JP4208968B2 - 巻線空間を有する鞍形偏向巻線 - Google Patents

Description

本発明はビデオ表示装置のカラー陰極線管（ＣＲＴ）用の偏向ヨークに関する。
発明の背景
カラー画像を生成するＣＲＴは、一般的に、３本の同一平面上のビーム（Ｒ、Ｇ及びＢの電子ビーム）を放出する電子銃を含み、所与の原色の赤、緑及び青のルミネセンス材料をスクリーン上に励起する。偏向ヨークは陰極線管のネック部に取り付けられ、水平及び垂直偏向コイル又は巻線によって生成された偏向フィールドを生成する。強磁性体のリンク又はコアは、通常の方法で偏向コイルを取り巻く。
発生された３本のビームは、色のレンダリングに誤差が生じさせるコンバージェンス誤差とも称されるビームランディング誤差を回避するため、スクリーン上に集中することが要求される。集中させるため、自己コンバージェンスと称される非点収差偏向コイルを使用することは公知である。自己コンバージェンス偏向コイルの場合、水平偏向コイルにより発生された磁束の線によって描写された磁界の不均一性は、スクリーン付近の前面部に配置されたコイルの一部に略ピンクッション形を有する。
ピンクション歪みと称される幾何歪みは、部分的に、スクリーン表面の非球面形状に起因して生ずる。画像の歪み、すなわち、画像の上部及び下部における上下の歪み、並びに、画像の側部における左右の歪みはスクリーンの曲率半径が増大すると共に強くなる。
陰極線管の長軸に対し小さい角度で偏向ゾーンに侵入するＲ及びＢビームは中心のＧビームの偏向に対し補足的な偏向を受けるので、コマ誤差が発生する。水平偏向磁界に関して、コマは、コンバージェンス誤差補正のため使用される上記ピンクッション磁界の後ろ側で、樽形の水平偏向磁界をビーム入射領域若しくは偏向ヨークのゾーンに発生させることにより略補正される。
コマパラボラ歪みは、ラインがスクリーンの中央からからコーナーに追跡されると共に、赤色画像と青色画像の間の中間点に対する緑色画像の緩やかな水平方向のシフトによって画像の側方で垂直ラインに現される。このシフトが画像の外側若しくは側方に向かって生じるとき、コマパラボラ誤差は、通常、正方向の誤差と呼ばれ、画像の内側若しくは中央に向かって生じる場合に、負方向の誤差と呼ばれる。
一般的に、偏向磁界は、管の長軸方向に３個の連続した作用ゾーン、すなわち、電子銃に最も接近した背後若しくは後方ゾーンと、スクリーンに最も接近した中間ゾーン及び前方ゾーンに分割される。幾何誤差は前方ゾーン内の磁界を制御することにより補正される。コンバージェンス誤差は後方ゾーン及び中間ゾーンで補正され、前方ゾーンでは殆ど影響を受けない。
図２に示された先行技術の偏向ヨークにおいて、永久磁石２４０，２４１，２４２は、幾何歪みを減少させるため、偏向ヨークの前面に配置される。他の磁石１４２及び磁界成形器は、水平偏向コイルと垂直偏向コイルの間に挿入され、コマ、パラボラコマ、及び、コンバージェンス誤差を削減するため局部的に磁界を修正する。
スクリーンが、例えば、１．５Ｒ以上である１Ｒよりも大きい曲率半径を有する場合、分路若しくは永久磁石のような磁気補助器を利用することなく、上記のビームランディング誤差を解決することはより一層困難になる。コマパラボラ誤差、コマ誤差若しくはコンバージェンス誤差のような誤差は、分路若しくは永久磁石のような磁気補助器を利用することなく、偏向コイルの巻線分布を制御することにより削減することが望ましい。
分路若しくは永久磁石のような付加的な構成部品は、非常に高い水平周波数に関連して、特に、水平周波数が３２ｋＨｚ若しくは６４ｋＨｚ以上であるときにヨークに熱問題を生じるという欠点があるので、省略する方が望ましい。また、これらの付加的な構成部品は、幾何誤差、コマ誤差、コマパラボラ誤差若しくはコンバージェンス誤差の補正を劣化させるような形で生成されたヨークの変化を増大させる点が望ましくない。
発明の概要
本発明の特徴を具現化するビデオ表示偏向装置は、偏向ヨークを含む。偏向ヨークは、陰極線管の表示スクリーンの第１の軸方向に電子ビームを走査させるため偏向磁界を生成する鞍形の第１の偏向コイルを含む。第１の偏向コイルは、１対の側方部と、上記スクリーンに接近した前方端部と、上記陰極線管の電子銃に接近した後方端部とを形成する旋曲を有する。側方部は導体ワイヤの無い巻線窓を形成し、側方部の間に、後方端旋曲部によって設定された第１の端部と前方端旋曲部によって設定された第２の端部とを有する。少なくとも一方の側方部は、第１の端部の長軸座標よりも電子銃に接近した長軸座標に拡がる第１、第２及び第３の巻線空間を有する。第１の巻線空間は窓内に包含される長軸座標に拡がる部分を有する。第２の偏向コイルは、ラスタを形成するためスクリーンの第２の軸方向に電子ビームを走査するため使用される。透磁性コアは、上記第１の偏向コイル及び第２の偏向コイルと協働して偏向ヨークを形成する。
本発明は、上記三つの巻線空間の協働によって水平コマ誤差が縮小される点で有利である。三つの巻線空間の中の一つを窓内にある長軸座標に拡げることにより、コンバージェンス誤差及びコマパラボラ誤差が同様に縮小される。
【図面の簡単な説明】
図１は、陰極線管に取り付けられた本発明による偏向ヨークを説明する図であり、
図２は、従来技術による偏向ヨークの正面方向展開図であり、
図３ａ及び３ｂは、本発明の装置による水平偏向コイルの側面図及び平面図であり、
図４ａ、４ｂ及び４ｃは、図３ａ及び３ｂのコイルによって発生された水平方向磁界分布関数係数の変動と、コイルに形成された巻線空間の影響とを陰極線管の主軸Ｚ方向に表示したグラフである。
好ましい実施例の説明
図１に示されるように、自己コンバージェンス形カラー表示装置は、真空ガラスエンベロープ６と、表示スクリーン９を形成するエンベロープの両端の一方に配置された三原色ＲＧＢを表現する蛍光体若しくはルミネセンス素子の配列とを有する陰極線管（ＣＲＴ）を含む。電子銃７は上記エンベロープのもう一方の端に配置される。電子銃７の組は、対応したルミネセンス色素子を励起するため、水平方向に揃えられた３本の電子ビーム１２を発生するように配置される。電子ビームは、陰極線管のネック部８に取り付けられた偏向ヨーク１の動作によってスクリーンの表面を掃引する。偏向ヨーク１は、セパレータ２を用いて隔離された一対の水平偏向コイル３及び一対の垂直偏向コイル４と、ビーム路の磁界を強めるために設けられた強磁性体５のコアとを含む。
図３ａ及び３ｂは、夫々、本発明の一面による鞍形形状を備えた水平コイル若しくは巻線３の対の中の一方の対の側面図及び平面図である。各巻線旋曲は、導体ワイヤのループにより形成される。水平偏向コイル３の各対は、図１の電子銃７付近に、長軸若しくはＺ軸方向に延在する後方端旋曲部１９を有する。図３ａ及び３ｂの前方端旋曲部２９は、表示スクリーン９の近くに配置され、Ｚ軸に対し略横方向にＺ軸から離れる方に湾曲する。コア５及びセパレータ２は、どちらも２個の別個の部品から組み立てられるよりも単一部品の形で製造される方が有利である。
図３ａ及び３ｂに示された鞍形コイル３の前方端旋曲部２９の導体ワイヤは、Ｘ軸の一方側でＺ軸に沿って一体として側方巻線部を形成するワイヤの束１２０、１２０’を用いて後方端旋曲部１９に接続され、Ｘ軸のもう一方側でワイヤの束１２１、１２１’によって後方端旋曲部１９に接続される。ビーム出口領域２３付近に存在する側方のワイヤの束１２０、１２０’及び１２１、１２１’の部分は、図３ａの前方空間２１、２１’及び２１”を形成する。前方空間２１、２１’及び２１”は、例えば、南北の歪みのようなスクリーンに形成された画像の幾何歪みを補正するように電流分布高調波に影響を与え、或いは、変更する。同様に、偏向コイル３のビーム入口領域２５に設けられた側方のワイヤの束１２０、１２０’及び１２１、１２１’の一部は、後方空間２２及び２２’を形成する。空間２２及び２２’は、水平コマ誤差を補正するため選択された巻線分布を有する。各旋曲部１９及び２９は、側方のワイヤの束１２０’及び１２１’と共に主巻線窓１８を画成する。
端旋曲部２９の長軸Ｚ方向の領域は、コイル３のビーム出口ゾーン若しくは領域２３を画成する。窓１８の長軸Ｚ軸方向の領域は、中間ゾーン若しくは領域２４を画成する。窓１８は、一方の端で、側方のワイヤの束１２０’及び１２１’が接合するコーナー部１７のＺ軸座標から拡がる。もう一方の端は、端旋曲部２９によって画成される。窓１８より後方にあるコイルのゾーンは、領域後方端旋曲部１９を含み、ビーム入口領域若しくはゾーン２５と呼ばれる。
図３ａ及び３ｂに示された鞍形コイルは、電気絶縁体及び熱可塑性接着剤が被覆された小径の銅線が巻き付けられてもよい。巻き付けば、最終的な形状に本質的に従って鞍形コイルを巻き付け、巻き付け工程中に図３ａ及び３ｂに示された空間２１、２１’、２１”、２２、２２’を取り込む巻き付け装置で行われる。これらの空間の形状及び配置は、上記空間に与えられた形状を制限する巻き付けヘッド内の格納式ピンにより決められる。
巻き付け後に、各鞍形コイルは型にはめられ、所望の機械的寸法を得るため加圧される。電流は熱可塑性接着剤を軟化するためワイヤの中を流れ、次に、熱可塑性接着剤はワイヤを互いに接着し、自立的な鞍形コイルを形成するため、再冷却される。
中間領域２４に形成された空間２１”の配置は、巻線工程中に図３ａの中間領域２４の中央領域に設けられた位置６０でピンによって決定される。その結果、コーナー部は空間２１”の位置６０に形成される。中間領域２４の後方部に形成された空間２６の配置は、巻線工程中に、中間領域２４の後方部に設けられた位置４２でピンによって決定される。その結果として、コーナー部が空間２６の位置４２に形成される。両方の空間２１”及び２６は、ワイヤ１２０及び１２０’の束により形成された側方部にある。位置６０のピンは、中間ゾーン２４の中心付近に存在し、窓１８の端の座標から実質的に離れる。位置４２のピンは中間ゾーン２４の後方部に存在し、コーナー部１７付近にある。中間ゾーン２４の長さは、端巻線部２９によって形成された窓１８の境界Ｚ軸座標と、窓１８のコーナー部１７のＺ軸座標との間の差に一致する。
ピンは、巻線分布に急激な変化を生じ、周知の方法で対応したコーナー形状部を巻線空間に形成する。例えば、図３ａの位置６０の入口ゾーンに近い方の側方で、入口ゾーンがコーナー部位置６０に接近するに連れて、ワイヤの密度が高くなる。これに対し、図４ａの位置６０の出口ゾーンに近い方の側方で、位置６０への距離が増加すると共に、ワイヤの密度は減少する。かくして、ワイヤの密度は位置６０で局所最小値をとる。
空間２１”及び２６と関連した対応したピンの配置によって、コマパラボラ誤差を許容可能な値まで最小化することが可能であると共に、コンバージェンス及び残留コマ誤差を補償する別個の制御パラメータ又は自由度が得られる。また、中間領域２４の束１２０に形成された巻線空間２１”と、領域２５に形成された巻線空間２２、２２’の組合せを使用することにより、Ｚ軸方向に要求された変化が生じるので、分路若しくは磁石のような局部磁界成形器の利用を回避できる利点が得られる。
大多数の幾何誤差は、ゾーン２３内の既知のワイヤ配置によって補正される。コマ誤差は、ビーム入ロゾーン２５の後方端旋曲部１９内でワイヤに形成された巻線空間により部分的に補正される。
図３ａ及び３ｂに記載された装置において、コンバージェンス誤差及び残留コマ誤差は、位置６０のピンによって設定された中間ゾーン内のワイヤの一部の動作、及び、位置４２のピンによって設定された中間ゾーン内のワイヤの一部の動作によって部分的に補正される。夫々の補正は、コンバージェンス誤差及びコマ誤差の削減に部分的に寄与する。
上記のコンバージェンス誤差及びコマ誤差は、位置４２及び６０のピンの動作によって、相互に逆向きの変動をコマパラボラ誤差に生じさせる点が有利である。したがって、コマパラボラ誤差は許容可能な大きさまで最小化できる点が有利である。
図３ａ及び３ｂの例において、偏向ヨークは、非球面タイプのスクリーンと、水平方向エッジに３．５Ｒのオーダーの曲率半径とを有するＡ６８ＳＦ型の陰極線管に取り付けられる。水平コイル３は、Ｚ軸方向に８１ｍｍの全長を有する。水平コイルは、Ｚ軸方向に７ｍｍの長さを有する端部巻線により形成された前方若しくはビーム出口領域若しくはゾーン２３を有する。水平コイル３は長さ５２ｍｍを有する中間ゾーン２４を含み、その中で図３ｂの窓１８が拡がる。水平コイルは背後若しくは後方端部巻線１９を有し、後方端部巻線はＺ軸方向に２２ｍｍの長さまで延びる。コイルの背後のワイヤは巻き付けられるので、ワイヤを含まない空間によって互いに局所的に分離された幾つかの束若しくはグループを構成する。
図３ａ及び３ｂのコイルの対称性をＹＺ平面に沿って検査することにより分かるように、ゾーン２４では、上記の如く、巻線工程中に位置６０及び４２でピンを挿入することより、空間２１”及び２６が作成される。位置６０のピンは、ワイヤ１２０の束をコイルのワイヤの数の約９４％に保つ。位置６０でのピンはコイルの前方から２７ｍｍの距離にあり、中間領域２４の略中央にあり、ＸＹ平面内で３１．５度の角度位置である。位置４２のピンは、図３ａのワイヤ４５の束をコイルのワイヤ数の約４９％に維持する。位置４２のピンはコイルの前方から５６ｍｍの場所で、ＸＹ平面内の角度位置が３３度に一致する場所に配置される。空間２６は偏向コイルの前面から４７ｍｍ乃至６２ｍｍの間でＺ軸方向に延在する。
窓１８の後方端部１７は、Ｚ軸に関して窓１８のコイルの前面から最も離れた座標値を定める。コーナー部１７はＺ軸方向にコイルの前面から５９ｍｍの距離に置かれる。
位置４２のＺ軸座標は、窓１８の一方の端にあるコーナー部１７囲内で選択される点が有利である。中間ゾーン２４の長さは、窓１８の一端でのコーナー部１７のＺ軸座標と、端旋曲部２９によって形成された窓１８の他端でのＺ軸座標との間の距離に一致する。位置４２の座標を中間ゾーンの長さの１０％の範囲内で選択することにより、最適なコマパラボラ誤差補正が行われる。また、分路及び磁石の利用を回避することができるようになる。
本発明の特徴を実施する場合に、ゾーン２５に延在する上記巻線空間２６の他に、巻線空間２２及び２２’の対がゾーン２５に形成される。巻線空間２２及び２２’は、位置４０及び４１のピンを夫々、巻線工程中に後方端巻線部のゾーン２５に挿入することにより形成される。
図３ａの位置４０のピンは、コイルのワイヤ数の約１１％を表現するワイヤ４３の束を形成し、ＸＹ平而内の角度位置で１６度に対応したコイルの前方から７５ｍｍの位置に配置される。位置４１のピンは、コイルの巻線数の２７％を表現する束４４を維持し、ＸＹ平面内の角度位置で５５度に対応したコイルの前方から７０ｍｍの位置に配置される。かくして、Ｚ軸に関して巻線空間２２及び２６の間に配置される巻線空間２２’のコーナー部は、５５度の角度位置にある。巻線空間２２及び２６のコーナー部は、位置４１のピンの角度位置５５度よりも小さい１６度及び３３度の角度位置にある方が有利である。このような角度位置の順序を保つことにより、ピンは、磁界の高次係数を局部的に変更し、特に、コマ誤差を充分に小さい値まで減少させることが可能である。
図３ｂに示されるように、巻線空間２２’は、長軸Ｚ軸を含む対称平面ＹＺの平而の２個の辺の間に導体の無いワイヤを拡げる。各巻線空間２２又は２２’は、対の巻線空間２２’に関して図３ｂに示されるように、対称平面ＹＺの平面の２個の辺の間に延在する。或いは、各巻線空間２２又は２２’は、対の巻線空間２２に関して図３ｂに示されるように、対称平面ＹＺの２個の辺に別個の巻線空間の対として形成される。
図４ａ及び４ｂには、巻線空間２２及び２２’が水平偏向磁界の磁界分布関数の基本若しくは零次係数Ｈ０と、高次係数Ｈ２及びＨ４とに与える影響が示されている。この影響は、偏向ヨークの前方で磁界分布関数の零次係数Ｈ０及び２次係数Ｈ２に影響を与えることなく、主としてコイルの後方部分だけに出現する。
図４ｃには、空間２６が水平偏向磁界の磁界分布関数の零次係数Ｈ０と、高次係数Ｈ２及びＨ４とに与える影響が示されている。空間２６の影響は、コイルの前方と後方の両方に拡がり、特に、中間ゾーンの前方で、水平偏向磁界の磁界分布関数の正の２次係数Ｈ２が適用されるＺ軸方向の大きさ及び長さを変更する。水平偏向磁界の磁界分布関数の２次係数Ｈ２は、ビームのコンバージェンス及び画像の幾何形状に影響を与える。
以下の表には、空間２６を巻線に収容することによって生ずる幾何誤差、コマ誤差、及び、コンバージェンス誤差に加わる影響が示されている。この結果は、コマが空間２２及び２２’と類似した空間の動作によって補正され、ビームのコンバージェンスは空間２１、２１’及び２１”と類似した空間の動作によって補正された空間２６のような巻線空間を含まない偏向ヨークで獲得された影響と比較される。以下の表で、コマの誤差（水平及び垂直方向）と、コンバージェンスの誤差は、陰極線管のスクリーンの中の一つの象限を通例的に表す９個の点で測定される。上下の幾何誤差は、画像の水平エッジに対して測定され（外側上下幾何誤差）、一方のエッジとスクリーンの中心との間の距離の半分で測定される（内側上下幾何誤差）。

この表では、始めから小さい垂直コマ誤差は空間２６によって減少しない。逆に、水平コマ誤差及びコンバージェンス誤差は、特に、画像の垂直エッジで著しく低減される。画像の上下の幾何形状は同様に改良される。空間２６が利用されるとき、スクリーン上で測定されたピンクッション形の上下の幾何形状の直線からの歪みは、空間２６を用いないときに生ずる歪みより望ましい−１％の値に近づく。−１％の歪みにより、スクリーン上にピンクッション形状のパターンが現れる。このような歪みは、画像の高さの５倍の距離でスクリーンから離れた視聴者に幾何歪みの無いものとして認識されるので、望ましい歪みである。
最小化されるべき誤差の絶対振幅及び相対振幅に従って、位置４２のピンがＸＹ平面内である角度位置より下に保たれるワイヤの相対的な割合、ピンのＺに関する位置、或いは、同じピンの角度位置は変更することができる。空間２６は、適当な表面積を有し、コイルの後方部２５と中間ゾーン２４の両方に延在する。
図示されていない実施モードにおいて、２個の窓は、主窓１８の端若しくはコーナー部１７付近のゾーン内でＺ軸に沿って存在する横方向ワイヤに形成され得る。これら２個の窓は、ゾーン２４とゾーン２５の両方に部分的に拡張する。巻線工程中にこれらの窓を種々の角度位置にさせるピンを配置することにより、ワイヤのグループを作成できるようになる。ワイヤの本数は、コマ誤差、幾何誤差、及び、コンバージェンス誤差を最小限に抑えるため、磁界に生成された影響を変化させ、水平偏向磁界の磁界分布関数の零次係数Ｈ０及び高次係数により細かい動作を行うことができる相対値内で変化する。
上記の実施例は限定的ではなく、巻き付け中にコイルの中間ゾーンの背後にあるピンを挿入することにより、中間ゾーン及び後方ゾーンの両方に延在することが可能であり、コンバージェンス、コマ及び幾何の残留誤差を最小限に抑えるべく垂直偏向磁界を修正するため適用可能である空間を作成できるようになる。

Claims (2)

1. 陰極線管の表示スクリーンの第１の軸方向に電子ビームを走査させるため偏向磁界を生成する鞍形の水平偏向コイルと、
   ラスタを形成するため上記スクリーンの第２の軸方向に上記電子ビームを走査させる垂直偏向コイルと、
   上記水平偏向コイル及び上記垂直偏向コイルと協働して偏向ヨークを形成する透磁性コアとを含み、
   上記水平偏向コイルは導体ワイヤの束を含み、前記導体ワイヤの束は１対の側方の束と、上記スクリーンに接近した前方の束と、後方の束とを形成することにより前記導体ワイヤのない窓を形成するように構成され、前記窓は前記偏向ヨークの中間領域を画成し、前記後方の束は前記陰極線管の電子銃に接近した前記偏向ヨークの電子ビーム入口領域を画成し、
   上記側方の束のうち少なくとも一方は、ビームランディング誤差を補正する、前記導体ワイヤがない第１、第２、及び第３の空間を画成するように構成され、
   前記空間の各々は少なくとも前記ビーム入口領域内の空間部分を含み、上記第１の空間はコマパラボラ誤差を縮小するために上記ビーム入口領域から上記中間領域まで延在するビデオ表示偏向装置。
2. 上記第１、第２及び第３の空間は上記側方の束毎に形成され、
   上記側方の束に形成された上記第２の空間は、夫々、上記側方の束の間に拡がる空間の対応した部分を形成する、請求項１記載のビデオ表示偏向装置。

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