DE2830696C2

DE2830696C2 - Bildaufnahmevorrichtung

Info

Publication number: DE2830696C2
Application number: DE2830696A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Echigo; Yoshiaki Yokohama Hashizume; Motoji Kajimura
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1977-08-26
Filing date: 1978-07-12
Publication date: 1984-01-12
Also published as: DE2830696A1; US4382213A; GB1597028A; CA1109919A

Description

1) der Abstand zwischen der Speicherplatte (13) und der Begrenzerblende (10) beträgt mindestens das 5,5fache des größten Durchmessers (D)der Fokussierelektrode (U),

2) die Mittel zur Erzeugung des Fokussiermagnetfeldes sind so gestaltet, daG sich zwisuhen Speicherplatte (13) und Begrenzerblende (10) die folgende Verteilungskurve (Fb, F_t-, F^fürdas Fokussiermagnetfeld ergibt:

2.1) die Verteilungskurve (Fi„ F_c, Fd) des ^: Fokussierungsmagnetfcldes weist zwei

Maxima auf, von denen eines nahe bei der Speicherplatte (13) und eines nahe der Begrenzerblende (10) gelegen ist,

2.2) in Längsrichtung der Bildaufnahmeröhre (2) variiert das Fokussiermagnetfeld derart, daß die Halbwertsbreite (fm) der Verteilungskurve (Fi* Fa F<i)des Fokussiermagnetfelds mindestens 85% des Abstands (L) zwischen Speicherplatte (ί3) und Begrenzerblende (10) beträgt.

2. Bildaufnahmevornchtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbwertsbreite (dw) der Verteilungskurve (Db, A-) des Ablenkmagnetfelds in Längsrichtung der Bildaufnahmeröhre ;(2) mindestens 55% des Abstands zwischen 'Speicherplatte (13) und Begrenzerblende (10) beträgt.

3. Bildaufnahmevornchtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Jochanordnung ein Paar von scheibenförmigen Polstücken (14) aufweist, die jeweih an die Enden der Jochanordnung befestigt sind.

4. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polstücke (14) aus einem Metall wie reinem Eisen oder niedriggekohltem Stahl hergestellt sind.

5. Bildaufnahmevornchtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polstücke (14) Permanentmagnete sind.

6. Bildaufnahmevornchtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Jochanordnung weiterhin mehrere parallel zu ihrer Achse angeordnete Permanentmagnetstäbe (18) auf v/eist.

7. Bildaufnahmevornchtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung des Fokussiermagnetfeides aus mehreren Permanentmagnetstäben (19) gebildet sind, die parallel zur Achse der Jochanordnung verlaufend angeordnet sind.

Die Erfindung betrifft eine Bildaufnahmevorrichtung

nach'dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Bildaufnahmevornchtung ist aus der US-PS 36 91 423 bekannt. Diese bekannte Bildaufnahmevorrichtung enthält auch eine Jochanordnung mit Mitteln zur Erzeugung eines Fokussiermagnetfeides und eines Ablenkmagnetfeldes. Das wesentliche dieser bekannten Bildaufnahmevornchtung besteht darin, eine Fokussiereinrichtung zu verwenden, die aus einem magnetischen Abschnitt und einem elektrostatischen

ίο Abschnitt besteht. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß der der magnetischen Fokussiereinrichtung zugeführte Strom so eingestellt wird, daß er eine magnetische Flußdichte erzeugt, die zwischen 20 und 80% derjenigen magnetischen Flußdichte beträgt, die ohne zusätzlichen elektrostatischen Abschnitt nötig wäre. Nähere Angaben über die Verteilung der Fokussiermagnetfeldstärke zwischen Speicherplatte und Begrenzerblende sind nicht zu entnehmen.

Aus der US-PS 39 61 219 ist ein elektronenoptisches ,.System mit einer magnetischen Fokussiereinrichtung

".:: und einem magnetischen Ablenksystem und schließlich auch mit einer Begrenzerblende und einer Speicherplatte bekannt. Bei dieser bekannten Konstruktion ist die Fokussierspule so dimensioniert, daß die axiale FeId-

komponente der Fokussierspule zur Speicherplatte hin zunimmt. Mit anderen Worten fällt die Msgnetfeldstärke des Fokussiermagnetfeides zur Kathode des Systems hin allmählich ab. Die Halbwertsbreite der Verteilungskurve des Fokussiermagnetfeides beträgt hier ungefähr 50% des Abstands zwischen Speicherplatte und Begrenzerblende. Die Verteilungskurve besitzt nur ein Maximum.

F i g. 1B veranschaulicht eine bisherige Bildaufnahmeyorrichtung mit einer bekannten Vidikon-Aufnahmeröhre, nämlich einer mit niedriger Geschwindigkeit abtastenden Bildaufnahmeröhre, und mit einer bekannten Jochanordnung, die Magnetfelder zum Fokussieren und Ablenken einer Elektronenstrahls erzeugt.
Diese bekannte Bildaufnahmevornchtung 1 gemäß Fig. IB umfaßt eine Bildaufnahmeröhre 2, eine Fokussierspule 3, eine Ablenkspule 4 und eine Abgleichspule 5. Innerhalb der Röhre 2 sind längs deren Achse der Reihe nach ein Heizelement 6, eine Kathode 7, eine Strahlsteuerelektrode 8, eine Beschleunigungselektrode 9, eine Begrenzerblende 10 zur Begrenzung des Elektronenstrahls, eine Fokussierelektrode 11, eine Gitterelektrode 12 und eine Speicherplatte 13 angeordnet.
Die Kathode 7 wird durch das Heizelement 6 zur Erzeugung eines Elektronenstrahls geheizt, der durch die an einem negativen Potential liegende Strahlsteuerelektrode 8 gesteuert und dann durch die Beschleunigungselektrode 9 beschleunigt wird. Der Elektronenstrahl wird sowohl bezüglich seines Durchmessers als auch bezüglich seiner Geschwindigkeit durch die Begrenzerblende 10 begrenzt und zum Fokussier- und Ablenkbereich der Bildaufnahmeröhre geleitet. In letzterem wird der Elektronenstrahl durch ein Magnetfeld, das durch die außerhalb der Röhre 2 angeordnete Fokussierspule 3 erzeugt wird, fokussiert und durch ein Magnetfeld, das durch die ebenfalls außerhalb der Röhre 2 angeordnete Ablenkspule 4 erzeugt wird, abgelenkt. Sodann wird der Elektronenstrahl durch eine Kollimatorlinse, die durch ein elektrisches Feld nahe der Gitterelektrode 12 gebildet wird, so gebogen, daß er parallel zur Achse der Röhre 2 verläuft und zur einwandfreien Abtastung senkrecht auf die Speicherplatte 13 trifft.

«■* Λ

Für die wirksame Fokussierung und Ablenkung eines Elektronenstrahls ist es erforderlich, die Aberration der Elektronenstrahlfokussierung zu verkleinern, die geometrische Verzeichnung des Biids aufgrund der Elektronenstrahlablenkung weitgehend zu verringern, den Elektronenstrahl auf jeden Flächenabscbniit der Speicherplatte senkrecht auftreffen zu lassen und den sich aus der Elektronenstrahlablenkung ergebenden Fokussierfehler an den Randbereichen eines Aufnahmebilds zu verkleinern. Bei der Büdaufnahnievorrichtung gemäß F i g. 1B wird die Bewegung des Elektronenstrahls durch ein elektromagnetisches Feld bestimmt, d.h. durch die Kombination eines in der Röhre 2 erzeugten elektrostatischen Felds mit einem durch die Jochanordnung, die durch die Fokussierspule 3 und die Ablenkspule 4 gebildet wird, erzeugten Magnetfeld. Insbesondere wird ein durch das AblenkmagnetfeL abgelenkter Elektronenstrahl durch eine Kollimatorlinse, welche durch die Potentialverteilung zwischen der Fokussierelektrode 11 und der Gitterelektrode 12 gebildet wird, weiter gebogen, so daß er senkrecht auf die Speicherplatte 13 auftrifft.

j Längs der Achse der Biidaufnahmevorrichtung nach F i g. 1B sind eine typische Fokussiermagnetfeldverteilung Fa, eine typische Ablenkmagrretfeldverteilung Da und eine typische elektrische Potentialverteilung Va zu beobachten, wie sie in Fig. IA dargestellt sind. Die Abgleichspule 5 erzeugt ein Magnetfeld, das bei der Beschleunigungselektrode 9 auf den Elektronenstrahl einwirkt und welches sowohl vertikale als auch horizontale Geschwindigkeitskomponenten des Elektronenstrahls einstellt Das durch die Abgleichspule 5 erzeugte Magnetfeld besitzt die in Fig. IA durch die Linie Aa angegebene Verteilung. Die Abgleichspule 5 kann dabei durch einen Permanentmagneten ersetzt werden.

Wie die Kurve Va in Fig. IA zeigt, verteilt sich das elektrische Potential praktisch gleichmäßig zwischen der Beschleunigungselektrode 9 und der zwischen Fokussierelektrode 11 und Gitterelektrode J2 gebildeten Kollimatorlinse. Von letzterer fällt jedoch das elektrische Potential zur Speicherplatte hin scharf auf ein niedriges Speicherplatten-Oberflächenpotential ab, das nahezu dem Potential der Kathode 7 gleich ist. Mit anderen Worten: die elektrische Potentialverteilung Va zwischen der Kollimatorlinse und der Speicherplatte 13 ergibt ein hohes elektrisches Verzögerungsfeld. Die Bildaufnahmeröhre 2 wird daher auch als »Langsamabtast-Bildaufnahmeröhre« bezeichnet. Das von der Fokussierspule 3 erzeugte Fokussiermagnetfeld besitzt die durch die glockenförmige Kurve Fa in Fig. IA gezeigte Verteilung; diesbezüglich ähnelt es einem Magnetfeld, das durch eine Solenoidspule erzeugt wird und sich in Axialrichtung einer Bildaufnahmeröhre erstreckt. Das durch die Ablenkspule 4 erzeugte Ablenkmagnetfeld besteht aus einem vertikalen und einem horizontalen Magnetfeld und entspricht in seiner Stärkeverteilung der glockenförmigen Kurve Da gemäß Fig. IA. die nur eine Richtung angibt Bezüglich der Stärkeverteilung ist das Ablenkmagnetfeld somit dem Fokussiermagnetfeld ähnlich.

Die bisherige, vorstehend beschriebene Bildaufnahmevorrichtung ist insofern nachteilig, als der Amplitudenmodulationsgrad (Bewertungsfaktor, der effektiv ,das Bildauflösungsvermögen wiedergibt) in den Bildrandbereichen niedrig ist, obgleich ihre Auflösung, d. h. ihr Amplitudenmodulationsgrad, im Vergleich zu einem Fokussiersystem mit elektrischem Feld im Mittelbereich des Aufnahmebilds hoch ist. Der Amplitudenmodulationsgrad ist daher im Gesamtbild nicht gleichmäßig. Dieser Mangel ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, daß die Elektronenstrahipunkte in den Randbereichen ', größer als im Mittelbereich der Speicherplatte und gegenüber den Punkten im Mittelbereich verformt sind. Diese unerwünschte Defokussierung des Elektronenstrahls in den Randbereichen der Speicherplatte kann zu einem gewissen Grad vermindert werden, wenn das

κι Ablenkmagnetfeld an der am weitesten von der Speicherplatte entfernten Stelle erzeugt und dadurch der Ablenkwinkel sowie die Entfernung zwischen der Fokussierfläche des Strahls und den Randbereichen der Speicherplatte verringert werden. Eine Erzeugung eines Ablenkfelds an einer möglichst weit von der Speicherplatte entfernten Stelle bedeutet jedoch eine Vergrößerung der Verzeichnung oder Verzerrung des Elektronenstrahls im Fokussierbereich. Wenn weiterhin ein Ablenkfeld an weit von der Speicherplatte 13 entfernter Stelle erzeugt wird, muß die Vergrößerung einer Fo.kussierlinse erhöht werden, wodurch sich Strahlastig-'matismus und Größe der Strahlpunkte in den Randbe-

_v reichen des Aufnahmebilds vergrößern und der Amplitudenmodulationsgrad in den Randbereichen des Aufnahmebilds abnimmt. Kurz gesagt, bedeutet die Anordnung einer Ablenkmagnetspule an weit von der -Speicherplatte entfernter Stelle eine Behinderung der Verbesserung des Amplitudenmodulationsgrads in den 'Bildrandbereichen. In der Praxis ist zudem auch der Abstand zwischen der Speicherplatte und der Ablenkmagnetspule begrenzt.

Bei der Bildaufnahmevorrichtung nach F i g. 1B erscheinen die Strahlpunkte in den Randbereichen der Speicherplatte 13 gemäß Fig.2 länglich bzw. oval verformt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Elektronenstrahl je nach der kichtung der Abtastablenkung verzerrt bzw. verzeichnet wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, die Biidaufnahmevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 hinsichtlich des Bildauflösungsvermögens speziell in den Randbereichen der Speicherplatte wesentlich zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einer Biidaufnahmevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung an'-.nd von Ausführungsbeispielen im Vergleich zum Stand der Technik unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt

F i g. 1A eine graphische Darstellung der Verteilungs-.kurven von Magnetfeldstärken und eines elektrischen Feldes längs der Röhrenachse einer bisherigen Biidaufnahmevorrichtung,

F i g. 1B eine schematische Schnittansicht der Lisherigen Biidaufnahmevorrichtung, bei welcher die Vertei- · lungskurven nach F i g. 1A zu beobachten sind,

F i g. 2 eine schematische Darstellung verschiedener Formen eines Elektronenstrahlpunkts auf der Fläche einer Speicherplatte,

F i g. 3 eine graphische Darstellung der Verteilungskurven eines Magnetfelds und eines elektrischen Felds bei einer Biidaufnahmevorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

F i g. 4 eine schematische Schnittansicht einer Bildaufnahmevorrichtung, bei welcher die Verteilungskurven nach F i g. 3 zu beobachten sind,

F i g. 5A eine graphische Darstellung, deren Kurven die Verhältnisse ARu zwischen dem niedrigsten Amplitudenmoduiationsgrad in den Randbereichen eines Aufnahmebilds und dem Amplitudenmoduiationsgrad im Mittelbereich des Bilds veranschaulichen, wobei die Verhältnisse ARu durch eine relative Änderung zwischen den Fokussierströmen IL1 und IL 3 bestimmt werden.

Fig.5B eine graphische Darstellung, deren Kurven die durch eine relative änderung zwischen den Fokussierströmen ILi und IL3 bestimmten Amplituidenmodulationsgrade ARm im Mitielbereich eines Aufnahmebilds zeigen,

Fig.6 graphische Darstellungen der Wellenformen von Ausgangisignalen bei einer bisherigen Vorrichtung und der Bildaufnahmevorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bei Abtastung eines Aufnahmebilds längs dreier Horizontalabtastzeilen über Obere, mittlere und untere Bereiche des Bilds,

F i g. 7 eine Schnittansicht einer Jochanordnung und

F i g. 8 bis 10 der F i g. 7 Darstellungen abgewandelter lochanordnungen nach Ausführungsbeispielen der Erfindung.

Nachdem die F i g. 1A bis 2 eingangs bereits erläutert worden sind, ist im folgenden eine bevorzugte Ausführungsform mit Merkmalen nach der Erfindung im einzelnen beschrieben.

Gemäß Fig.4 umfaßt eine Bildaufnahmevorrichtung J eine Bildaufnahme-Röhre 2 und eine Jochanordnung. Letztere umfaßt ihrerseits eine Fokussierspule 3, eine Ablenkspule 4 und eine Abgleichspule 5, die außerhalb der Röhre 2 angeordnet sind. Innerhalb der Röhre 2 sind längs deren Achse der Reihe nach ein Heizelement 6, .eine Kathode 7. eine Sirahlsteuerelektrode 8, eine ßeschleunigungselektrode 9, eine Begrenzerblende 10. eine Fokussierelektrode U, eine Gitterelektrode 12 und eine Speicherplatte 13 angeordnet

Die Begrenzerblende 10 und die Speicherplatte 13 lind so angeordnet, daß der Abstand L zwischen ihnen das 6,5fache des größten Durchmessers D der Fokussierelektrode Jl beträgt. Somit gilt L/D=b,5.

Unmittelbar nach seinem Austritt aus der Begrenzerblende 10 gelangt der Elektronenstrahl in ein Fokussiermagnetfeld, dessen Stärke 28% der maximalen Magnetfeldstärke beträgt, die von der Fokussierspule 3 geliefert werden kann. Während sein Divergenzwinkel durch das Fokussiermagnetfeld begrenzt wird, wird der Elektronenstrahl zu einem ersten Magnetfeldbereich M maximaler Stärke mit einer Fokussiermagnetfeldverteilung Fb gemäß Fig.3 geleitet. Danach wird der Elektronenstrahl durch ein von der Ablenkspule 4 erzeugtes Ablenkmagnetfeld mit einer Verteilung Db abgelenkt. Die Stelle, an welcher das Ablenkmagnetfeld auf den Elektronenstrahl einwirkt, befindet sich möglichst dicht an der Beschleunigungselektrode 9.

Aufgrund der erwähnten Lagenbeziehung zwischen der Begrenzerblende 10 und der Speicherplatte 13 sowie zwischen Fokussier- und Ablenkmagnetfeld wird die Verzerrung der Elektronenstrahl-Punkte auf den Randabschnitten der Speicherplatte 13 verringert, so daß der Amplitudenmodulationsgrad über die gesamte Bildfläche hinweg vergleichmäßigt wird.

Die Fokussiermagnetfeldverteilung Fb umfaßt außerdem einen Bereich P, der vom ersten Bereich M maximaler Feldstärke zur Speicherplatte 13 reicht, und die Ablenkmagnetfeldverteilung Db besitzt einen Bereich gleichmäßiger Stärke, der sich von einer Stelle nahe des schwachen Bereichs P zur Speicherplatte 13 erstreckt. Durch das Zusammenwirken zwischen diesen Fokussier- und Ablenkmagnetfeldern wird eine Verzerrung der Strahlpunkte gemildert. Der Elektronenstrahl wird nämlich durch das Fokussiermagnetfeld gedreht und dann durch das Ablenkmagnetfeld verformt, jedoch aufgrund des Zusammenwirkens zwischen Fokussierund Ablenkmagnetfeld nur zu einem begrenzten Grad. Die Fokussiermagnetfeldverteilung Fb besitzt weiterhin einen zweiten Bereich N maximaler Feldstärke, der zwischen dem Bereich P und der Speicherplatte 13 ziemlich dicht an letzterer liegt. Dieser zweite Bereich N unterdrückt eine Zunahme der Elektronenstrahlverzerrüng im Ablenkmagnetfeld nahe der Speicherplatte 13. ■Außerdem verringert der Bereich A/die Aberration des Elektronenstrahls in einem Kollimatorlinsenbereich zwischen der Fokussierelektrode 11 und der Gitterelektrode 12. Der Bereich N dient also zur Begrenzung des Durchmessers der Elektronenstrahlpunkte auf der Speicherplatte 13 und damit zur Verringerung der Vergrößerung einer Fokussierlinse. Hierdurch wird effektiv der Amplitudenmoduiationsgrad in den Randbereichen des Aufnahmebilds verbessert, wodurch der .Amplitudenmodulationsgrad des gesamten Aufnahmebilds vergleichmäßigt wird.

Derjenige Bereich zwischen Speicherplatte 13 und Begrenzerblende 10, in dem die Fokussiermagnetfeldstärke mindestens die Hälfte der maximalen Fokussiermagnetfeldstärke beträgt (»Halbwertsbreite /50«), liegt bei 97% des Abstands L zwischen Speicherplatte 13 und Begrenzerblende 10 (vgl. F i g. 3).

Dies stellt ein anderes wesentliches Merkmal der .Bildaufnahmevorrichtung gemäß Fig.4 dar. Der in der Nähe der Speicherplatte 13 gelegene Teil des Fokussiermagnetfelds wirkt als Divergenzmagnetfeld, welches einen auf die Randabschnitte der Speicherplatte 13 gerichteten Fokussierpunkt des Elektronenstrahls dicht an den Randabschnitten ausrichtet.

Die Fokussierelektrode 11 und die Gitterelektrode 12 bilden eine Kollimatorlinse. Letztere besitzt eine kleine, jedoch so große Vergrößerung, daß der kleine Abienkwinkei des Elektronenstrahls kompensiert wird.

Die Ablenkmagnetfeldverteilung Db enthält einen Dämpfungsbereich, der möglichst dicht an der Speicherplatte 13 liegt. Das Ablenkmagnetfeld kann auf der Achse der Vorrichtung so verlängert werden, daß in der Nähe der Speicherplatte 13 ein Magnetfeld mit 10% der maximalen Stärke vorhanden ist. In diesem Fall kann die Strahlverzerrung, die in dem in der Nähe der Speicherplatte 13 bestehenden Teil des Ablenkmagnetfelds hervorgerufen wird, auf der gesamten Strecke bis zum Auftreffen des Elektronenstrahls auf der Speicherplatte 13 reduziert werden. In diesem Fall beträgt die Halbwertsbreite dso der Ablenkmagnetfeldverteilung 67% des Abstands L zwischen der Begrenzerblende 10 und der Speicherplatte 13; somit gilt dw/L=0,67.

Bei der Bildaufnahmevorrichtung gemäß F i g. 4 sind die Größe der Bildaufnahmeröhre 2 sowie die Verteilungen von Fokussier- und Ablenkmagnetfeld so gewählt, daß folgendes gilt: L/D= 6,5, f₅₀/L=0,97 und cfeo/L=0,67. Die Parameter L/D, fsa/L und d^/L brauchen jedoch nicht unbedingt auf diese speziellen Werte bzw. Größen begrenzt zu sein. Die Vorrichtung arbeitet auch dann noch wirksam, wenn UD=5,5 oder mehr, /so/Z.=O,85 oder mehr und dsa/L=0,55 oder mehr betragen. d%/L braucht nicht 0,55 oder mehr zu

betragen, solange L/D= 0,55 oder größer und fso/L= 0,85 oder größer sind.

Wenn D/L, f^/L und d₅₀/L jeweils 0,55,0,85 bzw. 0,55 betragen, zeigen das Fokussier- und das Ablenkmagnetfeld die in F i g. 3 in gestrichelten Linien Fc bzw. Dc angegebenen Magnetfeldverteilungen. Bei dieser Abwandlung wird ebenfalls der Amplitudenmodulationsgrad in den Randbereichen des Aufnahmebilds verbessert, und der Amplitudenmodulationsgrad des gesamten Aufnahmebilds wird vergleichmäßigt.

Bei beiden Ausführungsformen werden diese Fokussier- und Ablenkmagnetfeldverteilungen gemäß F i g. 3 erzieh, wenn die Gitterelektrode Yl, die Fokussierelektrode 11, die Beschleunigungselektrode 9 und die Kathode 7 an 750 V, 680 V, 300 V bzw. 0 V liegen. Zur Steuerung der Elektronenstrahlfokussierung auf der Speicherplatte 13 wird die Stärke des Fokussiermagnetfelds unter Aufrechterhaltung der Verteilung Fb variiert, oder die Fokussierelektrodenspannung wird in der Größenordnung von 680 V variiert, während die "Stärke des Fokussiermagnetfelds auf eine bestimmte Größe eingestellt wird.

Um die Feldstärke des Fokussiermagnetfelds zu ändern, wurden verschiedene Fokussierströme Il 1, /12 und Il3 an die drei Abschnitte L\, Li bzw. Lz der Fokussierspule 3 angelegt, die in der angegebenen •Reihenfolge zur Beschleunigungselektrode 9 hin angeordnet sind. Bei Änderung der Fokussierströme Il ι und ILi wurden gemäß Fi g. 5B verschiedene Amplitudenmodulationsgrade ARm im Mittelbereich des Aufnahmebilds erhalten. Dies bedeutet, daß jeder Amplitudenmodulalionsgrad ARm durch die Fokussierströme Il ι und Il 3 bestimmt wurde. Bei Änderung der Fokussierströme k 1 und I 1.3 wurden auf ähnliche Weise verschiedene Amplitudenmodulationsgrade in den 'Randbereichen des Aufnahmebilds erhalten. Das Ver- · hältnis zwischen der kleinsten Amplitudenmodulation in den Randbereichen und dem Amplitudenmodulationsgrad ARm wurde berechnet, wobei diese Berechnungen die Gleichmäßigkeit des Amplitudenmodulationsgrads des gesamten Aufnahmebilds verdeutlichten. Die se' erhaltenen Verhältnisse ARu wurden gemäß Fi g. 5A in bezug auf die Fokussierströme /;. 1 und I_L1 ausgewertet.

Die beiden Fokussierströme //. 1 und h. ι wurden gemessen, während der Fokussierstrom 11.2 so eingestellt wurde, daß eine Fokussiermagnetfeldverteilung gemäß Fig.3 aufrechterhalten wurde, sofern die Kathode 7 und die Elektroden 9, 11 und 12 an den richtigen Spannungen lagen. Gemäß F i g. 5B vergrößert sich ARm proportional zur Stärke des Magnetfelds in der Nähe der Speicherplatte !3, was dem

Tabelle 1

Fokussierstrom Jn entspricht. Fig.5A zeigt,,daß ARu proportional sowohl zur Stärke des Magnetfelds nahe der ΒβεσηΙευΓ^μη^εβΙβ^π^β 9 entsprechend dem Rokussierstrom Ilv&\s auch zur Stärke des Magnetfelds nahe der Speicherplatte 13 entsprechend dem Fokussierstrom Il\ zunimmt. Infolgedessen verringert sichdie Stärke des durch den Abschnitt Lq der Fokussierspule 3 erzeugten Magnetfelds geringfügig.

Die geschwärzten Dreiecke irf'F i g.'5A und 5B geben die Größen von ARm und ARu an, welche der Fokussiermagnetfeldverteilung Fb gemäß F i g. 3 entsprechen. Diese Symbole veranschaulichen, daß bei der Vorrichtung gemäß Fig.4 die Gleichmäßigkeit des Amplitudenmodulationsgrads des gesamten Bildschirms (d. h. ARu) nahezu auf den maximalen Wert angehoben wird, während gleichzeitig auch der Amplitudenmodulationsgrad ARm im Mittelbereich des Bildschirms jangehoben wird. Selbstverständlich kann ARm bei gleichzeitiger Anhebung von ARu auf die maximale ■Größe angehoben werden, sofern nicht die resultierende Fokussiermagnetfeldverteilung die Elektronenstrahlverzerrung nicht in einem ausreichenden Maß zu verringern vermag.

^; Das Fokussiermagnetfeld kann die durch die strichpunktierte Linie in Fig.3 angegebene Verteilung Fd besitzen. Die Erfindung bezweckt die Ablenkung eines Elektronenstrahls von der Begrenzerblende IG in einem effektiven Fokussiermagnetfeld ohne (gleichzeitige) Vergrößerung der Verzerrung des Elektronenstrahls. Wenn das Fokussiermagnetfeld die Verteilung Fd gemäß Fig.3 besitzt, kann die Fokussierelektrode 11 auf die durch die strichpunktierte Linie in Fig.4 angedeutete Weise in zwei Abschnitte Y unterteilt werden, wobei an dem nahe der Begrenzerblende 10 befindlichen Abschnitt ein bestimmtes Potential angelegt werden kann, um auf diese Weise eine elektrische Feldlinse zu bilden. Mit einer solchen elektrischen Feldlinse kann der Elektronenstrahl fokussiert werden, ohne daß seine Verzerrung vergrößert wird. Bei Verwendung einer solchen elektrischen Feldlinse werden somit sowohl die Fokussiermagnetfeld-Stärke als auch die Ablenkmagnetfeld-Stärke herabgesetzt, wodurch der Strombedarf verringert wird.

in der Tabeiie i sind die Daten von insgesamt S verschiedenen Anordnungen zum Vergleich wiedergegeben. Die Anordnungen 1 bis 6 sind bekannte Anordnungen, die Anordnung 7 bzw. 8 stellt eine erste bzw. zweite Ausführungsform der Erfindung dar, wobei die Fokussiermagnetverteilung Fb und die Ablenkmagnetfeldverteilung Db den in Fig.3 angegebenen Verlauf besitzen.

Anord	Bildaufnahmeröhre	Joch anordnung	Fokussiermagnet	L/D	/50/Z-	ä_x/L	ARu	ARm
nung Nr.			feldverteilung			<%>
1	8541	KV-8		4,9	69	43	35	55
2	E5240	YS-7132	r\	4,9	79	55	40	55
3	8816	KV-14B	/V	6,5	70	32	50	40
4	E5040	EPC-0Q3A	*/~\*	6,0	79	66	60	30

Fortsetzung

Anord- Bildaufnahmeröhre Jochanordnung
riung Nr.

Fokussiermagnet- L/D feldverteilung d_S0/L

ARu

ARm

erstes Ausfuhrungsbeispiel

zweites Ausführungsbeispiel

Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, besitzt die erste Ausführungsform mit Merkmalen nach der Erfindung die größten Werte von L/D, fo/L und dio/L.

Es ist auch eine Bildaufnahmevorrichtung bekannt (Anordnung 5), bei der L/D, fWL und dso/L jeweils 4,9, ;1,21 und 1,01 betragen. Die Anordnungen 1 bis 3,5,7 und ;8 wurden zur Messung von ARu und ARm betrieben. *Die Ergebnisse sind in den letzten beiden Spalten der »Tabelle 1 angegeben.

^f Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, besitzen ARu und ARm ausreichend hohe Größen, wenn L/D= 5,5 oder größer und fw>/L=85°/o oder größer und insbesondere dann, v/enn L/D= 5,5 oder größer, /₅₍/L=85% oder größer und cfeo/Z-=55% oder größer sind.
' Fig.8 veranschaulicht die Wellenformen von Aus^rgangssignalen, die bei einer bekannten Vorrichtung (linke Hälfte der F i g. 6) und bei einem Ausführungsbeispiel nach der Erfindung (rechte Hälfte der Fig.6) erhalten werden, wenn drei Abtastzeilen von den oberen, mittleren und unteren Bildbereichen gewählt 'werden. Ein Vergleich der Wellenformen der von diesen j5 ^Vorrichtungen gelieferten Signale zeigt deutlich den ■ Unterschied in der Gleichmäßigkeit bzw. Gleichförmigkeit des Amplitudenmodulationsgrads zwischen diesen Vorrichtungen.

Die bei der vorstehend beschriebenen Bildaufnahmevorrichtung verwendete Fokussierspule 3 besteht aus drei Abschnitten L₁, L₂ und L₃, durch welche ein Fokussiermagnetfeld mit der gewünschten Verteilung erzeugt wird. Die drei Spuienabschnine können jeweils unterschiedliche Windungszahlen besitzen, um auf diese Weise die Verteilung des resultierenden Fokussiermagnetfelds entsprechend einzustellen.

Dieses Verfahren zur Einstellung der Magnetfeldverteilung ist jedoch unvorteilhaft, weil eine solche Fokussierspule 3 den Strom weniger wirksam ausnutzt als eine bekannte Fokussierspule. Für die Erzeugung eines Magnetfelds einer vorbestimmten Verteilung benötigt also eine solche Fokussierspule mehr elektrischen Strom als die bisherige Fokussierspule. Diese Schwierigkeit kann dadurch ausgeräumt werden, daß zur Jochanordnung gemäß Fig. 7 bis 10 Polstücke oder Permanentmagnete hinzugefügt werden.

Die Jochanordnung gemäß Fig.7 umfaßt eine Fokussierspule 3, eine Ablenkspule 4, eine nicht dargestellte Abgleichspule 5 sowie zwei scheibenförmige Polstückc 14. Eine nicht dargestellte Bildaufnahmeröhre wird so in die Jochanordnung eingesetzt und darin gehaltert,daß sich eine Speicherplatte am einen Ende 20 und ein Fußstift am anderen Ende 21 befinden. Die an

6,5 97 67' 70 52

6,5 89 67 70 60

den Enden 20 und 21 der Jochanordnung angebrachten Polstücke 14 bestehen aus reinem Eisen oder niedriggekohltem Stahl. Um die Polstücke 14 herum wird somit durch die Fokussierspule 3 ein Fokussiermagnetfeld einer bestimmten Stärke erzeugt.

Die Jochanordnung gemäß Fig.8 entspricht bezüglich ihres Aufbaus derjenigen nach F i g. 7, nur mit dem Unterschied, daß als Polstücke zwei scheibenförmige Permanentmagnete 15 verwendet werden. Jeder Permanentmagnet 15 ist in Radialrichtung magnetisiert, so daß er das von der Fokussierspule 3 erzeugte Fokussiermagnetfeld verstärkt.

Die Jochanordnung gemäß F i g. 9 entspricht wiederum derjenigen gemäß Fig. 7, lediglich mit dem Unterschied, daß außerhalb der Fokussierspule 3 zwei Permanentmagnetstäbe 18 angeordnet sind. Vorzugsweise bestehen die Permanentmagnetstäbe 18 aus Alnico o. dgl., weil Ferrit ungünstigerweise eine Magnetfeldstärke mit einem vergleichsweise großen Temperaturkoeffizienten vor etwa 4% bei einer Temperaturänderung von 1O⁰C besitzt. Zweckmäßig können zwei oder mehr Permanentmagnetstäbe 18 in regelmäßigen Umfangsabständen um die Fokussierspule 3 herum angeordnet werden, so daß sie auf die Polstücke 16 eine Magnetkraft jeweils derselben Stärke ausüben und dadurch ein Fokussiermagnetfeld mit der angestrebten Verteilung gemäß Fig.3 erzeugt wird. Die Jochanordnung kann nur dann ein Fokussiermagnetfeld mit der gewünschten Verteilung liefern, wenn ein entsprechender Sircrn an die Fokussierspule 3 angelegt wird. Weiterhin fokussiert die Jochanordnung einen Elektronenstrahl in optimaler Weise, ohne daß die Fokussierelektrodenspannung in der Bildaufnahmeröhre 2 eingestellt zu werden braucht. Im Hinblick auf diese Merkmale ist die Jochanordnung gemäß Fig.9 in der Praxis sehr vorteilhaft.

Die Jochancrdnung gemäß Fig. 10 umfaßt eine Ablenkspule 4, eine Abgleichspule 5 (nicht dargestellt), zwei Polstücke 17 und zwei Permanentmagnetstäbe 19. Die scheibenförmigen, aus reinem Eisen oder niedriggekohltem Stahl bestehenden Polstücke 17 sind jeweils an den Enden der Jochanordnung angebracht. Die Permanentmagnetstäbe 19 wirken dabei als Fokussierspule. Da diese Jochanordnung nicht mit einer Fokussierspule versehen ist, ist sie leichter, und sie entwickelt weniger Wärme als die Anordnungen nach Fig.7 bis 9. Obleich die Jochanordnung nach Fig. 10 einfach aufgebaut ist, ist sie in der Praxis ebenfalls sehr vorteilhaft.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bildaufnahmevornchtung, bestehend aus einer Bildaufnahmeröhre mit einer Fokussierelektrode, einer Speicherplatte und einer Begrenzerblende zur Begrenzung des Durchmessers eines Elektronenstrahls, sowie aus einer Jochanordnung mit Mitteln zur Erzeugung eines Fokussiennagnetfeldes und mit Mitteln zur Erzeugung eines Ablenkmagnetfeldes, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: