CN1038716C - 具有重叠偏转线圈的偏转系统 - Google Patents

Abstract

显像管20的偏转线圈系统具有主偏转线圈32和副偏转线圈42。各线圈产生各自磁场，各磁场在该线圈限定的第一区内具有第一极性，而在第二区内具有相反极性。各线圈配置得使其正极性场的一部分与其相反极性场的全部总是与另一线圈相耦合，以消除设在同一轴线上相邻放置的两线圈的交叉耦合效应。这两线圈中至少一个是马鞍形的并具有扁平的端部线圈匝段36、46以大致限定相反极性区。这两个线圈在管子20上至少部分在端部线圈匝段相重叠。

Description

具有重叠偏转线圈的偏转系统

本发明涉及用以使扫描电子束发生电磁偏转的偏转系统，其中设有一个主偏转线圈部分以使电子束初次偏转和一个副偏转线圈部分完成二次偏转功能。具体地说，本发明涉及重叠的主和副偏转线圈两个部分，它们能有效消除主、副两线圈之间的交叉耦合的不良影响。

供电视显像管用的偏转线圈包括一对导体线圈，这对线圈设置在该管的相对两侧上，由电流赋能以产生这样的磁场，亦即该磁场磁力线横切电子束通路；与电子束通路正交。众所周知，在电视设备中就使用了主和副偏转线圈。主偏转线圈部分对电子束提供大幅度的电磁偏转，使电子束按限定的光栅在水平和垂直方向上扫描。

副偏转线圈部分可完成许多附加的功能，例如包括彩色电视投影设备中对各红、绿、蓝各电子束会聚的改进。设置一个副偏转线圈可用来在主偏转线圈确定的光栅中的某个位置上利用电子束在所需位置上的矢量扫描来限定一些字母字符。另一种可能性是将副偏转线圈用来调制电子束扫描以成为视频信号的函数，以便控制对比度，这由电子束扫描速度调制的。

副偏转线圈提供偏转幅度要比主偏转线圈的要小，但能提供高速偏转。副偏转线圈设置在主偏转线圈的尾部、在电子枪与主偏转线圈之间。

由一个线圈所产生的磁场必然具有从限定该线圈的导体所在的区域向空间延伸的磁场强度。该磁场在幅度上将随着离开该线圈导体的距离(亦即随着沿Z轴距离)的加大而减小。为使设在同一轴线上的副偏转线圈与主偏转线圈两者之间的耦合减小到最小程度，有可能将副和主线圈沿着Z轴隔开一定距离配置。但这会使显像管的长度增长。除了偏转线圈沿Z轴的物理长度以外，偏转系统作为一个整体(主加副)其有效长度决定了电子枪偏转系统的聚焦长度(这形成一个电子透镜)。据此，一个较长的偏转系统必定离荧屏较远，而导致荧屏上的分辨率较差。由于偏转系统的配置能使显像管的总长度缩短，因此人们希望有一种结构紧凑的偏转系统结构。

如图2和图10所示，在一个马鞍形的偏转线圈中，该线圈的端部形成在显像管轴向端部处，以使诸绕组被重叠以致从管子的径向突出。在这样的方式下，沿管子轴向发出的磁场在轴向端部截止得要比在轴向端部将这些绕组沿管子轴向被叠置时发生的更迅速。如图4所示，当磁场通过这种马鞍形线圈的轴向端部时，轴向发出的磁场强度曳尾到几乎为零。迄今人们一直认为图2和10所示的这种类型的马鞍形线圈是较好的。

还能够在副线圈与主线图之间提供一个高导磁率的磁分路，例如图10所示的沿Z轴延伸最小的一个铁环。磁力线被限制在高导磁率分路的通路内，使各自线图产生的磁场定位并较好地隔离主偏转线圈和副偏转线圈的影响。尽管作出了这些努力，主和副偏转线圈的某些耦合仍然存在，只是部分地通过高导磁率分路。因此，由主偏转信号调制副偏转线圈(反之亦然)会使副偏转随着光栅中的电子束位置而变化，并对会聚和颜色纯度有不利影响。

本发明的一个方面是通过设置至少一个具有负极性磁场段的线圈，并利用这个负极性段精心地耦合主和副偏转线圈，以便正极性处的耦合作用为零，来消除扫描电子束设备的主和副偏转线圈之间的交叉调制。

本发明的另一个方面是通过使主和副两偏转线圈一个紧放在另一个的后面地设置，最好是相互重叠，以使得由于两线圈相邻近而引起的交叉调制被消除，以使具有这两线圈的偏转系统的Z轴的尺寸可以减小。

本发明的又一方面是为提供一种特殊形式的偏转线圈，该线圈在其一端部产生相反极性的磁场，借此，除了利用交叉耦合主线圈磁场以外，还利用交叉耦合该相反极性的磁场以使两线圈的正向交叉耦合可被消除。

在具有一个主偏转线圈和一个副偏转线圈的电子束设备的偏转线圈系统中可以看到这些方面和其它方面。主和副偏转线圈中的每一个在工作时可分别在该线圈规定的一个区域内产生具有第一极性的磁场，而在第二个区域内产生相反极性的磁场。两个线圈中的每一个都安置得使其部分正极性磁场和在其一端上的全部相反极性磁场在各种情况下都与另一个线圈相耦合，借此消除在相同轴线上邻近放置的(例如在电视显像管的管颈和外壳上放置的)主和副偏转线圈的交叉耦合作用。在一种有利结构中，主和副偏转线圈中至少一是马鞍偏转线圈，并在大致确定的相反极性区处具有一个扁平的端部线圈匝部分。主和副偏转线圈在管子上至少在这段的一部分上叠置。

有利的是，主和副两个偏转线圈都有这样的扁平的端部线圈匝段，每个线圈的端部线圈匝段都设置在其向着另一线圈的轴向端部上，并且两个线圈至少部分地重叠。副偏转线圈可以是一马鞍形线圈，其大小适于安装在阴极射线管的管颈上，而主偏转场可以是一个喇叭状马鞍形线圈，沿管颈延伸到管子的漏斗状或喇叭状的部分上。

图1示出本发明偏转线圈系统但仅画出水平偏转线圈的正视图；

图2示出对一个不同类型偏转线圈从轴向端部剖开的局部剖面图；

图3示出对本发明的偏转线圈从轴向端部剖开的局部剖面图；

图4示出图2的偏转线圈的场强度与Z轴上位移量的特性曲线图；

图5示出图3所示本发明的偏转线圈的磁场强度与Z轴上位移量的特性曲线图；

图6示出对本发明的在同一轴线上并在第一位置处两个偏转线圈从轴向端部剖开的局部剖面图；

图7示出对应于图6偏转线圈的H与Z特性曲线图；

图8是图6中轴向端部重叠配置时的局部剖面图；

图9是对应于图8偏转线圈的H与Z特性曲线图；

图10示出对图2偏转线圈结构的一个修改型式剖开的局部剖面图；

图11示出对本发明整个偏转系统结构剖开的局部剖面图；

图12是图11中剖面线12-12截取的剖面图。

图1示出供电视显像管20这种形式的电子束设备用的偏转线圈系统。由设置在显像管20尾部24的一个或多个电子枪产生的电子被加速向着荧屏22运动，在荧屏22的内表面上有荧光粉，由电子激励而产生可视显示。电子沿着Z轴实质上沿着管20的中心线被加速运动，由于偏转线圈的作用引起偏转，经过管颈26和漏斗状管壳28。电子束受到磁偏转以在荧屏上扫描例如在光栅扫描方式下进行偏转时，在荧屏上扫描以得到一个光栅。

磁场是由安置在管颈26上和部分地安置在管子20的漏斗状管壳28上的偏转线圈产生的。图1仅画出了水平偏转线圈，但是还设置了垂直偏转线圈，下文将会详述。为磁场各轴线，成对配置线圈，在管子的一侧设置一个线圈。

为了得到水平偏转来进行行扫描，将主水平线圈32设置在管子20的相对两侧上。主水平线圈具有绕组34，该绕组限定了通常在水平面内是方位的环点。据此，由线圈32产生的磁场的磁力线总是垂直地横穿电子束通路。该线圈由频率为水平行扫描频率的锯齿被电流赋能，从而使电子束在荧屏22上进行水平行扫描。同理，主垂直偏转线圈(图1中未画出)限定了通常垂直排列的环点，产生通常被水平定方位的磁力线，使电子束按垂直扫描速率垂直地偏转。

典型的是，将水平的和垂直的主偏转线圈一起安装在具有外部壳体(图中未画出)的偏转系统内，并安置在与漏斗状管壳28的连接处的管颈26上，以使该偏转线圈的前部延伸到漏斗状管壳28上。偏转线圈在Z轴(管子中心线)方向上最好尽量短，以使限定磁透镜的偏转系统的焦距短，从而使设备的总长度达到最短。偏转系统本身是由多个单独的导体构成的，并可包括一个高导磁率的芯体(图1中未画出)，例如具铁氧体的磁芯以限制磁通泄漏。

根据本发明，设置副偏转线圈系统，以产生如前所述的、人们需要的很多附加偏转中的任何一种偏转。该副偏转线圈42设置在主偏转线圈32的尾部。图1示出了水平的副偏转线圈，然而，垂直的副偏转线圈也包括在内，以获得相互垂直的两个偏转磁场。通常，副偏转场的幅度要比主线圈产生的幅度小，这两个磁场提供水平和垂直的扫描。

当电流流过一个线圈时，该线圈在它限定的回路内产生第一极性的磁力线，而在该回路外产生相反极性的磁力线。与受控的偏转联系起来，当然人们希望要将相反极性场使电子束偏转的程度减至最小。如图2所示，马鞍形线圈54在其沿Z轴的轴向末端处具有一个侧面翘起段52，这个线圈可用来将管子20内的负极性场的密集度减至最小。这种形状提供磁场强度HO与Z轴位移量特性曲线58示于图4，这里HO是偏转场的主(或称“高斯”)分量(即，均匀场)。

图10示出一种主/副偏转系统中的所有相关线圈的详图，但该偏转系统不具有本发明的益处。其中一个高导磁率环盘94设置在主线圈与副线圈之间。主水平线圈84、主垂直线圈86、副水平线圈88和副垂直线圈92四者中的每一个具有在径向上或向上卷起的端部线圈匝。

由于偏转系统的各线圈都是沿公共轴(Z轴)配置，尽管努力控制磁力线的位置，但仍然产生了一些交叉耦合。然而交叉耦合通常是不希望有的，因为副偏转的程度受其调制而成为光栅(由主偏转线圈所建立的)中电子束位置的一个函数。

然而，根据本发明的系统配置，提供用以精心地使主和副偏转系统的磁场交叉耦合，以消除其交叉耦合效应。

使主偏转线圈32所具形体能产生一种这样的偏转场，亦即在该线圈限定的第一区内具有第一极性，而在一第二区内具有相反极性。还使副偏转线圈42所具形体也能产生在第一区内具有第一极性而在第二区内具有相反极性的偏转线。主偏转线圈32和副偏转线圈42再被交叉耦合，以使主和副偏转线圈的相反极性区抵消第一极性的交叉耦合。

主和副偏转线圈32和42可以是一个视频显像管20的偏转线圈，其中交叉耦合至少部分是由该管子上(亦即设置在该管20所限定的一个公共Z轴上)主和副线圈相邻近而引起的。然而，主和副偏转线圈32和42至少其中之一是马鞍形偏转线圈，如图3所示，该线圈的一段62是在该线圈一端的一个扁平的端部线圈匝。这种形体产生了如图5所示的HO与Z特性曲线68。沿Z轴出现一个区域70，在该区域70中由该线圈产生的磁场的极性与各自线圈回路内的极性相反。该相反极性区对应于线圈64的轴向端部处的延长段62。

参考图6和7，分别具有端部线圈匝段636和646的两个线圈632和642相隔一定距离且端对端地沿管26配置。在每个线圈的轴向端部外得到的偏转场的负极性段70仍与另一线圈的正极性场相耦合。该交叉耦合每个均为相反极性，即相位相差180度。这种交叉耦合是人们所不希望的，因为它产生副偏转的调制成为光栅内的电子束位置的一个函数。

根据如图8和图9所示的本发明的一个方面，主和副偏转线圈32和42被交接重叠放置，例如，在管子上至少在各自的端部线圈匝段36和46的局部上重叠。这样交接重叠放置的结果，这两个线圈沿其正极性区如图9所示的区域72，被交叉耦合，并且沿其负极性区70，部分地得到交叉耦合。通过使两个线圈32和42正确地定位，特别是通过使端部线圈匝段36和46重叠到所需程度，有可能提供等量的同相和180度反相耦合，以消除交叉耦合。

本发明一个实施例以剖面图的形式示于图11和图12中。副偏转线圈包括一个水平偏转线圈106和垂直偏转线圈108，两者沿管子设置在主偏转线圈的尾部。图11是从该偏转装置的中心线剖开的剖面图，图中只画出了该偏转装置的上半部分，所示的该形体的镜象提供在下侧上。副水平偏转线圈106在其前端处有一个扁平的前端线圈匝段46。该主水平偏转线圈102在一后端部有一个扁平后端线圈匝段36。主和副偏转线圈至少部分地被重叠，即，根据抵消交叉耦合作用所需的重叠量，按照平衡方式按正和负极性使线圈耦合。重叠的具体程度部分地取决于延长段36和46的几何形状。可设置调节装置(图中未画出)，例如轴向定位的螺钉，使各自的主和副线圈相互依附或它们固定到偏转线圈壳体上，以通过调节可以得到为消除交叉耦合所需的精确重叠。

为主和辅偏转线圈的垂直线圈104和108也分别提供类似的重叠配置。在图12中可看到这种重叠，该图示出重叠区中的一个断面。面背重叠区的线圈的轴向端部可设置卷起的端部线圈匝。除了正使线圈端部重叠的端线圈匝中一些特定的端部线圈匝以外，这些线圈可按已知方式安排。

由本发明提供的整个偏转系统沿Z轴方向的长度实际上要比未采用本发明构思的的可对比的形体的长度短，对照图10和图11这是显而易见的。虽然图10的配置其特征在于主线圈84、86与副线圈88、92是隔开的还使用了磁通限制元件94，但是图11所示的本发明重叠配置要比主和副线圈的各自长度短。正象沿Z轴的总长度那样，整个偏转系统的聚焦长度短，借此，可制造较短的显像管。此外，还改进了主和副偏转的准确度。

Claims (9)

1.一个偏转线圈系统，包括：

一个主偏转线圈(32)，可用以产生一电子束偏转场，该偏转场在该线圈限定的第一区(70)内具有第一极性，而在第二区(72)内具有相反极性；

一个副偏转线圈(42)，也可用以产生一电子束偏转场，该偏转场在第一区(70)内具有所述的第一极性，而在第二区(72)内具有所述的相反极性；其特征在于：

所述主偏转线圈和副偏转线圈中至少一个(42)具有一个扁平的端部线圈匝段(46)，可大致限定所述相反极性区，其中所述的主和副偏转线圈重叠在该管子上至少在部分端部线圈匝段上相重叠，借此使部分正极性区与全部相反极性区交叉耦合。

2.根据权利要求1所述的偏转线圈系统，其特征在于，所述的主和副偏转线圈都是一个电视显像管的偏转线圈，而且其中所述的主和副偏转线圈的所述交叉耦合至少部分地是由所述管子上的主和副线圈相邻近而引起的。

3.根据权利要求2所述的偏转线圈系统，其特征在于，所述主和副偏转线圈中的至少一个是马鞍形偏转线圈。

4.根据权利要求1所述的偏转线圈系统，其特征在于，所述的副偏转线圈设置在管子上在主偏转线圈的尾部处，并且所述的副偏转线圈在邻近该副偏转线圈的前端处具有上述扁平的端部线圈匝段。

5.根据权利要求4所述的偏转线圈系统，其特征在于，所述的主偏转线圈也具有一个扁平的端部线圈匝段(36)，所述的主和副偏转线圈的所述的端部线圈匝段至少部分地相重叠。

6.根据权利要求1所述的偏转线圈系统，其特征在于，所述的副偏转线圈是一个马鞍形线圈，其大小适于安装在一个阴极射线管的管颈上，而且该副偏转线圈具有一个端部线圈匝段(46)，该匝段(46)相对管颈是扁平的，所述的端部线圈匝段提供上述相反极性的磁场，还在该副偏转线圈的所述的端部线圈匝段的一个区域内至少部分地与上述主偏转线圈相重叠。

7.根据权利要求6所述的偏转线圈系统，其特征在于，所述的主偏转线圈是一个马鞍形线圈，设有一个扁平的端部线圈匝段(36)，所述的主和副偏转线圈可接续地安装在所述的管子上，在各自的偏平端部线圈匝段的区域里至少部分地相重叠。

8.根据权利要求7所述的偏转线圈系统，其特征在于，所述的主和副偏转线圈的扁平端部线圈匝段是在它们面对面的端部上设置的，借此，所述的主偏转线圈可贴着显像管的漏斗形外壳(28)装配，而副偏转线圈可装配在管颈(26)上，并且在它们的扁平端部线圈匝段上副偏转线圈部分地与主偏转线圈相重叠。

9.根据权利要求8所述的偏转线圈系统，其特征在于，一个主偏转线圈和一个副偏转线圈，它们之中的每一个都具有确定方位的水平偏转线圈(102、106)和垂直偏转线圈(104、108)以产生磁场，该磁场的轴线垂直于电子束的轴线，而且所述的水平和垂直线圈中的每一个都具有至少一个负极性段，该段与所述线圈中的另一个相耦合。

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