DE3346208A1

DE3346208A1 - ELECTROSTATIC LENS SYSTEM AND ITS USE IN A CATHODE RAY TUBE

Info

Publication number: DE3346208A1
Application number: DE19833346208
Authority: DE
Inventors: Myron Amick Banks Oreg. Bostwick jun.; Norman R. Tigard Oreg. Franzen; Bozidar Portland Oreg. Janko
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1982-12-27
Filing date: 1983-12-21
Publication date: 1984-07-05
Also published as: FR2538613B1; GB2135503B; GB8326788D0; DE3346208C2; FR2538613A1; CA1196371A; JPH0256772B2; GB2135503A; JPS59134531A; NL8304437A

Description

334620334620

-5-.1 Beschreibung -5-.1 Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrostatisches ■ Linsensystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie dessen Verwendung in einer Elektronenstrahlröhre.The present invention relates to an electrostatic lens system according to the preamble of claim 1 and its use in a cathode ray tube.

Zur Durchführung zweier bestimmter Funktionen ist in einer : Kathodenstrahlröhre auf die Ablenkung folgend ein Beschleunigungs- und Abtastdehnungs-Linsensystem enthalten. Dieses Linsensystem vergrößert den Betrag der durch die Ablenkeinrichtung erzeugten Elektronenstrahlablenkung, um ein Bild gewünschter Größe auf einem fluoreszierenden Schirm zu erzeugen. Das Linsensystem vergrößert weiterhin die Geschwindigkeit der Elektronen im Elektronenstrahl mittels eines elektrischen Feldes hoher Intensität um die Energie der Elektronen zu erhöhen und dadurch ein helleres Bild auf dem fluoreszierenden Schirm zu erzeugen.To carry out two specific functions, one is in one: cathode ray tube, following the deflection, an acceleration and scan stretch lens system included. This lens system increases the amount of the Deflectors generated electron beam deflection to create an image of desired size on a fluorescent Generate screen. The lens system further increases the speed of the electrons in the electron beam by means of an electric field of high intensity to increase the energy of the electrons and thereby a brighter one To create an image on the fluorescent screen.

In einer Anzahl von Beschleunigungs- und Abtastdehnungs-Linsensystem wird eine vierpolige Fokussierungslinse verwendet. Für einen Elektronenstrahl, der sich in einem dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystem in Z-Richtung gegen den fluoreszierenden Schirm bewegt und horizontal in X-Richtung sowie vertikal in Y-Richtung abgelenkt wird, konvergiert eine vierpolige Linse den Strahl in bezug auf ihrer Hauptachse in einer der X-Z- und Y-Z-Ebenen und divergiert ihn in einer der anderen Ebenen. Die speziellen Ebenen der Konvergenz und Divergenz werden durch Verteilung von in die Elektroden der vierpoligen Linse eingespeisten Spannungen festgelegt. Die Wege von in Z-Richtung laufenden und in der Y-Z-Ebene konvergierenden Elektronenstrahlen werden daher in eine zur X-Achse parallele Fokussierungslinie gebracht. Um eine punktförmige Fokussierung des Elektronenstrahls auf dem fluoreszierenden Schirm zu erhalten und damit ein scharf fokussiertes und detailliertes Bild zu erzeugen, erfordert ein hinterIn a number of accelerate and scan stretch lens systems a quadrupole focusing lens is used. For an electron beam that is in a three-dimensional Cartesian coordinate system moved in the Z-direction against the fluorescent screen and horizontally is deflected in the X-direction and vertically in the Y-direction, a quadrupole lens converges the beam with respect on its main axis in one of the X-Z and Y-Z planes and diverges in one of the other planes. The special ones Levels of convergence and divergence are created by distributing in the electrodes of the quadrupole lens fed-in voltages. The paths from in the Z direction Electron beams traveling and converging in the Y-Z plane are therefore in one that is parallel to the X axis Focussing line brought. To achieve a point-like focusing of the electron beam on the fluorescent one Maintaining a screen and thus creating a sharply focused and detailed image requires a rear

BADBATH

der Ablenkung vorgesehenes Linsensystem mit einer in der oben beschriebenen Weise arbeitenden vierpoligen Linse die Verwendung einer zweiten vierpoligen Linse, welche den Elektronenstrahl in der Y-Z-Ebene konvergiert und ihn in der X-Z-Ebene divergiert.the deflection provided lens system with a four-pole lens operating in the manner described above the use of a second quadrupole lens which converges the electron beam in the Y-Z plane and moves it diverges in the X-Z plane.

Zwei bei vierpoligen Beschleunigungs- und Abtastdehnungs-Linsensystemen auftretende Verzerrungsmechanismen deformieren das auf dem fluoreszierenden Schirm dargestellte Bild. Dabei handelt es sich um eine nicht lineare Vergrösserung des Bildablenkwinkels sowie um eine "kissenförmige" Geometrieverzerrung. Eine nicht lineare Vergrößerung des Bildablenkwinkels wird durch die nicht gleichförmige Influenz der elektrischen Feldflußlinien des Linsensystems auf die Richtung des Strahllaufes hervorgerufen. Das elektrische Feld dehnt den Abtastablenkwinkel des Strahls zur Erzeugung eines entsprechenden Lichtbildes der gewünschten Größe auf dem fluoreszierenden Schirm. Generell wird in Linsensystemen dieser Art ein um einen großen Betrag abgelenkter Elektronenstrahl relativ zu einem wesentlich geringer abgelenkten Strahl nicht vergrößert. Beispielsweise erscheint eine zeitlich sinusförmig verlaufende Welle geringer Spannung auf einem fluoreszierenden Schirm an den Endpunkten der Anzeige frequenzmoduliert, da die nicht linearen Effekte der Abtastdehnung der Zeitbasisablenkung Nulldurchgänge an den Enden des Sinuswellenbildes erzeugen, welche sich vom gleichförmigen Abstand der Nulldurchgänge im mittleren Teil der Anzeige unterscheiden.Two in the case of quadrupole accelerator and scan-stretch lens systems occurring distortion mechanisms deform that displayed on the fluorescent screen Image. This is a non-linear enlargement of the image deflection angle as well as a "pillow-shaped" Geometry distortion. A non-linear enlargement of the The image deflection angle is caused by the non-uniform influence of the electric field flux lines of the lens system caused on the direction of the beam path. The electric field expands the scan deflection angle of the beam for generation a corresponding light image of the desired size on the fluorescent screen. Generally, in Lens systems of this type have a large amount of deflected electron beam relative to a much smaller one deflected beam not magnified. For example, a temporally sinusoidal wave appears less Voltage on a fluorescent screen at the endpoints of the display is frequency modulated, since the not linear effects of the scanning stretching of the time base deflection generate zero crossings at the ends of the sine wave image, which differ from the uniform spacing of the zero crossings in the middle part of the display.

2Q Eine Geometrieverzerrung des angezeigten Bildes ergibt sich durch Abweichungen in der Form der elektrischen Feldflußlinien im Raum oberhalb und unterhalb der Linsenachse. Das in der X-Y-Ebene in einem vierpoligen Linsensystem erzeugte Muster der elektrischen Feldflußlinien ist dadurch2Q A geometry distortion of the displayed image results due to deviations in the shape of the electric field flow lines in space above and below the lens axis. The pattern of the electric field flux lines generated in the X-Y plane in a four-pole lens system is thereby

gg gekennzeichnet, daß es eine Vielzahl von parallelen horizontalen Linien aufweist, die quer zu einem längs der Z-Achse laufenden Elektronenstrahl ausgerichtet sind. Gemäßigtegg characterized that there are a multitude of parallel horizontal ones Has lines which are aligned transversely to an electron beam traveling along the Z-axis. moderate

BAD GFUQU-H-L BAD GFUQU-HL

334620334620

Schwankungen in den Flußlinien erzeugen eine Geometrieverzerrung des Bildes. Eine derartige Verzerrung ist durch Verformungen eines Bildes mit rechteckförmiger Sollform gekennzeichnet, wobei es sich um gedehnte obere und untere Grenzlinien und konkave Seitenlinien handelt. Ein unzulässiger Grad an geometrischer Verzerrung eines Bildes ergibt sich in kurzen Kathodenstrahlröhren, in denen die beschleunigende vierpolige Linse mit einer kurzen Brennlänge ein elektrisches Feld hoher Intensität für die Elektronenstrahl-Ablenkwinkelvergrößerung hervorruft.Variations in the lines of flow create a geometry distortion of the picture. Such a distortion is caused by deformations of an image with a rectangular target shape marked, which are stretched upper and lower border lines and concave side lines. An inadmissible one Degree of geometric distortion of an image results in short cathode ray tubes in which the accelerating quadrupole lens with a short focal length provides a high intensity electric field for electron beam deflection angle enlargement evokes.

Eine Kathodenstrahlröhre kurzer Länge ist eine Röhre, deren Funktion derjenigen einer Röhre mit Standardlänge vergleichbar ist. Ihre Gesamtlänge ist jedoch um etwa 5 cm kleiner als die Standardlänge.A short length cathode ray tube is a tube whose function is comparable to that of a standard length tube is. However, their total length is about 5 cm less than the standard length.

Die grundlegenden Funktionen elektrostatischer Linsen zur Fokussierung von Elektronenstrahlen in Elektronenentladungsanordnungen sind in der US-PS 2 412 687 beschrieben.The basic functions of electrostatic lenses for focusing electron beams in electron discharge assemblies are described in U.S. Patent 2,412,687.

Danach wird eine Elektronenlinse mit einem Paar von zueinander ausgerichteten rohrförmigen Elektroden verwendet, die auf unterschiedlichen Potentialen gehalten werden, um einen Elektronenstrahl gegen die Elektrode zu konvergieren, die auf einem positiveren Potential gehalten wird. Ein in dieser Druckschrift beschriebenes Linsensystem besitzt zwei sich überlappende koaxiale zylindrische Elektroden, wobei vom Ende der Elektrode mit kleinerem Durchmesser ausgehende Teile von der Elektrode mit größerem Durchmesser umfaßt werden. Es wird dabei jedoch nicht die Verwendung derartiger Linsensysteme zur Beschleunigung eines abgelenkten Elektronenstrahls in Betracht gezogen, so daß keine Kompensationseinrichtung zur Korrektur einer nicht linearen Vergrößerung des Strahlablenkungsbetrages sowie der Geometrieverzerrung des entsprechenden, auf einem fluoreszierenden Schirm angezeigten Lichtbildes vorhanden ist. In "Electron Optics", Cambridge University Press, 3. Auflage 1971, Seiten 100 bis 106 ist ein vierpoliges elektrostatisches Beschleuni-Thereafter, an electron lens with a pair of aligned tubular electrodes is used, which are held at different potentials in order to converge an electron beam against the electrode, which is held at a more positive potential. A lens system described in this document has two overlapping coaxial cylindrical electrodes with the smaller diameter end of the electrode Parts of the electrode are encompassed with a larger diameter. However, this does not involve the use of such Lens systems for accelerating a deflected electron beam are considered, so that no compensation means for correcting a non-linear magnification the amount of beam deflection and the geometry distortion of the corresponding displayed on a fluorescent screen Photograph is available. In "Electron Optics", Cambridge University Press, 3rd Edition 1971, pages 100 to 106 is a four-pole electrostatic accelerator

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

-δι gungslinsensystem beschrieben, das ein "lippenförmiges" zylindrisches Rohr aufweist, das in ein weiteres Rohr, wie beispielsweise die leitende Wandbeschichtung auf dem Hals eines Kathodenstrahlröhren-Gefäßes hineinragt. In diesem Zusammenhang werden generell die Parameter diskutiert, welche mit der Fokussierung eines Elektronenstrahls zur Realisierung einer Abtastvergrößerung zwecks erhöhter Ablenkung eines Elektronenstrahls zusammenhängen. Den Problemen einer nicht linearen Abtastdehnung des Elektronen- IQ Strahls oder der Geometrieverzerrung des auf einem fluoreszierenden Schirm angezeigten Bildes wird dabei jedoch keine Beachtung geschenkt.-δι supply lens system described, which has a "lip-shaped" cylindrical tube which protrudes into another tube, such as the conductive wall coating on the neck of a cathode ray tube vessel. In this context, the parameters are generally discussed which are related to the focusing of an electron beam in order to achieve a scanning magnification for the purpose of increased deflection of an electron beam. However, no attention is paid to the problems of non-linear scanning stretching of the electron IQ beam or the geometry distortion of the image displayed on a fluorescent screen.

Die US-PS 3 496 406 beschreibt eine KathodenstrahlröhreU.S. Patent 3,496,406 describes a cathode ray tube

^£ mit einem elektrostatischen Linsensystem, das eine vierpolige Abtastdehnungslinse aufweist, die in einer hinter der Ablenkeinrichtung befindlichen kuppeiförmigen Beschleunigungselektrode mit einem Schlitz in ihrer Spitze angeordnet ist. Die kuppeiförmige Elektrode umschließt den ^ £ with an electrostatic lens system which has a quadrupole scanning stretching lens which is arranged in a dome-shaped accelerating electrode with a slot in its tip located behind the deflection device. The dome-shaped electrode encloses the

on Teil der vierpoligen Linse, welcher dem trichterförmigen Teil des Kathodenstrahlröhren-Gefäßes zugekehrt ist, auf dem eine leitende Beschichtung vorgesehen ist, der das Beschleunigungspotential zugeführt wird. Die kuppeiförmige Elektrode wird auf Erdpotential gehalten, wodurch ein Schirmon part of the quadrupole lens, which is the funnel-shaped Part of the cathode ray tube vessel is facing, on which a conductive coating is provided, which the Acceleration potential is supplied. The dome-shaped electrode is held at ground potential, creating a screen

₂g gebildet wird, der die vierpolige Linse von den Effekten des zwischen der kuppeiförmigen Elektrode und der leitenden Beschichtung auf der Innenfläche der Röhre entkoppelt. Diese Kombination der vierpoligen Abtastdehnungslinse und der kuppeiförmigen Elektrode bildet ein Linsensystem, das ₂ g is formed which decouples the quadrupole lens from the effects of between the dome-shaped electrode and the conductive coating on the inner surface of the tube. This combination of the quadrupole scan-stretch lens and the dome-shaped electrode forms a lens system that

₃q eine Kreuzung der Elektronenstrahlwege in der Vertikalebene sowie eine Beschleunigung der Elektroden in Richtung auf den fluoreszierenden Schirm nach deren Austritt aus dem Schlitz der kuppeiförmigen Elektrode bewirkt. ₃ q causes a crossing of the electron beam paths in the vertical plane and an acceleration of the electrodes in the direction of the fluorescent screen after they exit the slot of the dome-shaped electrode.

_oc Eine Diskussion der Funktion sowie der mathematischen _oc A discussion of the function as well as the mathematical

Grundlagen einer Oszillographen-Kathodenstrahlröhre, die.Basics of an oscilloscope cathode ray tube that.

BAD ORIG!M/1BAD ORIG! M / 1

33462C33462C

eine vierpolige Abtastdehnungslinse in Verbindung mit einem kuppelförmigen Elektrodenbeschleunigungssystem nach der US-PS 3 496 406 aufweist, findet sich in einer Arbeit von A. Martin & J. Deschamps mit dem Titel "A Short Length Rectangular Oscilloscope Tube With High Deflection Sensitivity By Using an Original Technique" in "12 Proceedings of the Societe for Information Display 18" (1. Quartal 1971). Dieser Arbeit ist jedoch kein· Hinweisa quadrupole scan stretch lens in conjunction with a dome-shaped electrode acceleration system according to the U.S. Patent 3,496,406 is found in a paper by A. Martin & J. Deschamps entitled "A Short Length Rectangular Oscilloscope Tube With High Deflection Sensitivity By Using an Original Technique "in" 12 Proceedings of the Societe for Information Display 18 "(1st quarter 1971). However, this work is not a reference

auf eine Kompensationseinrichtung zur Korrektur einer Verzerrung des auf dem Schirm angezeigten Bildes zu entnehmen. to a compensation device for correcting a distortion of the image displayed on the screen.

! Die US-PS 3 792 303 beschreibt eine Abwandlung des vorgenannten Linsensystems zum Zwecke einer Korrektur der Verzerrung des angezeigten Bildes. Dabei wird die Länge der Seiten der kuppeiförmigen Elektrode vergrößert, um abgesehen von einer Seite alle Seiten der vierpoligen Abtastdehnungslinse zu bedecken. Senkrecht zur Elektronenstrahlachse ist dabei auf jeder Seite der vierpoligen Linse eine einzige scheibenförmige Schlitzelektrode angeordnet. Die erste Schlitzelektrode ist innerhalb der kuppeiförmigen Elektrode hinter der vierpoligen Linse und vor dem Schlitz der kuppeiförmigen Elektrode angeordnet. Diese Schlitzelektrode ist mechanisch und elektrisch mit der kuppeiförmigen Elektrode verbunden, so daß sich beide Elektroden auf Erdpotential befinden. Die zweite Schlitzelektrode ist benachbart zum Rand der Basis der kuppeiförmigen Elektrode vor der vierpoligen Linse angeordnet, und elektrisch isoliert, so daß an sie eine erhöhte Spannung anlegbar ist, welche sich von derjenigen der ersten Schlitzelektrode und der kuppeiförmigen Elektrode unterscheidet. ! US Pat. No. 3,792,303 describes a modification of the aforementioned lens system for the purpose of correcting the distortion of the displayed image. In doing so, the length of the sides of the dome-shaped electrode is increased to aside from one side to cover all sides of the quadrupole scan-stretch lens. Perpendicular to the electron beam axis a single disk-shaped slot electrode is arranged on each side of the four-pole lens. The first slot electrode is inside the dome-shaped electrode behind the quadrupole lens and in front of the Slit of the dome-shaped electrode arranged. This slot electrode is mechanically and electrically connected to the dome-shaped electrode connected so that both electrodes are at ground potential. The second slotted electrode is located adjacent to the edge of the base of the dome-shaped electrode in front of the quadrupole lens, and electrically isolated so that an increased voltage can be applied to them, which is different from that of the first The slot electrode and the dome-shaped electrode are different.

Eine scheibenförmige elektrostatische Schirmelektrode mit einem konventionellen rechteckförmigen Schlitz wird auf Erdpotential gehalten und unmittelbar vor der zweitenA disk-shaped electrostatic shield electrode with a conventional rectangular slot is used held at ground potential and immediately before the second

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

-ιοί Schlitzelektrode angeordnet. Die Schirmelektrode und die kuppeiförmige Elektrode umschließen die vierpolige Linse in einem Äquipotentialraum auf Erdpotential im wesentlichen vollständig.
5-ιοί slotted electrode arranged. The shield electrode and the dome-shaped electrode essentially completely surround the quadrupole lens in an equipotential space at ground potential.
5

Die letztgenannte US-PS beschreibt eine Kompensationstechnik, mit der eine Korrektur der Bildverzerrung durch Auftrennung der kombinierten Effekte der Abtastnichtlinearität und der Geometrieverzerrung in horizontale und vertikale Komponenten erfolgt. Die Geometrie der Öffnung der in der kuppeiförmigen Elektrode enthaltenen ersten Schlitzelektrode wird experimentell festgelegt, um Verzerrungen zu korrigieren/ die auf dem Schirm erscheinen und durch die Horizontalablenkung des Elektronen-Strahls während der Ablenkung hervorgerufen werden. Die Geometrie der öffnung in der vor der vierpoligen Linse angeordneten zweiten Schlitzelektrode wird experimentell in Verbindung mit einem geeignet eingespeisten Potential festgelegt, um Verzerrungen zu korrigieren, welche auf dem Schirm erscheinen, und durch die Vertikalablenkung des Elektronenstrahls während der Ablenkung hervorgerufen werden. Darüber hinaus beeinflußt die an die zweite Schlitzelektrode angelegte Spannung die Funktion der ersten Schlitzelektrode. Die Geometrie der öffnung der ersten Schlitzelektrode korrigiert daher Verzerrungen, die nicht nur durch den Horizontalverlauf des Elektronenstrahls sondern auch durch das Vorhandensein der zweiten Schlitzelektrode hervorgerufen werden.The latter US-PS describes a compensation technique with which a correction of the image distortion by Separation of the combined effects of scanning nonlinearity and geometry distortion into horizontal ones and vertical components is done. The geometry of the opening contained in the dome-shaped electrode The first slotted electrode is set experimentally to correct for distortions / appearing on the screen and caused by the horizontal deflection of the electron beam during the deflection. the The geometry of the opening in the second slot electrode arranged in front of the quadrupole lens is experimental in connection with a suitably injected potential, in order to correct distortions which occur appear on the screen, and caused by the vertical deflection of the electron beam during the deflection will. In addition, the voltage applied to the second slot electrode affects the function of the first Slotted electrode. The geometry of the opening of the first slot electrode therefore corrects distortions, not only through the horizontal course of the electron beam but also through the presence of the second Slotted electrode are caused.

Diese Kompensationstechnik besitzt den Nachteil, daß experimentelle Justierungen der Horizontal- und Vertikal-Bildverzerrungskomponenten nicht unabhängig voneinander sind. Die Größe der Öffnung in der zweiten Schlitzelektrode und die an diese angelegte Spannung beeinflussen die Größe der öffnung der ersten Schlitzelektrode sowie das durch diese erzeugte kompensierende elektrische Feld.This compensation technique has the disadvantage that experimental adjustments to the horizontal and vertical image distortion components are not independent of each other. The size of the opening in the second slot electrode and the voltage applied to it influence the size of the opening of the first slot electrode as well as that compensating electric field generated by this.

334620!334620!

Die US-PSen 4 137 479 und 4 188 563 beschreiben eine Kathodenstrahlröhre mit einem hinter einer Ablenkeinrichtung vorgesehenen vierpoligen Linsensystem, das im Gegensatz zu den oben erläuterten vierpoligen Linsen gleichzeitig die Ablenkabtastung des Elektronenstrahls dehnt und die Elektronen in Richtung auf den fluoreszierenden Schirm beschleunigt. Ein derartiges Linsensystem enthält ein Paar von zueinander ausgerichteten rohrförmigen Elektroden des gleichen Durchmessers auf der Eingangs- und Ausgangsseite, deren benachbarte Enden unter Bildung eines Luftspaltes im Abstand voneinander angeordnet sind und die aneinander angepaßte Abschnitte aufweisen, welche komplementäre gekrümmte Verläufe an den Umfangen der Elektroden beschreiben. Das beschleunigende elektrische Feld wird durch Anschluß der Eingangselektrode an Erdpotential erzeugt, wobei die Beschleunigungsspannung an die Ausgangselektrode angelegt wird, welche elektrisch mit der leitenden Beschichtung auf dem trichterförmigen Teil der Röhre verbunden ist. Vor und benachbart zur Eingangselektrode ist ein achtpoliges Linsensystem vorgesehen, um sowohl die nicht lineare Abtastvergrößerung des Elektronenstrahls als auch die Geometrieverzerrung des angezeigten Bildes zu korrigieren. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Paar von koaxialen rohrförmigen Elektroden mit unterschiedlichen Durchmessern verwendet, wobei die Außenelektrode die gekrümmten Randteile der Innenelektrode umfaßt.U.S. Patents 4,137,479 and 4,188,563 describe one Cathode ray tube with a four-pole lens system provided behind a deflection device, which in the In contrast to the four-pole lenses explained above, the electron beam is deflected at the same time stretches and accelerates the electrons towards the fluorescent screen. Such a lens system contains a pair of aligned tubular electrodes of the same diameter on the input and output side, the adjacent ends of which are arranged at a distance from one another to form an air gap and which have mating portions which have complementary curved courses on the peripheries of the electrodes describe. The accelerating electric field is generated by connecting the input electrode to earth potential, wherein the acceleration voltage is applied to the output electrode, which is electrically connected to the conductive Coating is connected to the funnel-shaped part of the tube. In front of and adjacent to the input electrode an eight-pole lens system is provided to both the non-linear scanning magnification of the electron beam as well as correct the geometry distortion of the displayed image. According to a further embodiment, a pair of coaxial tubular electrodes with different diameters are used, the outer electrode being the curved edge parts of the inner electrode includes.

Das Linsensystem mit zueinander ausgerichteten rohrförmigen Elektroden des gleichen Durchmessers, dem eine achtpolige Verzerrungskorrekturlinse vorangeht, ist als Beschleunigungslinse aufgrund eines möglichen dielektrischen Durchbruchs im Luftspalt zwischen den Elektroden nur begrenzt verwendbar. Da zwischen den Elektroden eine Potentialdifferenz von etwa 23 kV vorhanden ist, müssen die benachbarten Ränder der Elektroden geglättet werden, um scharfe RandpunkteThe lens system with aligned tubular electrodes of the same diameter as an eight-pole one Preceding distortion correcting lens is called an accelerating lens due to possible dielectric breakdown Can only be used to a limited extent in the air gap between the electrodes. There is a potential difference between the electrodes of about 23 kV is present, the adjacent edges of the electrodes must be smoothed to create sharp edge points

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

mit mikroskopischen Abmessungen zu eliminieren, an denen übermäßig hohe elektrische Feldstärken auftreten können, die zu einer Feldemission von Elektronen führen können. Dadurch kann sich ein elektrischer Bogen zwischen den Elektroden bilden.with microscopic dimensions to eliminate where excessively high electric field strengths can occur, which can lead to a field emission of electrons. This allows an electrical arc to form between the electrodes.

Das koaxiale Linsensystem der anderen Ausführung neigt zwar weniger zu einem dielektrischen Durchbruch. Es stellt jedoch von Hause aus eine schwächere Linse dar, die eine geringere Abtastvergrößerung des Elektronenstrahl-Ablenkwinkels erzeugt. Generell ist die Brennlänge für eine gegebene angelegte Spannung einer derartigen Linse direkt proportional zum Durchmesser der Innenelektrode. Daher ist eine Innenelektrode mit relativ kleinem Durchmesser erforderlich, um eine starke Linse mit einer kurzen Brennlänge zu realisieren. Eine starke Abtastdehnungslinse unterstützt Geometrieverzerrungseffekte, wobei experimentell festgestellt wurde, das eine mit einer achtpoligen Korrekturlinse zusammenarbeitende koaxiale Beschleunigungslinse für Durchmesser der Innenelektrode von weniger als 1,905 cm eine unannehmbare Geometrieverzerrung erzeugt. Ein derartiges koaxiales Linsensystem ist daher in Kathodenstrahlröhren kurzer Länge, in denen starke Abtastdehnungslinsen mit kurzen Brennlängen erforderlich sind, nicht geeignet.The coaxial lens system of the other embodiment is less prone to dielectric breakdown. It however, is inherently a weaker lens that has a lower scanning magnification of the electron beam deflection angle generated. In general, the focal length for a given applied voltage is one Lens directly proportional to the diameter of the inner electrode. Therefore, an inner electrode is relatively small diameter is required to realize a strong lens with a short focal length. A strong Scanning stretch lens supports geometry distortion effects, one of which has been experimentally determined to be An eight-pole correction lens cooperating coaxial accelerating lens for the diameter of the inner electrode less than 1,905 cm creates unacceptable geometry distortion. Such a coaxial one Lens system is therefore in short length cathode ray tubes, in which strong scanning stretch lenses with short Burn lengths are required, not suitable.

In der US-PS 4 124 128 ist eine Kathodenstrahlröhre mit einer rechteckigen, gehäuseförmigen Abtastdehnungslinse beschrieben, welche wenigstens vier mit zugekehrten Enden und zur elektrischen Isolierung im Abstand voneinander angeordnete rohrförmige Elemente enthält. An diesen rohrförmigen Elementen liegen Vorspannungen unterschiedlicher Werte, welche die Linsencharakteristik ändern. Eine Bildverzerrung aufgrund einer nicht linearen Abtastdehnung wird durch Einfügung zusätzlicher Seitenplatten korrigiert, an die eine differentielle Vorspannung angelegt wird.In US Pat. No. 4,124,128 there is a cathode ray tube having a rectangular, housing-shaped scan-stretch lens described which at least four with facing ends and arranged at a distance from one another for electrical insulation Contains tubular elements. There are different pre-stresses on these tubular elements Values that change the lens characteristics. An image distortion due to non-linear scan stretch is corrected by adding additional side plates to which a differential bias is applied.

BADBATH

Die US-PS 3 023 336 beschreibt eine Kathodenstrahlröhre, bei der eine Beschleunigung und eine Abtastdehnung hinter der Ablenkung durch eine Kombination einer elektrostatischen Beschleunigungs- und Konvergenzlinse mit einer magnetischen Konvergenzlinse verwendet wird, welche kugelförmige Abweichungseffekte erzeugen, die zur Realisierung eines scharfen Bildes auf einem Fluoreszenzschirm einander kompensieren.US Pat. No. 3,023,336 describes a cathode ray tube in which an acceleration and a scanning stretch are behind deflection by a combination of an electrostatic accelerating and converging lens with a Magnetic convergence lens is used, which produce spherical deviation effects necessary for the realization of a sharp image on a fluorescent screen compensate for each other.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein auf die Ablenkung folgendes beschleunigendes elektrostatisches Linsensystem anzugeben, das einen Elektronenstrahl nach seiner Ablenkung beschleunigt und eine Ablenkabtastdehnung mit geringer Verzerrung gewährleistet.The present invention is based on the object of an accelerating electrostatic which follows the deflection Specify a lens system that accelerates an electron beam after it has been deflected and a deflection scan stretch with low distortion guaranteed.

Diese Aufgabe wird bei einem elektrostatischen Linsensystem der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 ge- ; löst.In the case of an electrostatic lens system of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention by the features the characterizing part of claim 1 ge; solves.

Das erfindungsgemäße Linsensystem enthält ein Paar von sich überlappenden koaxialen Linsenelektroden, die eine Beschleunigungs- und Abtastdehnungslinse bilden, sowie zwei kompensierende Schlitzlinsen, die mit der Beschleunigungs- und Abtastdehnungslinse in der Weise zusammenarbeiten, daß sich unabhängig voneinander eine lineare Vergrößerung des Elektronenstrahl-Ablenkwinkels und eine korrigierte Geometrie des Bildes ergibt.The lens system of the present invention includes a pair of them overlapping coaxial lens electrodes forming an acceleration and a scan-stretch lens, and two compensating slit lenses which cooperate with the acceleration and scan-stretch lenses in such a way that a linear enlargement of the electron beam deflection angle and a corrected geometry independently of one another of the image.

Das Linsensystem ist insbesondere in einer Kathodenstrahlröhre verwendbar, die mit einer relativ kleinen Elektronenkanonenspannung arbeitet, wobei sich eine starke Abtastvergrößerung eines Elektronenstrahls una eine ausreichende Elektronenbeschleunigung ergibt, um ein helles verzerrungsfreies Lichtbild der gewünschten Größe auf dem fluoreszierenden Schirm einer derartigen Röhre zu erzeugen.The lens system is particularly useful in a cathode ray tube that has a relatively small electron gun voltage works, with a strong scanning magnification of an electron beam being a sufficient one Electron acceleration results in a bright, distortion-free light image of the desired size on the fluorescent To produce a screen of such a tube.

BAD ORiGlMALORiGlMAL BATHROOM

-ΜΙ Das für eine Kathodenstrahlröhre kurzer Länge geeignete, hinter der Ablenkung wirkende Beschleunigungs- und Abtastdehnungs-Linsensystem enthält ein Paar von koaxialen Beschleunigungs- und Abtastdehnungselektroden unterschiedlicher Durchmesser und erzeugt mit der Innenelektrode relativ kleinen Durchmessers ein von geometrischen Verzerrungen freies Elektronenbild.-ΜΙ The one suitable for a short-length cathode ray tube, Accelerating and scanning stretch lens system acting behind the deflection includes a pair of coaxial accelerating and scanning stretch electrodes of different types Diameter and generates with the inner electrode of relatively small diameter one of geometrical distortions free electron image.

Das Linsensystem reduziert auch die Tendenz einer FeId-10. emission von Elektronen an den Linsenelektroden.The lens system also reduces the tendency for a field 10. emission of electrons at the lens electrodes.

Das erfindungsgemäße elektrostatische Linsensystem für eine Elektronenentladungsröhre, insbesondere eine Kathodenstrahlröhre mit einer Elektronenkanone, die einen längs einer Strahlachse in der Röhre verlaufenden Elektronenstrahl erzeugt, und mit einer Ablenkeinrichtung zur Ablenkung des Strahls ist hinter der Ablenkeinrichtung längs der Strahlachse angeordnet und besitzt eine Schlitzlinsenanordnung mit einer Vielzahl von geschlitzten Elektroden, deren Schlitze symmetrisch zur Strahlachse ausgerichtet sind. Eine Beschleunigungs- und Abtastdehnungs-Linsenanordnung enthält zwei zueinander ausgerichtete zusammenwirkende rohrförmige Elektroden mit unterschiedlichem Durchmesser hinter der Schlitzlinsenanordnung, die im Zusammenwirken mit dieser Schlitzlinsenanordnung eine lineare Vergrößerung des durch die Ablenkeinrichtung erzeugten Betrages der Elektronenstrahlablenkung hervorruft. Eine Ausgangslinsenanordnung mit einer im Bereich des Ausgangs der Beschleunigungs- und Abtastdehnungs-Linsenanordnung angeordneten Ausgangslinsenelektrode besitzt eine schlitzförmige öffnung mit einem Paar von sich gegenüberliegenden Nuten, wodurch eine korrekte Geometrie des Bildes auf dem Anzeigeschirm der Kathodenstrahlröhre gewährleistet wird.The electrostatic lens system according to the invention for an electron discharge tube, in particular a cathode ray tube with an electron gun that produces an electron beam that runs along a beam axis in the tube generated, and with a deflector for deflecting the beam is behind the deflector longitudinally arranged on the beam axis and has a slit lens arrangement with a plurality of slotted electrodes, whose slots are aligned symmetrically to the beam axis. An accelerating and scanning stretch lens assembly contains two mutually aligned cooperating tubular electrodes of different diameters behind the slit lens arrangement, which in cooperation with this slit lens arrangement forms a linear Causes enlargement of the amount of electron beam deflection generated by the deflection device. One Exit lens assembly having one in the region of the exit of the acceleration and scan-stretch lens assembly arranged output lens electrode has a slit-shaped opening with a pair of opposite one another Grooves, which ensure correct geometry of the image on the CRT display screen.

Das Beschleunigungs- und Abtastdehnungs-Linsensystem arbeitet mit einer relativ kleinen Spannung und erzeugt einThe accelerate and scan stretch lens system works with a relatively small voltage and generates a

BADBATH

-": -j . -j V-X'": 33462C- ": -j. -j V-X '": 33462C

helles Bild der gewünschten Größe mit scharfer Fokussierung und großer Detailgenauigkeit auf einem fluoreszierenden Schirm. Konventionelle Kathodenstrahlröhren mit Beschleunigungs- und Abtastdehnungs-Linsensystemen hinter der Ablenkung erfordern typischerweise eine Potentialdifferenz von etwa 23 kV gemessen zwischen der Kathode der Elektronenkanone und der leitenden Schicht auf dem fluoreszierenden Schirm, um ein scharfes fokussiertes Bild großer Helligkeit zu gewährleisten, das mit dem durch das erfindungsgemäße System erzeugten Bild bei kleinerer Potentialdifferenz von 16 kV vergleichbar ist. Das erfindungsgemäße Linsensystem besitzt ein Paar von koaxialen Elektroden unterschiedlicher Durchmesser mit einer Innenelektrode mit einem relativ kleinen Durchmesser von weniger oder gleich 1,905 cm, wodurch eine vierpolige Linse mit erhöhter Elektronenstrahlvergrößerung und kurzer Brennlänge entsteht. Die Vorteile eines derartigen Linsensystems sind darin zu sehen, daß es in Kathodenstrahlröhren kurzer Länge verwendbar ist, und daß die Tendenz zu einer FeIdemission von Elektronen an den Elektroden reduziert ist, wodurch ein dielektrischer Durchbruch im Luftspalt zwischen den Elektroden entstehen könnte. Der letztgenannte Vorteil ergibt sich aufgrund der überlappenden koaxialen Anordnung der Elektroden und dem Betrieb bei einer kleineren Spannung.bright picture of the desired size with sharp focus and great attention to detail on a fluorescent Umbrella. Conventional cathode ray tubes with acceleration and scan-stretch lens systems behind the deflection typically require a potential difference of about 23 kV measured between the cathode of the electron gun and the conductive layer on the fluorescent screen to provide a sharp, focused image of high brightness to ensure the image generated by the system according to the invention with a smaller potential difference of 16 kV is comparable. The lens system according to the invention has a pair of coaxial electrodes different diameter with an inner electrode with a relatively small diameter of less or 1.905 cm, creating a quadrupole lens with increased electron beam magnification and short focal length arises. The advantages of such a lens system can be seen in the fact that it is shorter in cathode ray tubes Length is usable, and that the tendency to a field emission of electrons at the electrodes is reduced, creating a dielectric breakdown in the air gap between the electrodes. The latter advantage results from the overlapping coaxial arrangement of electrodes and operation at a lower voltage.

Es ist darauf hinzuweisen, daß das erfindungsgemäße Linsensystem auch in Kathodenstrahlröhren mit Standardlänge verwendbar ist.It should be pointed out that the lens system according to the invention can also be used in cathode ray tubes with a standard length is.

Beschleunigungslinsen mit sich überlappenden koaxialen Elektroden arbeiten bisher erfolgreich lediglich mit Innenelektroden, die relativ große Durchmesser besitzen. Wird der Durchmesser der Innenelektrode unter 1,905 cm reduziert, so können Geometrieverzerrungseffekte im Bild nicht angemessen korrigiert werden. Daher ist eine koaxiale Rohrelektrogg denlinse mit einer achtpoligen Verzerrungskompensationslinse der aus den oben genannten US-PSen 4 137 479 und 4 188Accelerator lenses with overlapping coaxial electrodes have so far only worked successfully with internal electrodes, which have relatively large diameters. If the diameter of the inner electrode is reduced below 1.905 cm, thus, geometry distortion effects in the image cannot be adequately corrected. Therefore a coaxial tube electrical system den lens with an eight-pole distortion compensating lens of the type disclosed in U.S. Patents 4,137,479 and 4,188 referred to above

BAD ORfGJNALBAD ORfGJNAL

bekannten Art aufgrund der Beschränkung hinsichtlich eines Minimaldurchmesser für die Innenelektrode lediglich für Kathodenstrahlröhren relativ großer Längen verwendbar.known type due to the restriction in terms of a minimum diameter for the inner electrode only for Cathode ray tubes of relatively great lengths can be used.

Eine Linse mit verschachtelten Elektroden der aus den vorgenannten Druckschriften bekannten Art, welche zwei rohrförmige Elektroden des gleichen Durchmessers aufweist, ist für Kathodenstrahlröhren kurzer Länge nicht geeignet. Eine derartige Linse erfordert zur Erhöhung der Linsenvergrößerung eine höhere Spannung und damit eine Verkürzung der Brennlänge. Die erhöhte Spannung erhöht jedoch die Wahrscheinlichkeit der Feldemission von Elektroden in unanehmbarer Weise.A lens with nested electrodes of the type known from the aforementioned documents, which two Having tubular electrodes of the same diameter is not suitable for short length cathode ray tubes. Such a lens requires to increase the lens magnification a higher voltage and thus a shortening of the burning length. However, the increased tension increases the likelihood of field emission from electrodes in an unacceptable manner.

Das erfindungsgemäße Kompensationslinsensystem ermöglicht eine Beschleunigungs- und Abtastdehnungslinse mit einem Paar von sich überlappenden koaxialen Elektroden unterschiedlicher Durchmesser, die in Kathodenstrahlröhren kurzer Länge erfolgreich funktionieren. Das Kompensationslinsensystem arbeitet mit der Beschleunigungs- und Abtastdehnungs-Linsenanordnung zusammen und enthält eine erste und eine zweite Kompensationslinse. Die erste Linse ist im Bereich des vorderen Endes der Beschleunigungs- und Abtastdehnungs-Linsenanordnung angeordnet und umfaßt sechs eng beabstandete scheibenförmige Schlitzlinsenelektroden mit Öffnungen, die symmetrisch zur Strahlachse ausgerichtet sind. Zur Erzeugung von elektrischen Feldflußlinien, welche die Vertikalrichtung der Bewegung eines durch die Ablenkeinrichtung stark abgelenkten Elektronenstrahls im Sinne einer linearenThe compensation lens system according to the invention enables an accelerating and stretching lens having a pair of overlapping coaxial electrodes of different types Diameters that work successfully in short length cathode ray tubes. The compensating lens system works with the accelerate and scan stretch lens assembly together and includes first and second compensating lenses. The first lens is in the field of the forward end of the accelerating and scanning stretch lens assembly arranged and comprises six closely spaced disc-shaped slit lens electrodes with openings that are aligned symmetrically to the beam axis. For generating electric field flux lines which the vertical direction the movement of an electron beam strongly deflected by the deflection device in the sense of a linear one

₃Q vertikalen Vergrößerung des Betrages der Strahlablenkung beeinflussen, werden durch eine Gleichvorspannung erzeugt, welche an bestimmten Schlitzlinsenelektroden anliegt und über diese verteilt ist. Die zweite Linse ist im Bereich des hinteren Endes der Beschleunigungs- und Abtastdehnungs- ₃ Q vertical enlargement of the amount of beam deflection are generated by a DC bias voltage, which is applied to certain slit lens electrodes and is distributed over them. The second lens is in the area of the rear end of the acceleration and scanning elongation

gg Linsenanordnung angeordnet und enthält eine einzige Ausgangselektro.de mit einer langgestreckten Schlitzöffnung, in dergg lens arrangement arranged and contains a single exitselektro.de with an elongated slot opening in which

E/\D 0R'3"HAE / \ D 0R'3 "HA

334620334620

ι ein Paar von sich gegenüberliegenden bogenförmigen Ausschnitten bzw. Nuten in den längeren Seiten des Schlitzes auf sich gegenüberliegenden Seiten der Strahlachse vorgesehen ist. Diese zweite Linse erzeugt ein elektrisches Feldmuster mit einer Flußlinienform und -Verteilung, welche derjenigen der Beschleunigungs- und Abtastdehnungs-Linsenanordnung entspricht, wobei die Fluktuationen jedoch gegenphasig sind. Die Überlagerung dieser beiden elektrischen Felder eliminiert eine Geometrieverzerrung ι a pair of opposite arcuate cutouts or grooves is provided in the longer sides of the slot on opposite sides of the beam axis. This second lens creates an electric field pattern with a flux line shape and distribution which correspond to that of the acceleration and scan-stretch lens arrangement, but the fluctuations are out of phase. The superposition of these two electric fields eliminates a geometry distortion

jQ des angezeigten Bildes wirksam.jQ of the displayed image takes effect.

Die beiden !Compensationslinsen sind mechanisch von der jeweils anderen Linse getrennt und funktionell von dieser unabhängig. Jede Kompensationslinse liefert daher eine .,,- Korrektur einer anderen Art der Bildverzerrung und ist im Sinne einer optimalen Funktion justiert, ohne daß dabei die Justierung oder die Funktion der anderen Linse beeinflußt wird.The two! Compensation lenses are mechanically different from the each other lens separate and functionally independent of this. Each compensating lens therefore provides one . ,, - Correcting another type of picture distortion and is adjusted for optimal function without affecting the adjustment or the function of the other lens will.

_on Das erfindungsgemäße Linsensystem unterscheidet sich sowohl hinsichtlich der Funktion als auch hinsichtlich seiner Ausführung vom Linsensystem nach der US-PS 3 792 303. Im Linsensystem nach dieser Druckschrift wird eine vierpolige Linse verwendet, welche lediglich eine Abtastdehnung ge-,_ währleistet. Zusätzlich ist eine getrennte kuppeiförmige Elektrode erforderlich, um die Elektronen in Richtung auf den Anzeigeschirm zu beschleunigen. Demgegenüber bewirkt beim erfindungsgemäßen Linsensystem eine vierpolige elektrostatische Linse mit koaxialen rohrförmigen Elektroden, wobei eine Elektrode größeren Durchmessers ein mit einer _one The inventive lens system both in terms of the function is different and in terms of its execution by the lens system according to US-PS 3 792 303. In the lens system according to this publication is used a four-pole lens which only one Abtastdehnung ge -, _ ensured. In addition, a separate dome-shaped electrode is required to accelerate the electrons towards the display screen. In contrast, in the lens system according to the invention, a four-pole electrostatic lens with coaxial tubular electrodes, one electrode of larger diameter having one with one

bestimmten Kontur versehenes Ende einer Elektrode mit kleinerem Durchmesser überlappt, gleichzeitig eine Elektronenbeschleunigung sowie einer Elektronenstrahl-Abtastdehnung .certain contour provided end of an electrode with a smaller diameter overlaps, at the same time an electron acceleration and an electron beam scan stretch.

Dem Kompensationslinsensystem nach der US-PS 3 792 303 und dem erfindungsgemäßen Linsensystem liegen grundsätzlichThe compensating lens system of US Pat. No. 3,792,303 and the lens system according to the invention are fundamentally

BAD ORIQlMALBATHROOM ORIQlMAL

g <* υ £ υ οg <* υ £ υ ο

andere Verfahren zur Korrektur von Bildverzerrungen zugrunde, die durch grundsätzlich unterschiedliche Linsensysteme herbeigeführt werden. Das vorbekannte Linsensystem besitzt Schlitzlinsenelektroden am vorderen und hinteren Ende der Abtastdehnungs-Vierpollinse zur Korrektur der kombinierten Effekte der Abtastnichtlinearität und der Geometrieverzerrung in Vertikal- bzw. Horizontalrichtung der Anzeige. Die Funktion der Kompensationslinse beruht auf einer Konvergenz in Vertikalrichtung des Elektronen-Strahls an der Öffnung der ersten Schlitzelektrode vor dem Austreten aus der kuppeiförmigen Beschleunigungselektrode. Darüber hinaus macht eine Wechselwirkung zwischen den beiden Linsen die Justierung und die Funktion einer Linse von der anderen Linse abhängig.other methods for correcting image distortions are based on fundamentally different lens systems be brought about. The prior art lens system has slit lens electrodes on the front and rear End of the scan-stretch quadrupole lens to correct for the combined effects of scan non-linearity and the Geometry distortion in the vertical or horizontal direction the display. The function of the compensation lens is based on a convergence in the vertical direction of the electron beam at the opening of the first slotted electrode before exiting the dome-shaped acceleration electrode. It also makes an interaction between the adjustment and function of one lens depends on the other lens.

Beim erfindungsgemäßen Linsensystem arbeitet jede Kompensationslinse hinsichtlich eines speziellen Verzerrungsmechanismus, wobei sie getrennt und unabhängig von der anderen Kompensationslinse ist. Darüber hinaus ist es im Gegensatz zum Kompensationsmechanismus bei dem genannten vorbekannten Linsensystem wesentlich, daß der erfindungsgemäße Kompensationslinsenmechanismus den Elektronenstrahl vor seinem Eintritt in die Öffnung der Ausgangslinsenelektrode konvergiert, um eine richtige Geometrie des Bildes zu gewährleisten. In the lens system according to the invention, each compensation lens works regarding a special distortion mechanism, being separate and independent from the other Compensation lens is. In addition, it is in contrast to the compensation mechanism in the aforementioned previously known Lens system essential that the compensation lens mechanism according to the invention before the electron beam its entry into the opening of the exit lens electrode converges to ensure correct geometry of the image.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
30The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments shown in the figures of the drawing. It shows:
30th

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt einer Kathodenstrahlröhre mit einem nach einer Ablenkung wirksamen erfindungsgemäßen Beschleunigungsund Abtastdehnungs-Linsensystern; 35Fig. 1 is a schematic longitudinal section of a cathode ray tube with one after a deflection effective accelerating and scanning stretch lens systems of the present invention; 35

BAD ORIGfriALORIGINAL BATHROOM

33462C33462C

Fig. 2 eine Explosionsdarstellung der Komponenten des Linsensystems in der Kathodenstrahlröhre nach Fig. 1;FIG. 2 is an exploded view of the components of the lens system in the cathode ray tube according to FIG Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Seitenansicht des Linsensystems nach den Fig. 1 und 2 mit einer gestrichelten Darstellung einer rohrförmigen Innen- und Außenelektrode; 3 is an enlarged side view of the lens system according to FIGS. 1 and 2 with a dashed line Representation of a tubular inner and outer electrode;

Fig. 4 einen Vertikalschnitt in der Ebene 4-4 in Fig. : mit gestrichelt dargestellten Montagestäben;FIG. 4 shows a vertical section on the plane 4-4 in FIG.

Fig. 5 einen vergrößerten Schnitt in der Ebene 5-5 in Fig. 2, aus dem ein Paar von konkaven Abschnitten der rohrförmigen Innenelektrode erFig. 5 is an enlarged section on the plane 5-5 in Fig. 2, showing a pair of concave portions the tubular inner electrode he

sichtlich ist;is visible;

Fig. 6 einen vergrößerten Horizontalschnitt in der Ebene6 shows an enlarged horizontal section in the plane

6-6 in Fig. 2, aus dem ein Paar von Ansätzen der rohrförmigen Innenelektrode ersichtlich ist;6-6 in FIG. 2, from which a pair of attachments of the tubular inner electrode can be seen;

undand

Fig. 7 eine Endansicht des rechten Endes der Anordnung nach Fig. 3, aus der Schlitz- und Ausschnittteile an den Rändern der Ausgangslinsenelektrode ersichtlich sind.Figure 7 is an end view of the right end of the assembly 3, showing slit and cut-out portions at the edges of the exit lens electrode can be seen.

Gemäß Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Elektronenstrahl-Beschleunigungs- und Abtastdehnungs-Linsensystem 10 im evakuierten Gefäß einer Kathodenstrahlröhre 12 für einen Kathodenstrahloszillographen enthalten. Das Gefäß umfaßt einen rohrförmigen Glashals 14, einen keramischen Trichter sowie eine transparente Glasfrontplatte 18, die durch Dichtungen etwa gemäß der US-PS 3 207 936 dicht miteinander verbunden sind. Auf der Innenfläche der Frontplatte 18 befindet sich zur Bildung eines fluoreszierenden SchirmsAccording to Fig. 1, an inventive electron beam acceleration and scan-stretch lens system 10 in the evacuated vessel of a cathode ray tube 12 for one Cathode ray oscilloscope included. The vessel comprises a tubular glass neck 14, a ceramic funnel and a transparent glass front plate 18, which is sealed to one another by seals, for example according to US Pat. No. 3,207,936 are connected. On the inner surface of the faceplate 18 is to form a fluorescent screen

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

-20-der Kathodenstrahlröhr eine Phosphorschicht 20.-20-the cathode ray tube has a phosphor layer 20.

Eine Elektronenkanone 22 mit einer Kathode 24, einem Steuergitter 25 sowie einer Anode 26 ist am Ende der Röhre auf der dem floureszierenden Schirm abgewandten Seite innerhalb des Halses 14 angebracht, um einen generell längs einer Strahlachse 28 gerichteten Elektronenstrahl zu erzeugen. Die Strahlachse 28 fällt dabei mit der Längsmittelachse der Röhre in Richtung auf den floureszierenden Schirm zusammen. Die Kathode 24 liegt an einer Gleichspannung von etwa -2kV, wobei der von dieser Kathode emittierte Elektronenstrahl gegen die auf Erdpotential liegende Anode 26 beschleunigt wird. Die Kathode 24 ist durch ein keramisches Abstandselement 32 gehaltert und durch dieses elektrisch vom Steuergitter 25 isoliert. Das Steuergitter 25 liegt gegenüber der Kathode auf einer mehr negativeren Spannung von etwa -2,1 kV, um die Anzahl der zur Anode 26 laufenden Elektronen zu steuern und damit die Intensität des Elektronenstrahls zu variieren.An electron gun 22 with a cathode 24, a Control grid 25 and an anode 26 is at the end of the tube on the side facing away from the fluorescent screen inside of the neck 14 in order to generate an electron beam directed generally along a beam axis 28. The beam axis 28 coincides with the longitudinal center axis of the tube in the direction of the fluorescent screen together. The cathode 24 is connected to a direct voltage of approximately -2 kV, with the electron beam emitted by this cathode is accelerated against the anode 26 which is at ground potential. The cathode 24 is through a ceramic Spacer element 32 is supported and electrically isolated from the control grid 25 by this. The control grid 25 is located compared to the cathode at a more negative voltage of about -2.1 kV, the number of those running to the anode 26 To control electrons and thus to vary the intensity of the electron beam.

Der Elektronenstrahl läuft durch eine öffnung in der Anode 26 zu einer Punktzentrierungslinse 34, welche an den Schieber eines Potentiometers 36 angekoppelt ist, um eine Punktfehlerkorrektur in einem Spannungsbereich zwischen 0 und +50 V durchzuführen.The electron beam passes through an opening in the anode 26 to a point centering lens 34, which is coupled to the slide of a potentiometer 36, for point error correction to be carried out in a voltage range between 0 and +50 V.

Ein Fokussierungslinsensystem, das vorzugsweise so ausgebildet ist, wie es in den US-PSen 4 137 479 und 4 188 563 beschrieben ist, ist im Bereich des Ausgangs der Linse 34 angeordnet. Dieses Fokussierungslinsensystem enthält eine erste vierpolige Linse 38 und eine zweite vierpolige Linse 40. Die vierpolige Linse 38 konvergiert den Elektronenstrahl in der X-Z-Ebene und divergiert ihn in der Y-Z-Ebene. Die vierpolige Linse 40 divergiert dagegen den Elektronenstrahl in der X-Z-Ebene und konvergiert ihn in der Y-Z-Ebene. Die Koordinatenachsen X, Y und Z sind inA focusing lens system preferably constructed as shown in U.S. Patents 4,137,479 and 4,188,563 is described is arranged in the region of the exit of the lens 34. This focusing lens system includes a first quadrupole lens 38 and a second quadrupole lens 40. The quadrupole lens 38 converges the electron beam in the X-Z plane and diverges in the Y-Z plane. The four-pole lens 40, however, diverges Electron beam in the X-Z plane and converges in the Y-Z plane. The coordinate axes X, Y and Z are in

BAD ORIQiHALBAD ORIQiHAL

334S20334S20

Fig. 2 dargestellt, wobei es sich um eine Horizontalachse X, eine Vertikalachse Y und eine Strahlachse Z handelt. Die Schieber von Potentiometern 42 und 44 sind mit der vierpoligen Linse 38 bzw. 40 verbunden, um eine Fokussierungsjustierung zwischen 0 und +60 V durchzuführen.Fig. 2, which is a horizontal axis X, a vertical axis Y and a beam axis Z. The sliders of potentiometers 42 and 44 are connected to the quadrupole lens 38 and 40, respectively, for focusing adjustment between 0 and +60 V.

Der Elektronenstrahl trifft auf den fluoreszierenden Schirm auf und bildet auf diesem ein Lichtbild, nachdem er durch eine Ablenkeinrichtung abgelenkt wurde, welcheThe electron beam hits the fluorescent one Screen on and forms a light image on this after it has been deflected by a deflection device, which

,Q die Lage des Strahls auf dem Schirm ändert. Diese Ablenkeinrichtung umfaßt Vertikalablenkplatten 46 und 48, die vorzugsweise gemäß der US-PS 4 093 891 ausgebildet sind, sowie Horizontalablenkplatten 50 und 52. Die Ablenkplatten 46 und 48 lenken den Strahl in Vertikalrichtung als, Q changes the position of the beam on the screen. This deflector includes vertical baffles 46 and 48 preferably constructed in accordance with U.S. Patent 4,093,891; and horizontal baffles 50 and 52. The baffles 46 and 48 direct the beam vertically as

je Funktion eines Vertikalablenksignals ab, das in Halsstifte 54 und 56 eingespeist wird. Die Ablenkplatten 50 und 52 lenken den Strahl in Horizontalrichtung als Funktion eines Horizontalablenksignals ab, bei dem es sich um eine sägezahnförmige Ausgangsspannung einer konventionellen Zeitbasis-Ablenkschaltung handelt, wobei dieses Signal in HaIsstifte 58 und 60 eingespeist wird.depending on the function of a vertical deflection signal, which is in neck pins 54 and 56 is fed. The baffles 50 and 52 direct the beam horizontally as a function of one Horizontal deflection signal, which is sawtooth-shaped Output voltage of a conventional time base deflection circuit, with this signal in pins 58 and 60 is fed in.

Eine dritte vierpolige Linse 62, die vorzugsweise gemäß den US-PSen 4 137 479 und 4 188 563 ausgebildet ist, ist _nc. zwischen den Vertikal- und Horizontalablenkplatten 46, bzw. 50, 52 längs des Weges des abgelenkten Elektronenstrahls angeordnet, wodurch eine Ablenkdehnungslinse gebildet wird, welche den Elektronenstrahl in der X-Z-Ebene konvergiert und ihn in der Y-Z-Ebene divergiert. DieseA third quadrupole lens 62, preferably constructed in accordance with U.S. Patents 4,137,479 and 4,188,563, is _nc . disposed between the vertical and horizontal baffles 46, 50, 52, respectively, along the path of the deflected electron beam, thereby forming a deflection stretching lens which converges the electron beam in the XZ plane and diverges it in the YZ plane. These

Linse vergrößert den Betrag der durch die Ablenkplatten oULens increases the amount of oU through the baffles

46 und 48 als Funktion des Vertikalablenksignals erzeugten Vertikalablenkung. Ein Schieber eines Potentiometers 64 ist an eine dritte vierpolige Linse 62 angekoppelt, um den Grad der Vergrößerung bzw. der Abtastdehnung zu ändern,46 and 48 vertical deflection generated as a function of the vertical deflection signal. A slide of a potentiometer 64 is coupled to a third quadrupole lens 62 in order to change the degree of magnification or the scanning stretch,

der durch die Linse aufgrund der Justierung ihrer Spannung 35that through the lens due to the adjustment of its tension 35

zwischen 0 und -200 V erzeugt wird.between 0 and -200 V is generated.

BAD ORiGIMALBAD ORiGIMAL

Das Beschleunigungs- und Abtastdehnungs-Linsensystem 10, das drei getrennte Linsen besitzt, ist im Bereich hinter den Horizontalablenkplatten 50 und 52 angeordnet. Die erste Linse des Linsensystems 10 wird durch eine Schlitzlinsenanordnung 66 gebildet, welche sechs geschlitzte Elektro den aufweist, die jeweils eine symmetrisch zur Strahlachse 28 angeordnete Schlitzöffnung aufweisen. Ein Potentiometer 68 liefert an seinem Schieber eine justierbare Spannung zwischen 0 und -900 V, die in bestimmte Elektroden der Linsenanordnung 66 eingespeist wird, um elektrische Feldflußlinien zu erzeugen, die durch die Elektrodenöffnungen verlaufen. Eine Justierung der Spannung am Schieber des Potentiometers 68 verändert die Gestalt und Verteilung der Flußlinien, welche die Richtung der Elektronenstrahlbewegung beeinflussen, was im folgenden noch genauer erläutert wird.The accelerate and scan stretch lens system 10, which has three separate lenses is located in the area behind the horizontal baffles 50 and 52. the The first lens of the lens system 10 is through a slit lens arrangement 66 formed, which has six slotted electrodes, each one symmetrical to the beam axis 28 have arranged slot opening. A potentiometer 68 supplies an adjustable voltage to its slide between 0 and -900 V, which is fed into certain electrodes of the lens arrangement 66 in order to create electric field flux lines to generate, which extend through the electrode openings. An adjustment of the tension on the slide of the Potentiometer 68 changes the shape and distribution of the lines of flux which determine the direction of electron beam movement influence, which is explained in more detail below will.

Die zweite Linse des Linsensystems 10 wird durch eine Beschleunigungs- und Abtastdehnungs-Linsenanordnung 70 gebildet, welche eine rohrförmige Innenelektrode 72 aufweist, die koaxial zu einer rohrförmigen Außenelektrode 74 angeordnet und zum Teil von dieser umschlossen wird.Diese beiden Elektroden 72 und 74 besitzen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung generell zylindrische Gestalt.The second lens of the lens system 10 is accelerated and scan-stretch lens assembly 70 having a tubular inner electrode 72, which is arranged coaxially to a tubular outer electrode 74 and is partially enclosed by this. These two In accordance with a preferred embodiment of the invention, electrodes 72 and 74 are generally cylindrical in shape.

Am vorderen Ende der Innenelektrode 72 ist ein kreuzförmiger Halterungsring 76 derart montiert, daß er unmittelbar benachbart zur Ausgangselektrode der Schlitzlinsenanordnung 66 angeordnet ist. Dieser Ring 76 ist an vier Montagestiften 77 aus Glas (Fig. 4) befestigt und bildet die Halterung für die rohrförmige Innenelektrode 72, so daß die Achse der Elektrode mit der Strahlachse 28 zusammenfallend ausgerichtet ist.At the front end of the inner electrode 72, a cross-shaped retaining ring 76 is mounted so that it directly is arranged adjacent to the output electrode of the slit lens arrangement 66. This ring 76 is on four mounting pins 77 made of glass (Fig. 4) attached and forms the holder for the tubular inner electrode 72, so that the axis of the electrode is aligned coincident with the beam axis 28.

Die dritte Linse des Linsensystems 10 stellt eine Ausgangslinsenanordnung 78 dar, welche eine einzige mit einer öffnung versehene kappenförmige Elektrode gebildet wird, die eineThe third lens of the lens system 10 provides an exit lens arrangement 78, which forms a single cap-shaped electrode provided with an opening, which has a

BAD ORiGFM^LBAD ORiGFM ^ L

334620334620

symmetrisch zur Strahlachse 28 angeordnete Schlitzöffnung 79 aufweist. Die Linsenanordnung 78 ist auf dem hinteren Ende der rohrförmigen Außenelektrode 74 montiert und erstreckt sich über einen Teil dieser Elektrode, um eine korrigierte Geometrie des auf dem fluoreszierenden Schirm angezeigten Bildes zu realisieren.Has slot opening 79 arranged symmetrically to the beam axis 28. The lens assembly 78 is on the rear End of the tubular outer electrode 74 is mounted and extends over a portion of this electrode to a to realize corrected geometry of the image displayed on the fluorescent screen.

Die Elektronen im Elektronenstrahl werden durch ein elektrostatisches Feld hohen Potentials beschleunigt und treffen mit hoher Geschwindigkeit auf dem Anzeigeschirm auf. Das hinter der Ablenkung wirksame Beschleunigungsfeld wird zwischen der rohrförmigen Innenelektrode 72 und der rohrförmigen Außenelektrode 74 sowie Wandbeschichtungen 80 und 82 des Gefäßes erzeugt. Eine dieser Wandbeschichtungen wird durch einen dünnen/ für elektronendurchlässigen Aluminiumfilm 80 gebildet, welcher über der Phosphorschicht 20 liegt. Dieser Film ist mit einer elektrisch leitenden Schicht 82 verbunden, die auf der Innenfläche des Trichters 16 aufgebracht ist. Diese leitende Schicht 82 endet unmittelbar hinter der Elektrode 78 der Ausgangslinsenanordnung und ist mit dieser Elektrode durch eine leitende Verbindung 84 verbunden. Die leitende Schicht 82 ist über einen Durchführungsleiter 86 mit einer externen Hochgleichspannung von etwa +14 kV in bezug auf die Innenelektrode 72 gekoppelt, welche ihrerseits über den kreuzförmigen Ring 76 an Erdpotential liegt. Die zwischen der Innenelektrode 72 und der Außenelektrode 74 erzeugte Potentialdifferenz ändert die Richtung des durch die Öffnung in der Innenelektrode 72 laufenden Elektronenstrahls, um diesen in der Y-Z-Ebene zu konvergieren und in der X-Z-Ebene zu divergieren. Somit ist die Funktion der koaxialen Elektroden 72 und 74 sowohl eine Beschleunigung der Elektronen im Elektronenstrahl sowie eine Dehnung des Ablenkwinkels des Elektronenstrahls.The electrons in the electron beam are generated by an electrostatic High potential field accelerates and hits the display screen at high speed. That behind the deflection effective acceleration field between the tubular inner electrode 72 and the tubular Outer electrode 74 and wall coatings 80 and 82 of the vessel are generated. One of those wall coatings is through a thin / electron-permeable aluminum film 80 is formed which lies over the phosphor layer 20. This film is electrically conductive Layer 82 connected, which is applied to the inner surface of the funnel 16. This conductive layer 82 ends immediately behind the electrode 78 of the exit lens arrangement and is connected to this electrode by a conductive connection 84 connected. The conductive layer 82 is connected to an external high DC voltage via a feedthrough conductor 86 of about +14 kV with respect to the inner electrode 72, which in turn via the cross-shaped ring 76 Ground potential. The potential difference generated between the inner electrode 72 and the outer electrode 74 changes the Direction of the electron beam passing through the opening in the inner electrode 72, around it in the Y-Z plane to converge and diverge in the X-Z plane. Thus, the function of the coaxial electrodes 72 and 74 is both an acceleration of the electrons in the electron beam and an expansion of the deflection angle of the electron beam.

Gemäß den Fig. 2 bis 4 enthält die Schlitzlinsenanordnung 66 sechs Schlitzelektroden 88, 90, 92, 94, 96 und 98, bei2-4, the slit lens assembly 66 includes six slit electrodes 88, 90, 92, 94, 96 and 98, respectively

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

33462ÜÖ33462ÜÖ

denen es sich um eng benachbarte im wesentlichen ebene Scheiben mit öffnungen handelt, die symmetrisch zur Strahlachse 28 ausgerichtet sind. Ansätze 99 der Schlitzelektroden sind in Glasstäbe 77 eingebettet, um den Abstand zwisehen benachbarten Elektroden und die Ausrichtung der öffnungen festzuhalten. Ebenso sind Ansätze 99 der Außenelektrode 74 und des Rings 76 in Glasstäbe 77 eingebettet, um die koaxiale Ausrichtung der Elektroden 72 und 74 festzuhalten. Die Eingangsschlitzelektrode 88 besitzt einen vertikal angeordneten länglichen Schlitz 88a, welcher den Elektronenstrahl aufnimmt, nachdem dieser durch die Horizontalablenkplatten 50 und 52 abgelenkt worden ist. Die verbleibenden fünf Schlitzelektroden 90, 92, 94, 96 und 98 besitzen horizontalangeordnete Schlitze, deren sich gegenüberliegende Kurzseiten vom Schlitzinneren aus gesehen konkav ausgebildet sind. Die Schlitzelektroden 90 und 92 besitzen identische Öffnungen 90a und 92a. Die verbleibenden Schlitzelektroden 94, 96 und 98 besitzen Schlitzöffnungen 94a, 96a bzw. 98a mit variierender Vertikalbreite.which are closely spaced, essentially flat disks with openings that are symmetrical to the beam axis 28 are aligned. Lugs 99 of the slit electrodes are embedded in glass rods 77 to keep the distance between them record adjacent electrodes and the orientation of the openings. Lugs 99 of the outer electrode are likewise 74 and ring 76 are embedded in glass rods 77 to maintain the coaxial alignment of electrodes 72 and 74. The input slot electrode 88 has a vertically disposed elongated slot 88 a, which the Receives electron beam after it has been deflected by the horizontal deflector plates 50 and 52. the remaining five slot electrodes 90, 92, 94, 96 and 98 have horizontally arranged slots whose opposite Short sides are concave as seen from the inside of the slot. The slot electrodes 90 and 92 have identical openings 90a and 92a. The remaining slot electrodes 94, 96 and 98 have slot openings 94a, 96a or 98a with varying vertical width.

Die graduell abgestufte Größe der öffnungen in der Schlitzlinsenanordnung 66 aufgrund der sich ändernden Breiten der zueinander ausgerichteten Schlitzelektrodenöffnungen ist aus Fig. 4 ersichtlich.The gradually graduated size of the openings in the slit lens arrangement 66 is due to the changing widths of the aligned slot electrode openings can be seen from FIG. 4.

Die Elektrode 96 ist mit dem Schieber des Potentiometers 68 verbunden, das ein negatives Potential liefert. Die Elektroden 88, 92, 94 und 98 liegen auf Erdpotential. Die Elektrode 90 liegt an einer nicht dargestellten Spannung von +50 V. Die Abmessungen der öffnungen der Schlitzelektroden sowie die Größe und die Verteilung der an bestimmte Elektroden angelegten Spannung bestimmt die Charakteristik der elektrischen Feldflußlinien, wobei eine gering gegen die Strahlachse 28 gerichtete Kraft auf den in großem Maße abgelenkten Elektronenstrahl wirkt. Da die elektrischen FeIdflußlinien im Raum nahe dem zentralen Teil der Öffnungen der Schlitzlinsenanordnung 66 etwa parallel zur Strahlachse 28 verlaufen, werden Elektronenstrahlen, die nur um einenThe electrode 96 is connected to the slide of the potentiometer 68, which supplies a negative potential. the Electrodes 88, 92, 94 and 98 are at ground potential. The electrode 90 is connected to a voltage (not shown) of +50 V. The dimensions of the openings of the slot electrodes as well as the size and distribution of the certain Voltage applied to electrodes determines the characteristic of the electric field flux lines, with a slight opposite the beam axis 28 directed force acts on the largely deflected electron beam. Since the electric field flow lines in the space near the central part of the openings of the slit lens arrangement 66 approximately parallel to the beam axis 28 run, are electron beams that only go around one

BADBATH

334620334620

maßvollen Betrag oder nicht ins Gewicht fallend abgelenkt sind, durch das elektrische Feld der Linsenanordnung 66 nicht beeinflußt. Die Linsenanordnung 66 bildet eine erste Kompensationslinse, welche zusammen mit der Beschleunigungs- und Abtastdehnungs-Linsenanordnung 70 ein kompensierendes elektrisches Feld zur Linearisierung der durch die Beschleunigungs- und Abtastdehnungs-Linsenanordnung 70 hervorgerufenen Vertikalabtastdehnung erzeugen.A moderate amount or negligible amount are deflected by the electric field of the lens arrangement 66 unaffected. The lens arrangement 66 forms a first compensation lens, which together with the acceleration and scan stretch lens assembly 70 a compensating electric field for linearizing the through the accelerate and scan elongate lens assembly 70 produce vertical scan elongation.

Der Elektronenstrahl tritt aus der Ausgangsschlitzelektrode 98 der Linsenanordnung 66 aus und tritt an der Vorderseite der rohrförmigen Inennelektrode 72 der Beschleunigungs- und Abtastdehnungs-Linsenanordnung 70 ein. Das sehr hohe elektrostatische Potential zwischen den Elektroden 72 und 74 zieht die Elektronen im Strahl gegen die rohrförmige Außenelektrode 74, wodurch der Betrag der Elektronenstrahlablenkung bzw. die durch die Ablenkeinrichtung erzeugte Abtastung vergrößert wird. Da die elektrischen Feldflußlinien nahe der Innenfläche der Elektrode 72 nicht gleichförmig gestaltet sind, ist die Abtastvergrößerung für in großem Maße abgelenkte Elektronenstrahlen nicht linear. Die Beschleunigungs- und Abtastdehnungs-Linsenanordnung 70 und die Schlitzlinsenanordnung 66 arbeiten jedoch im Sinne der Realisierung einer linearen Vergrößerung des abgelenkten Elektronenstrahls durch Einwirkung kompensierender Kräfte auf in diesem Bereich abgelenkte Elektronenstrahlen zusammen.The electron beam exits the exit slit electrode 98 of the lens assembly 66 and exits the front the tubular inner electrode 72 of the accelerating and scanning elongation lens assembly 70. That very high electrostatic potential between electrodes 72 and 74 attracts the electrons in the beam against the tubular Outer electrode 74, whereby the amount of electron beam deflection or the scan generated by the deflection device is enlarged. Since the electric Field flux lines near the inner surface of electrode 72 are not made uniform, the scan magnification is not linear for largely deflected electron beams. The accelerating and scanning stretch lens assembly 70 and the slit lens arrangement 66 work, however, in the sense of realizing a linear magnification of the deflected electron beam by the action of compensating forces on deflected in this area Electron beams together.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die koaxiale Beschleunigungs- und Abtastdehnungs-Linse keine reine vierpolige Linse ist. Zusätzlich zu ihrer überwiegenden Vierpolwirkung besitzt die Linsenanordnung 70 ein achtpoliges Moment, das eine Defokussierung des Elektronenstrahls in einer Vertikalebene bewirkt. Der Effekt dieser Defokussierung dient zur Erzeugung einer horizontalen Ellipse anstelle eines kreisförmigen Punktes auf dem fluoreszierenden Schirm, wobei dieIt should be noted that the coaxial acceleration and the scan-stretch lens is not a pure quadrupole lens. In addition to their predominant quadrupole effect the lens arrangement 70 an eight-pole moment, which causes a defocusing of the electron beam in a vertical plane. The effect of this defocusing is used to Creation of a horizontal ellipse instead of a circular point on the fluorescent screen, with the

BAD ORIGiMALBATH ORIGiMAL

Länge der Ellipse mit der Ablenkung des Strahls von der Strahlachse 28 zunimmt. Die durch dieses achtpolige Element der Linsenanordnung 70 hervorgerufene Verzerrung wird durch die Elektrode 90 kompensiert, welche zusammen mit der Eingangsschlitzelektrode 88 eine kompensierende Achtpolwirkung am Eingang der Schlitzanordnung 66 hervorruft. Die Größe der Korrektur hängt von dem an die Elektrode 90 relativ zu den benachbarten Elektroden 88 und 92 angelegten Potential ab, wobei die letztgenannten Elektroden iQ auf Erdpotential liegen. Eine zusätzliche Korrektur kann durch Betrieb der Vierpollinse 62 in der Weise herbeigeführt werden, daß sie eine kompensierende Achtpolkomponente besitzt.The length of the ellipse increases as the beam is deflected from the beam axis 28. The result of this eight-pole element of the lens arrangement 70 caused distortion is compensated by the electrode 90, which together with of the input slot electrode 88 causes a compensating eight-pole effect at the input of the slot arrangement 66. The amount of correction depends on that applied to electrode 90 relative to adjacent electrodes 88 and 92 Potential, with the last-mentioned electrodes iQ being at ground potential. An additional correction can be made by operating the quadrupole lens 62 to have a compensating octopole component owns.

₁c Gemäß den Fig. 2 bis 6 besitzt das Ende der Innenelektrode 72, das teilweise durch die Außenelektrode 74 umfaßt wird, ein Paar von sich gegenüberliegenden Ansätzen 100 und 102 mit im wesentlichen gleichartiger Gestalt auf sich gegenüberliegenden Seiten der Strahlachse 28. Die sich gegenüberliegenden Ansätze 100 und 102 sind auf beiden Seiten durch ein Paar von sich gegenüberliegenden krummlinigen Teilen 104 und 106 mit im wesentlichen gleichförmiger Gestalt voneinander getrennt und quer zu diesen ausgerichtet. Das teilweise umschlossene Ende der Elektrode 72 besitzt daher eine ₁ c Referring to FIGS. 2 to 6 has the end of the inner electrode 72, which is partially covered by the outer electrode 74, a pair of opposing lugs 100 and 102 of substantially similar shape opposite on to sides of the beam axis 28. The opposite Lugs 100 and 102 are separated from each other on either side by a pair of opposing curvilinear members 104 and 106 of substantially uniform shape and oriented transversely thereto. The partially enclosed end of the electrode 72 therefore has a

„c zweifache Symmetrie. Der erste Symmetriebereich liegt auf beiden Seiten der Y-Z-Vertikalreferenzebene, welche mit der Strahlachse 28 zusammenfällt. Der auf der rechten Seite der Ebene liegende Teil ist in Fig. 5 dargestellt. Der zweite Symmetriebereich liegt auf beiden Seiten der X-Z-"C double symmetry. The first symmetry area is on both sides of the Y-Z vertical reference plane which coincides with the beam axis 28. The one on the right the part lying on the plane is shown in FIG. The second symmetry area lies on both sides of the X-Z-

„_. Horizontalreferenzebene, die mit der Strahlachse 28 zusammenfällt. Der unter der Ebene liegende Teil ist in Fig. 6 dargestellt."_. Horizontal reference plane which coincides with the beam axis 28. The part below the level is shown in FIG. 6.

Die Ansätze 100 und 102 besitzen jeweils ein Paar von Flügeln 108 und 110, welche zur Bildung von symmetrische] Vorsprüngen durch einen konkaven Teil 112 getrennt sind.The lugs 100 and 102 each have a pair of wings 108 and 110, which are used to form symmetrical] Projections are separated by a concave part 112.

BADBATH

334620334620

Die Flügel werden durch maschinelle Entfernung von Teilen des Endes eines zylindrischen rohrförmigen Elementes hergestellt. Die Innen- und Außenflächen sind daher gemäß der Kontur der zylindrischen Fläche der Elektrode 72 ausgestaltet. The wings are made by machining parts of the end of a cylindrical tubular member. The inner and outer surfaces are therefore designed according to the contour of the cylindrical surface of the electrode 72.

Ein krummliniger Teil 104 trennt die beiden Flügel 108, während ein krummliniger Teil 106 die beiden Flügel 110 der sich gegenüberliegenden Ansätze 100 und 102 trennt.A curvilinear part 104 separates the two wings 108, while a curvilinear part 106 separates the two wings 110 the opposing lugs 100 and 102 separates.

Jeder krummlinige Teil wird durch drei konkave Abschnitte 114, 116 und 118 gebildet, wobei es sich um zwei durch einen Mittelabschnitt 118 getrennte Seitenabschnitte und 116 handelt. Die genaue Gestalt der Kontur der Flügel und der krummlinigen Teile wird empirisch festgelegt und ist durch das Muster der elektrischen Feldflußlinien bestimmt, das zur Realisierung der linearen Vergrößerungen des abgelenkten Elektronenstrahls erforderlich ist. Generell ist jedoch die horizontale Linearität des Linsensystems durch die Gestalt und die Länge der Flügel 108 und 110 bestimmt (wie oben ausgeführt, korrigiert die Schlitzlinse 66 die vertikale Linearität). Das erfindungsgemäße Linsensystem ermöglicht daher eine unabhängige Korrektur der horizontalen und vertikalen Linearität.Each curvilinear portion is formed by three concave sections 114, 116 and 118, with two being formed by a middle section 118 and separate side sections 116 are. The exact shape of the contour of the wings and the curvilinear parts is determined empirically and is determined by the pattern of the electric field flux lines, which is necessary for realizing the linear magnifications of the deflected electron beam. As a general rule however, is the horizontal linearity of the lens system due to the shape and length of the wings 108 and 110 determined (as stated above, the slit lens 66 corrects the vertical linearity). The inventive The lens system therefore enables the horizontal and vertical linearity to be corrected independently.

Der Durchmesser der Innenelektrode 72 bestimmt den Grad der erzeugten Vergrößerung und damit die Brennlänge der Beschleunigungs-und Abtastdehnungs-Linse. Das erforderliche Muster der elektrischen Feldflußlinien wird daher primär durch den- Durchmesser der Elektrode 72 bestimmt. Die spe-The diameter of the inner electrode 72 determines the degree of magnification generated and thus the focal length of the Acceleration and Scanning Stretch Lens. The required pattern of the electric field flux lines therefore becomes primary determined by the diameter of the electrode 72. The spe-

QQ zielle Gestalt des mit der Kontur versehenen hinteren Endes der Elektrode 72 gemäß den Zeichnungen ist einer Innenelektrode mit einem Innendurchmesser von 1,65 cm und einem Außendurchmesser von 1,905 cm zugeordnet.QQ specific shape of the rear end provided with the contour of the electrode 72 according to the drawings is an inner electrode with an inner diameter of 1.65 cm and assigned to an outer diameter of 1.905 cm.

Ein ausreichender Abstand zwischen der Außenfläche der Innenelektrode 72 und der Innenfläche der AußenelektrodeA sufficient distance between the outer surface of the inner electrode 72 and the inner surface of the outer electrode

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

ist in der Weise kritisch, daß im Zwischenluftspalt bei den Betriebsspannungen kein dielektrischer Durchbruch auftritt und daß die elektrischen Feldflußlinien im Bereich der Innenelektrode 72 ungestört bleiben. In beiden Fällen ist eine größere Trennung erforderlich, wenn die Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden erhöht wird.is critical in such a way that in the intermediate air gap at the operating voltages no dielectric breakdown occurs and that the electric field flux lines in the area the inner electrode 72 remain undisturbed. In both cases, greater separation is required when the potential difference between the two electrodes is increased.

Wie die gestrichelte Darstellung in Fig. 5 zeigt, ist der mit einer Kontur versehene Rand der Innenelektrode 72 einig schließlich der sich gegenüberliegenden Ansätze und der krummlinigen Teile zur Glättung der Oberfläche und zur Eliminierung scharfer Kanten abgeschrägt, wodurch eine Feldemission von Elektronen verhindert wird. Eine Dicke von 0,150 cm für die Innenelektrode 72 ist zur Realisierung ■^5 eines brauchbaren abgeschrägten Randes angemessen.As the dashed illustration in FIG. 5 shows, the edge of the inner electrode 72 provided with a contour is unified finally the opposing approaches and the curvilinear parts for smoothing the surface and for Eliminates sharp beveled edges, preventing field emission of electrons. A fat one 0.150 cm for the inner electrode 72 is adequate for realizing a useful beveled edge.

Gemäß den Fig. 2, 3 und 7 besitzt die durch die Elektrode 78 gebildete Ausgangslinsenanordnung eine horizontal angeordnete Schlitzöffnung 79, deren sich gegenüberliegendeReferring to Figs. 2, 3 and 7, the exit lens assembly formed by electrode 78 is horizontally disposed Slot opening 79, the opposite

2Q kurze Seiten vom Inneren der Öffnung her gesehen, konkav ausgebildet sind. Sich gegenüberliegende spitze Ausschnitte bzw. Nuten 122 und 124 sind in der längeren Ober- und Unterseite symmetrisch auf sich gegenüberliegenden Seiten der zentralen Längsachse 28 vorgesehen. Die Elektrode 78 ist direkt auf dem hinteren Ende der Außenelektrode 74 montiert und durch die leitende Verbindung 84 mit der leitenden Wandbeschichtung 82 verbunden, welche auf einem Potential von +14 kV liegt. Die Nuten 122 und 124 ändern die Charakteristik der zwischen der Innenelektrode 72 und der Außen-2Q short sides seen from inside the opening, concave are trained. Opposite pointed cutouts or grooves 122 and 124 are in the longer top and bottom symmetrically provided on opposite sides of the central longitudinal axis 28. The electrode 78 is mounted directly on the rear end of the outer electrode 74 and through the conductive connection 84 to the conductive Wall coating 82 connected, which is at a potential of +14 kV. The grooves 122 and 124 change the characteristic between the inner electrode 72 and the outer

gg elektrode 74 erzeugten elektrischen Feldflußlinien so, daß eine korrigierte Geometrie des resultierenden angezeigten Lichtbildes gewährleistet ist. Die Nuten 122 und 124, welche in der bevorzugten Ausführungsform eine spitze Gestalt besitzen, können auch andere Formen besitzen. Sie erzeugengg electrode 74 generated electric field flux lines so that a corrected geometry of the resulting displayed light image is guaranteed. The grooves 122 and 124, which in the preferred embodiment a pointed shape may have other shapes. You generate

ge elektrischei Feldflußlinien, welche zur Kompensation der gleichartigen, jedoch gegenphasigen Fluktuation, welchege electrical field flux lines, which are used to compensate for the similar, but out of phase fluctuation, which

ORiSsMALORiSsMAL

33A62C33A62C

die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 72 und charakterisiert, massig fluktuieren. Die Abmessungen und die Gestalt der Schlitzöffnung 79 sowie der Nuten und 124 stellen diejenigen Parameter dar, welche justiert werden, um eine kissenförmige Geometrieverzerrung des auf dem fluoreszierenden Schirm angezeigten Bildes zu eliminieren. Die Ausgangslinsenanordnung 78 bildet daher eine zweite Kompensationslinse, die im Zusammenwirken mit der Beschleunigungs- und Abtastdehnungs-Linsenanordnung eine !0 Kompensation des Musters der elektrischen Feldflußlinien zur Eliminierung von Geometrieverzerrungen des angezeigten Bildes gewährleisten.characterizes the potential difference between the electrodes 72 and 72 fluctuate massively. The dimensions and the shape of the slot opening 79 and the grooves 124 and 124 represent those parameters which are adjusted to eliminate pincushion geometry distortion of the image displayed on the fluorescent screen. The output lens arrangement 78 therefore forms a second compensation lens which, in cooperation with the acceleration and scan-stretch lens assembly provides! 0 compensation for the pattern of the electric field flux lines to eliminate geometry distortions in the displayed image.

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

Claims

Dipl.-Ing. F. A. Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. LiSKA, Dipl.-Phys. Dr. J. Prechtel

b Il U6Z

8000 MUNICH 86 PO Box 860 820 MÖHLSTRASSE 22 TELEPHONE (089) 980352 DXIIIA TELEX 5 22 621

TELEGRAMM PATENTWEICKMANN MÜNCHENTELEGRAM PATENTWEICKMANN MUNICH

Tektronix, Inc.

S.W. Griffith Drive,

P.O. Box 500, Beaverton, Oregon 97077 USA

Electrostatic lens system and its use in

a cathode ray tube

Claims

/ Electrostatic lens system, which is arranged in an electron discharge tube with an electron gun arranged at one end of the tube, serving to generate an electron beam directed along a beam axis in the tube, and with a deflection device serving to deflect the electron beam for the purpose of generating an image behind the deflection device along the beam axis,
marked by

a slit lens assembly (66) comprising a plurality of Opened electrodes (88, 90, 92, 94, 98) contains, which are aligned symmetrically to the beam axis (28) Have slots (88a, 90a, 92a, 94a, 96a, 98a),

an acceleration and scanning stretch lens arrangement (70) with two mutually aligned cooperating

BATH ORIGINAL

OO HO L U

the electrodes (72, 74) which are arranged behind the slit lens arrangement (66) and together with it a linear increase in the amount of electron beam deflection generated by the deflector (46, 48, 50, 52) cause,

and an exit lens assembly (78), one located near the exit of the acceleration and scan-stretch lens assemblies (70) arranged lens electrode with a slit opening (79) for the realization of a having corrected geometry of the image.

2. Lens system according to claim 1, characterized in that the electrodes (88 to 98) of the slit lens arrangement (66) are designed as spaced apart substantially flat disks, of which at least some with voltages can be applied, which generate an electric field that the direction of the through the openings (88a to 98a) affected electron beam in such a way that the acceleration and linearizing the magnification induced by the scan-stretch lens assembly (70).

3. Lens system according to claim 1 and / or 2, characterized in that that the two mutually aligned interacting electrodes (72, 74) of the acceleration and Scanning and stretching lens arrangement (70) as tubular inner and outer electrodes with different diameters are formed which overlap coaxially that the tubular inner electrode (72) at one end on opposite sides of the beam axis (28) a pair of opposite lugs (100, 102) having, the transverse to opposite concave surfaces (114, 116, 118) aligned at one end are, and that the tubular outer electrode (74) is designed as a cylinder which extends over the opposite Extensions (100, 102) of the inner electrode (72).

BAD ORiGfNAL

334620334620

ι - ³ -

4. Lens system according to one of claims 1 to 3, characterized in that one end of the tubular inner electrode (72) has two curvilinear, each three concave sections (114, 116, 118) having parts (104, 106) between adjacent Sides of the pair of lugs (100, 102) are arranged to separate them from one another, and that each lug (100, 102) has a pair of wings (108, 110), one wing of the pair being separated from the other wing of the pair by one concave part (112) at one end of the tubular inner electrode (72) is separated.

5. Lens system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the profile of one end of the tubular inner electrode is symmetrical with respect to a first and a second reference plane which are perpendicular to one another, that the first plane coincides with the axis of the lens electrodes and is aligned with one end of the inner electrode (72) to bisect the opposing lugs (100, 102) separating curvilinear portions (104, 106), thereby forming a first pair of regions, each region of which has a lug (100 or 102) and is the mirror image of the other area, and that the second plane intersects the first plane perpendicularly along the axis of the lens electrodes so that they separate the pair of wings (108 _f 110) of each lug (100, 102) concave portions (112) bisected, thereby forming a second pair of areas, each area being the adjacent wings (108 and 110, respectively) of the pair of lugs (100, 102) and egg NEN of the curvilinear parts (104 and 106, respectively) and is the mirror image of the other area.

6. Lens system according to one of claims 1 to 5, characterized. characterized in that the axis of the lens electrodes with

BATH ORIGINAL

the beam axis (28) coincides.

7. Lens system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the slot opening (79) of the electrode of the exit lens assembly (78) in its edge on opposite sides of the beam axis (28) Has pair of grooves (122, 124) aligned with one another and with respect to the beam axis (28).

8. Use of a lens system according to one of claims 1 to 7 in a cathode ray tube behind a deflection device, which deflects an electron beam relative to a beam axis to produce an image on a fluorescent tube screen, thereby characterized in that the slit lens assembly (66) and the exit lens assembly (78) are independent of one another and in cooperation with the acceleration and scan-stretch lens assembly (70) as a first compensating lens (66) on the input side and as a second 'compensation lens (78) on the output side of the acceleration and a scan-stretch lens arrangement (70) for correcting a non-linear magnification of the Serve beam deflection or to correct an image geometry distortion.