DE2911117A1

DE2911117A1 - FOCUSING DEVICE FOR A COLOR TELEVISION CAMERA

Info

Publication number: DE2911117A1
Application number: DE19792911117
Authority: DE
Inventors: Sidney Leo Bendell
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1978-03-21
Filing date: 1979-03-21
Publication date: 1979-09-27
Also published as: JPS5835435B2; GB2022379B; GB2022379A; FR2420892A1; DE2911117C2; JPS54130827A; FR2420892B1

Description

RCA 72,787/Sch/VuRCA 72,787 / Sch / Vu

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Fokussiereinrichtung für eine FarbfernsehkameraFocusing device for a color television camera

Bei Farbfernsehkameras mit mehreren, magnetisch fokussierten Aufnahmeröhren müssen zur Rasterübereinstimmung eine Anzahl einander zugeordneter Bildröhrenparameter in genauer Abstimmung zueinander gehalten werden: Hierzu gehören die mechanische Ausbildung der Fokussierspule, der Fokussierspulenstrom, und das Spannungsverhältnis G-3/G-4 für jede Aufnahmeröhre, wobei G-3 die Fokuszylinderspannung und G-4 die Spannung für die Feldgitter- oder Netzelektrode ist. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, dies alles in kostengünstiger Weise in Übereinstimmung zu bringen.In the case of color television cameras with several, magnetically focused recording tubes, a number must be used to match the grid picture tube parameters assigned to one another are kept in precise coordination with one another: this includes the mechanical training of the focus coil, the focus coil current, and the voltage ratio G-3 / G-4 for each pickup tube, where G-3 is the focus cylinder voltage and G-4 is the voltage for the field grid or mesh electrode. The object of the invention is in bringing all of this together in a cost-effective manner.

Jede Bildaufnahmeröhre in einem Kamerasystem mit mehreren Aufnahmeröhren enthält einen Fokuszylinder (G-3) und eine Feldgitter- oder Maschenelektrode (G-4). Das Verhältnis der diesen beiden Elektroden zugeführten Spannungen beeinflußt die Betriebseigenschaften der Röhre, wie beispielsweise den Strahllandungsfehler, das Fokusverhältnis zwischen Mitte und Ecken, und die Geometrie des wiedergegebenen Bildes. Eine elektronische Fokussierung des Abtaststrahles der Bildaufnahmeröhre kann erzielt werden entweder a) durch Justierung der Spannungen G-3 und G-4 in Übereinstimmung miteinander, so daß ein konstantes Verhältnis beibehalten wird oder b) durch Justierung des Fokusspulenstromes. Es ist nun wünschenswert, eine Fernsteuerung der Fokussierung derEach image pickup tube in a camera system with multiple pickup tubes contains a focus cylinder (G-3) and a field grid or mesh electrode (G-4). The ratio of these two Electrode applied voltages affects the operating characteristics of the tube, such as the beam landing error, the focus ratio between the center and the corners, and the geometry of the displayed image. An electronic focus of the scanning beam of the image pick-up tube can be obtained either a) by adjusting the voltages G-3 and G-4 in accordance with each other so that a constant ratio is maintained or b) by adjusting the focus coil current. It is now desirable to have a remote control of the focusing

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Kamera durch ein digitales Steuersystem unter Verwendung von Mikroprozessoren vorzusehen. Die Spannungen G-3/G-4 liegen in der Größenordnung von 1000 Volt, und die erforderliche Präzision ist so groß, daß es unpraktisch ist, solche hohen Spannungen darstellende Digitalsignale aus einer Niederspannungssteuerschaltung abzuleiten, wie sie bei einem digitalen Steuersystem verwendet wird. Die Fokussierung jeder Röhre kann durch eine Individuelle Stromeinregelung für jede Fokussierspule bewirkt werden. Ein Nachteil hierbei steht jedoch darin, daß zwischen den Fokussierspulenströmen differentielle Verschiebungen auftreten können, welche zu Registrierfehlern führen.Camera through a digital control system using Provide microprocessors. The voltages G-3 / G-4 are on the order of 1000 volts, and the required precision is so large that it is impractical to extract such high voltage digital signals from a low voltage control circuit as used in a digital control system. The focusing of each tube can be done by an individual Current regulation can be effected for each focusing coil. A disadvantage here, however, is that between the focusing coil currents differential shifts can occur, which lead to registration errors.

Entsprechend der hier zu beschreibenden Erfindung werden die oben erörterten Probleme dadurch gelöst, daß der Hauptanteil des Fokussierfeldes für jede Röhre durch drei Hauptfokussierspulen erzeugt wird, die in Reihe mit einer gemeinsamen geregelten Stromquelle geschaltet sind. Ein einstellbarer Anteil zur Fokussierung jedes Spulenröhrensystems wird durch separate Feineinstellfokussierspulen geliefert, die in jedem Joch/Fokussierspulenaufbau enthalten sind.In accordance with the invention to be described herein, the problems discussed above are solved in that the majority of the The focusing field for each tube is generated by three main focusing coils, which are regulated in series with a common Current source are switched. An adjustable portion for focusing each coil tube system is provided by separate fine-adjustment focusing coils supplied that in each yoke / focus coil assembly are included.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigtIn the accompanying drawings shows

Fig. 1 das Fokussierspulensystem für eine Kamera gemäß der Erfindung und1 shows the focusing coil system for a camera according to the invention and

Fig. 2 eine Skizze eines Fokussierspulensystems für eine einzelne Röhre.Fig. 2 is a sketch of a focusing coil system for a single tube.

Ein Digitalsteuersystem, welches beispielsweise mit einem Acht-Bit-Binärcode arbeitet, kann 256 Steuerspannungswerte darstellen. In einem typischen System beträgt der maximale Spannungswert 5 Volt (-5 bis +5 Volt). Eine elektronische Fokussierung würde eine Erweiterung von diesem 5-VoIt-Maximum zu Spannungen in der Größenordnung von 1000 Volt erfordern. Die für die Spannungen G-3/G-4 erforderliche Präzision beträgt etwa 0,1%. Solche großen Spannungserweiterungen sind jedoch Ungenauigkeiten unterworfen,A digital control system which, for example, uses an eight-bit binary code works, can represent 256 control voltage values. In a typical system, the maximum voltage value is 5 volts (-5 to +5 volts). Electronic focusing would be an extension of this 5 VoIt maximum to voltages in the Require order of magnitude of 1000 volts. The precision required for the G-3 / G-4 voltages is about 0.1%. Such big ones However, voltage extensions are subject to inaccuracies,

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so daß eine solche Anordnung unpraktikabel ist, wenn Präzision gefordert wird.so that such an arrangement is impractical when precision is required.

Alternativ kann die Fokussierung jeder Röhre durch individuelle Stromeinstellung für jede Fokussierspule bewirkt werden. Ein Vorteil hierbei liegt darin, daß die Einstelleinrichtungen für jede der mit relativ niedriger Spannung arbeitenden Fokussierspulen-Steueranordnungen gut mit dem Niederspannungsausgang des digitalen Steuersystems zusammenpassen, so daß keine starke Spannungsvergrößerung mit den damit verbundenen Ungenauigkeiten erforderlich ist. Ein Nachteil dieses Systems besteht jedoch darin, daß zwischen den Fokussierspulenströmen differentielle Verschiebungen existieren können, welche zu Registrierungsfehlern führen können, da die drei Farbröhren dann nicht in der richtigen Beziehung zueinanderstehen.Alternatively, each tube can be focused by setting the current individually for each focusing coil. An advantage this is because the adjusters for each of the relatively low voltage focus coil control assemblies match well with the low voltage output of the digital control system, so that no large voltage increase and the associated inaccuracies are required is. A disadvantage of this system, however, is that there are differential shifts between the focus coil currents may exist, which lead to registration errors because the three color tubes are then not in the right relationship to one another.

Die hier zu beschreibende Erfindung bezieht sich nun auf ein Fokussiersystem, welches die Nachteile der beiden geschilderten Verfahren stark oder vollständig eliminiert. In Fig. 1 ist ein Verbundfokussierspulensystem veranschaulicht. Die Rotröhre ist mit 10, die Grünröhre mit 11 und die Blauröhre mit 13 bezeichnet. Für jede dieser Aufnahmeröhren ist auch der Fokussierzylinder und die Feldgitter- oder Maschenelektrode (field mesh electrode), welche nachfolgend als Maschenelektrode bezeichnet werden wird, eingezeichnet. Für die Röhre 10 trägt der Fokussierzylinder die Bezugsziffer 10a und die Maschenelektrode die Bezugsziffer 10b. Entsprechend ist der Fokussierzylinder für die Röhre 11 mit 10a und die Maschenelektrode mit 10b bezeichnet, bzw. für die Röhre 13 der Fokussierzylinder mit 13a und die Maschenelektrode mit 13b. Für die Maschenelektrode 10b, 11b und 13b ist eine gemeinsame Spannungsquelle (G-4) 15 vorgesehen. Diese Spannung wird den drei Maschenelektroden parallel direkt zugeführt. Die Spannung von der Quelle 15 wird auch den Fokussierzylindern 10a, 11a und 13a parallel von einer Anzapfung eines Spannungsteilers mit den Widerständen R₁ und R₂ zugeführt. Das Verhältnis der Spannungen G-3/G-4 ist eine Funktion des Verhältnisses der Widerstände R₁ und R₂. Dieses Widerstandsverhältnis zwischen R₁ undThe invention to be described here now relates to a focusing system which greatly or completely eliminates the disadvantages of the two methods described. A composite focus coil system is illustrated in FIG. 1. The red tube is designated 10, the green tube 11 and the blue tube 13. The focusing cylinder and the field mesh electrode, which will be referred to below as the mesh electrode, are also shown for each of these receiving tubes. For the tube 10, the focusing cylinder has the reference number 10a and the mesh electrode has the reference number 10b. Correspondingly, the focusing cylinder for the tube 11 is designated with 10a and the mesh electrode with 10b, or for the tube 13 the focusing cylinder with 13a and the mesh electrode with 13b. A common voltage source (G-4) 15 is provided for the mesh electrodes 10b, 11b and 13b. This voltage is fed directly to the three mesh electrodes in parallel. The voltage from source 15 is also fed to focusing cylinders 10a, 11a and 13a in parallel from a tap of a voltage divider comprising resistors R ₁ and R _2. The ratio of the voltages G-3 / G-4 is a function of the ratio of the resistances R ₁ and R ₂ . This resistance ratio between R ₁ and

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R2 ist so gewählt, daß sich ein gewünschtes Verhältnis G-3/G-4 ergibt, auf welches bereits hingewiesen worden ist und welches die Betriebseigenschaften wie Strahllandungsfehler, Mitten-Zug-Ecken-Fokus sierung und Geometrie des Wiedergabebildes beeinflußt. Die gelieferten Spannungen liegen in der Größenordnung von etwa 700 Volt für den Fokussierzylinder und 1000 Volt für die Maschenelektrode .R2 is chosen so that a desired ratio G-3 / G-4 shows what has already been pointed out and what the operating properties such as beam landing errors, center-pull-corner focus sation and geometry of the playback picture influenced. The voltages supplied are in the order of magnitude of approximately 700 volts for the focusing cylinder and 1000 volts for the mesh electrode.

Das Fokussierfeld für die Röhren wird von Fokussierspulen geliefert, welche der Jochanordnung zugeordnet sind. Eine Fokussierspule, die in Fig. 1 durch die Spule 20 schematisch dargestellt ist, ist in der die Röhre umgebenden Jochanordnung montiert. Entsprechend ist die Fokussierspule 21 um die Röhre 11 und die Fokussierspule 23 um die Röhre 13 montiert. Entsprechend der hier beschriebenen Erfindung sind die Fokussierspulen 20, 21 und 23 in Reihe an eine gemeinsame auf einen festen Wert geregelte Stromquelle 25 angeschlossen. Der Hauptanteil der Fokussierfeider für jede Röhre wird durch die jeweils zugeordnete von drei in Reihe geschalteten Hauptfokussierspulen (20,21 oder 23) geliefert, die in Reihe an eine gemeinsame geregelte feste Stromquelle 25 angeschlossen sind. Unter dem Ausdruck Hauptanteil ist zu verstehen, daß beispielsweise 95% des Gesamtfokussierfeldes von diesen in Reihe geschalteten Hauptfokussierspulen 20_, 21 und 23 geliefert wird.The focussing field for the tubes is supplied by focussing coils, which are assigned to the yoke arrangement. A focusing coil, which is shown schematically in FIG. 1 by the coil 20 is mounted in the yoke assembly surrounding the tube. Accordingly, the focusing coil 21 is around the tube 11 and the Focusing coil 23 mounted around tube 13. In accordance with the invention described herein, the focus coils are 20, 21 and 23 connected in series to a common current source 25 regulated to a fixed value. The main part of the focus fields for each tube is supplied by the associated one of three main focusing coils (20, 21 or 23) connected in series, the are connected in series to a common regulated fixed power source 25. The term main portion is to be understood as that for example 95% of the total focus field of these in Main focus coils 20_, 21 and 23 connected in series will.

Zusätzlich sind drei separate Feineinstellfokusspulen vorgesehen, und zwar eine in jeder Jochfokusspulenanordnung. Diese sind in Fig. 1 durch die Spulen 30, 31 bzw. 33 veranschaulicht. Die Feineinstellfokusspulen sind an unabhängige Feineinstellfokusstromquellen 40, 41 und 43 angeschlossen. Die Spule 30 ist zwischen diese Feineinstellungsstromquelle 40 und Masse oder Bezugspotential geschaltet, die Spule 31 zwischen die Grünfokussierstromquelle 41 und Masse und die Spule 33 zwischen die Feineinstellfokus stromquelle 43 und Masse. Ein Rotfeineinstellsteuersignal von einem Digitalsteuersystem 50 wird der Feineinstellfokusstromquelle 40 zugeführt. Dieses Signal liegt beispielsweise in Form eines Acht-Bit-Digitalcodes vor, der einen von 256 PegelnIn addition, three separate fine focus coils are provided, one in each yoke focus coil assembly. These are in Fig. 1 is illustrated by coils 30, 31 and 33, respectively. The fine adjustment focus coils are connected to independent fine focus power sources 40, 41 and 43. The coil 30 is between this fine adjustment current source 40 and ground or reference potential are connected, the coil 31 between the green focusing current source 41 and ground and the coil 33 between the fine adjustment focus power source 43 and ground. A red fine adjustment control signal The fine focus power source 40 is supplied from a digital control system 50. This signal is, for example, in Form of an eight-bit digital code representing one of 256 levels

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darstellt, welche festgestellt und in der Feineinstellfokusstromquelle 40 in einen analogen Strompegel umgewandelt werden, welcher dem binären Digitalsteuersignal entspricht. Ähnlich wird ein separates Acht-Bit-Code-Signal vom Steuersystem 50 der Grünfeineinstellfokusquelle 41 und ein separates Acht-Bit-Code-Signal vom Steuersystem 50 der Blaufeineinstellfokusquelle 43 zugeführt. Das Digitalsteuersystem 50 kann am Ort des Bedienenden oder einer Kameraeinstelleinheit vorgesehen sein. Es enthält beispielsweise drei Analog/Digital-Konverter, welche auf drei getrennte Spannungswerte ansprechen, die über Potentiometereinstellungen festlegbar sind, um die Acht-Bit-Digitalcodesignale zu liefern. An jedem der Feineinstellfokusquellen 40, 41 oder 43 kann ein Digital/Analog-Konverter vorgesehen sein, wo der Acht-Bit-Code in einen Analogpegel umgewandelt wird. Dies stellt den Code dar, welcher direkt den Spulen in Form eines Stromwertes zugeführt wird. Dieser Codewert könnte in einer gewissen Maßstabsgröße zu einem geeigneten Stromwert abgewandelt werden, welcher dann den Feineinstellreglern zugeführt wird.represents which is detected and in the fine focus power source 40 can be converted into an analog current level which corresponds to the binary digital control signal. Will be similar a separate eight-bit code signal from the control system 50 of the green focus source 41 and a separate eight-bit code signal from control system 50 to blue focus source 43. The digital control system 50 may be provided at the operator's location or a camera setting unit. It contains for example three analog / digital converters, which on three separate voltage values respond, which can be set via potentiometer settings, in order to provide the eight-bit digital code signals. At each of the fine adjustment focus sources 40, 41 or 43 can be provided with a digital / analog converter where the eight-bit code is converted to an analog level. This represents the code which is fed directly to the coils in the form of a current value will. This code value could be modified on a certain scale to a suitable current value, which then the Fine adjustment controls is supplied.

Da 95% des Fokussierfeldes jeder der Hauptfokussierspulen für Rot, Grün und Blau von einer gemeinsamen Vorspannungsquelle 25 zugeführt wird (wobei die Hauptfokussierspulen in Reihe geschaltet sind), wird eine differentielle Drift zwischen den einzelnen Fokussierfeidern der Bildaufnahmeröhren auf Null reduziert, soweit es die Hauptfelder betrifft. Zwischen den Feineinstellfeldern kann eine relative Drift vorhanden sein, da sie jedoch nur einen kleinen Beitrag zum gesamten erforderlichen Fokussierfeld liefern, ist das gesamte Stabilitätsproblem beträchtlich verringert. Die kleine Windungszahl der Feineinstellspulen ergibt eine niedrige Spulenimpedanz, die leicht von einem Signal niedrigen Pegels, welches vom Digitalsteuersystem 50 geliefert wird, angesteuert werden kann.Since 95% of the focus field each of the main focus coils for Red, green and blue are supplied from a common bias source 25 (with the main focus coils connected in series are), a differential drift between the individual focussing fields of the image pickup tubes is reduced to zero it affects the main fields. There may be a relative drift between the fine-tuning fields, but since they are only make a small contribution to the total focus field required, the overall stability problem is considerably reduced. The small number of turns of the fine tuning coils results in a low coil impedance that is easily low from a signal Level, which is supplied by the digital control system 50, can be controlled.

Fig. 2 veranschaulicht im Querschnitt eine Röhre mit Jochanordnung entsprechend den Röhren gemäß Fig. 1. Die Feineinstellspule (in Fig. 1 mit 30, 31 oder 33 bezeichnet) wird durch eine einzige Lage feinen Drahtes (beispielsweise #32-Draht) gebildet, derFig. 2 illustrates in cross section a tube with a yoke arrangement corresponding to the tubes of FIG. 1. The fine adjustment coil (designated in Fig. 1 with 30, 31 or 33) is through a single Layer of fine wire (e.g. # 32 wire) formed of the

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durch eine automatische Spulenwickelmaschine unmittelbar auf die Innenfläche eines Fokussierspulenkerns 60 (in der allgemeinen Form eines Wickelkörpers aus dielektrischem Material) gewickelt ist. Die einzige Lage kann präzise gelegt werden und bildet einen genauen Zylinder, über welchen die Hauptfokussierspule gewickelt wird. Diese Hauptfokussierspule (in Fig. 1 mit 20, 21 oder 22 bezeichnet) weist beispielsweise sechs Lagen relativ großen Durchmessers (beispielsweise Draht Nr. 23) auf, welche direkt auf die Feineinstellspule gewickelt sind und den Rest und den Hauptanteil des gesamten Wickelraums ausfüllen. Die große Drahtstärke, die zu relativ wenigen Lagen und relativ wenigen Windungen pro Lage führt, ergibt eine Wicklungskonfiguration, welche eine Präzisionswicklung durch automatisch arbeitende Wickelmaschinen erreichen läßt. Der Vorteil der Verwendung einer großen Drahtstärke zur Wicklung einer Fokussierspule ist außerordentlich bedeutungsvoll zur Erreichung einer hohen Wicklungspräzision. Eine nicht als Verbundspule aufgebaute Spule mit großer Drahtstärke (niedrige Impedanz) allein würde jedoch nicht die Erreichung des Ziels einer Präzisionswicklung und einfach realisierbarer Fokusfeineinstellung bei hoher Stabilität ergeben. Das beschriebene System mit Feineinstell- und Hauptfokusspulen hat den zusätzlichen Vorteil niedriger Herstellungskosten bei hoher Präzision.by an automatic coil winder directly onto the inner surface of a focus core 60 (generally Form of a wound body made of dielectric material) is wound. The only layer can be precisely placed and forms one exact cylinder over which the main focus coil is wound. This main focus coil (designated 20, 21 or 22 in Fig. 1) has, for example, six layers of relatively large diameter (e.g. # 23 wire) that attach directly to the Fine adjustment coil are wound and fill the remainder and the majority of the total winding space. The great wire gauge that leads to relatively few layers and relatively few turns per layer, results in a winding configuration which can achieve precision winding using automatic winding machines leaves. The benefit of using a large gauge of wire to wind a focus coil is extremely significant to achieve a high winding precision. A coil with a large wire gauge (low Impedance) alone, however, would not achieve the goal of a precision winding and easily realizable focus fine adjustment with high stability. The system described with fine adjustment and main focus coils has the additional advantage low manufacturing costs with high precision.

Der vorstehend verwendete Ausdruck Hauptanteil soll nicht auf 95% beschränkt sein, sondern zum Ausdruck bringen, daß der größere Teil des Fokusfeldes von den Spulen 20, 21 und 23 geliefert wird. Dieser größere Teil umfaßt einen solchen Prozentsatz, daß die differentiellen Verschiebungen der Fokusströme in den Feineinstellspulen vernachlässigbar sind.The term major portion used above is not intended to be restricted to 95%, but rather to express that the greater Part of the focus field is supplied by the coils 20, 21 and 23. This larger part includes such a percentage that the differential shifts of the focus currents in the fine adjustment coils are negligible.

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Claims

TATENTANWÄITE 9 Q 1 1 1 1 * 7

1> R. DIETiSR V. BEZOLD DIPL. ING. PETJSR SCHÜTZ DIPL. ING. WOLFGANG HEDSLER

MARIA-THERESIA-STHASSIi 22MARIA-THERESIA-STHASSIi 22

POST BOX SCi 00 GS
D-8000 MUNICH 86

TELEFON OSO/4760 08 476819TELEPHONE OSO / 4760 08 476819

TSLEX 322638 TELEGRAMM SOMBEZTSLEX 322638 TELEGRAM SOMBEZ

RCA 72,787 Sch / Vu

GB-PANr. 11197/78 BC March 21, 1978

USSN 970805 BC December 18, 1978

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Patent claims

11 / Focusing system for a color television camera with a plurality of image pick-up tubes, each provided with a yoke arrangement, and with a plurality of main focusing coils, of each of which is mounted on the yoke arrangement surrounding each picture tube, characterized in that, that the main focus coils (20,21,23) are connected in series to a common regulated power source (25) and the main part of the focusing field for each image pickup tube (10,11,13) provide that a plurality of separate focus fine adjustment coils (30,31,33) is provided, one of which on the yoke assembly is arranged around each image pickup tube (10,11,13) and that a device (50,40,41,43) is provided which each fine adjustment coil supplies a separate adjustable current of low power at low voltage, so that only a small Amount of the total required focusing field is supplied by the fine adjustment coils and an electronic focusing can be carried out using a low voltage source without stability problems.

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POSTSCHECK MtNCIEN- JiH. β »I 4S-Sf)O · BANKKONTO HYPOBANK MÜNCHEN CBLZ 7ΟΟ2ΟΟ4Ο) KTO. 6080257378POSTSCHECK MtNCIEN- JiH. β »I 4S-Sf) O · BANK ACCOUNT HYPOBANK MÜNCHEN CBLZ 7ΟΟ2ΟΟ4Ο) KTO. 6080257378

2) Arrangement according to claim 1, characterized in that the separate focus fine adjustment coils (30,31,33) directly is wound on the inner surface of the yoke body (60) and that the main focus coil (20,21,23) is directly on the fine adjustment coil is wrapped.

3) Arrangement according to claim 1, characterized in that

the fine adjustment coil (30,31,33) is a single layer of thin wire and that the main coil (20,21,23) several layers of wire includes relatively large diameter.

4) Arrangement according to claim 1, characterized in that each tube (10,11,13) has a focusing cylinder electrode (10a, 11a, 13a) and a field grid or field mesh electrode (10b, 11b, J3bJ and that an arrangement (15, R ₁₇ R ₂ ) is provided for the supply of such bias voltages for this electrode that the ratio of the focusing cylinder and mesh electrode voltages is kept constant.

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