segments adjacents du col du tube (11N) et du cône (11F).
L'ensemble du bobinage 13 comprend des enroulements de déviation verticale 13V qui sont enroulés de façon toroïdale sur un noyau 15 en matériau magnétisable, qui entoure le montage 17 du bobinage (qui est formé en un matériau isolant). L'ensemble du bobinage comprend de plus des enroulements de déviation horizontale 13H qui sont masqués sur la vue de la figure 1. Comme on peut cependant le voir à la vue extrême avant de l'ensemble du bobinage démonté de la figure 2, les enroulements de déviation horizontale 13H sont enroulés en configuration de selle, avec des conducteurs actifs et s'étendant longitudinalement parcourant l'intérieur de la gorge du montage 17 du bobinage.
Les spires extrêmes avant des enroulements 13H sont retournées vers le haut et nichées dans la partie de pourtour avant 17F du montage 17, avec les spires extrêmes arrière (non visibles sur les figures 1 et 2) de même disposées dans le pourtour arrière 17R du montage 17.
Sur la figure 1, la distance o indique 29,11 mm, g représente 5,08 mm, f est plus grand que 3,5 g et i est plus petit que 0,76 mm/degré. La compacité du bobinage déflecteur formé par les enroulements 13H, 13V est indiquée
<EMI ID=5.1>
total moins de 0,76 mm par degré (de l'angle de déviation formé par le bobinage). Comme le montre la figure 2, ce diamètre est mesuré à l'extrémité avant des conducteurs actifs des enroulements 13H en selle (c'est-à-dire à l'extrémité de sortie des faisceaux des fenêtres formées
<EMI ID=6.1>
de col 11N du tube-image couleur 11 est illustré comme étant un diamètre conventionnel de 29,11 mm. Une lentille électrostatique de focalisation 18, formée entre les électrodes de l'ensemble des canons d'électrons abrité. dans le col 13 (et indiquée par le symbole de lentille en pointillé), est illustrée comme ayant une dimension trans-
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plan horizontal occupé par le trio des axes des faisceaux R, G et B) qui représente plus de trois fois et demie l'espace
<EMI ID=8.1> lentille, cette dernière dimension étant, à titre d'exemple,
<EMI ID=9.1>
La figure 3 montre une vue latérale, partiellement en coupe, d'un exemple d'un ensemble de canons d'électrons adapté à une utilisation dans la partie de col 11N du tube-image couleur 11 de la figure 1. Les électrodes de l'ensemble de canons de la figure 3 comprennent un trio de cathodes 21 (dont une est visible sur la vue latérale de la <EMI ID=10.1>
25 (G2), une première électrode d'accélération et de focalisation 27 (G3) et une seconde électrode d'accélération et de focalisation 29 (G4). Le montage des éléments des canons est formé de deux. tiges de support en verre 33a, 33b, qui sont disposées parallèlement et entre lesquelles sont suspendues les diverses électrodes.
Chacune des cathodes 21 est alignée avec des ouvertures respectives dans les électrodes G1, G2, G3 et G4 pour permettre le passage des électrons émis par la cathode vers l'écran du tube-image. Les électrons émis par les cathodes sont formés en un trio de faisceaux d'électrons par des lentilles électrostatiques respectives de formation de faisceaux qui sont établies entre des régions ouvertes
et opposées des électrodes G1 et G2 23 et 25, qui sont maintenues à des potentiels unidirectionnels différents
(comme 0 volt et +1100 volts, respectivement). La focalisation des faisceaux à la surface de l'écran est principalement effectuée par une lentille électrostatique principale de focalisation (18 sur la figure 1) qui est formée entre des régions adjacentes (27a, 29a) des électrodes G3 et G4.
A titre d'exemple, l'électrode G3 est maintenue à un potentiel (comme +6500 volts) qui représente 26% du potentiel (comme +25 kilovolts) appliqué à l'électrode G4.
L'électrode 27 G3 comprend un ensemble de deux éléments en forme de coupe 27a, 27b, dont les extrémités ouvertes à rebord sont en aboutement. Une vue extrême avant <EMI ID=11.1>
et sa vue en coupe transversale (faite suivant les lignes C-C' de la figure 4) apparaît sur la figure 8. Une vue extrême arrière de l'élément arrière 27b est représentée sur la figure 6 et sa vue en coupe transversale (faite suivant les lignes E-E' de la figure 6) apparaît sur la figure 10.
L'électrode G4 29 comprend un élément 29a en forme de coupe dont l'extrémité ouverte à rebord est en aboutement contre l'extrémité fermée et pourvue d'ouvertures d'une coupe de blindage électrostatique 29b. La figure 5
<EMI ID=12.1> <EMI ID=13.1>
Un trio d'ouvertures en ligne 44 est formé dans une partie transversale 40 de l'élément 27a de G3, laquelle partie est située au fond d'un évidement dans l'extrémité avant fermée de l'élément. Les parois 42 de l'évidement, qui définissent une enceinte commune pour le trio des faisceaux émergeant des ouvertures respectives 44, ont un contour semicirculaire à chaque coté, tout en s'étendant entre eux de façon parallèle et droite, pour présenter ainsi un aspect de "piste de vitesse" sur la vue extrême
de la figure 4. La dimension intérieure horizontale maximum de l'enceinte de G3 se trouve dans le plan des axes des
<EMI ID=14.1>
La dimension intérieure maximum verticale de l'enceinte de G3 est déterminée par l'espace entre les parties droites
<EMI ID=15.1> chacun des emplacements des axes des faisceaux.
Un trio d'ouvertures en ligne 54 est également
<EMI ID=16.1>
laquelle partie est située au fond d'un évidement dans l'extrémité arrière fermée de l'élément. Les parois 52 de l'évidement , qui définissent une enceinte commune pour le trio des faisceaux entrant dans l'électrode G4,sont disposées en relation parallèle et droite dans une région entrale. Cependant, le contour de chaque côté suit un arc supérieur à un demi-cercle, d'un diamètre plus grand que l'espace entre les parois parallèles de la région centrale, avec pour résultat qu'il présente un aspect "d'os de chien" à la vue extrême de la figure 5. En conséquence de cette
<EMI ID=17.1>
G4 à l'emplacement de l'axe de l'ouverture centrale est inférieure aux dimensions intérieures verticales de l'enceinte de G4 aux emplacements des axes des ouvertures externes respectives. La dimension intérieure horizontale maximum de l'enceinte de G4 se trouve dans le plan des
<EMI ID=18.1> figure 5. La dimension intérieure verticale maximum de l'enceinte de G4 correspond au diamètre associé aux arcs <EMI ID=19.1> figure 5.
Les largeurs extérieures maximum des électrodes G3 et G4 dans les régions respectives de "piste de vitesse "
<EMI ID=20.1>
sur les figures 8 et 9. Les diamètres des ouvertures 44 et
54 sont également les mêmes et sont désignés par "d" sur
<EMI ID=21.1> figure 8) et la profondeur d'ouverture de G4 (a2' figure 9) sont dissemblables. On peut donner, comme exemple de <EMI ID=22.1>
illustrée pour l'espace entre les centres (g) entre des ouvertures adjacentes de chacune des électrodes de focalisation est, comme on l'a indiqué en se référant à la figure. 1, égale à 5,08 mm. Les longueurs axiales données pour les éléments 27a, 29a sont de 12,45 mm et 3,05 mm, respectivement tandis que l'espace donné à titre d'exemple entre G3 et G4, pour l'ensemble de la figure 3, est de 1,27 mm.
De façon prédominante, la lentille principale de focalisation formée entre les éléments 27a et 29a semble être une seule grande lentille intersectée par les trois trajets des faisceaux d'électrons, avec des lignes équipotentielles, de courbure relativement faible dans des régions intersectant les trajets des faisceaux, s'étendant. continuellement entre des parois opposées d'évidements..
Au contraire, dans les canons selon l'art antérieur n'ayant pas la caractéristique des évidements, l'effet prédominant de focalisation était formé par de fortes lignes équipotentielles d'une courbure relativement forte, concentrées à chacune des régions d'ouverture sans évidement des électrodes de focalisation. Avec la présence de la caractéristique des évidements dans l'agencement illustré des éléments 27a et 29a, les lignes équipotentielles de relativement forte courbure aux régions d'ouverture ne jouent qu'un rôle assez faible pour la détermination de
la qualité de la performance de focalisation (qui est plutôt déterminée de façon prédominante par la dimension
de la grande lentille associée aux parois des évidements).
En conséquence, on peut empbyer une dimension d'espace rapproché entre les faisceaux (comme la valeur précédemment mentionnée de 5,08 mm) malgré la limite résultante sur le diamètre d'une ouverture, avec l'assurance que le niveau des effets non souhaitables d'aberration sphérique sera relativement indépendant de la valeur du diamètre de l'ouverture et principalement gouverné par les dimensions de la grande lentille définie par les parois des évidements. Dans ces circonstances, le diamètre du col devient un facteur limitant la performance de focalisation. Dans l'utilisation du groupe de dimensions présenté cidessus pour le système de focalisation de la présente invention, on peut atteindre une excellente qualité de focalisation avec des dimensions extérieures de l'électrode
<EMI ID=23.1>
un col ayant la dimension de diamètre conventionnelle indiquée (c'est-à-dire 29,11mm), en laissant des espaces
par rapport aux parois internes de l'enveloppe, en rapport avec une bonne performance de stabilité à haute tension
(même dans les conditions de tolérance du verre dans les pires des cas). Au contraire, le col du tube à "mini-col" décrit dans l'article de Hamano et autres indiqué ci-dessus, ne peut recevoir une structure d'électrodes de focalisation ayant de telles dimensions.
Le côté convergent de la lentille électrostatique principale de focalisation 18 est associé à l'évidement de l'élément 27 qui, comme on l'a décrit ci-dessus, a un pourtour en contour de piste de vitesse. L'asymétrie horizontale en fonction de verticale d'une telle configuration a pour résultat un effet astigmate : un plus fort effet de convergence sur les rayons verticalement espacés d'un faisceau d'électrons traversant l'évidement de l'électrode G3 plutôt que sur les rayons horizontalement espacés . Si l'évidement juxtaposé de l'électrode G4 est pourvu d'un contour semblable en "piste de vitesse", le côté divergent de la lentille principale de focalisation 18 présente également un effet astigmate dans un sens de compensation. Un tel effet de compensation sera d'une grandeur inappropriée pour empêcher l'existence d'un astigmatisme net.
Cela peut empêcher d'atteindre une forme souhaitable du spot sur l'écran de visualisation.
Pour obtenir la compensation supplémentaire d'astigmatisme souhaitée, une solution, comme cela est décrit dans la demande de Hughes et autres ci-dessus mentionnée, comprend l'association d'une paire de raies horizontales formant une :fente avec les ouvertures d'une
plaque transversale présente à l'interface des éléments
29a, 29b. Des choix de dimension pour une telle solution
sont présentés dans la demande de Hughes et autres.
Une autre solution pour obtenir la compensation supplémentaire. d'astigmatisme souhaitée est, comme cela
est décrit dans la demande de Greninger ci-dessus mentionnée, la modification du contour des parois d'évidement dans l'électrode G4 pour une forme "d'os de chien'!. Dans ce but,
le degré de réduction de dimension verticale associée à la région centrale de "l'os de chien" est soit choisi pour obtenir une compensation sensiblement complète de l'astigmatisme dans la partie divergente de la lentille principale de focalisation elle-même, ou pour compléter l'effet de compensation d'une .fente G4 du type.... ci-dessus décrit. Des choix d'exemple de dimension pour une telle solution sont
présentés dans la demande de Greninger.
On emploie ici une solution différente au problème
de la compensation de l'astigmatisme, où l'effet de compensation de la forme "d'os de chien" du contour des
parois de l'évidement de G4 est combiné à l'effet de compensation obtenu en introduisant une asymétrie appropriée dans les lentilles de formation des faisceaux définies par
les électrodes G1 et G2 (23, 25) . Pour apprécier la nature
de ce dernier effet de compensation, il est approprié de considérer maintenant la structure de l'électrode G1 23, comme cela est mieux illustré par sa vue extrême arrière présentée sur la figure 7, et les vues associées en coupe transversale des figures 7a et 7b.
La région centrale de l'électrode G1 23 est
percée d'un trio d'ouvertures circulaires 64 (d'un diamètre
<EMI ID=24.1>
dans la surface arrière de l'électrode 23, et un évidement 68 à la surface avant de l'électrode 23. Chaque évidement 66 d'une surface arrière a des parois de contour circulaire,
<EMI ID=25.1>
pour recevoir l'extrémité avant d'une cathode 21 (représentée
en pointillé sur la figure 7b) , avec un espace approprié
par rapport aux parois de l'évidement. Les parois de chaque évidement de surface avant 68 ont un contour définissant
une fente rectangulaire, la dimension verticale "v" de la
fente étant considérablement plus importante que la dimension horizontale "h" de la fente. L'espace (g) entre les centres d'ouvertures adjacentes 64 est le même que celui prévu pour les ouvertures des électrodes G3 et G4 que l'on a précédem-
ment décrites. On peut donner comme exemple des valeurs
pour les autres dimensions de l'électrode G1 23, les
<EMI ID=26.1>
cathode 21 et l'électrode G2 25, on peut donner comme valeur pour l'espace entre la cathode 21 et la base de l'évidement 66, 0,152 mm, tandis que l'on peut donner comme valeur de l'espace entre G1 et G2, 0,178 mm.
A la condition assemblée illustrée sur la figure 3, chacune des trois ouvertures circulaires 26 de l'électrode G2 25 est alignée avec l'une des ouvertures 64 de l'électrode G1. La présence de chaque fente interposée 68 introduit une asymétrie dans le côté convergent de chacune des électrodes G1-G2 de formation des faisceaux. Cela a pour effet que l'emplacement du croisement pour les rayons verticalement espacés de chaque faisceau est plus éloigné, vers l'avant, le long des trajets des faisceaux que l'emplacement du croisement pour les rayons horizontalement espacés du faisceau. En conséquence, la coupe transversale de chaque faisceau entrant dans la lentille principale de focalisation a une dimension horizontale plus importante que sa dimension verticale. Cette "prédistorsion" de la coupe transversale des faisceaux est dans un sens tendant
à compenser les effets de distorsion du spot de l'astigmatisme de la lentille principale de focalisation.
L'un des avantages provenant de l'utilisation de la "prédistorsion" ci-dessus décrite des faisceaux entrant dans la lentille principale de focalisation est un meilleur équilibrage de la qualité de focalisation dans les dimensions verticale et horizontale. L'asymétrie de la lentille principale de focalisation est telle que ses dimensions verticales
dans les régions de la lentille qui sont coupées par les
trajets des faisceaux, tout en étant considérablement plus importantes que le diamètre des ouvertures de l'électrode
de focalisation (qui limitait la dimension de la lentille de focalisation dans les canons selon l'art antérieur précédemment décrits), sont néanmoins plus petites que les
dimensions horizontales dans de telles régions. Ainsi, les
rayons verticalement espacés de chaque faisceau voient une
plus petite lentille que celle vue par les rayons horizontalement espacés. La "prédistorsion" ci-dessus décrite confine 1 Salement vertical de chaque faisceau pendant la traversée
de la lentille principale de focalisation afin que la
séparation des limites verticales d'un faisceau bien centré traversant la lentille verticale plus petite et de moindre
qualité, soit plus faible que la séparation des limites horizontales d'un faisceau traversant la plus grande lentille horizontale de meilleure qualité.
L'utilisation de la "prédistorsion" des faisceaux
entrant dans la lentille principale de focalisation présente
un autre avantage, en effet on évite ou on réduit les
problèmes d'évasement vertical au sommet et au bas de la
trame , lesquels sont associés à une déviation verticale non souhaitée des points d'entrée des faisceaux dans la lentille principale de focalisation en réponse à un champ de frange
des enroulements toroïdaux de déviation verticale 13V
apparaissant à l'arrière de l'ensemble du bobinage 13.
Tandis que, comme on le décrira subséquemment, un effort est fait pour obtenir un certain blindage magnétique des faisceaux par rapport à ce champ de frange , en particulier dans les régions de faible vitesse des trajets, des régions
- suivantes des trajets sont sensiblement non protégées de ce champ de frange . Le confinement ci-dessus décrit de l'étalement vertical de chaque faisceau pendant la traversée de la lentille principale de focalisation réduit la probabilité qu'une déviation du point d'entrée par le champ de frange poussera les rayons limites hors des régions de la lentille relativement sans aberration.
Un autre des avantages provenant de l'utilisation de la "prédistorsion" ci-dessus décrite des faisceaux entrant dans la lentille principale de focalisation concerne la diminution des effets néfastes du champ principal de déviation horizontale que l'on obtient par les enroulements en selle 13H sur les formes du spot sur les côtés de la trame. Pour obtenir les effets autoconvergents souhaités et requis de l'ensemble du bobinage 13, le champ de déviation horizontale est fortement en coussinet sur une partie sensible de la longueur axiale de la région de déviation des faisceaux. Ces manques d'uniformité du champ de déviation horizontale ont pour conséquence malheureuse, une tendance à provoquer une surfocalisation des rayons verticalement espacés de chaque faisceau sur les côtés de la trame.
Avec l'usage de la "prédistorsion" ci-dessus décrite, la dimension verticale de chaque faisceau pendant son parcours à travers la région de déviation est suffisamment comprimée pour que les effets de surfocalisation aux côtés de la trame soient réduits à un niveau tolérable.
On peut se référer au brevet U.S. N[deg.] 4 234 814 au nom de Chen et autres, pour une description d'une autre tentative pour obtenir la "prédistorsion" ci-dessus décrite des faisceaux. Dans la structure du brevet de Chen et autres, un évidement en fente rectangulaire, allongé en direction horizontale, apparaît dans la surface arrière de l'électrode G2 en alignement et en communication avec chaque ouverture circulaire de l'électrode G2. Ainsi, dans l'agencement de Chen et autres, il y a une compression de la dimension verticale de chaque faisceau traversant la lentille principale de focalisation par rapport à sa dimension horizontale, par l'introduction d'une asymétrie dans la partie divergente de chaque lentille formant les faisceaux. L'association précédemment décrite de l'asymétrie avec l'électrode G1
dans le système décrit de canons d'électrons offre l'avantage de pouvoir atteindre une amélioration de la profondeur de focalisation en direction verticale. La profondeur atteinte de focalisation est telle que le potentiomètre de réglage de la tension de focalisation, normalement prévu dans le système de visualisation., peut être employé pour faire varier la valeur précise de la tension de focalisation (appliquée à l'électrode G3 27) sur -une gamme appropriée, pour rendre optimale la focalisation en direction horizontale sans risquer une perturbation importante de la focalisation en direction verticale.
Comme on l'a précédemment mentionné, il est souhaitable de blinder ou protéger les régions de faible vitesse des trajets des faisceaux respectifs, des champs en frange du bobinage déflecteur, dirigés vers l'arrière.
Dans ce but, un élément de blindage magnétique 31 en forme de coupe s'adapte dans l'élément arrière 27b de l'électrode G3 27 et y est fixé (par exemple par soudure), avec son extrémité fermée en aboutement contre l'extrémité fermée de l'élément 27b (comme le montre le schéma d'ensemble de la figure 3). Comme le montrent les figures 6 et 10, l'extré- <EMI ID=27.1>
par un trio d'ouvertures en ligne 28, ayant des parois d'un contour circulaire. L'extrémité fermée de la pièce rapportée de blindage magnétique 31 est de même percée d'un trio d'ouvertures en ligne 32, dont les parois ont un contour circulaire, et qui sont alignées et communiquent avec
les ouvertures 28 quand la pièce rapportée 31 est maintenue en place.
Dans l'ensemble de la figure 3, les ouvertures 28 sont alignées avec les ouvertures 26 de l'électrode G2 25, mais en sont axialement espacées. On peut donner comme dimensions de ce segment de l'ensemble : diamètre de l'ouverture 26 : 0,615 mm; profondeur de l'ouverture 26 :
0,508 mm; diamètre de l'ouverture 28 : 1,524 mm; profondeur de l'ouverture 28 : 0,254 mm; diamètre de l'ouvèrture 32 :
2,54 mm; et profondeur de l'ouverture 32 : 0,254 mm; avec
un espace axial entre les ouvertures alignées 26, 28 égal
à 0,838 mm, et avec un espace d'un centre à l'autre, entre des ouvertures adjacentes de chaque trio d'ouvertures, égal
à la valeur précédemment mentionnée de "g" de 5,08 mm.
On peut donner comme exemple de longueur axiale pour la pièce rapportée de blindage magnétique, 5,38 mm, en comparai-
<EMI ID=28.1>
longueur de blindage (moins d'un quart de la longueur totale de l'électrode G3) représente un compromis acceptable entre les désirs contraires de protéger les trajets des faisceaux
<EMI ID=29.1>
champ perturbant la convergences aux coins.A titre d'exemple, le blindage 31 est formé en un matériau magnétisable (comme
<EMI ID=30.1>
ayant une forte perméabilité par rapport à la perméabilité du matériau (tel que l'acier inoxydable) employé pour les éléments de l'électrode de focalisation.
<EMI ID=31.1>
un certain nombre de ressorts de contact 30 à son pourtour avant, pour contacter le revêtement aquadag interne conventionnel, du tube-image afin de permettre l'application du potentiel final (comme 25 kV) à l'électrode G4. L'extrémité
<EMI ID=32.1> d'ouvertures en ligne (non représenté ), ayant l'espace donné à titre d'exemple, d'un centre à l'autre, de 5,08 mm pour le passage des faisceaux respectifs s'écartant de la lentille principale de focalisation. Des organes magnétiques de forte perméabilité, fixés à la surface intérieure de l'extrémité fermée de l'élément 29b aux proximités des ouvertures, sont avantageusement prévus dans des buts de correction d'aigrette , comme cela est décrit , par exemple, dans le brevet U.S. N[deg.] 3 772 554 au nom de Hughes.
L'application des potentiels de fonctionnement aux autres électrodes (cathode, G1, G2 et G3) de l'ensemble de la figure 3 est effectuée par la base du tube-image au moyen de structures conventionnelles de conducteurs. (Non illustrées).
La lentille principale de focalisation formée entre les électrodes G3 et G4 (27, 29) de l'ensemble de la figure 3 a un effet net de convergence sur le trio des faisceaux traversant la lentille, et donc les faisceaux' s'écartent de la lentille de façon convergente. Les grandeurs relatives des dimensions horizontales des enceintes juxta- posées des éléments 27a, 29a affectent la grandeur de l'action de convergence. L'amélioration de l'action de convergence est associée à un rapport de dimension favorisant la largeur de l'enceinte G4 et une réduction de l'action de convergence est associée à un rapport de dimension favorisant la largeur de l'enceinte G3.
Dans l'exemple du mode de . réalisation pour lequel les dimensions ont été présentées ci-dessus, la réduction de l'action de convergence était souhaitée, avec un rapport de largeur des enceintes de G3-G4 de 715/695 d'une valeur appropriée.
Dans l'utilisation du système de visualisation de la figure 1, un dispositif supplémentaire entourant le col
(non représenté) peut être conventionnellement employé pour ajuster la convergence des faisceaux au centre de la trame (c'est-à-dire convergence statique), à une condition optimale. Un tel dispositif peut Être du type à anneaux magnétiques réglables qui est généralement révélé dans le brevet U.S. N[deg.] 3 725 831 au nom de Barbin, par exemple, ou bien du type à gaine généralement révélé dans le brevet U.S. N[deg.] 4 162 470 au nom de Smi th, pour un autre exemple.
La figure 13 montre schématiquement une modification de l'ensemble des canons d'électrons de la figure 3, que l'on peut alternativement employer dans le dispositif de la figure 1. Selon cette modification, deux électrodes auxiliaires de focalisation (27", 29") sont interposées entre la grille écran (25') et les électrodes principales d'accélé-
<EMI ID=33.1>
de focalisation est définie entre ces électrodes finales
(27', 29') qui, dans ce cas, constituent les électrodes G5
et G6. L'électrode initialement traversée parmi les électrodes auxiliaires de focalisation (électrode G3 27") est excitée par le même potentiel (à titre d'exemple +8000 volts), que l'électrode G5 27, tandis que l'autre électrode auxiliaire
de focalisation (électrode G4 29") est'excitée par le même potentiel (à titre d'exemple + 25kV) que. l'électrode G6 29. Comme dans le mode de réalisation de la figure 3, les faisceaux individuels sont formés (d'électrons émis par les cathodes respectives 21') par des lentilles respectives de formation de faisceaux qui sont établies entre la grille de contrôle ou de commande (électrode G1 23') et la grille
écran (électrode G2 25').
Dans la réalisation de cet autre mode de réalisation, les électrodes G5 et G6 (27' et 29') sont, à titre d'exemple, de la forme générale supposée pour les électrodes G3 et G4
(27, 29) de l'ensemble de la figure 3, avec des enceintes juxtaposées en forme de "piste de vitesse" et "os de chien", avec l'ordre de dimension précédemment décrit, et un fond
des ouvertures évidé. avec un intervalle d'un centre à l'autre de la valeur ci-dessus de 5,08 mm. La "prédistorsion" des faisceaux, du type précédemment décrit, est introduite par une asymétrie des lentilles respectives de formation de faisceaux. A titre d'exemple, cela est obtenu par des formes
<EMI ID=34.1>
révélé dans le brevet ci-dessus mentionné de Chen et autres, et les fentes rectangulaires et horizontalement orientées
<EMI ID=35.1>
pour se trouver entre les trios d'ouvertures circulaires de G2 et G1 avec des espaces entre centres de la valeur ci- dessus mentionnée de 5,08 mm. Les électrodes auxiliaires et interposées de focalisation (27", 29") qui, à titre d'exemple sont formées d'éléments en forme de coupe, ayant des fonds percés de trios supplémentaires d'ouvertures circulaires en ligne (ayant la dimension d'un centre à l'autre ci-dessus mentionnée), introduisent des lentilles G3-G4 et G4-G5 symétriques, avec pour effet net une réduction symétrique des dimensions en coupe transversale du faisceau traversant la lentille principale de focalisation et la région de déviation subséquente. Cette réduction de dimension peut être souhaitable pour diminuer les effets de la surfocalisation du champ de déviation horizontale sur la forme du spot aux côtés de la trame, mais cette diminution est obtenue
aux dépens d'une dimension plus importante du spot central que celle pouvant être obtenue avec le système à foyer bipotentiel plus simple de la figure 3. Dans l'utilisation de l'agencement de la figure 13, l'effet de protection ou blindage de la région des trajets des faisceaux de faible vitesse, précédemment décrit avec la pièce rapportée 31,
va à titre d'exemple avec la formation de l'électrode G3 (27") en un matériau de forte perméabilité.
Pour améliorer la sensibilité du bobinage déflecteur dans le système de la figure 1, il est souhaitable que le contour d'un segment conique de la partie de cône (11F) de l'enveloppe du tube dans la région de déviation soit choisi pour permettre aux conducteurs actifs des enroulements déflecteurs 13H du bobinage compact de se trouver aussi près que possible du trajet le plus externe du faisceau (dirigé vers un coin de la trame), tout en évitant l'ombre du col
(impact du faisceau dévié sur la surface intérieure du cône).
La figure 11 montre un contour du cône déterminé comme étant approprié pour un mode de réalisation du système de la <EMI ID=36.1> formule mathématique exprimant le contour illustré est la suivante : X = CO + C1 (Z) + C2 (Z<2>) + C3 (Z<3>) + C4 (Z4) + C5 (Z5) + C6 (Z6) + C7 (Z7) ; où X est le rayon du cône mesuré à partir de l'axe longitudinal (A) du tube jusqu'à la surface externe de l'enveloppe, en exprimant en millimètres; Z est la distance, en millimètres, le long de l'axe A, dans la direction de l'écran de visualisation, à partir d'un plan Z = 0 qui coupe l'axe en un point à 1,27 mm vers. l'avant de la ligne de séparation col/cône; et où
<EMI ID=37.1>
C7 = 2,482776160 X 10-11 ; avec l'expression valable pour des valeurs de Z comprises entre 9,35 et 52,0 mm; sur la figure 11, a indique la ligne de séparation et b la distance de 1,27 mm. La figure 12 montre un contour de cône déterminé comme étant approprié pour un mode de réalisation du système de la figure 1 où l'on emploie un angle de déviation de 110[deg.].
La formule mathématique exprimant le contour illustré est la suivante : X = CO + C1 (Z) + C2 (Z<2>) + C3 (Z<3>) + C4 (Z4) + C5 (Z5), où X est le rayon du cône en mesurant à partir de l'axe longitudinal A' jusqu'à la surface extérieure de l'enveloppe, en exprimant en millimètres; Z est .la distance, en millimètres, le long de l'axe A', dans la direction de l'écran de visualisation, d'un plan Z = 0 coupant l'axe en un point à 1,7 mm en avant de la ligne de séparation col/ cône; si CO = 14,5840702, où C1 = 0,312534174 ,
<EMI ID=38.1> <EMI ID=39.1>
l'expression étant valable pour des valeurs de Z comprises entre 1,53 et 50,0 mm.
A titre d'exemple, dans un mode de réalisation du système de la figure 1, en diagonale à 19V, avec un angle
de déviation de 110[deg.], la gorge du montage 17 du bobinage
est contourée de façon que les conducteurs actifs des enroulements 13H puissent être en aboutement très proche
avec les surfaces externes des sections d'enveloppe 11F et
<EMI ID=40.1>
quand l'ensemble du bobinage 13 est à sa position la plus en avant. Le contour du cône de la figure 12 permet un rappel de 5-6 mm (dans des buts d'ajustement de la pureté) d'un bobinage présentant une telle longueur (y-y'), de sa position la plus en avant, sans forcer le faisceau à faire impact contre un coin de l'enveloppe.
Sur la figure 14a, la forme générale de la fonction
<EMI ID=41.1>
déviation horizontale pour le bobinage de la figure 2 afin d'atteindre les résultats d'autoconvergence dans un mode de réalisation à 110[deg.], donné à titre d'exemple du système de la figure 1, est montrée par la courbe en trait plein HH2, l'axe des abscisses représentant l'emplacement le long de l'axe longitudinal du tube (avec l'emplacement du plan Z = 0 de la figure 12 illustré dans des buts de référence de localisation), et avec l'axe des" ordonnées représentant le degré d'écart par rapport à l'uniformité du champ. Sur la <EMI ID=42.1> par rapport à l'axe 0 (dans la direction de la flèche P) représente une non uniformité du champ du type en "coussinet", tandis qu'un déplacement de la courbe HH2 vers le bas, à partir de l'axe 0 (dans la direction de la flèche B) représente une non uniformité ou un manque d'uniformité du
<EMI ID=43.1>
représentée en fonction du même emplacement sur l'axe des abscisses, montre la fonction Ho du champ de déviation horizontale pour indiquer la distribution relative de l'intensité du champ le long de l'axe du tube. Le lobe positif de la courbe HH2 indique l'emplacement de la région de champ fort en forme de coussinet précédemment décrite comme cause de problèmes de forme du spot sur les côtés
de la trame.
Sur la figure 14b, la forme générale de la fonction
<EMI ID=44.1>
verticale accompagnant le champ de déviation horizontale de la figure 14a afin d'obtenir l'auto convergence, est
<EMI ID=45.1>
champ de déviation verticale, donne une indication de la distribution relative de l'intensité du champ le long de l'axe du tube. La partie gauche la plus éloignée de la
<EMI ID=46.1>
déviation verticale vers l'arrière des enroulements toroldaux
<EMI ID=47.1>
avantages de la "prédistorsion" du faisceau.
Comme cela est suggéré, par exemple, par les courbes de la figure 14b référencées au contour de la figure 12, l'action de déviation majeure dans le système de <EMI ID=48.1>
du cône permet aux conducteurs du bobinage d'être amenés près des trajets des faisceaux les plus externes. On peut ainsi voir que l'absence de réduction de dimension du col à laquelle on a recouru dans le système à "mini-col", a peu ) d'importance pour la réalisation de l'efficacité de déviation. Par ailleurs, l'absence de cette réduction permet facilement d'atteindre des dimensions de la lentille de focalisation, impossibles dans un tube à "mini-col", ce qui garantit une forte qualité de focalisation sans compromettre i la performance de stabilité à haute tension.
<EMI ID=49.1>
indiquent l'emplacement des extrémités avant et arrière, respectivement , du noyau 15 du mode de réalisation ci-dessus décrit du système de la figure 1 à 110[deg.], 19V. Comme on peut le voir, la distance axiale (y-y') entreles extrémités avant et arrière des conducteurs actifs des enroulements horizontaux 13H est considérablement plus importante (à titre d'exemple, 1,4 fois supérieure) que la distance axiale (c-c') entre les extrémités avant et arrière du noyau 15, avec
plus de la moitié (à titre d'exemple, 62,5%) de la longueur
<EMI ID=50.1>
noyau 15. On peut donner comme exemple de dimensions pour
<EMI ID=51.1>
7,62 mm, 50,8 mm et 12,7 mm, respectivement.
L'utilisation de la caractéristique consistant à prévoir une extension considérable vers l'arrière, des conducteurs actifs de l'enroulement horizontal au-delà de l'extrémité arrière du noyau, aide à abaisser les demandes
<EMI ID=52.1>
dans le système, et facilite le mouvement du centre de déviation horizontale vers l'arrière, en coïncidence sensible d'emplacement avec le centre de déviation verticale. Les limites sur cette poussée vers l'arrière, des enroulements horizontaux, proviennent de considérations de jeu
du col dans les conditions de rappel souhaitées du bobinage, et de l'impact sur l'atteinte d'une convergence satisfaisante des faisceaux dans les coins de la trame. La position relative et le proportionnement des longueurs axiales qui sont indiqués sur la figure 12 pour les enroulements 13H
et le noyau 1 5 , représentent un compromis acceptable entre
les demandes contradictoires imposées par les désirs d'une amélioration de l'efficacité de déviation, d'une part, et l'atteinte d'une performance acceptable de convergence dans les coins ainsi qu'une gamme appropriée de rappel du bobinage, par ailleurs. Comme on peut l'observer en <EMI ID=53.1>
respectivement, les emplacements relatifs indiqués sur la figure 12 pour les enroulements 13H et le noyau 15 ont avantageusement pour résultat une coïncidence sensible de l'emplacement axial pour les crêtes respectives des <EMI ID=54.1>