DE2356596C3

DE2356596C3 - Magnetic deflection system, particularly for television pick-up tubes of the vidicon type

Info

Publication number: DE2356596C3
Application number: DE19732356596
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl.-Ing. 6101 Nieder-Ramstadt Bähring
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Filing date: 1973-11-13
Publication date: 1977-01-13

Description

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Bei Fernsehaufnahmeröhren von kleinem Format, insbesondere bei Vidikonröhren mit 1" Durchmesser und darunter, wie sie z. B. in modernen Farbkameras verwendet werden, wird eine bessere Auflösung des wiedergegebenen Bildes gewünscht, da die dem Bildformat bei 625 Zeilen entsprechende Auflösung zur Zeit nur in der Mitte den Anforderungen in etwa genügt, an den Rändern und in den Bildecken jedoch nicht.For small format television pick-up tubes, especially 1 "diameter vidicon tubes and below, as they z. B. used in modern color cameras, a better resolution of the reproduced image is desired, since the resolution corresponding to the image format at 625 lines Time only in the middle is more or less sufficient for the requirements, but not at the edges and in the corners of the image.

Nun stehen der idealen Schärfenabbildung eines Bündelknotens im Strahlsystem verschiedene physikalische Einflüsse entgegen, die praktisch unüberwindbar scheinen. Dazu gehören: die Geschwindigkeitsstreuung der thermischen Elektronen, die astigmatische Fokussierung der Emission durch das Feld der Wehneltblende, die Erfordernis einer großen Blende, um genügend Elektronen bei begrenzter Emission der Kai node auf die Signalplatte zu bringen, die Inhomogenität an den Rändern der Fokussier- und Ablenkfelder. Der Vidikonbetrieb setzt voraus, daß die Elektronen mit möglichst einheitlicher Geschwindigkeit möglichst senkrecht auf dem Target landen. Damit verbieten sich auch Fokussier- und Ablenksysteme die den Elektronen größere Geschwindigkeitskomponenten senkrecht zur Strahlrichtung erteilen.Now there are various physical properties available for the ideal focus image of a bundle knot in the beam system Against influences that seem practically insurmountable. These include: the speed dispersion the thermal electrons, the astigmatic focusing of the emission through the field of the Wehnelt diaphragm, the requirement of a large aperture to get enough electrons with limited emission of the Kai node to the To bring signal plate, the inhomogeneity at the edges of the focusing and deflection fields. The Vidikon company assumes that the electrons are as perpendicular as possible with the most uniform speed possible land the target. This also prohibits focusing and deflection systems that use electrons give larger velocity components perpendicular to the direction of the jet.

Trotzdem hat es nicht an Versuchen gefehlt, die Fleckschärfe des Strahles auf dem Target zu erhöhen. Man hat z. B. ein elektrostatisches Ablenksystem verwendet und zugleich die Röhrenlänge am Kathodenende vergrößert bzw. das Fokussiersystem so verkürzt, daß das Strahlsystem nicht mehr ■ innerhalb der Fokussierspule liegt Diese Maßnahmen erbrachten zusätzliche Probleme durch Geometriefehler und außerdem den iiachtejl, daß viele bekannte Vidikoijjy-ρεη, ζ. B. mit MulticUodenraster oder mit Bleioxydtarget, nicht verwendet werden können, da sie nicht mit einem elektrostatischen Ablenksystem ausgerüstet sind.Nevertheless, there has been no lack of attempts to increase the spot sharpness of the beam on the target. One has z. B. used an electrostatic deflection system and at the same time the tube length at the cathode end enlarged or shortened the focusing system so that the beam system is no longer ■ within the Focussing coil lies These measures resulted in additional problems due to geometry errors and also the idea that many well-known Vidikoijjy-ρεη, ζ. B. with multicode grid or with lead oxide target, Cannot be used as it does not work with a electrostatic deflection system.

Benutzt man aber zusammen mit der verkürzten Fokussierspule ein normales elektromagnetisches Vidikonablenksystem, so wird zwar an einzelnen Stellen die Fleckschärfe erhöht, insbesondere in der Mitte, jedoch tritt ein sogenannter Diagonalfehler auf, das heißt, in zwei gegenüberliegenden Ecken ist das Bild merklich unscharf.But if you use a normal electromagnetic vidicon deflection system together with the shortened focusing coil, in this way the sharpness of the spots is increased in individual places, especially in the middle, however a so-called diagonal error occurs, i.e. the image is noticeable in two opposite corners blurred.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Ablenksystem in Kombination mit einer am Kathodenende der Röhre verkürzten Fokussierspule anzugeben, bei dem dieser Diagonalfehler vermieden und dadurch eine höhere Auflösung der Aufnahmeröhre bei guter Geometrie erhalten wird. Ein solches System bringt einen wesentlichen Fortschritt auf dem Gebiet der Fernsehkameras durch höhere Auflösung oder durch die Möglichkeit kleinere Röhren zu verwenden.The invention is now based on the object of a deflection system in combination with one at the cathode end specify the tube shortened focusing coil, in which this diagonal error is avoided and thereby a higher resolution of the pickup tube is obtained with good geometry. Such a system brings a significant advance in the field of television cameras through higher resolution or through the possibility of using smaller tubes.

Das erfindungsgemäße magnetische Ablenksystem für Fernsehaufnahmeröhren, insbesondere des Vidikontyps, bei dem zum Zwecke des orthogonalen Auftreffens des Elektronenstrahls auf die Signalplatte die Ablenkfelder und das Fokussierfeld einander senkrecht durchdringen und zur Verbesserung der Auflösung kurze Ablenk- und Fokussierspulen verwendet werden, welche sich innerhalb einer Abschirmung befinden ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkspulen verwendet werden, die Sattelspulen sind, deren vordere Stirnseite außerhalb der sie umgebenden Abschirmung liegen. Ein anderer Weg, die von den Stirnleitern ausgehende Verzerrung zu vermeiden, besteht darin, daß die Abienkspulen als Toroidspulen auf einen Ferritiylinder gewickelt und in beiden Fällen kann man noch zur Vermeidung von Streufeldern einen weiteren Abschirmmantel vorsehen, der das ganze System umschließtThe magnetic deflection system according to the invention for television pick-up tubes, in particular of the vidicon type, in the case of the deflection fields for the purpose of the orthogonal impingement of the electron beam on the signal plate and the focusing field penetrate each other perpendicularly and short to improve the resolution Deflection and focus coils are used, which are located within a shield characterized in that the deflection coils are used which are saddle coils, the frontal ones Face outside of the surrounding shield. Another way, that of the forehead ladders To avoid outgoing distortion, the Abienkspulen as toroidal coils on a Ferritiylinder wound and in both cases one can To avoid stray fields, provide another shielding jacket that covers the entire system encloses

Im folgenden wird der Erfindungsgedanke näher erläutert. Hierzu wird auf die Begleitzeichnung bezug genommen von denenThe concept of the invention is explained in more detail below. For this, reference is made to the accompanying drawing taken from those

F i g. 1 ein erfindungsgemäßes Fokussier- und Ablenksystem mit Sattelspulen undF i g. 1 shows a focusing and deflection system according to the invention with saddle coils and

F i g. 2 ein solches mit Toroidspulen zeigtF i g. 2 shows one with toroidal coils

Die an sich bekannten Ablenkbedingungen bei idealen Fokussier- und Ablenkfeldern können formelmäßig folgendermaßen dargestellt werden: Bei sich durchdringendem Ablenk- und Fokussierfeld entsteht ein aus beiden Feldern resultierendes Feld, an dem der Elektronenstrahl entlang wendelt; daher erreicht die Wendelung in periodischen AbständenThe deflection conditions, known per se, in the case of ideal focusing and deflection fields, can be expressed in a formula can be represented as follows: When the deflection and focusing field penetrate one another, arises a field resulting from both fields, along which the electron beam wiggles; therefore achieved the Twisting at periodic intervals

I +I +

V₀ -2.-7 Bf ψ V ₀ -2.-7 Bf ψ

W)W)

10⁷ 10 ⁷

vom Eintritt des Strahles in den Feldraum die gleiche Steigung wie am Eintrittspunkt des Strahles in diesen.from the entry of the ray into the field space the same Incline as at the point of entry of the ray into this.

V₀ ist die Eintrittsgeschwindigkeit der Elektronen in den Ablenkraum, B\ die magnetische Liniendichte des Ablenkfeldes und B₂ die Liniendichte des Fokussierfeldes. V ₀ is the entry speed of the electrons into the deflection space, B \ the magnetic line density of the deflection field and B ₂ the line density of the focusing field.

Tritt der Elektronenstrahl achsenparallel in das Feld ein, so erreicht der Strahl an diesen ausgeprägten Punkten ebenfalls Achsenparallelität. Tritt er in einem anderen Winkel ein, so erreicht er wiederum an diesenIf the electron beam enters the field parallel to the axis, the beam reaches pronounced ones Points also axis parallelism. He occurs in one another angle, he again reaches this

Punkten die Richtung dieses Winkels. Das bedeutet, daß der Strahl in den Abständen Zu. auch fokussiert wird, wenn der Eintrittspunkt in das Fokussierf eld der Ort des Strahlsystems ist Reicht ein solches System über das ganze Strahlsystem des Vidikons, so bekommt man ein Abbildungsverhältnis 1 :1. Ist das Ablenksystem aber kürzer als diese Strecke und liegt es näher zum Target hin, so bekommt man eine elektronenoptische Verkleinerung >ies Bildpunktes. Werden, wie es beim Vidikon üblich war, Sattelspulen verwendet, so sind für die Ablenkfelder bei den kürzeren Spulen stärkere Ablenkfeldstärken erforderlich. Das hat aber zur Folge, daß die Stirnleiterfelder der Sattelspulen ebenfalls stärker werden. Da diese den Stromleiter in geschlossenen Kurven umgeben, haben diese Felder auch eine Komponente, die in Richtung des Fokussierfeldes liegt, und da in den Diagonalen des Rasters in der einen Dragonalrichturijg die Summe der V- und //-Stromleiterkomponenten vorhanden ist, in der anderen die Differenz, entsteht ein Diagonalfehler, der bei Ablenksystemen mit elektrooptischer Verkleinerung des Bildpunktes besonders stark ist und sich dadurch äußert, daß die Auflösung des Bildes in den Ecken über die Diagonale gesehen unterschiedlich ist. Erfindungsgemäß wird dieser Fehler dadurch beseitigt, daß Spulensysteme verwendet werden, die nach der Targetseite hin, wo der Elektronenstrahl den Stirnleitern infolge der Strahlablenkung besonde-s nahe kommt, keine Stirnleiterfelder haben. Das kann nach der Erfindung (Fig. 1) dadurch erreicht werden, daß bei Verwendung von Sattelspulen die vorderen Stirnleiter (in Targetnähe) außerhalb der Abschirmung liegen, oder nach Anspruch 3 anstatt Sattelspulen Toroidspulen verwendet werden, die um die Abschirmung gewickelt sind (F ig. 2).Score the direction of this angle. This means that the beam is at the intervals to. It is also focused if the point of entry into the focusing field is the location of the beam system. If such a system extends over the entire beam system of the vidicon, you get an image ratio of 1: 1. However, if the deflection system is shorter than this distance and if it is closer to the target, then one gets an electron-optical reduction of this image point. If, as was customary with the Vidikon, saddle coils are used, stronger deflection field strengths are required for the deflection fields in the case of the shorter coils. However, this has the consequence that the front conductor fields of the saddle coils are also stronger. Since these surround the conductor in closed curves, these fields also have a component that lies in the direction of the focusing field, and since the sum of the V and // conductor components is present in the diagonals of the grid in one dragonal direction, in the other the difference, a diagonal error arises, which is particularly strong in deflection systems with electro-optical reduction of the image point and manifests itself in the fact that the resolution of the image in the corners is different across the diagonal. According to the invention, this error is eliminated in that coil systems are used which have no end conductor fields towards the target side, where the electron beam comes particularly close to the end conductors as a result of the beam deflection. This can be achieved according to the invention (Fig. 1) in that, when using saddle coils, the front end conductors (near the target) are outside the shield, or, according to claim 3, instead of saddle coils, toroidal coils are used that are wound around the shield (Fig . 2).

Mit 6 und 7 der F i g. 1 sind die vorderen Stirnleiter (in Nähe des Targets des Vidikons, die außerhalb der Abschirmung liegen) bezeichnet. Um eine Streuung der Felder nach außen zu verhindern, kann um beide Systeme ein weiterer Abscbirmzylinder gelegt werden, der hier der Vereinfachung der Zeichnung halber nicht gezeigt ist: Wie in F i g. 1 und 2 deutlich dargestellt, sind sowohl das Ablenksystem als auch das Fokussiersystem gegenüber der Länge des Elektronenstrahls verkürzt Durch diese Verkürzung ist die erwünschte Verkleinerung des Elektronenstrahlquerschnitts bedingt; daß esWith 6 and 7 of FIG. 1 are the front forehead conductors (near the target of the vidicon, those outside the Shielding). In order to prevent the fields from scattering outwards, both Systems another shield cylinder can be placed, which is not here for the sake of simplification of the drawing is shown: As in FIG. 1 and 2 clearly shown are both the deflection system and the focusing system shortened compared to the length of the electron beam. This shortening is the desired reduction of the electron beam cross-section conditional; that it

ίο hierbei aber nicht zu Diagonalfehlern und Geometriefehlern kommt, wird durch die erfindungsgemäße Maßnahme der Unterdrückung des Stirnleiterfeldes erreicht. In Fig. 1 ist 1 eine Vidikonröhre, 2 eine • Fokussierspule, während 3 und 4 sowie 6 und 7 die Stirnleiter der Ablenkspulen für vertikale und horizontale Ablenkung gekennzeichnet sind. Mit 5 wird ein Abschirmzylinder dargestellt, der aus hochpermeablem Material besteht Erfindungsgemäß sind nun die Stirnleiter der Ablenkspulen auf der Targetseite umgebogen, so daß die auf einem Umfangsteil der Röhre verlaufenden Stromleiter 6 und 7 sich außerhalb der Abschirmung 5 befinden. In Fig.2 ist für die Ablenkung eine von der Bildwiedergaberöhre her bekannte Toroidspule verwendet worden. Die Toroidspule besteht aus einem Zylinder 5 aus hochpermeablem Material, auf welchem mit einer Versetzung von 90° die Wicklungen für die vertikale und horizontale Ablenkung 3 und 4 aufgebracht sind. Innerhalb der Toroidspule ist wiederum wie in F i g. 1 innerhalb der Sattelspule die Fokussierspule 2 angebracht.However, diagonal errors and geometrical errors do not occur here, the measure according to the invention achieves the suppression of the front conductor field. In Fig. 1, 1 is a vidicon tube, 2 is a • focusing coil, while 3 and 4 as well as 6 and 7 are the end conductors of the deflection coils for vertical and horizontal deflection. 5 shows a shielding cylinder made of highly permeable material. In FIG. 2, a toroidal coil known from the picture display tube has been used for the deflection. The toroidal coil consists of a cylinder 5 made of highly permeable material on which the windings for the vertical and horizontal deflection 3 and 4 are applied with an offset of 90 °. Inside the toroidal coil is again as in FIG. 1, the focusing coil 2 is attached inside the saddle coil.

Die Systeme gemäß F i g. 1 und 2 ergeben eine etwa gleichwertige Verbesserung der Bildschärfe ohne nachteilige Eckenfehler der Auflösung. Der Energiebedarf ist bei der Konstruktion gemäß Fig.2 etwas erhöht, da der außerhalb des Abschirmzylinders 5 liegende Wicklungsteil ohne Einwirkung auf den Elektronenstrahl istThe systems according to FIG. 1 and 2 result in an approximately equivalent improvement in image sharpness without disadvantageous corner flaws of resolution. The energy requirement is something in the construction according to Figure 2 increased, since the outside of the shielding cylinder 5 winding part without affecting the Electron beam is

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

J, in particular from Vidikontyp where> 4gni purposes of the orthogonal incidence the Ablenkfel _· and the focusing field vertically% penetrate A magnetic deflection iüjr Fernsebaufnah I roeröhren the electron beam on the signal plate of each other and to improve the resolution Λ short deflecting and focusing coils are used iö ', which are located within a shield, daifarph characterized that the ^ bienkspulen {3,4), £ iattelspulen are, the front end face (6,7) outside of the surrounding shield (5).

2. deflection system according to claim 1, characterized characterized, that saddle coils (3, 4) shielded by a ferromagnetic cylinder (5) are used, the end conductor (6, 7) on the side of the target to the outside of the Shielding cylinder (5) are bent back.

3. Magnetic deflection system for television pick-up tubes, particularly of the vidicon type, in which for the purpose of orthogonal impingement of the electron beam on the signal plate, a deflection field and penetrate a focusing field vertically and to improve the resolution short deflection and focusing coils are used, characterized in that the deflection coils (3, 4 in F i g. 2) are wound as toroidal coils on a ferrite cylinder (5 in FIG. 2).

4. deflection system according to any one of the preceding claims, characterized in that the system is surrounded by another shield