JPH0380786A - 動的な磁界中性化のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、一般には拡張した周囲磁界における特定空間
内の磁界を制御する方法および装置に関するものであり
特に周囲磁界を補償するためにフィードバック制御ルー
プにより制御される能動的な磁界発生器を使用しそれに
より特定空間内の磁界を零にする方法および装置に関す
る。

［従来の技術］ 変化しうる意味のある周囲磁界に晒される特定空間内の
磁界の値を制御することの必要性が種々の状況で生ずる
。一つの状況がたとえば、ＣＲＴ（陰極線管）の電子銃
による電子ビームがモニタのけい光面を高精度で走査す
るよう磁気的に偏向されるＣＲＴモニタである。高精度
に対する要求は、意図されたカラーけい光体のみに衝突
するよう正確な角度でシャドウマスクの穴を通過させる
ことにより特定の色を発生するために、電子がけい光体
に衝突することを要求するカラースクリーンでより一層
要求されている。この種のモニタの動作における拡張し
た周囲磁界の影響を補償するために、種々の方法が利用
されている。もちろん、一つの直接的な方法は受動的な
磁気遮蔽物の使用である。しかし、これは、遮蔽するの
が実際的である磁界の大きさについてならびに遮蔽物で
全空間を包囲することの不可能性によってち制限を受け
る。

別の方法には、モニタの周囲に配置され、適当な磁界を
発生するよう賦活されるる電気コイルの使用が含まれる
。米国特許第２，９２５，５２４号で叙述されているよ
うないくつかの例において、そのように発生される磁界
はモニタが動作状態に置かれる前に予め調整される。別
の方法が米国特許第４゜３８０．７１６号に開示されて
おり、けい光体スクリーンのコーナーにおけるパターン
が電子ビーム出力路の特定部分により発生される。周囲
磁界の変化によるこれらのパターンの変化は光学センサ
により感知され、順次、コイルを流れる電流を制御し軸
線回りの修正のみを提供する。（米国特許第３．７５７
．１５４号で叙述されている）さらに別の方法が、修正
ないし補正コイルを流れる電流を制御するためにブリッ
ジ状に配置されている複数の磁気センサを利用する。し
かし、この装置はオーブンループ化されておりそれゆえ
補償機能を実現するために確実な制御下で磁界を発生す
ることができない。

［発明が解決しようとする課題］ それゆえ、本発明の一つの目的は、能動的な磁気発生器
のための賦活電流が複数のセンサにより測定される磁界
の値により制御され、周囲外部磁界内の特定の空間内の
磁界を零にするために、全てがフィードバック制御ルー
プに包含された上記の能動的な磁界発生器を提供するこ
とである。

本発明の他の目的は、特定空間内の磁界の値を制御する
ために、該特定空間の周囲の特定の場所に、対応する場
所の磁気センサと一緒に磁界発生器を配置しそして磁気
センサからの信号をプログラマブルプロセッサと一緒に
閉ループフィードバック回路で使用することにより特定
空間内の磁界を特定の値に維持するための方法を提供す
ることである。

［発明の構成・実施例］ 概括的にいえば、本発明において、広範なそしておそら
く変化している周囲磁界の存在下で、連の磁界発生器を
通じて補償磁界を発生することにより、特定空間内の磁
界の値を制御し、ここでこれら補償磁界の値が該空間内
の磁界を零にするためにフィードバック制御ループで制
御される方法および装置が提供される。特定空間がＣＲ
Ｔモニタである一例において、各々がそれに関連付けら
れた磁界センサを有するこの種の磁界発生器が、軸方向
に整列した磁界を発生するためのコイルおよび対応する
磁気センサと一緒に、モニタの面の上および下および各
側部に配置される。コイルを通ずる電流は、周囲磁界の
大きさおよび方向の両方の変動にも拘らず、これらの場
所の磁界をゼロに維持するためにフィードバック制御回
路で制御される。

装置はまた、磁界発生器の外側に受動磁気遮蔽物をそし
て永久磁化される傾向のある装置のいずれの部材をも磁
化解除するために特定の動作順序で動作される磁気除去
コイルを包含してもよい。

叙述される特定の実施例が高精度のインライン電子銃を
有するシャドウマスクＣＲＴで矩形像を発生する高解像
度のカラーモニタである。これらの電子銃は２５　ｋｅ
Ｖへ加速される３本の電子ビームを発生する。ＣＲＴの
機能は、磁界を通じて移動する電子がそれ自身の速度ベ
クトルおよびそのバスに垂直な磁界ベクトル成分の両方
に対して垂直である加速度により偏向されるので、これ
ら電子ビームのパスに沿った磁界の正確な制御に依存す
る。この原理は、ＣＲＴの後方にある電子銃近傍に配置
される電磁石を用い磁界を発生することによりＣＲＴの
発光けい光体スクリーンの像帯域を走査するのに使用さ
れる。３本の電子ビームの全てがけい光体スクリーンの
同様のスポットに収束するようなこれら電子ビームのア
ライメントもまた電子銃帯域の磁界に依存する。３本の
電子ビームはけい光体スクリーンの後方およそ半分の距
離に配置されるシャドウマスクを通過する。シャドウマ
スクは、拡大した六角形パターンでこれを通ずる複数の
小孔からなる配列を有する。各式の中心は、その最も近
傍の穴の中心から約０．２６ｍｍのところにある。シャ
ドウマスクの各式ごとに、ＣＲＴスクリーンにはけい光
体からなる３つのドツトがある。これらのドツトは高エ
ネルギの電子が衝突するとき、それぞれ、赤、緑または
青の異なる色の光を発する。適当に整列されているとき
、電子ビームは、一つのビームが赤色発光ドツトのみを
そして一つのビームが緑色発光ドツトのみをそして一つ
のビームが青色発光ドツトに衝突するように異なる角度
で穴を通過する。このアライメントを乱す条件が色純度
の低下を生ずる。

すなわち像の色が正しくない。電子がシャドウマスクを
通ずる角度またはそれらの後のパスが浮遊磁界により悪
影響を受は色純度の低下を生ずる。

第１図〜第４図に図示され、以下に叙述する装置は、毎
秒２０エルステツドの割合で変化し得る周囲磁界が最大
５エルステツドの範囲で、ＣＲＴおよびそのヨーク部材
が占有する空間に中性磁界を提供する。また、２０エル
ステツドと同程度の値の一時的な磁界が賦課および除去
された後に、特定空間内で中性磁化の回復を可能にする
磁気排除の性質も含まれる。

本発明の装置は、受動的な手段および能動的な手段の両
方を利用することにより外部磁界の影響を中性化する。

受動的な磁気遮蔽物はＣＲＴおよびヨークを包囲しそし
てＣＲＴ面を超えて数インチ前方へ延長する。受動磁気
遮蔽物はまた、スクリーンの上および下の像帯域とそれ
との間の小さな空隙とともに、右側部および左側部で像
帯域からほぼ同様の距離離間されている。像帯域は覆い
隠されることはできないので、遮蔽物は前部では完全に
開放している。遮蔽物はほぼＣＲＴヨークの外形にほぼ
合致するが、偏向磁界を歪ませることのないようまたは
ヨークを駆動する回路に不利益となる負荷を課すことの
ないよう、ヨークから十分に離間されねばならない。遮
蔽物は、たとえば、遮蔽物の前部の４インチ（約１０．
１６センチ）がエツジ効果により飽和されないことを保
証するために２層で形成可能であること以外は、標準的
には０．０６インチ（約０．１５２センチ）の厚さの８
０％のｍｏｌｙ−ｐｅｒｍａｌｌｏｙから作ることが可
能である。

磁気遮蔽物は、無作為に配向される最大６エルステツド
の強さの磁界に配置されるときに、飽和しないよう設計
される。これは空間内に以下の性質を有する有意に減ぜ
られた磁界を生ずる。各点で、磁界の配向および大きさ
を記述する関数は周囲ベクトルの配向および大きさによ
って完全に決定される。この関数は、外部磁界の大きさ
に比例したあるスカラ一定数を除いて、同様の配向の外
部磁界のすべてについて同様である。内部磁界分布を記
述する関数は、和が実際の周囲ベクトルに等しい３つの
相互に垂直な周囲ベクトルにより個々に発生されるであ
ろう３つの関数のベクトル和から構成される。

能動的な中性化動作装置において、電流が遮蔽物の内側
に配置されたコイルを通じてドライブが行われる。第１
図および第２図に図示されているように、磁界発生手段
は、ＣＲＴＩＯの像面１１の両側部に一対の垂直配向コ
イル１３．１３ａを含む。水平方向コイル１Ｓ、１５ａ
が像面の上縁部および下縁部に配置されそして第２図お
よび第３図に図示されているように、追加のコイル１９
が、その磁界ベクトルがＣＲＴ像面から電子銃へ戻る方
向へ延長する軸線に沿うよう提供される。

各コイルは、近接した位置でそれに関連付けられた一つ
またはそれ以上の磁束センサ２０を有する。

５つのコイルのそれぞれのコイルは、＋１２■から一１
２Ｖ（７）電圧で＋０．４Ａから−０，４Ａのドライブ
範囲が、３つの直交する軸線のうちいずれの軸線方向に
も＋５エルステツドないし一５エルステッドの範囲で変
化し得る外部磁界を補償するよう設計される。

この設計は、空間に補償コイルの導体を適当に分布させ
ることにより、これらが以下の性質を有する補償磁界を
発生するという前提に基く。空間の左側部と右側部に配
置される一対の補償コイル１３．１３ａは、同一の電流
により駆動されるとき、大きさがコイルを通ずる駆動電
流に比例し遮蔽物の左右軸線方向の外部ベクトルの内部
関数の形式に非常に近似した磁界パターンを発生しよう
。同様の関係が、遮蔽物の上下軸線方向の外部ベクトル
について空間の上部および下部に配置される補償コイル
１５．１５ａについても成り立つ。これはさらに遮蔽物
の前後軸線方向の外部周囲ベクトルについて該軸線方向
のある磁界を発生する補償コイル１９についても成り立
つ。補償磁界が、外部周囲ベクトルの３つの成分により
誘導される磁界と大きさは等しいが符号が反対であるよ
う、補償コイルの電流を適当に制御することにより、遮
蔽物の内側の磁界は、その空間全体にわたり本質的に零
とされる。図示されているように、外部磁界の何らかの
非均一性を調節するために、左、右、上、下および軸線
場所の補償コイルを駆動する回路は独立して動作するの
が自由である。　コイルの形状および大きさは、いずれ
の特定の形状および大きさの遮蔽物についても装置の性
能を最適化するよう選択される。手順は以下の方法を使
用し経験的に最も良好に決定できる。

空間全体にわたる有意な複数の点で、関心のある３つの
軸線のうちのそれぞれの軸線方向の外部ベクトルにより
誘導される磁界が測定される。これは、分布が一定の形
式から成り且つ周囲の強さに比例することを確認するた
めに、周囲ベクトルが取りつる値の範囲（＋／−５エル
ステッド）にわたる複数の値で行われる。複数の副コイ
ルが空間内に配置されそして電流を用い個々に駆動され
る。副コイルが発生する磁界は、空間全体にわたり上記
と同様の点で測定される。それから、従来の技術により
、各副コイルごとに、適当なターン数の最適な一次結合
が、それらが５組（左、右、上、下、軸線）にグループ
化され且つ特定の組のすべての副コイルは直列に配置さ
れそれゆえ同様の電流を担うことに基いて計算される。

副コイルの形状および大きさは、許容可能な分布が実現
されるまで引き続き変更される。すなわち周囲ベクトル
により誘導される磁界を、空間全体を許容可能な限界内
へ零化する程度にまで近付けるものとする。副コイルは
順次５つの補償コイルに結合されそしてコイル内の導体
分布パターンは、分布関数から最小のずれが補償されて
、修正磁界を提供するようならされないし平滑化される
。

磁気センサの場所および配向もまたこの装置の成功にと
って重要である。モニタの前部（遮蔽物の開放面）の周
辺の点の特定の配向の磁気ベクトルが前述の相互に垂直
な３つの周囲ベクトルのうちの一つの周囲ベクトルのみ
によって有意な影響を受ける性質を有するこれらモニタ
の前部（遮蔽物の開放面）の周辺の点が、完全に組み立
てられたＣＲＴ表示装置の経験的データから識別される
。モニタの左側部および右側部のコイル近傍の左右軸線
についてこれら識別された点に方向センサが配置される
。センサは左右周囲ベクトルに対してのみ感応性を示す
方向に配向される。これらの点の位置は、センサが周囲
ベクトルに対して最も高い感応性を示す場所を選択する
ことによりさらに最適化される。上下軸線について同様
の性質を有する点が、遮蔽物の頂部および底部の補償コ
イルに関連付けられたセンサの配置を行うために選択さ
れる。追加の４つのセンサが、遮蔽物の前後軸線方向の
周囲ベクトルの変化に対して最も感応性を示す場所およ
び方向でモニタの上、下、左および右に配置される。

ＣＲＴは、ある程度内部的に磁化される内部磁気遮蔽物
およびシャドウマスクの両方を包含するので、装置はこ
れらの要素を磁気排除（電磁）するための設備を包含す
る。この磁化排除動作は、シャドウマスクおよび磁気遮
蔽物を、ＣＲＴを包囲する磁気排除電磁コイルを用い、
一方の極性から順次他方の極性と交互に飽和の方向へ磁
化するための手段を提供することにより行われる。この
交互磁界の振幅は何回ものサイクルにわたりゼロへ減少
せられる。

第３図は、ＣＲＴの前方から見た、垂直方向補償コイル
１３．１３ａおよび水平方向補償コイル１５．１５ａな
らびに軸線方向補償コイル１９の特定の配置を図示する
。磁気排除コイル２１もまた含まれる。この組立体のす
べては磁気遮蔽物２２により包囲されている。

第４図には、この磁界中性化装置の動作のための適当な
制御回路のブロック図が図示されている。全電子装置は
、磁力計信号処理電子装置３０およびそれぞれの手動動
作磁気排除開始ボタンまたは自動的な磁気排除開始回路
からの人力データを受信するプロセッサ３２により制御
される。磁力計信号処理回路は、入力として、各磁力計
センサ２０ａ〜２０ｈからの信号を受信する。プロセッ
サの出力は、ディジタル−アナログ変換器３３．３５．
３７．３９および４１を通じてそれぞれの電流駆動増幅
器３４．３６．３８．４０および４２へ提供される。各
電流駆動増幅器は図示されるようにコイルの一つへ接続
される。動作を説明すると、プロセッサ３２は各磁力計
センサからの信号の値の更新について、磁力計信号処理
回路３０を周期的に問い合わせる（ポーリングを行う）
。もしセンサが、ゼロとは異なる読みを与えるならば、
プロセッサは、そのセンサ近傍の磁界をゼロへ駆動する
ために、補償コイルの電流を調整するよう電流駆動器を
命令する。本質的に、装置は、補償コイルにより必要な
補償磁界を形成するために、感知された周囲磁界の大き
さおよび方向を利用する閉ループを形成する。

磁気排除動作の一サイクルは手動による起動の結果とし
て実行されるが、このプロセスは、装置が、不活動期間
後に賦活されるとき、プロセッサ３２により自動的に実
行される。このような動作では、磁気排除動作の起動は
、補償磁界に基いてセンサの読みを零にすることから成
る数サイクルの後に起こるであろう。また順次補償を一
定に保持し、磁気排除コイル１９はＣＲＴの内部磁化可
能部材を電磁するために動作せられるであろう。

磁気排除動作中、補償コイルへの入力は、センサ２０ａ
〜２０ｄの出力でサンプルホールド回路を使用すること
により一定に保持され、それにより、磁気排除作用は補
償回路の動作を妨害しないようにする。この構成で、修
正磁界は磁気排除動作中、能動のままである。ちしこれ
が行われないことがあるとすれば、ＣＲＴ自身が磁気排
除サイクル中、磁化されるであろう。この磁気排除動作
のために適当なサイクルの数が１０であることが分かっ
た。磁気排除磁界の初期振幅が約２０エルステツドであ
り、約２０００アンペア回数の磁気排除コイル１９を必
要とする。磁気排除のこの大きさは最大２０エルステツ
ドの範囲の磁界により生じ得る永久磁化を除去する。

当業者であれば、本発明の技術思想から逸脱することな
く種々の変更および改善が可能であろう。これらの変更
および改善は本発明の技術思想内に包含されるべきもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の好ましい実施例における陰極線管モ
ニタ面の周囲の磁界発生コイルの配置の模式図である。 第２図は、第１図の実施例のコイルおよびセンサの配置
に関する概念図である。 第３図は、第１図の実施例の図示した内容をより詳細に
図示する模式図である。 第４図は第３図に図示した装置と結合する動作用の制御
回路のブロック図である。 図中の各参照番号が示す主な名称を以下に挙げる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外部周囲磁界の存在下で特定空間の磁界を零にする
   ための方法において、 該特定空間の周囲の複数の場所で磁界を発生し、 該特定空間の周囲の複数の場所で磁界の値を検出し、 実質的に連続条件で前記磁界の感知された値を利用し、
   前記発生磁界の値を制御して該特定空間内の磁界の値を
   零にする諸段階から成る方法。 ２、前記特定空間を、前記磁界発生器の外側に配置され
   た受動的な磁気遮蔽物で包囲する段階を備える請求項第
   １項記載の方法。 ３、特定の手順で制御される磁気排除磁界を発生し、永
   久磁界を獲得していた前記受動磁気遮蔽物により包囲さ
   れた空間内のいずれの部材をも磁気排除することを備え
   た請求項第２項記載の方法。 ４、前記磁界は各々補償コイルにより発生され、３本の
   相互に垂直な軸線の一軸線方向の前記外部磁界ベクトル
   を補償するようそれぞれが磁界を発生するよう位置決め
   され且つ形成される請求項第２項記載の方法。 ５、各補償コイルにより発生される磁界の値は、当該コ
   イルのうちの一つのコイルが発生する磁界にのみ主とし
   て応答するよう配置される個別のセンサ手段により感知
   される請求項第４項記載の方法。 ６、各センサ手段により感知された値は、それが主とし
   て応答する磁界を発生するコイルのみを制御するよう利
   用される請求項第５項記載の方法。 ７、外部周囲磁界における特定空間の磁界を零にするた
   めの装置において、 当該空間の周囲の特定の場所に配置される複数の磁界発
   生部材と、 当該空間の磁界の値を感知するために、当該空間の周囲
   の特定の場所に配置される複数の磁界感知部材と、 実質的に連続条件で、前記複数の磁界発生部材のそれぞ
   れが発生する磁界の値を制御するための制御手段と、 その感知された磁界の値を指示する前記磁界センサの各
   々からの出力信号を前記制御手段へ結合するための手段
   を具備し、 前記制御手段は、前記特定空間の磁界を零にするために
   、前記の被検出磁界信号に応答して磁界発生部材のそれ
   ぞれが発生する磁界の値を制御するよう構成されている
   装置。 ８、永久磁化を獲得した前記特定空間内の部材を磁気排
   除するよう配置される磁気排除部材を備え、該磁気排除
   部材の動作の順序は前記制御手段により制御される請求
   項第７項記載の装置。 ９、外部周囲磁界における特定空間の磁界を零にする装
   置において、 当該空間の周囲の特定の場所に配置され、各々３つの直
   交関係にある軸線の一軸線方向のある磁界を発生するた
   めの複数の磁界発生部材と、各々が、当該磁界発生部材
   の一磁界発生部材が発生する当該空間の磁界の値を主と
   して感知するためのものであり、当該特定空間の周囲の
   特定の場所に配置される複数の個別の磁界感知手段と、
   前記特定空間を包囲しそして前記磁界センサおよび前記
   磁界発生手段の外部に配置される受動磁気遮蔽手段と、
   実質的に連続条件で、前記複数の磁界発生部材のそれぞ
   れが発生する磁界の値を制御するための制御手段と、 その感知された磁界の値を指示する前記磁界感知手段の
   それぞれからの出力信号を前記制御手段へ結合するため
   の手段を具備し、 前記制御手段は、前記特定空間の磁界を零にするために
   、前記磁界センサ手段が主としてそれに応答するところ
   の磁界を発生する磁界発生手段の値を制御するよう構成
   されている装置。 １０、永久磁化を獲得した前記特定空間内の部材の磁化
   解除を行うよう配置される磁気的な磁気排除部材を備え
   、該磁気排除部材の動作の順序は前記制御手段により制
   御される請求項第９項記載の装置。 １１、前記磁界発生手段は補償コイルである請求項第９
   項記載の装置。 １２、前記特定空間はほぼ矩形面を有する陰極線管（Ｃ
   ＲＴ）でありまた前記磁界発生部材はそれぞれ矩形側部
   の一側部近傍に、前記陰極線管の矩形面に対して垂直な
   該陰極線管の軸線方向に磁界を発生するよう配置される
   請求項第９項または請求項第１１項のいずれかに記載の
   装置。