DE2213048A1 - Cathode ray tube with electrostatic focusing and electrostatic deflection in a single lens - Google Patents
Cathode ray tube with electrostatic focusing and electrostatic deflection in a single lensInfo
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Description
FHW.5539 Va/FF FHW.5539 Va / FF
Dr.-Ing. Hsns-Dieirlcfc ZellerDr.-Ing. Hsns-Dieirlcfc Zeller
Anmelder: N.V.Philips' GloeüampenfabrteketiApplicant: N.V. Philips' Gloeüampenfabrteketi
Akte Na PHN- 5539
vom: 16. März 1972File Na PHN- 5539
dated: March 16, 1972
"Kathodenstrahlröhre mit elektrostatischer Fokussierung- und elektrostatischer Ablenkung in einer einzigen Linse.""Cathode ray tube with electrostatic focusing and electrostatic Distraction in a single lens. "
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kathodenstrahlröhre mit Mitteln zum Erzeugen eines Elektronenstrahls, einer Auftreffplatte und einer Eokussierlinse zum Fokussieren des Elektronenstrahls auf die Auftreffplatte, bei der die Fokussierlinse mindestens zwei Elektroden aufweist, von denen eine aus mindestens zwei Teilen zur Ablenkung des Elektronenstrahls besteht.The invention relates to a cathode ray tube with means for generating an electron beam, an impact plate and a focusing lens for focusing the electron beam on the target, where the focusing lens is at least has two electrodes, one of which consists of at least two parts for deflecting the electron beam.
Eine derartige Kathodenstrahlröhre ist aus derSuch a cathode ray tube is from
TJSA Patentschrift Nr. 2.911.563 bekannt. In dieser Patentschrift wird angegeben, wie eine el*ktrostatische Fokussierlinse zugleich zur Ablenkung des Elektronenstrahls benutzt werden kann. Eine der Elektroden der Fokussierlinse besteht dabei aus zwei Teilen. Diesen Teilen werden verschiedene Spannungen zugeführt. Der Mittelwert dieser Spannungen entspricht der Spannung, die die Elektrode führenTJSA Patent No. 2,911,563. In this patent indicates how an electrostatic focusing lens can also be used to deflect the electron beam. One of the The electrodes of the focusing lens consist of two parts. Various voltages are applied to these parts. The mean of these voltages corresponds to the voltage that the electrode carries
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muss, um die Wirkung der Linse als Pokussierlinse zu ermöglichen. Ein Unterschied zwischen diesen Spannungen ruft eine Feldstärke senkrecht zu der Achse der Röhre zur Ablenkung des Elektronenstrahls hervor.must in order to enable the lens to act as a focusing lens. A difference between these voltages causes a field strength perpendicular to the axis of the tube to deflect the electron beam emerged.
Die erwähnte Patentschrift gibt ferner an, dassThe cited patent also states that
eine Elektrode aus mehr als zwei Teilen bestehen kann und dass es möglich ist, eine Ablenkung in zwei Richtungen zu erhalten. Es wird jedoch nicht angegeben, wie mit einer einzigen aus mehr als zwei Teilen bestehenden Elektrode eine Ablenkung in zwei Richtungen erhalten werden kann. In der Spalte 11, Zeilen ~}6 bis 38 der USA Patentschrift 2.911.563 wird hingegen erwähnt, dass mehrere Elektroden der Fokussierlinse in Teile unterteilt werden könnsen, um eine Ablenkung in verschiedenen Richtungen zu erhalten. In der Spalte 11, Zeilen 31 bis 33» wird auch angegeben, dass Ablenkung in verschiedenen Richtungen über mehrere Gebiete verteilt werden kann, weil von Fokussiergebieten in der Mehrzahl die Rede ist.an electrode can consist of more than two parts and that it is possible to obtain a deflection in two directions. However, there is no indication of how a two-way deflection can be obtained with a single electrode consisting of more than two parts. In column 11, lines 6 to 38 of the USA patent 2,911,563, however, it is mentioned that several electrodes of the focusing lens can be divided into parts in order to obtain a deflection in different directions. In column 11, lines 31 to 33 'it is also indicated that deflection in different directions can be distributed over several areas because the majority of the focus areas are mentioned.
In der erwähnten Patentschrift wird auch erläutert dass die' auf diese Weise zu 'erhaltende Ablenkung nur klein ist und z.B. zur Nachsteuerung dient. Dies ist z.B. aus Fig. 16 ersichtlich. Auch auatder Spalte 7» Zeile 74 geht hervor, dass für grössere Ablenkung ein elektromagnetisches System vorgesehen sein muss.In the cited patent it is also explained that the deflection to be obtained 'in this way' is only small and e.g. for readjustment. This can be seen from Fig. 16, for example. Also from column 7 »line 74 it can be seen that for greater distraction an electromagnetic system must be provided.
In der Praxis hat es sich denn auch als unmöglich erwiesen, unter Benutzung der aus der erwähnten Patentschrift erworbene Kenntnisse eine Fokussierlinse aufzubauen, von der eine Elektrode in Segmente unterteilt ist und zugleich zur Ablenkung des Elektronenstrahls in zwei Richtungen dient.In practice, it has proven impossible to use the one acquired from the patent mentioned Knowledge of building a focusing lens, one of which Electrode is divided into segments and at the same time serves to deflect the electron beam in two directions.
Die Erfindung hat den Zweck, eine Kathodenstrahlröhre zu schaffen, die eine Pokussierlinse enthält, die zugleichThe invention has the purpose of creating a cathode ray tube that contains a focusing lens, which at the same time
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zur Ablenkung des Elektronenstrahls dient, wobei die Ablenkung in zwei verschiedenen Richtungen in demselben Gebiet längs der Achse der Röhre stattfindet. Ferner bezweckt die Erfindung Mittel zu schaffen, die sicherstellen, dass das ablenkende Feld sehr homogen und den Ablenksparinungen proportional ist.serves to deflect the electron beam, the deflection in two different directions in the same area along the axis the tube takes place. Another object of the invention is to provide means which ensure that the deflecting field is very homogeneous and is proportional to the deflection savings.
Nach der Erfindung besteht in einer Kathodenstrahlröhre der eingangs genannten Art eine der Elektroden der Fokussierlinse aus mindestens drei gegeneinander isolierten Segmenten zur Ablenkung des Elektronenstrahls in zwei Richtungen und alle anderen Elektroden der Fokussierlinse bilden je elektrisch einen Leiter.According to the invention, one of the electrodes of the focusing lens in a cathode ray tube of the type mentioned consists of at least three mutually insulated segments for deflecting the electron beam in two directions and all other electrodes of the focusing lens each electrically form a conductor.
Die Erfindung gründet sich auf die Erkenntnis, dass es mpglich ist, eine Elektrode einer Fokussierlinse zugleich zur Ablenkung des Elektronenstrahls in zwei Richtungen zu verwenden, indem düse Elektrode in mindestens drei Segmente unterteilt ist und jedem Segment eine Spannung zugeführt wird, die eine lineare Kombination dreier Spannungen, und zwar der Fokussierspannung und der beiden Ablenkspannungen für die zwei genannten Richtungen, ist.The invention is based on the knowledge that it is possible to use one electrode of a focusing lens at the same time To use deflection of the electron beam in two directions by dividing the nozzle electrode into at least three segments and a voltage is applied to each segment which is a linear combination of three voltages, namely the focus voltage and the two deflection voltages for the two directions mentioned.
In einer Kathodenstrahlröhre nach der Erfindung besteht eine der Elektroden der Fokussierlinse vorzugsweise aus mindestens acht gegeneinander isolierten Segmenten.In a cathode ray tube according to the invention, one of the electrodes of the focusing lens preferably consists of at least eight mutually isolated segments.
Untersuchungen haben nämlich gezeigt, dass es mitResearch has shown that it is with
einem Achtpol möglich ist, Ablenkfelder zu erhalten, die sehr homogen sind, wodurch sehr wenig Aberrationen in dem Elektronenstrahl auftreten. an octopole is possible to obtain deflection fields that are very homogeneous are, whereby very little aberration occurs in the electron beam.
Es hat sich als möglich erwiesen, eine Kathodenstrahlröhre nach der Erfindung aufzubauen, in der die Elektroden der Fokussierlinse zylindrisch gestaltet sind und in der die Segir.ente einer der Elektroden zu der Achse der Fckussierlinse paralleleIt has been found possible to construct a cathode ray tube according to the invention in which the electrodes the focusing lens are cylindrical and in which the Segir.ente one of the electrodes parallel to the axis of the focusing lens
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Ränder aufweisen.Have margins.
Auf diese Weise lässt sich eine sehr einfache Bauart der Rohre erzielen.In this way, a very simple design of the tubes can be achieved.
Eine besonders einfache Bauart einer Kathodenstrahlröhre naoh der Erfindung ist derartig, dass die Fokussierlinse aus drei kreiszylindrischen Elektroden gleichen Durchmessers besteht und dass die mittlere dieser Elektroden aus acht Segmenten gleicher Form zusammengesetzt ist, die sich parallel zu der Achse der Fokussierlinse erstrecken.A particularly simple design of a cathode ray tube according to the invention is such that the focusing lens consists of three circular cylindrical electrodes of the same diameter and that the middle one of these electrodes consists of eight segments of the same size Form is composed that is parallel to the axis of the focusing lens extend.
Die Vorteile dieser Ausführungsform gehen aus de» nachstehend zu "beschreibenden Ausführungsbeispdiel hervor.The advantages of this embodiment emerge from the embodiment to be described below.
Die Erfindung wird nunmehr an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen«The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawing. Show it"
Fig. 1 im Längsschnitt eine Kathodenstrahlröhre nach der Erfindung,Fig. 1 in longitudinal section a cathode ray tube according to the invention,
Fig. 2 die Fokussierlinse dieser Röhre, undFig. 2 shows the focusing lens of this tube, and
Fig. 3 im Schnitt eine Elektrode dieser Linse.3 shows in section an electrode of this lens.
Die in Fig. 1 dargestellte Kathodenstrahlröhre istThe cathode ray tube shown in Fig. 1 is
eine Fernsehauf nahmerb'hre. Die Erfindung beschränkt sich aber keineswegs auf eine derartige Röhre, sondern kann in all denjenigen FEllen Anwendung finden, in denen es zweckdienlich ist, dass Ablenkung und Fokussierung in einer einzigen Linse erfolgen.a television recording. However, the invention is by no means restricted on such a tube, but can in all those cases Find applications where it is convenient to have the deflection and focus in a single lens.
Die Röhre nach Fig. 1 besteht aus einer Glasumhüllung 1 mit einer durchsichtigen Frontplatte 2, auf der eine durchsichtige leitende Schicht 3 und eine photoleitende Schicht 4The tube according to FIG. 1 consists of a glass envelope 1 with a transparent front plate 2 on which a transparent conductive layer 3 and a photoconductive layer 4
angebracht sind. Die Röhre enthält ein schematisch dargestelltes Elektronenstrahlerzeugungesystem f und eine aus drei Elektroden 6, 7 und 8 bestehende Fokussierlinse. Die Elektrode 7 ist.aus acht Seg-are appropriate. The tube contains a schematically illustrated electron beam generation system f and one comprising three electrodes 6, 7 and 8 existing focusing lens. The electrode 7 is composed of eight segments
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menten 9 ^i3 16 aufgebaut, von denen die Segmente 11 bis 15 in 1 sichtbar sind und sich die Segmente 9, 10 und 16 vor der Zeiohnungsebene befinden. Die Röhre enthält ferner eine Gazeelektrode Die Achse der Röhre ist mit 17 bezeichnet. Die Fokussierlinse (6, und 8) dient zur Fokussierung des vom Elektronenstrahlerzeugungssystem 5 erzeugten Elektronenstrahls. Die Gazeelektrode 18 sichert eine senkrecht Landung dee- Elektronenstrahls auf der Sohicht 4· Die Aufladung durch Photoleitung der Schicht 4 ist örtlich von dem auf die Schicht 4 zu projizierenden optischen Bild abhängig. Die Entladung der Schicht 4 durch"den Elektronenstrahl, bis diese Schicht wieder das Potential des Elektronenstrahlerzeufungssystema erreicht hat, ist also auch örtlich von dem projizieren Bild abhängig. Indem man den Elektronenstrahl die Schicht 4 abtasten lässt, wird ein Bildsignal erhalten, das der Schicht 3 entnommen werden kann.ments 9 ^ i 3 16 constructed, of which the segments 11 to 15 are visible in FIG. 1 and the segments 9, 10 and 16 are located in front of the drawing plane. The tube also contains a gauze electrode. The axis of the tube is indicated at 17. The focusing lens (6, and 8) is used to focus the electron beam generated by the electron gun 5. The gauze electrode 18 ensures a perpendicular landing of the electron beam on the layer 4. The charging by photoconductivity of the layer 4 is locally dependent on the optical image to be projected onto the layer 4. The discharge of layer 4 by the electron beam until this layer has again reached the potential of the electron beam generation system is therefore also locally dependent on the projected image can be taken.
Eine derartige Aufnahmeröhre wird als "Vidikon"Such a tube is called a "Vidikon"
bezeichnet und wenn die Schicht aus spezielle aktiviertem Bleioxyd hergestellt ist, wird die Rohre als "Plumbikon" bezeichnet. Die bereits genannte Abtastung der Schioht 4 Etureh den Elektronenstrahl erfolgt dadurch, das.3 der Elektronenstrahl mit Hilfe von Ablenkspannungen an den Segmenten 9 bis 16 abgelenkt wird. Diese Ablenkspannungen werden einer den Segmenten zuzuführenden Fokussierspannung überlagert. Die Fokussierspannung ist die Spannung, die an der Elektrode 7 benotigt wird, um, in Verbindung mit den Spannungen an den Elektroden 6 und 8, die gewünschte Fokussierung zu erzielen.and if the layer is made of special activated lead oxide is made, the tube is referred to as "Plumbikon". The already mentioned scanning of the Schioht 4 Etureh the electron beam takes place by das.3 the electron beam with the help of deflection voltages is deflected at segments 9 to 16. These deflection voltages are superimposed on a focusing voltage to be supplied to the segments. The focus voltage is the voltage applied to the Electrode 7 is needed to, in connection with the voltages at electrodes 6 and 8 to achieve the desired focus.
In Fig. 2 ist die Fokussierlinse der" Deutlichkeit halber schaubildlich dargestellt.In FIG. 2, the focusing lens is shown diagrammatically for the sake of clarity.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Elektrode 7 senkrecht zu der Achse 17 der Röhre. In dieser Figur sind die Seg-Fig. 3 shows a section through the electrode 7 perpendicular to the axis 17 of the tube. In this figure the seg-
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- b - ihn.5539- b - him. 5539
mente 9 bis 16 sichtbar. Die Elektrode 7 ist kreiszylindrisoh gestaltet und weist einen Radius R auf. Die Ablenkrichtungen werden mit den Achsen χ und y angedeutet. Die den Ablenkrichtungen entsprechenden Ablenkspannungen sind mit V und V bezeichnet. Die Fokussierspannung an der Elektrode 7 ist mit V» bezeichnet. Die Orientierung der Gesamtablenkung in den beiden Richtungen in bezug auf.die durch die Achsen χ und 17 gehende Ebene ist in Fig. 3 »it dem Winkel Lf angegeben. Der Spalt zwischen den Segmenten ist klein in bezug auf deren Breite. Dadurch schliesst jedes Segment einen Winkel von etwas weniger als 45 ein. Jedem der Segmente kann ein mittlerer Wert von Lf erteilt werden. Für das Segment 9 ist 4^ = 0} für das Segment 10 ist Lf - 45°; für das Segment 11 ist Lf m 90°} usw. Wenn das Potential innerhalb dee Zylinders mit eine« Radius R alsments 9 to 16 visible. The electrode 7 is designed as a circular cylinder and has a radius R. The directions of deflection are indicated with the axes χ and y. The deflection voltages corresponding to the deflection directions are denoted by V and V. The focusing voltage at the electrode 7 is denoted by V ». The orientation of the total deflection in the two directions in relation to the plane passing through the axes χ and 17 is indicated in FIG. 3 with the angle Lf. The gap between the segments is small in relation to their width. As a result, each segment forms an angle of slightly less than 45. Each of the segments can be given an average value of Lf . For segment 9 is 4 ^ = 0} for segment 10 is Lf - 45 °; for segment 11, Lf m is 90 ° } etc. If the potential within the cylinder with a radius R as
v(x,y) « f . V1 + f . vy + vf v (x, y) «f. V 1 + f. v y + v f
geschrieben werden kann, ist die elektrische Feldstärke in der x-Richtungjcan be written, the electric field strength in the x-direction is j
ε -iε -i
Ex R
und ist die elektrische Feldstärke in der y-Richtungj E x R
and is the electric field strength in the y-directionj
Diese Feldstärken sind dann von der Lage innerhalb des Zylinders unabhängig, so dass die Ablenkfelder homogen und «it V bzw. V proportional sind. Auf dem Zylinder »it einem Radius R ist χ =» R . cos O7 und y * R . sin LP , so dass auf dem Zylinder dann .feiten muss, dasstThese field strengths are then independent of the position within the cylinder, so that the deflection fields are homogeneous and proportional to V and V, respectively. On the cylinder »with a radius R, χ =» R. cos O 7 and y * R. sin LP , so that .feiten must then be applied to the cylinder
V(R, Lf ) - νχ . cos Lf + V . sin f + Vf V (R, Lf ) - ν χ . cos Lf + V. sin f + V f
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Es stellt sich heraus, dass, wenn,:.jedem der Segmente 9 bis 17 eine Spannung mit einer Grosse von V . cos iß + V . sin If + V„ zugeführt wird, wobei U' den vorerwähnten mittleren Wert von ψ für das betreffende Segment darstellt, ein Ablenkfeld erhalten wird, das zwar theoretisch nur annähernd homogen ist, aber das in der Praxis sehr homogen ist. Dadurch, dass den Spannungen an den Segmenten etwas abweichende Werte gegeben werden , kann diese Hompgenität noch verbessert werden, Ausserdem können noch dynamische, d.h. von der Ablenkung abhängige, Fokussierspannungen den Segmenten zugeführt werden, um die Fokussierung zu verbessern und etwaige Linsenfehler auf ein Mindestmass zu beschränken. Obgleich in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Elektrode 7 aus acht Segmenten besteht, beschränkt sich die Erfindung nicht auf diese Anzahl von Segmenten. Die Anzahl von Segmenten muss aber mindestens drei betragen, um eine unabhängige Ablenkung in zwei verschiedenen Eichtungen zu gestatten. Auch beschränkt sich die Erfindung nicht auf eine Fokussierlinse mit drei Elektroden, obwohl es günstig ist, eine aus drei Elementen bestehende Unipotentiallinse mit einer niedrigen Fokussierspannung V« an der mittleren Elektrode zu verwenden, weil es dann einfacher ist, die Spannungen V . cos / und V . sin / für die verschiedenenIt turns out that if:. Each of the segments 9 to 17 has a voltage of magnitude V. cos iß + V. sin If + V "is supplied, where U 'represents the aforementioned mean value of ψ for the segment in question, a deflection field is obtained which is theoretically only approximately homogeneous, but which is very homogeneous in practice. The fact that the voltages at the segments are given slightly different values, this completeness can be further improved. In addition, dynamic, i.e. deflection-dependent, focusing voltages can be supplied to the segments in order to improve the focusing and to minimize any lens errors restrict. Although the electrode 7 consists of eight segments in the exemplary embodiment described, the invention is not restricted to this number of segments. However, the number of segments must be at least three in order to allow independent deflection in two different directions. The invention is also not limited to a focusing lens with three electrodes, although it is advantageous to use a three-element unipotential lens with a low focusing voltage V «on the central electrode because it is then easier to measure the voltages V. cos / and V. sin / for the different
χ ■ yχ ■ y
Segmente der Spannung Vf zu überlagern, Ausserdem sind dann im Zu-Segments of the voltage V f are to be superimposed.
o
sammenhang mit der niedrigen Geschwindigkeit der Elektronen des Elektronenstrahls beim Passieren der mittleren Elektrode niedrige
Ablenkspannungen genügend. Mit anderen Worten: es wird eine grosse
Ablenkempfindlich--ceit erhalten. Dabei ergibt sich noch.der günstige
Effekt, dass eine infolge der Ablenkung auftretende unerwünschte Fokussierung kompensiert wird. Ein homogenes Ablenkfeld übt nämlich
an sich einen fokussierenden Einfluss auf einen Elektronenstrahl aus,O
In connection with the low speed of the electrons of the electron beam when passing the central electrode, low deflection voltages are sufficient. In other words: a great deflection sensitivity is obtained. This also results in the beneficial effect that an undesired focus that occurs as a result of the deflection is compensated for. A homogeneous deflection field has a focusing influence on an electron beam,
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welche Fokussierung von der Ablenkung abhängig ist und somit Bildfeldkrümmung hervorruft. Die Fokussierlinse nach der Erfindung wird jedoch in der Richtung des abgelenkten Strahles schwacher, wodurch die erwähnte Kompensation erhalten wird.which focus depends on the deflection and thus the curvature of the field evokes. However, the focusing lens according to the invention becomes weaker in the direction of the deflected beam, whereby the compensation mentioned is obtained.
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