KR100304156B1 - 일체성형의비점수차보정기를구비한영구자석집속유닛 - Google Patents

Abstract

음극선관용 집속 유닛은 각각 세로축을 갖는 복수의 영구 자석(54,74)들과 복수의 코일(58,78)들을 포함한다. 구조체(52,72)는 자석축이 실제로 제 1 환상 어레이에 의해 규정된 세로축과 평행되도록 동일하게 이격된 구간에서 제 1 환상 어레이내에 자석(54,74)들을 유지지시키고 자석(54,74)들간에 각을 이루어 이격된 위치에서 제 2 환상 어레이내에 코일(58,78)들을 유지시킨다. 고투자율을 갖는 환상 플랜지(40)는 자석들의 세로의 대향단에 걸쳐 배치된다. 하나이상의 환상 권선(38)은 자석들의 제 1 어레이에 실제적으로 인접하고 제 1 어레이로부터 내부에 배치된다. 제 1 실시예에 있어서, 코일(58)은 자석들의 제 1 환상 어레이와 함께 실제로 원주상에 정렬되어 배치된 나선형 코일이다. 각 나선형 코일은 실제로 방사상 정렬된 세로축을 갖는다. 제 2 실시예에 있어서, 복수의 코일(78)들은 자석들의 제 1 어레이와 하나이상의 환상 권선(38) 사이에 방사상으로 이격된다. 각각의 상기 코일들은 실제로 방사상 정렬된 세로축을 규정한다. 각각의 실시예에 있어서, 제 2 어레이의 복수의 코일(58,78)들은 음극선관의 전자빔의 비점수차 보정을 위한 두개의 4 극 집속장을 발생하도록 두개의 인터리브된 세트내에 결합된다.

Description

일체 성형의 비점수차 보정기를 구비한 영구 자석 집속 유닛

제1도는 종래의 음극선관과 이 음극선관상에 장착된 여러 가지의 코일 및 권 선을 도시한 도면.

제2도는 전자빔이 어떻게 집속 유닛에 의해 영향을 받는가를 설명하는 데 유용한 도면.

제3도는 축 방향 비점수차 보정을 설명하는 데 유용한 도면.

제4도는 대각선 방향 비점수차 보정을 설명하는 데 유용한 도면.

제5도는 축 방향 비점수차를 보정하기 위한 자기장을 나타내는 도면.

제6도는 대각선 방향 비점수차를 보정하기 위한 자기장을 나타내는 도면.

제7도는 영구 자석들의 어레이를 갖는 집속 유닛을 원근화법으로 도시한 분해도.

제8도는 제1 실시예에 따른 비점수차 보정기 및 일체 성형된 집속 유닛의 부분 절취 사시도.

제9도는 제2 실시예에 따른 비점수차 보정기 및 일체 성형된 집속 유닛의 사시도.

제10도는 4극 자기장을 발생하도록 일 그룹의 비점수차 보정 권선이 결합되 방식을 예시한 도면.

제11도는 각 그룹의 결합 보정 권선을 구동하는 데 유용한 증폭기에 대한 개략적 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 음극선관 4 : 전자총

6 : 전자빔 8 : 스크린

10 : 편향 요크

본 발명은 음극선잔에서 전자빔을 집속하는 기술 분야에 관한 것으로, 특히 비점수차(批點收差) 보정기가 일체로 조립된 음극선관에 사용되는 영구 자석 집속 유닛에 관한 것이다.

제1도에 도시된 전형적인 음극선관(2)에는 스크린(8)에 부딪치는 전자빔(6)을 발생시키기 위한 전자총(4)이 구비되어 있다. 전자빔은 편향 요크(10)에 의해 편향되어 래스터(raster)를 발생한다. 전자빔은 제2도에 도시된 자기 집속 자기장(magnetic focus field: 16)을 발생하는 집속 코일 또는 어셈블리(12)에 의해 집속 된다.

자기장(16)은 단독으로 또는 함께 생성된 동축(同軸) 자기장을 발생시키는 환상의 감김 코일(annular wound coil), 환형 영구 자석(toroidal permanet magnet), 어레이 형태의 복수 개의 영구 자석, 또는 이들의 조합에 의해 발생된다. 자기장은 전자빔용의 렌즈로서의 기능을 한다. 이 렌즈는, 예를 들면 비점수차와 같은 광선용 렌즈와 동일한 수차(收差; aberration)를 갖기 쉽다.

비점수차 보정기로 일반적으로 알려진 코일을 부가함으로써 전자빔의 비점수차를 보정하는 것이 가능하다. 필요한 자기장은 대개 교대로 자석의 N극과 S극을 갖도록 결합된 4개의 권선에 의해 생성된다. 권선의 전류 방향을 변화시킴으로써 수평 또는 수직 빔의 비점수차를 보정하는 것이 가능하다. 이와 유사한 방식으로, 대각선 코일은 대각선 방향의 비점수차를 보정하기 위해 이용될 수 있다. 축 방향 및 대각선 방향에 대한 비점수차 보정은 각각 제3도 및 제4도에 도시되어 있다. 권선의 전류는 힘(F)을 발생시킨다. 이 비점수차 보정기는 4극 렌즈(quadripolar lens)로 설계되어 제5도 및 제6도에 각각 도시된 바와 같이 축 방향 및 대각선 방향의 비점수차를 보정한다.

일반적으로, 비점수차 보정기는 제1도에 도시된 바와 같이, 전자총의 출구에 위치된 개별 유닛 내 또는 조립체 내의 권선으로서 설계된다. 이와 같은 장치는 여러 가지 단점을 수반한다. 첫째, 전자총에서 빔이 방사되는 출구의 직경이 작기 때문에 감도가 일반적으로 낮다는 점이다. 둘째, 이와 같은 방법은 대개 전자총 비점 수차 보정에 사용된다는 점이다. 즉, 상기와 같은 보정기가 자기 집속 코일과 결합되는 경우, 집속 코일에 의해 생기는 빔 회전(beam rotation)으로 인해 비점수차 보정을 달성하기가 용이하지 않다. 셋째로, 이와 같은 방법을 이용할 때에 드는 비용이 개별 유닛 또는 어셈블리를 설계하고 제조해야 하기 때문에 크게 증가될 수 있다는 점이다.

본 발명에 따르면, 집속 유닛이 환상의 어레이 형태로 배치된 복수 개의 개 별 자석을 이용하는 경우, 집속 유닛과 비점수차 보정기를 동일 어셈블리에 통합하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있다. 환상 구조체, 즉 홀더(holder)는 복수 개의 개별 자석을 환상의 어레이 형태로 위치시킨다. 소형 코일은 각각의 자석 들레에 감겨져서 사용 전에 자석을 균일하게 자화시킨다. 자석은 원통형이고 집속 유닛의 중심축과 평행인 길이 방향축을 갖는다. 일부 자기 집속 자기장을 발생시키는 보조 권선은 영구 자석 어레이의 내부에 방사상으로 배치된다. 투자율(透磁率)이 높은 물질로 된 복수 개의 평평한 환상 플랜지(flange)가 각 측부 상에서 자석의 단부를 덮고 있다. 어레이 내에 배치된 개별 자석들을 이용하면 전체 어셈블리의 일부로서 집속 유닛의 구조체, 즉 홀더 상에서 비점수차를 보정하는 권선을 직접 위치시킬 수 있다는 이점이 있다.

한 가지 실시예에 있어서, 비점수차 보정을 위한 권선은 방사상으로 정렬된 축을 갖는 나선형 코일의 형태로 구조체, 즉 홀더 내에 각각의 영구 자석 사이에 배치될 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 비점수차 보정을 위한 권선은 평평한 코일의 형태로 홀더 내의 내부 표면에 있는 슬롯에 장착될 수 있으며, 장착되는 위치는 영구 자석의 어레이와 보조 권선 사이에 방사상의 위치이며, 동시에 영구 자석의 원주상 위치 사이에 소정 각도를 이루어 위치된다. 각각의 경우에 있어서, 8 개의 상기 권선은 각각 4개의 권선으로 구성된 2개의 그룹으로 분리될 수 있는데, 각 그룹의 권선은 교대로 위치한다. 각 그룹의 권선은 전자빔과 직교하는 자기장을 발생하도록 결합된다. 복수 개의 권선은 함께, 축 방향 및 대각선 방향의 비점수차를 보정할 수 있는 이중 4극 렌즈를 형성한다.

본 발명에는 다수의 장점이 있다. 일체화된 비점수차 어셈블리는 빔 직경이 최대가 되도록 보정기가 위치함으로써 보다 양호한 감도를 갖는다. 비점수차 보정에 영향을 미치는 빔 회전 문제도 제거된다. 집속 유닛은 사인파 신호를 비점수차 코일에 인가함으로써 쉽게 조정될 수 있다. 별개의 비점수차 보정기 유닛이 필요 없기 때문에 제조 비용이 감소된다. 종래 비점수차 보정기의 4극 코일은 감도를 증가시키고 고주파 동적 신호들을 인가하도록 페라이트 코어상에 감겨져야 한다. 금속부와의 낮은 결합도와 양호한 감도에 기인하며 코어 없는 권선의 사용도 가능하다. 이에 의하여 높은 주파수에서 매우 양호한 동작을 행한다.

복수 개의 개별 자석을 이용하는 집속 유닛은 제7도에 도시된 집속 유닛(30)와 관련하여 설명된다. 환상 구조체, 즉 홀더(32)는 복수 개의 자석(34)을 환상의 어레이 형태로 유지시킨다. 소형 코일(36)은 사용 전에 복수 개의 자석을 균일하게 자화시키도록 각각의 자석 둘레에 나선형으로 감기게 된다. 자석은 원통형이고 각각의 자석은 집속 유닛(30)의 중심 길이 방향축(42)과 평행한 길이 방향축을 갖는다. 환상 유닛의 형상은 복수 개의 반경 성분(radii)(44)을 규정하는 데, 그 중 2 개의 반경 성분이 도시되어 있다. 이들 반경 성분은 중심축 방향(42)의 내부에서 내측 및 외측 방사상 위치를 상대적으로 규정하는 토대를 제공한다. 이와 같은 지향성 규칙들은 제8도 및 제9도와 관련하여 유용하게 이용된다. 이와 관련하여, 자기 집속 자기장의 일부를 발생하기 위한 보조 권선(38)은 영구 자석(34) 어레이의 내부에 방사상으로 배치된다. 높은 투자율을 갖는 물질로된 복수 개의 평평한 환상 플랜지(40)는 각 측부 상에 자석의 단부를 덮고 있다. 어레이 형태로 배치된 개별 자석을 이용하여 전체 어셈블리의 일부로서 집속 유닛의 홀더 상에서 직접 비점수 차를 보정하기 위한 권선을 위치시킬 수 있다. 이와 같이 일체로 성형된 집속 유닛, 즉 어셈블리의 두 가지 실시예가 제8도 및 제9도에 각각 도시되어 있다.

제8도에 도시된 집속 유닛(50)은 중심 길이 방향축(42)과 복수 개의 반경 성분(44)을 규정하는 기하학적 구성을 갖는다. 유닛(50)은 환상 구조체, 즉 홀더(52)를 포함하는 데, 상기 홀더는 복수 개의 영구 자석(54)을 환형 어레이 형태로 각각의 구멍(55)에 유지시킨다. 자석에 사용되는 권선을 자화시키는 과정은 생략한다. 8개의 비점수차 보정용 권선을 수용하는 자석간의 8개의 위치를 제공하기 위해, 8 개의 자석(54)이 제공된다. 각각의 권선은 나선형 코일(58)의 형태로 구멍(60) 내에 배치된다. 나선형 코일 및 구멍은 방사상으로 정렬된 길이 방향축을 갖는다. 자 석들간의 위치는 HC1 및 HC2의 라벨(label)이 교대로 붙어 있다. 나선형 코일(58)은 각 라벨 밑에 위치된다. HC1 위치에 있는 4개의 나선형 코일은 결합하여 제1의 4극 자기장(quadripole field)을 발생한다. HC2 위치에 있는 4개의 나선형 코일은 결합되어 제2의 4극 자기장을 발생한다. 이들 2 세트의 나선형 코일은 차례로 상호 간에 90° 로 오프셋되어 2개의 4극 자기장이 상호간에 90° 로 오프셋 된다. 이에 의하여 축 방향 및 대각선 방향의 비점수차가 보정될 수 있다. 환상 구조체, 즉, 홀더(52)는 내부 표면(56)을 갖는데, 상기 실시예에서 내부 표면은 분할되지 않은 상태이다. 제7도에 도시된 보조 권선(38)에 상응하는 보조 권선과 제7도에 도시된 플랜지(40)에 상응하는 플랜지는 명료한 설명을 위해 생략한다.

제9도에 도시된 집속 유닛(70)은 중심 길이 방향축(42)과 복수 개의 반경 성분(44)을 규정하는 기하학적 구성을 갖는다. 유닛(70)은 복수 개의 영구 자석을 환형 어레이 형태로 유지시키는 환상 구조체, 즉 홀더(72)를 갖는다. 자석에 사용되는 권선을 자화시키는 과정은 생략한다. 8개의 비점수차 보정 권선들을 수용하기 위한 자석들간의 소정 각도를 이루어 이격된 8개의 위치를 제공하기 위해, 8개의 자석(74)이 제공된다. 각각의 권선은 평평한 코일(78)의 형태를 갖는다. 구조체(72)는 내부 표면(76)을 가지며 제8도에 도시된 상응하는 표면(56)과는 달리 표면 내에 형성된 복수 개의 길이 방향 슬롯을 갖는다. 인접한 자석(74)을 거치는 반경 성분(44)은 중간 섹터(82)를 규정한다. 각각의 평평한 코일(78)은 중간 섹터(82) 중에서 한 섹터마다 위치된다. 상기 섹터에 있는 자석간 위치는 교대로 Q1 및 Q2 의 라벨이 붙는다. 각각의 섹터는 각 자석(74)의 원주상 위치에 상응하는 간격만큼 이격 분리된다. Q1 위치에 있는 4개의 평평한 코일은 결합되어 제1의 4극 자기장을 발생한다. Q2 위치에 있는 4개의 평평한 코일은 제2의 4극 자기장을 발생토록 함께 결합된다. 2 세트의 평평한 코일들은 상호간에 90°로 차례로 오프셋되고, 이에 의하여, 2개의 4극 자기장은 상호간에 90° 로 차례로 오프셋된다. 그러므로 축 방향 및 대각선 방향의 비점수차가 보정될 수 있다. 제7도에 도시된 보조 권선(38)에 상응하는 보조 권선과 제7도에 도시된 플랜지(40)에 상응하는 플랜지는 명료한 설명을 위해 생략한다. 제9도의 실시예는 제8도의 실시예보다 개선된 감도를 제공한다는 것을 알 수 있다.

4극 자기장을 발생토록 결합된 것으로서 Q1 세트의 평평한 오일(78)은 제10도에 도시되어 있다. 각각의 평평한 코일은 여러 개의 루프를 포함한다. 전류 흐름 방향은 하나의 코일에서 다음 코일로 번갈아 바뀜으로써 N극과 S극을 교대로 발생하게 된다. 이와 유사하게, Q2 세트의 평평한 코일들이 결합된다. 마찬가지로, 제8도에 도시된 실시예에 있어서 HC1 및 HC2 세트의 권선의 나선형 코일도 교대로 N극 및 S극 자기장을 발생한다.

동일한 전류 증폭기가 각 세트의 코일(HC1, HC2 : Q1, Q2)을 구동하기 위한 전류를 발생하기 위해 이용될 수 있다. 축 방향 보정 코일(92)에 결합된 전류 증폭기(90)는 제11(a)도에 도시되어 있고 대각선 방향 보정 코일(94)에 결합된 전류 증폭기(90)는 제11(b)도에 도시되어 있다. 증폭기(90)는 모두 정적 및 동적 전류 증폭기이다. 정적 전류 입력은 고유 빔 비점수차(natural beam astigmatism)를 보정하고 동적 전류 입력은 스크린의 에지에서 발생하는 비점수차를 보정한다. 축 방향 및 대각선 방향 비점수차는 다음 공식에 따른 전류에 의해 각각 보정될 수 있다.

여기서 I_AXIAL은 축 방향 전류이고, I_DIAGONAL은 대각선 방향 전류이다.

축 방향 및 대각선 방향 보정을 위한 동적 성분의 전류 입력에 대한 고유의 파형도가 제11(a)도 및 제l1(b)도에 각각 도시되어 있다.

Claims (8)

1. 전자빔이 형성되는 음극선관의 네크상에 장착되도록 구성된 환상 구조체(52,72)와, 상기 환상 구조체 상에 배치되어 상기 전자빔을 집속시키기 위한 제1 자기장을 생성하며 상기 전자빔에 실질적으로 평행한 길이 방향축을 각각 갖는 복수 개의 영구 자석(54, 74)을 구비하는 장치에 있어서, 상기 환상 구조체상에 배치되어 전자빔을 결속시키기 위한 제2 자기장을 생성하고, 상기 전자빔에 실질적으로 평행한 길이 방향축을 갖는 환상 권선(38)과; 상기 환상 구조체상에 환형 어레이 형태로 배치되어, 상기 전자빔의 제1 비점수차를 보정하는 제3 자기장 및 상기 전자빔의 제2 비점수차를 보정하는 제4 자기장을 생성하도록 결합되며, 상기 전자빔에 실질적으로 직각인 길이 방향축을 각각 갖는 복수 개의 권선(58,78)을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 권선(58, 78)은 4극(quadripole) 자기장으로 발생시키도록 배치되며 결합된 것인 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 권선(58, 78)은 제1의 4극 자기장으로서의 제3 자기장을 생성하고, 제2의 4극 자기장으로서의 제4 자기장을 생성하도록 배치되고 결합된 것인 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제3 자기장을 발생하는 복수 개의 권선(58, 78)은 상기 영구 자석 수단(54, 74)과 상기 환상 권선 사이에 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 환상 구조체(72)는 상기 제3 자기장을 발생시키는 상기 복수개의 권선(78)을 수용하는 복수 개의 슬롯(80)이 있는 내향 표면(76)을 가지는 것인 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 권선(78) 중에서 제1 그룹은 제1 유형의 비점수차 보정을 위한 제3 자기장을 발생시키도록 결합되고, 상기 복수 개의 권선 중에서 제2 그룰은 제2 유형의 비점수차 보정을 위한 제4자기장을 발생시키도록 결합되며, 상기 환상 구조체(72)는 상기 제1 및 제2 그룹의 복수 개의 권선을 교대로 수용하는 복수 개의 슬롯(80)이 형성된 내향 표면(76)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 환상 구조체(52)는 상기 제3 자기장을 발생시키는 상기 복수 개의 권선(58)을 각각 수용하기 위해 일정 간격으로 이격되어 배치되고 실질적으로 방 사상으로 정렬된 복수 개의 구멍(60)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 환상 구조체(52)는 환형 어레이 형태로 교대로 배치된 두 세트의 구멍(55, 60)을 가지며, 상기 두 세트의 구멍 중 한 세트의 각 구멍에는 상기 제 3 자기장을 생성하는 상기 복수 개의 권선(58)이 하나씩 배치되고, 상기 두 세트의 구멍 중 다른 한 세트의 각 구멍에는 상기 영구 자석이 하나씩 배치 된 것을 특징으로 하는 장치.