NL8304437A

NL8304437A - ACCELERATION AND SCAN EXPANSION ELECTRON LENS SYSTEM.

Info

Publication number: NL8304437A
Application number: NL8304437A
Authority: NL
Original assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1982-12-27
Filing date: 1983-12-23
Publication date: 1984-07-16
Also published as: FR2538613B1; FR2538613A1; DE3346208C2; CA1196371A; GB2135503B; JPS59134531A; JPH0256772B2; DE3346208A1; GB8326788D0; GB2135503A

Description

' -* ^ 'ï- 833131/AA/sn833131 / AA / sn

Korte aanduiding: Versnellings- en aftastexpansie-elektronenlens- stelsel.Short designation: Acceleration and scanning expansion electron lens system.

De uitvinding heeft betrekking op een elektrostatisch versnel» lings- en aftastexpansielensstelsel voor toepassing na afbuiging, en in het bijzonder op een lensstelsel van deze soort toegepast in een kathodestraalbuis waarin de lenzen lineaire vergroting verzorgen 5 van de afbuigingshoek van de elektronenbundel alsmede gecorrigeerde geometrie van het op het fluorescentiescherm van een dergelijke buis weergegeven beeld.The invention relates to an electrostatic acceleration and scanning expansion lens system for use after deflection, and in particular to a lens system of this kind applied in a cathode ray tube in which the lenses provide linear enlargement of the electron beam deflection angle as well as corrected geometry of the image displayed on the fluorescence screen of such a tube.

Een post-afbuigings-versnellings- en aftastexpansielensstelsel is in een kathodestraalbuis opgenomen voor het uitvoeren van twee 10 verschillende funkties. Het lensstelsel vergroot de mate van elek-tronenbundelafbuiging geleverd door de afbuigingsmiddelen ter verkrijging van een beeld van de gewenste afmetingen op het fluorescen-tieschèrm. Het lensstelsel vergroot tevens de snelheid van de elektronen in de elektronenbundel door middel van een elektrisch *r 15 veld met hoge intensiteit voor het vergroten van de energie van de elektronen en voor het daarbij leveren van een helderder beeld op het fluorescentiescherm.A post-deflection acceleration and scan expansion lens system is included in a cathode ray tube to perform two different functions. The lens system increases the amount of electron beam deflection provided by the deflection means to provide an image of the desired dimensions on the fluorescent screen. The lens system also increases the speed of the electrons in the electron beam by means of a high intensity electric field to increase the energy of the electrons and thereby provide a brighter image on the fluorescent screen.

Een aantal versnellings- en aftastexpansielensstelsels maken gebruik van een focusseringslens van het quadrupooltype. Voor 20 een elektronenbundel gaande naar een fluorescentiescherm in de Z-richting en horizontaal afgebogen in de X-richting en verticaal in de Y-richting van een driedimensionaal carthesisch coördinatenstelsel convergeert een quadrupoollens de bundel ten opzichte van haar hoofdas in een van de X-Z en Y-Z vlakken en divergeert het in 25 de andere van de vlakken. De specifieke convergentie- en divergent!e-vlakken worden bepaald door de verdeling van de spanningen die aan de elektroden van de quadrupoollens aangelegd zijn. De wegen van de afgebogen elektronenbundels gaande in de Z-richting en convergerend in het Y-Z vlak worden in een brandpuntslijn gebracht die parallel ‘8304 43 7 _ — ---------------** • » ' i -2- ααη de X-as loopt. Ter verkrijging van een scherp punt van de elektronenbundel op het fluorescentiescherm en het daarbij leveren van een beeld dat scherp gefocusseerd en sterk gedetailleerd is, vereist een na de afbuiging toegepast lensstelsel met een op de hiervoor 5 beschreven wijze werkende quadrupoollens het gebruik van een tweede quadrupoollens die de elektronenbundel in het Y-Z vlak convergeert en het in het X-Z vlak divergeert.A number of acceleration and scan expansion lens systems use a quadrupole type focusing lens. For an electron beam going to a fluorescent screen in the Z direction and horizontally deflected in the X direction and vertically in the Y direction of a three-dimensional Cartesian coordinate system, a quadrupole lens converges the beam with respect to its major axis in one of the XZ and YZ planes and diverges into the other of the planes. The specific convergence and divergent surfaces are determined by the distribution of the voltages applied to the electrodes of the quadrupole lens. The paths of the deflected electron beams going in the Z direction and converging in the YZ plane are brought in a focal line parallel '8304 43 7 _ - --------------- ** • » 'i -2- ααη the X axis is running. In order to obtain a sharp point of the electron beam on the fluorescent screen and thereby provide an image that is sharply focused and highly detailed, a lens system applied after the deflection with a quadrupole lens operating in the manner described above requires the use of a second quadrupole lens which converges the electron beam in the YZ plane and diverges it in the XZ plane.

Twee verschillende vervormingsmechanismen behorend bij quadrupoolversnellings- en aftastexpansielensstelsels vervormen het 10 op het fluorescentiescherm weergegeven beeld. Deze bestaan uit niet-lineaire vergroting van de bundelafbuigingshoek en de geometrische vervorming van het "speldenkussen" type. Niet lineaire vergroting van de bundelafbuigingshoek wordt veroorzaakt door de niet uniforme invloed van de fluxlijnen van het elektrische veld van het lens-15 stelsel op de transportrichting van de bundel. Het elektrische veld expandeert de aftastafbuigingshoek van de bundel voor het daarbij leveren van een overeenstemmend lichtbeeld met de gewenste afmetingen op het fluorescentiescherm. In lensstelsels van deze soort wordt een elektronenbundel die in een grote mate is afgebogen niet in de-20 zelfde verhouding vergroot ten opzichte van een minder afgebogen bundel. Een in het tijddomein weergegeven laagspanningssinusgolf zal bijvoorbeeld op het fluorescentiescherm getoond worden alsof het bij de eindpunten van de afbeelding frequentiegemoduleerd zou zijn omdat de niet lineaire effekten van de aftastexpansie op de tijd-25 basiszwaai nuldoorgangen bij de einden van het beeld van de sinus-golf zou leveren die verschillend zouden zijn van de uniforme scheiding van de nuldoorgangen in het middelste gedeelte van het beeld.Two different distortion mechanisms associated with quadrupole acceleration and scan expansion lens systems distort the image displayed on the fluorescent screen. These consist of non-linear magnification of the beam deflection angle and the "pincushion" type geometric distortion. Non-linear magnification of the beam deflection angle is caused by the non-uniform influence of the electric field flux lines of the lens-15 system on the beam transport direction. The electric field expands the beam's beam deflection angle to provide a corresponding light image of the desired dimensions on the fluorescent screen. In lens systems of this kind, an electron beam that has been diffracted to a great extent is not enlarged in the same proportion compared to a less deflected beam. For example, a low-voltage sine wave displayed in the time domain will be displayed on the fluorescence screen as if it were frequency modulated at the image endpoints because the nonlinear effects of the scan expansion on the time-25 base sweep zero crossings at the ends of the image of the sine wave that would be different from the uniform separation of the zero crossings in the middle portion of the image.

Geometrievervorming van het weergegeven beeld wordt veroorzaakt door afwijkingen in de vorm van de fluxlijnen van het elek-30 trische veld in de ruimte boven en onder de lensas. Het in het X-Y vlak in een quadrupoollens optredende fluxlijnpatroon van het elektrische veld wordt in het algemeen gekenmerkt door een aantal pa- t rallelle horizontale lijnen die dwars van een elektronenbundel gaande 8304437 , . *' -3- langs de Z-as aanwezig zijn. Matige fluctuaties in de fluxlijnen geven geometrievervorming van het beeld. Oergelijke vervorming wordt gekarakteriseerd door vervormingen in een beeld met een beoogde rechthoekige vorm die wordt afgebeeld met uitgerekte punten en holle 5 zijgedeelten. Een niet te tolereren mate van geometrievervorming van een beeld ontstaat in het algemeen in kathodestraalbuizen met een korte lengte waarin de quadrupoolversnellingslens met een korte brandpuntsafstand een sterk elektrisch veld levert voor vergroting van de elektronenbundelafbuigingshoek.Geometry distortion of the displayed image is caused by deviations in the shape of the flux lines of the electric field in the space above and below the lens axis. The flux line pattern of the electric field occurring in the X-Y plane in a quadrupole lens is generally characterized by a number of parallel horizontal lines transverse to an electron beam. * '-3- are present along the Z axis. Moderate fluctuations in the flux lines result in geometry distortion of the image. Such distortion is characterized by distortions in an image of an intended rectangular shape depicted with elongated tips and concave side portions. An intolerable degree of geometry distortion of an image generally arises in short length cathode ray tubes in which the short focal length quadrupole accelerator lens provides a strong electric field to increase the electron beam deflection angle.

10 Een kathodestraalbuis met een korte lengte is een buis die werkt als een buis met standaardlengte maar een totale lengte heeft die ongeveer vijf centimeter kleiner is dan de standaardlengte.10 A short length cathode ray tube is a tube that acts as a standard length tube but has an overall length approximately five centimeters less than the standard length.

De basisprincipes die ten grondslag liggen aan de werking van de elektrostatische lenzen voor het focusseren van elektronenbundels 15 die opgewekt worden in een elektronenontladingseenheid zijn beschreven in het Amerikaanse octrooischrift US 2.412.687 van Klemperer. Het Klemperer octrooischrift beschrijft de vorming van een elektronenlens die gebruik maakt van een paar uitgerichte buisvormige elektroden die op verschillende potentialen gehouden worden voor het con-20 vergeren van een elektronenbundel naar de elektrode die op een meer positieve potentiaal gehouden wordt. Een in het Klemperer octrooischrift beschreven lensstelsel omvat twee overlappende coaxiale cylindrische elektroden waarbij fjet ^ind^. van de elektrode met de kleinere diameter uitstekende gedeelter/ omvat worden door de 25 elektrode met de grotere diameter. Het Klemperer octrooischrift suggereert niet het gebruik van dergelijke lensstelsels voor het versnellen van een afgebogen elektronenbundel en beschrijft, daarom, geen compensatiemiddelen voor het corrigeren van de niet lineaire vergroting van de mate van afbuiging van de bundel en de geometrie-30 vervorming van het op een fluorescentiescherm weergegeven overeenstemmend lichtbeeld.The basic principles underlying the operation of the electrostatic lenses for focusing electron beams generated in an electron discharge unit are described in Klemperer's U.S. Patent No. 2,412,687. The Klemperer patent describes the formation of an electron lens using a pair of aligned tubular electrodes held at different potentials to converge an electron beam to the electrode held at a more positive potential. A lens system disclosed in the Klemperer patent comprises two overlapping coaxial cylindrical electrodes, wherein the ind. of the electrode of the smaller diameter protruding portion / are included by the electrode of the larger diameter. The Klemperer patent does not suggest the use of such lens systems to accelerate a deflected electron beam and, therefore, does not disclose compensation means for correcting the nonlinear increase in the amount of deflection of the beam and the geometry deformation on it. fluorescence screen displayed corresponding light image.

Een quadrupooltype versnellings-elektrostatisch lensstelsel, die een "gelipt" cylindrische buis heeft die in een bredere buis 8304437 _i * , f t — steekt, zoals de geleidende wandbedekking op de hals van een huls van een kathodestraalbuis, is beschreven in 0. Klemperer, "Electron Opties", 100-106 (3e editie, Cambridge University Press, 1971). In "Electron Optics" bespreekt Klemperer in het algemeen de parameters 5 die geassocieerd zijn met de focussering van een elektronenbundel voor het verkrijgen van een aftastvergroting om een sterkere afbeelding van een elektronenbundel te verkrijgen, maar bespreekt niet de problemen van niet lineaire aftastexpansie van de elektronenbundel of geometrievervorming van het op een fluorescentiescherm weergegeven 10 beeld.A quadrupole type acceleration electrostatic lens system, which has a "lipped" cylindrical tube that inserts into a wider tube 8304437 _i *, ft - such as the conductive wall covering on the neck of a cathode ray tube sleeve, is described in 0. Klemperer, " Electron Options ", 100-106 (3rd edition, Cambridge University Press, 1971). In "Electron Optics", Klemperer generally discusses the parameters 5 associated with focusing an electron beam to obtain scanning magnification to obtain a stronger electron beam image, but does not discuss the problems of nonlinear electron beam scanning expansion. or geometry distortion of the image displayed on a fluorescent screen.

Het Amerikaanse octrooischrift US 3.496.406 van Deschamps beschrijft een kathodestraalbuis met een elektrostatisch lensstelsel omvattende een quadrupoolaftastexpansielens geplaatst binnen een koepelvormige na het afbuigingsgedeelte geplaatste versnellingselek-15 trode met een sleuf in de top ervan. De koepelvormige elektrode is gepositioneerd voor het omvatten van het gedeelte van de quadrupool-lens dat naar het tréchtergedeelte van de kathodestraalbuishuls gekeerd is dat voorzien is van een geleidende laag waaraan de versnel-lingspotentiaal gelegd wordt. De koepelvormige elektrode wordt op 20 aardpotentiaal gehouden, waarbij een afscherming verkregen wordt voor het isoleren van de quadrupoollens van de effekten van het intense elektrische veld dat tussen de koepelvormige elektrode en de geleidende laag op het binnenoppervlak van de buis opgewekt wordt. Deze combinatie van de aftastexpansiequadrupoollens en de koepelvormige 25 elektrode stelt een lensstelsel voor waardoor de elektronenbundel-wegen overgaan in het verticale vlak en de elektronen versneld worden naar het fluorescentiescherm nadat zij de sleuf in de koepelvormige elektrode verlaten hebben.Deschamps U.S. Patent 3,496,406 discloses a cathode ray tube having an electrostatic lens system comprising a quadrupole scan expansion lens disposed within a dome acceleration electrode disposed after the deflection portion with a slot in its tip. The domed electrode is positioned to include the portion of the quadrupole lens that faces the rear portion of the cathode ray tube sheath provided with a conductive layer to which the acceleration potential is applied. The domed electrode is maintained at ground potential, thereby obtaining a shield to isolate the quadrupole lens from the effects of the intense electric field generated between the domed electrode and the conductive layer on the inner surface of the tube. This combination of the scan expansion quadrupole lens and the domed electrode represents a lens system through which the electron beam paths transition into the vertical plane and the electrons are accelerated to the fluorescent screen after they leave the slot in the domed electrode.

Een bespreking van de werking en van de wiskundige uitdruk-30 kingen met betrekking tot een korte kathodestraalbuis met een quadrupoolaftastexpansielens in samenhang met een koepelvormige élek-trode-versnellingsstelsel van de soort als beschreven in het octrooi- t schrift van Deschamps is beschreven in A. Martin & J. Deschamps, 8304437 I » ’ * -5- "A Short Length Rectangular Oscilloscope Tube With High Deflection Sensitivity By Using an Original Technique", in "12 Proceedings of the Society for Information Display 18", 1e kwartaal 1971. Er is echter geen beschrijving van compensatiemiddelen voor het corrigeren 5 van vervorming van het op het scherm weergegeven beeld.A discussion of the operation and of the mathematical expressions regarding a short cathode ray tube with a quadrupole scan expansion lens in conjunction with a domed electrode-acceleration system of the kind described in the Deschamps patent is described in A. Martin & J. Deschamps, 8304437 I »'* -5-" A Short Length Rectangular Oscilloscope Tube With High Deflection Sensitivity By Using an Original Technique ", in" 12 Proceedings of the Society for Information Display 18 ", 1st quarter 1971. There however, is not a description of compensation means for correcting distortion of the image displayed on the screen.

Het Amerikaanse octrooischrift US 3.792.303 van Albertin, et al, beschrijft een modificatie van het lensstelsel van Deschamps in een poging om de vervorming van het weergegeven beeld te corrigeren. Albertin, et al, vergroot de lengte van de zijden van de koepel-10 vormige elektrode om op een zijde na de quadrupoolaftastexpansielens geheel te bedekken. Aan elk einde van de quadrupoollens is een enkele schijfvormige sleufelektrode loodrecht op de as van de elektronenbundel geplaatst. De eerste sleufelektrode is geplaatst binnen de koepelvormige elektrode voorbij de quadrupoollens en voor de sleuf 15 in de koepelvormige elektrode. Deze sleufelektrode is fysisch en elektrisch met de koepelvormige elektrode verbonden, zodat beide elektroden zich op aardpotentiaal bevinden. De tweede sleufelektrode is naast de rand van het basisgedeelte van de koepelvormige elektrode voor de quadrupoollens geplaatst en is elektrisch geïsoleerd, zodat 20 het op een hogere spanning gebracht kan worden die verschilt van die van de eerste sleuf- en koepelvormige elektroden.U.S. Patent US 3,792,303 to Albertin, et al. Describes a modification of the Deschamps lens system in an attempt to correct the distortion of the displayed image. Albertin, et al, increases the length of the sides of the dome-shaped electrode to completely cover one side after the quadrupole scan expansion lens. At each end of the quadrupole lens, a single disc-shaped slot electrode is placed perpendicular to the axis of the electron beam. The first slot electrode is placed within the dome electrode past the quadrupole lens and in front of the slot 15 in the dome electrode. This slot electrode is physically and electrically connected to the domed electrode, so that both electrodes are at ground potential. The second slit electrode is placed next to the edge of the base portion of the domed electrode for the quadrupole lens and is electrically insulated so that it can be brought to a higher voltage different from that of the first slit and domed electrodes.

Een schijfvormig elektrostatisch scherm of afschermelektrode met een op zich bekende rechthoekige sleuf wordt op aardpotentiaal gehouden en is onmiddellijk voor de tweede sleufelektrode van 25 Albertin, et al, geplaatst. De schermelektrode en de koepelvormige elektrode omvatten in hoofdzaak geheel de quadrupoollens binnen een equipotentiaalruimte op aardpotentiaal.A disc-shaped electrostatic screen or shielding electrode with a rectangular slot known per se is held at ground potential and is placed immediately before the second slot electrode of Albertin, et al. The shield electrode and the domed electrode substantially entirely comprise the quadrupole lens within an equipotential space at ground potential.

Albertin,et al, beschrijft een compensatietechniek waarvan gesteld is dat zij een correctie verschaft voor beeldvervorming door 30 het in horizontale en verticale componenten scheiden van de gecombineerde effekten van de aftast niet-lineariteit en geometrievervorming.Albertin, et al, discloses a compensation technique which is said to provide a correction for image distortion by separating the combined effects of the scanning non-linearity and geometry distortion into horizontal and vertical components.

De geometrie van de opening van de eerste sleufelektrode binnen de koepelvormige elektrode wordt experimenteel vastgesteld voor het cor- 8304437 . * * * -6- rigeren van vervormingen die op het scherm optreden en geïntroduceerd worden door de horizontale afbuiging van de elektronenbundel tijdens het aftasten, De geometrie van de opening van de voor de quadrupool-lens geplaatste tweede sleufelektrode wordt experimenteel vastgesteld 5 in samenhang met een geschikt aangelegde potentiaal voor correctie van vervormingen die op het scherm optreden en geïntroduceerd worden door de verticale afbuiging van de elektronenbundel tijdens het aftasten. Bovendien beïnvloedt de aan de tweede sleufelektrode aangelegde spanning de werking van de eerste sleufelektrode. De geometrie 10 van de opening van de eerste sleufelektrode geeft dus correctie voor vervorming die niet alleen ontstaat door het horizontale elektronen-bundelspoor maar ook door de aanwezigheid van de tweede sleufelektrode·The geometry of the opening of the first slot electrode within the domed electrode is determined experimentally for the cor 8304437. * * * -6- correcting on-screen distortions introduced by the horizontal deflection of the electron beam during scanning, The geometry of the aperture of the second slot electrode placed in front of the quadrupole lens is experimentally determined 5 in conjunction with a suitably applied potential for correction of distortions that appear on the screen and are introduced by the vertical deflection of the electron beam during scanning. In addition, the voltage applied to the second slot electrode affects the operation of the first slot electrode. The geometry 10 of the opening of the first slot electrode thus corrects for distortion which arises not only from the horizontal electron beam track but also from the presence of the second slot electrode

Deze compensatietechniek heeft het bezwaar dat experimentele 15 instellingen voor de horizontale en verticale beeldvervormingscom-ponenten niet onafhankelijk zijn. De openingsgrootte en de aan de tweede sleufelektrode gelegde spanning beïnvloeden dus de openingsgrootte en het compenserende elektrische veld geleverd door de eerste sleufelektrode· 20 De Amerikaanse octrooischriften U5 4.137.479 en US 4.188.563 van Janko beschrijft een kathodestraalbuis met een na het afbuigge-deelte geplaatst quadrupoollensstelsel, dat, anders dan bij de door Deschamps en Albertin, et al, beschreven quadrupoollenzen, tegelijk de afbuigingsaftasting van de elektronenbundel vergroot en de elek-25 tronen na het fluorescent!escherm versnelt . Het lensstelsel volgens Janko omvat een paar uitgerichte buisvormige ingangs- en uitgangs-elektroden met dezelfde diameter, waarbij de aangrenzende einden ervan van elkaar zijn gescheiden door een luchtspleet daartussen en onderling ingrijpende vingergedeelten ("interdigitated") hebben die 30 complementaire kromlijnige trajekten langs de omtrekken van de elektroden beschrijven. Het elektrische versnellingsveld wordt geleverd door de ingangselektrode aan aardpotentiaal te leggen en de versnel- t lingsspanning aan de uitgangselektrode te leggen, die elektrisch met 8304437 , Μ ί < -7- de geleidende laag op het trechtergedeelte van de buis verbonden is.This compensation technique has the drawback that experimental settings for the horizontal and vertical image distortion components are not independent. Thus, the aperture size and the voltage applied to the second slot electrode affect the aperture size and the compensating electric field provided by the first slot electrode. US Patents U5 4,137,479 and US 4,188,563 to Janko describes a cathode ray tube having a post-deflection portion. disposed quadrupole lens system, which, unlike the quadrupole lenses described by Deschamps and Albertin, et al, simultaneously increases the electron beam deflection scan and accelerates the electrons after the fluorescent screen. The Janko lens system includes a pair of aligned tubular input and output electrodes of the same diameter, their adjacent ends separated by an air gap therebetween and having interdigitated interlocking finger portions along the circumferences of the electrodes. The electric acceleration field is provided by applying the input electrode to ground potential and applying the acceleration voltage to the output electrode, which is electrically connected to the conductive layer on the funnel portion of the tube.

Een octupool lensstelsel is voor en bij de ingangs— elektrode geplaatst voor het corrigeren van zowel de niet lineaire aftastvergroting van de elektronenbundel en geometrievervorraing van 5 het weergegeven beeld. Janko stelt ook een alternatieve uitvoeringsvorm voor die gebruik maakt van een paar coaxiale buisvormige elektroden met verschillende diameters, waarbij de buitenste elektrode de gekromde randgedeelten van de binnenste elektrode omvat.An octupole lens system is positioned in front of and at the input electrode to correct both the non-linear scanning magnification of the electron beam and geometry distortion of the displayed image. Janko also proposes an alternative embodiment using a pair of coaxial tubular electrodes of different diameters, the outer electrode comprising the curved edge portions of the inner electrode.

Het lensstelsel volgens Janko met uitgerichte buisvormige 10 elektroden met dezelfde diameter voorafgegaan door een octupool-vervormingscorrectielens is beperkt bruikbaar als versnellingslens omdat er dielektrische doorslag kan optreden in de luchtspleet tussen de elektroden. Omdat een potentiaalverschil van ongeveer 23 kV tussen de elektroden bestaat, moeten de naburige randen van elke elektrode 15 afgerond worden voor het elimineren van scherpe randpunten met microscopische afmetingen die het optreden van uitzonderlijke hoge elektrische veldsterkten kunnen veroorzaken, waardoor veldemissie van elektronen kan ontstaan wat een elektrische boog tussen de elektroden vormt.The Janko lens system with aligned tubular electrodes of the same diameter preceded by an octupole distortion correction lens is of limited use as an acceleration lens because dielectric breakdown may occur in the air gap between the electrodes. Because a potential difference of about 23 kV exists between the electrodes, the adjacent edges of each electrode 15 must be rounded to eliminate sharp microscopic-sized edge points that can cause the occurrence of exceptionally high electric field strengths, which can cause field emission of electrons forms an electric arc between the electrodes.

20 Het door Janko voorgestelde coaxiale lensstelsel met de alter natieve uitvoeringsvorm is minder gevoelig voor dielektrische doorslag maar het heeft de inherente eigenschap dat het een zwakkere lens geeft, waarmee minder aftastvergroting van de afbuighoek van de elektronenbundel verkregen wordt. In het algemeen is, voor een ge-25 geven aangelegde spanning, de brandpuntslengte van een dergelijke lens direkt evenredig met de diameter van de binnenste elektrode.The co-axial lens system proposed by Janko with the alternative embodiment is less sensitive to dielectric breakdown, but it has the inherent property of giving a weaker lens, thereby providing less scanning magnification of the electron beam deflection angle. Generally, for a given applied voltage, the focal length of such a lens is directly proportional to the diameter of the inner electrode.

Er is dus een binnenste elektrode met een relatief kleine diameter vereist voor het leveren van een sterke lens met een korte brandpuntsafstand. Een sterke aftastexpansielens versterkt de geometrievervor-30 mingseffekten, en het is empirisch vastgesteld dat de coaxiale versnellingslens volgens Janko werkend met een octupoolcorrectielens geometrievervorming in een niet te accepteren mate levert voor binnenste elektroden met diameters kleiner dan 1,905 centimeter. Het co- 8304437 ’ i - > -8- axiale lensstelsel volgens Janko is dus niet geschikt voor gebruik in korte kathodestraalbuizen waarin sterke aftastexpansielenzen met korte brandpuntsafstanden nodig zijn.Thus, a relatively small diameter inner electrode is required to provide a strong lens with a short focal length. A strong scan expansion lens enhances geometry distortion effects, and it has been found empirically that the Janko coaxial acceleration lens operating with an octupole correction lens provides geometry distortion to an unacceptable degree for inner electrodes smaller than 1.905 centimeters in diameter. Thus, the Janko co-8304437 '-> -8-axial lens system is not suitable for use in short cathode ray tubes requiring strong scanning expansion lenses with short focal lengths.

Het Amerikaanse octrooischrift US 4.124.128 van Odenthal 5 beschrijft een kathodestraalbuis voorzien van een rechthoekige doosvormige aftastexpansielens met ten minste vier buisvormige elementen die met de einden naar elkaar geplaatst zijn en voor onderlinge isolatie van elkaar gescheiden zijn. De buisvormige elementen hebben instelspanningen met verschillende waarden die de lenseigenschappen 10 veranderen. Vervorming van het beeld tengevolge van de niet lineaire aftastexpansie wordt gecorrigeerd door het opnemen van extra zijplaten waaraan een verschillende instelspanning gelegd wordt.U.S. Patent 4,124,128 to Odenthal 5 describes a cathode ray tube comprising a rectangular box-shaped scan expansion lens having at least four tubular members placed end to end and separated from one another. The tubular elements have bias voltages of different values that change the lens properties. Image distortion due to the nonlinear scan expansion is corrected by including additional side plates to which a different bias voltage is applied.

Het Amerikaanse octrooischrift US 3.023.336 van Frenkel beschrijft een kathodestraalbuis waarin na het afbuigingsgedeelte de 15 versnelling en aftastexpansie verzorgd wordt door een combinatie van een elektrostatische versnellings- en convergentielens met een magnetische convergentielens, die sferische afwijkingseffekten creëren, die voor elkaar een compensatie verschaffen voor het scherp gedetailleerd op een fluorescentiescherm projekteren van een beeld.US patent US 3,023,336 to Frenkel describes a cathode ray tube in which after the deflection portion the acceleration and scanning expansion is provided by a combination of an electrostatic acceleration and convergence lens with a magnetic convergence lens, which create spherical aberration effects, which compensate each other for projecting an image sharply detailed on a fluorescent screen.

20 De uitvinding heeft ten doel een na een afbuigingsgedeelte geplaatst elektrostatisch versnellingslensstelsel te verschaffen dat een elektronenbundel na afbuiging van een zodanige bundel versnelt en met geringe vervorming expansie van de afbuigingsaftasting verschaft.The object of the invention is to provide an electrostatic acceleration lens system placed after a deflection section, which accelerates an electron beam after deflection of such a beam and provides expansion of the deflection scan with little distortion.

Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een 25 dergelijk lensstelsel omvattende een paar overlappende coaxiale lenselektroden die een versnellings- en aftastexpansielens vormen en twee compenserende sleuflenzen toegepast voor samenwerking met de versnellings- en aftastexpansielens voor het onafhankelijk verschaffen van een lineaire vergroting van de afbuigingshoek van de elektronen-30 bundel en gecorrigeerde geometrie van het beeld.Another object of the invention is to provide such a lens system comprising a pair of overlapping coaxial lens electrodes that form an acceleration and scan expansion lens and two compensating slit lenses used to cooperate with the acceleration and scan expansion lens to independently provide linear magnification of the deflection angle of the electron-30 beam and corrected geometry of the image.

Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een zodanig lensstelsel in een kathodestraalbuis die bedreven wordt met een relatief lage elektronenkanonspanning voor het verzorgen van een 8304437Another object of the invention is to provide such a lens system in a cathode ray tube which is operated with a relatively low electron gun voltage to provide an 8304437

^ I^ I

-9--9-

sterke aftastvergroting van een elektronenbundel en voldoende elek- Istrong scanning magnification of an electron beam and sufficient electricity

tronenversnelling voor het leveren van een helder, vervormingsvrij Ithrones acceleration for delivering a clear, distortion-free I.

lichtbeeld met de gewenste afmetingen op het fluorescentiescherm van Ilight image with the desired dimensions on the fluorescent screen of I.

de buis. Ithe tube. I

5 Weer een ander doel van de uitvinding is het in een korte IYet another object of the invention is in a short I.

kathodestraalbuis verschaffen van een dergelijke na het afbuiggedeelte I geplaatst versnellings- en aftastexpansielensstelsel omvattende een 1providing a cathode ray tube of such an acceleration and scanning expansion lens system disposed after the deflection portion I, comprising a 1

paar coaxiale versnellings- en aftastexpansie-elektroden met ver- Ipair of coaxial acceleration and scan expansion electrodes with variable I

schillende diameters en dat roet de binnenste elektrode met relatief 1different diameters and that sooty the inner electrode by 1

10 kleine diameter een elektronenbeeld levert dat vrij is van geometrie- I10 small diameter provides an electron image free of geometry

vervorming. Ideformation. I

Nog een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van IYet another object of the invention is to provide I.

een zodanig lensstelsel dat de neiging tot de veldemissie van elek- Isuch a lens system that the tendency for the field emission of electrical I

tronen vanaf de lenselektroden vermindert. Ithrones from the lens electrodes. I

15 De uitvinding heeft betrekking op een elektrostatisch lens- IThe invention relates to an electrostatic lens I

stelsel dat opgenomen kan zijn in een elektronenontladingseenheid, Isystem which can be contained in an electron discharge unit, I.

zoals een kathodestraalbuis, met een elektronenkanon dat een langs Isuch as a cathode ray tube, with an electron gun that passes an I

een bundelas in de buis gerichte bundel elektronen levert en afbuig- Ia beam axis in the tube provides a beam of electrons and deflects it

middelen voor het afbuigen van de bundel. Het lensstelsel is langs Imeans for deflecting the beam. The lens system is along I.

20 de bundelas na de afbuigmiddelen geplaatst en omvat sleuflensmiddelen I20 the beam shaft is placed after the deflection means and includes slit lens means I.

omvattende een aantal van open sleuven voorziene elektroden met symmetrisch om de bundelas uitgerichte sleuven. Een versnellings- Icomprising a plurality of open slit electrodes with slits aligned symmetrically about the beam axis. An acceleration I

en aftastexpansielensmiddel omvattende twee uitgerichte samenwerkende Iand a scan expansion lens comprising two aligned cooperating I.

buisvormige elektroden met verschillende diameters wordt stroomaf-25 waarts van de sleuflensmiddelen ondersteund voor het in samenwerking met de sleuflensmiddelen leveren van een lineaire vergroting van de door de afbuigingsmiddelen verzorgde afbuigingsmate van de elektronenbundel. Een uitgangslensmiddel omvattende een uitgangslenselektrode, die bij de uitgang van het versnellings- en aftastexpansielensmiddel 30 ondersteund wordt en met een sleufopening met een paar tegenover elkaar aangebrachte uitsparingen geeft gecorrigeerde geometrie van het op het weergeefscherm van de kathodestraalbuis weergegeven beeld.tubular electrodes of different diameters are supported downstream of the slit lens means to provide a linear increase in the electron beam deflection rate provided by the deflection means in conjunction with the slit lens means. An output lens means comprising an output lens electrode supported at the exit of the acceleration and scanning expansion lens 30 and having a slit opening with a pair of opposed recesses provides corrected geometry of the image displayed on the cathode ray display screen.

Het hier als voorbeeld toegelichte versnellings- en aftast- p X 0 k k % 1 V \j» V *ï *7 *2 / -10- expansielensstelsel wordt met een relatief lage spanning bedreven en levert een helder beeld met de gewenste afmetingen met scherpe focussering en sterk detail op een fluorescentiescherm. Op zich bekende kathodestraalbuizen met na het afbuiggedeelte geplaatste ver-5 snellings- en aftastexpansielensstelsels vereisen typisch een potentiaalverschil van ongeveer 23 kV gemeten tussen de kathode van het elektronenkanon en de geleidende laag op het fluorescentiescherm ter verkrijging van een scherp gefocusseerd beeld met hoge helderheid welke vergelijkbaar is met die welke volgens de uitvinding ver-10 kregen wordt met een lager potentiaalverschil van 16 kV. Het lensstelsel volgens de uitvinding omvat een paar coaxiale elektroden met verschillende diameters met een binnenste elektrode met een relatief kleine diameter, die kleiner is dan of gelijk is aan 1,905 centimeter voor het verschaffen van een lens van het quadrupooltype 15 met verhoogde elektronenbundelvergroting en een korte brandpuntsafstand. De voordelen van een lensstelsel van dit type omvat haar geschiktheid voor gebruik in korte kathodestraalbuizen en een verkleinde neiging voor veldemissie van elektronen vanaf dergelijke elektroden wat diélektrische doorslag in de luchtspleet tussen de 20 elektroden zou veroorzaken. Het laatstgenoemde voorddL is een gevolg van de overlappende coaxiale plaatsing van de elektroden en de werking op een lagere spanning. Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding ook in kathodestraalbuizen met standaardlengten toegepast kan worden.The acceleration and scanning p X 0 kk% 1 V \ j »V * ï * 7 * 2 / -10 expansion lens system, exemplified here, is operated at a relatively low voltage and provides a clear image of the desired dimensions with sharp focusing and strong detail on a fluorescent screen. Known cathode ray tubes with acceleration and scanning expansion lens systems located after the deflection portion 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 obtain a sharply focused image with high brightness which is comparable is with those obtained according to the invention having a lower potential difference of 16 kV. The lens system of the present invention includes a pair of coaxial electrodes of different diameters with an inner electrode of relatively small diameter less than or equal to 1.905 centimeters to provide a quadrupole type 15 lens with increased electron beam magnification and a short focal length . The advantages of a lens system of this type include its suitability for use in short cathode ray tubes and a reduced tendency for field emission of electrons from such electrodes, which would cause dielectric breakdown in the air gap between the electrodes. The latter advantage is due to the overlapping coaxial placement of the electrodes and the operation at a lower voltage. It will be clear that the invention can also be used in standard length cathode ray tubes.

Versnellingslenzen met overlappende coaxiale elektroden zijn 25 tot op heden slechts bevredigend werkzaam geweest met binnenste elektroden met relatief grote diameters. Wanneer de diameter van de binnenste elektrode verkleind wordt tot onder 1,905 centimeter, kunnen geometrievervormingseffekten op het beeld onvoldoende gecorrigeerd worden. Een coaxiale buisvormige elektrodelens met een octupoolver-30 vormingscompensatielens van de soort als beschreven in de octrooi-schriften van Janko is dus alleen nuttig voor kathodestraalbuizen met relatief grote lengten als gevolg van de beperking van een minimum diameter voor de binnenste elektrode.Acceleration lenses with overlapping coaxial electrodes have hitherto operated satisfactorily with inner electrodes of relatively large diameters. When the diameter of the inner electrode is reduced to below 1.905 centimeters, geometry distortion effects on the image cannot be sufficiently corrected. Thus, a coaxial tubular electrode lens with an octupole distortion compensation lens of the type described in the Janko patents is useful only for relatively long length cathode ray tubes due to the limitation of a minimum diameter for the inner electrode.

8304437 -11- it8304437 -11- it

Een met onderling ingrijpende vingers uitgevoerde ("interdigi-tatedN) elektrodelens van de soort als beschreven door Janko met twee buisvormige elektroden met dezelfde diameter is niet geschikt voor gebruik in korte kathodestraalbuizen. De door de vingers ver-5 strengelde elektrodelens vereist een hogere spanning voor het verhogen van de lensvergroting en bekort daardoor de brandpuntsafstand. De verhoogde spanning versterkt echter de mogelijkheid tot veldemissie van elektronen tot in een niet aanvaardbare mate.An interdigitated (interdigitatedN) electrode lens of the type described by Janko having two tubular electrodes of the same diameter is not suitable for use in short cathode ray tubes. The entangled electrode lens requires a higher voltage for increasing the lens magnification and thereby shortening the focal length, however, the increased voltage enhances the possibility of field emission of electrons to an unacceptable degree.

Het compensatielensstelsel volgens de uitvinding maakt het 10 mogelijk dat een versnellings- en aftastexpansielens met een paar overlappende coaxiale elektroden met verschillende diameters succesvol in korte kathodestraalbuizen werkzaam kan zijn. Het compensatielensstelsel is werkzaam in samenhang met de versnellings- en aftast-expansielensmiddelen en omvat eerste en tweede compensatielenzen. De 15 eerste lens is bij het voorste einde van de versnellings- en aftast-expansielensmiddelen geplaatst en omvat zes dicht bij elkaar geplaatste, van elkaar gescheiden wafelachtige van een sleuf voorziene lenselektroden met symmetrisch om de bundelas uitgerichte openingen. Aan bepaalde exemplaren van de sleuflenselektroden wordt een DC instel-20 spanning aangelegd en verdeeld om fluxlijnen van een elektrisch veld te leveren die de verticale verplaatsingsrichting van een in een grote mate door de afbuigingsmiddelen afgebogen elektronenbundel beïnvloeden voor het verkrijgen van een lineaire verticale vergroting van de mate van bundelafbuiging. De tweede lens is bij het achterste 25 einde van de versnellings- en aftastexpansielensmiddelen geplaatst en omvat een enkele uitgangselektrode met een langwerpige sleufopening met een paar tegenover elkaar geplaatste gebogen uitgesneden gedeelten of uitsparingen in de lange randen van de sleuf op tegenover gelegen zijden van de bundelas. Deze tweede lens levert een 30 elektrisch veldpatroon met een fluxlijnpatroon en -verdeling welke gelijk is aan die van de versnellings- en aftastexpansielensmiddelen maar met fluctuaties met tegen-gestelde fasen. De superpositie van deze twee elektrische velden elimineert effektief geometrische 8304437 _:__i f * -12- vervorming van het weergegeven beeld.The compensation lens system of the invention allows an acceleration and scan expansion lens with a pair of overlapping coaxial electrodes of different diameters to operate successfully in short cathode ray tubes. The compensation lens system operates in conjunction with the acceleration and scanning expansion lens means and includes first and second compensation lenses. The first lens is disposed at the forward end of the acceleration and scanning expansion lens means and comprises six closely spaced apart wafer-like slotted lens electrodes with apertures aligned symmetrically about the beam axis. A DC bias voltage is applied to certain specimens of the slit lens electrodes and distributed to provide flux lines of an electric field that affect the vertical displacement direction of an electron beam deflected to a large degree by the deflection means to obtain a linear vertical magnification of the degree of beam deflection. The second lens is located at the rear end of the acceleration and scanning expansion lens means and includes a single output electrode having an elongated slot opening with a pair of opposed curved cut portions or recesses in the long edges of the slot on opposite sides of the beam axis . This second lens provides an electric field pattern with a flux line pattern and distribution equal to that of the acceleration and scanning expansion lens means but with fluctuations with opposite phases. The superposition of these two electric fields effectively eliminates geometric distortion of the displayed image.

Elk van de twee compensatielenzen is fysisch gescheiden van en funktioneel afhankelijk van de andere lens. Elke compensatielens verschaft daarom correctie voor een verschillend type beeldvervorming 5 en wordt voor optimale werking ingesteld zonder de instelling of werking van de andere lens te beïnvloeden.Each of the two compensation lenses is physically separate from and functionally dependent on the other lens. Each compensation lens therefore provides correction for a different type of image distortion 5 and is adjusted for optimum operation without affecting the setting or operation of the other lens.

Het lensstelsel volgens de uitvinding verschilt voor wat betreft haar funktie als haar implementatie van die welke beschreven is in het octrooischrift van Albertin et al. Albertin et al gebruikt 10 een quadrupoollens die slechts aftastingsexpansie uitvoert. Een afzonderlijke koepelvormige elektrode is toegevoegd voor het versnellen van de elektronen naar het weergeefscherm. Volgens de uitvinding daarentegen voert een elektrostatische lens van het quadrupooltype met coaxiale buisvormige elektroden waarin een elektrode met grotere 15 diameter het omtrekseinde van een elektrode met kleinere diameter overlapt, tegelijk beide funkties van de elektronenversnelling en de aftastexpansie van de elektronenbundel.The lens system of the invention differs in its function as its implementation from that described in the Albertin et al. Patent. Albertin et al uses a quadrupole lens that performs scan expansion only. A separate domed electrode has been added to accelerate the electrons to the display screen. According to the invention, on the other hand, a quadrupole type electrostatic lens having coaxial tubular electrodes in which a larger diameter electrode overlaps the circumferential end of a smaller diameter electrode simultaneously performs both the electron acceleration and the electron beam scanning expansion functions.

Het compensateelensmechanisme van Albertin et al en die volgens de uitvinding gebruiken totaal verschillende methoden voor het 20 corrigeren van beeldvervorming die ontstaat door de totaal verschillende lensstelsels. Albertin et al maakt gebruik van sleuflenselektroden aan de voor- en achtereinden van de quadrupoolaftastexpansie-lens voor het corrigeren van de gecombineerde effekten van aftast-niet-lineairiteit en geometrievervorming in de verticale en horizon-25 tale richtingen van de afbeelding. Het compensateelensmechanisme voert haar taak uit door het convergeren in de verticale richting van de elektronenbundel bij de opening van de eerste sleufelektrode voorafgaand aan haar verschijning uit de koepelvormige versnellings-elektrode. Bovendien maakt de wisselwerking tussen de twee lenzen de 30 instelling en de werking van de ene lens afhankelijk van die van de andere lens.The compensating lens mechanism of Albertin et al and those according to the invention use completely different methods of correcting image distortion resulting from the completely different lens systems. Albertin et al uses slit lens electrodes at the front and rear ends of the quadrupole scan expansion lens to correct the combined effects of scan-nonlinearity and geometry distortion in the vertical and horizontal directions of the image. The compensating lens mechanism performs its function by converging in the vertical direction of the electron beam at the opening of the first slot electrode prior to its appearance from the dome acceleration electrode. Moreover, the interaction between the two lenses makes the setting and operation of one lens dependent on that of the other lens.

Volgens de uitvinding is elke compensatielens toegewezen aan een bepaald vervormingsmechanisme en is gescheiden van en onafhanke- 8304437 -13- lijk van de andere compensatielens. Bovendien, anders dan bij het compensatiemechanisme van Albertin et al, is het essentieel dat het compensatielensmechanisme volgens de uitvinding de elektronenbundel convergeert voorafgaand aan haar binnenkomst in de opening van de 5 uitgangslenselektrode ter verkrijging van gecorrigeerde geometrie van de afbeelding.According to the invention, each compensation lens is assigned to a particular distortion mechanism and is separate from and independent of the other compensation lens. Moreover, unlike with the compensation mechanism of Albertin et al, it is essential that the compensation lens mechanism of the invention converge the electron beam prior to its entry into the aperture of the output lens electrode to obtain corrected image geometry.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening.The invention is elucidated with reference to the drawing.

In de tekening toont;In the drawing shows;

Fig. 1 schematisch in langsrichting een doorsnede van een kat-10 hodestraalbuis met daarin achter het afbuigingsgedeelte een ver-snellings- en aftastexpansielensstelsel volgens de uitvinding;Fig. 1 is a schematic longitudinal cross-section of a CAT-10 ray tube with an acceleration and scanning expansion lens system according to the invention behind the deflection portion;

Fig. 2 het lensstelsel in de kathodestraalbuis van fig. 1 waarbij de componenten van elkaar gescheiden getoond zijn;Fig. 2 shows the lens system in the cathode ray tube of FIG. 1, the components of which are shown separated from each other;

Fig. 3 een zijaanzicht op grotere schaal van het lensstelsel 15 van de fig. 1 en 2, waarbij gedeelten van de binnenste en buitenste buisvormige elektroden fictief getoond zijn;Fig. 3 is an enlarged side view of the lens system 15 of FIGS. 1 and 2, illustrating portions of the inner and outer tubular electrodes;

Fig. 4 een verticale doorsnede genomen langs de lijn 4-4 van fig. 3, waarbij de bevestigingsstaven fictief getoond zijn;Fig. 4 is a vertical sectional view taken along line 4-4 of FIG. 3, with the mounting bars shown in fiction;

Fig. 5 een verticale doorsnede op grotere schaal genomen IFig. 5 a vertical section taken on a larger scale I

20 langs de lijn 5-5 van fig. 2 waarin één van het paar holle secties van de binnenste buis getoond zijn;20 taken along line 5-5 of FIG. 2 showing one of the pair of hollow sections of the inner tube;

Fig. 6 een horizontale doorsnede op grotere schaal genomen langs de lijn 6-6 van fig. 2, waarbij één van het paar uitsteeksels op de binnenste buisvormige elektrode getoond zijn; en 25 Fig. 7 een eindaanzicht van het rechtereinde van fig. 3, waarbij de sleuf en uitgesneden gedeelten langs de randen van de uitgangslenselektrode getoond zijn.Fig. 6 is an enlarged horizontal sectional view taken along line 6-6 of FIG. 2 showing one of the pair of protrusions on the inner tubular electrode; and FIG. 7 is an end view of the right end of FIG. 3, showing the slit and cut portions along the edges of the output lens electrode.

In fig. 1 is een versnellings- en aftastexpansielensstelsel 10 voor een elektronenbundel volgens de uitvinding opgenomen binnen 30 het vacuüm gezogen omhulsel van de kathodestraalbuis 12 van een kat-hodestraaloscilloscoop. Het omhulsel omvat een buisvormige glazen hals 14, een keramische trechter 16, een doorschijnende glazen zicht-plaat 18, die afdichtend met elkaar verbonden zijn door middel van 8304437In FIG. 1, an electron beam acceleration and scanning expansion lens system 10 of the invention is incorporated within the vacuum-aspirated envelope of the cathode ray tube 12 of a cathode-ray oscilloscope. The casing includes a tubular glass neck 14, a ceramic funnel 16, a translucent glass viewing plate 18, which are sealed together by means of 8304437

» „ < V<V

-14- ontglaasde glasafdichtingen' als beschreven in het Amerikaanse oc-trooischrift US 3.207.936 van Wilbanks et al. Een laag 20 bestaande uit fosformateriaal is op het binnenoppervlak van de zichtplaat 18 neergeslagen voor het vormen van het fluorescentiescherm voor de 5 kathodestraalbuis.De-glazed glass seals as described in US Pat. No. 3,207,936 to Wilbanks et al. A layer 20 of phosphor material is deposited on the inner surface of viewing plate 18 to form the fluorescent screen for the cathode ray tube.

Een elektronenkanon 22 met kathode 24, stuurrooster 25, en anode 26 wordt ondersteund in de hals 14 aan het einde van de buis tegenover het fluorescentiescherm voor het leveren van een bundel elektronen, die in het algemeen langs de bundelas 28 gericht zijn, 10 welke as samenvalt met de centrale langsas van de buis, naar het fluorescentiescherm. Een gelijkspanningsbron van ongeveer -2 kV is verbonden met de kathode 24 en de door een dergelijke kathode afgegeven elektronenbundel wordt versneld naar een anode 26 die met aardpotentiaal verbonden is. De kathode 24 wordt ondersteund binnen 15 en is elektrisch geïsoleerd van de stuurroosterelektrode 25 door middel van een keramisch afstandselement 32. Het rooster 25 bevindt zich op een meer negatieve spanning van ongeveer -2,1 kV dan de kathode voor het besturen van het aantal elektronen dat naar de anode 26 gaat en voor het daarbij variëren van de intensiteit van de elek-20 tronenbundel.An electron gun 22 with cathode 24, control grid 25, and anode 26 is supported in the neck 14 at the end of the tube opposite the fluorescent screen to provide a beam of electrons generally aligned along the beam axis 28, which axis coincides with the central longitudinal axis of the tube, towards the fluorescent screen. A DC voltage source of about -2 kV is connected to the cathode 24 and the electron beam emitted from such a cathode is accelerated to an anode 26 which is connected to ground potential. The cathode 24 is supported within 15 and is electrically insulated from the control grid electrode 25 by a ceramic spacer 32. The grid 25 is at a more negative voltage of about -2.1 kV than the cathode for controlling the number of electrons which goes to the anode 26 and thereby varying the intensity of the electron beam.

De elektronenbundel gaat door een opening in de anode 26 naar een "stigmatorlens” 34, die verbonden is met het verplaatsbare contact van een potentiometer 36 voor het leveren van een instelling van tussen 0 en +50 V voor bundelastigmatismecorrectie.The electron beam passes through an opening in anode 26 to a "stigmator lens" 34, which is connected to the movable contact of a potentiometer 36 to provide a setting of between 0 and +50 V for beam astigmatism correction.

25 Bij de uitgang van de stigmatorlens 34 is een focusseringslens- stelsel geplaatst, dat bij voorkeur van de soort is als beschreven in de Amerikaanse octrooischriften US 4.137.479 en US 4.188.563 van Janko, en dat een eerste quadrupoollens 38 en een tweede quadrupool-lens 40 omvat. De quadrupoollens 38 convergeert de elektronenbundel 30 in het X-Z vlak en divergeert het in het Y-Z vlak; terwijl de quadrupoollens 40 de elektronenbundel divergeert in het X-Z vlak en convergeert in het Y-Z vlak. De coSrdinatenassen X, Y, en Z waaraan hier wordt gerefereerd, zijn in fig. 2. getoond en omvatten een hori- 8304437 -15- ' zontale as Xr een verticale as Y en een bundelas Z. De verplaatsbare contacten van potentiometers 42 en 44 zijn verbonden met de quadru-poollens 38 respectievelijk 40 voor het leveren van de focusserings-instellingen tussen 0 en +60 V.At the exit of the stigmator lens 34 is placed a focusing lens system, which is preferably of the type described in US Patents US 4,137,479 and US 4,188,563, and which includes a first quadrupole lens 38 and a second quadrupole lens 40. The quadrupole lens 38 converges the electron beam 30 in the X-Z plane and diverges it in the Y-Z plane; while the quadrupole lens 40 diverges the electron beam in the X-Z plane and converges in the Y-Z plane. The coordinate axes X, Y, and Z referred to here are shown in FIG. 2. and include a horizontal axis Xr, a vertical axis Y and a beam axis Z. The movable contacts of potentiometers 42 and 44 are connected to the quadru pole lens 38 and 40, respectively, to provide the focus settings between 0 and +60 V.

5 De elektronenbundel slaat in op het fluorescentiescherm en vormt daarop een lichtbeeld nadat de bundel afgebogen is door de af-buigingsmiddelen die de positie van de bundel op het scherm wijzigen.The electron beam strikes the fluorescent screen and forms a light image thereon after the beam is deflected by the deflection means which change the position of the beam on the screen.

De afbuigingsmiddelen omvatten verticale afbuigingsplaten 46 en 48, die bij voorkeur van de soort zijn als beschreven in het Amerikaanse 10 octrooischrift US 4.093.891 van Christie, et al, en horizontale afbuigingsplaten 50 en 52. De afbuigingsplaten 46 en 48 buigen de bundel in de verticale richting af in responsie op een verticaal afbuig-signaal, dat aan de nekpennen 54 en 56 gelegd wordt. De afbuigingsplaten 50 en 52 buigen de bundel af in de horizontale richting in 15 responsie op een horizontaal afbuigingssignaal, welke de zaagtand-uitgangsspanning van een conventionele tijdbasiszwaaiketen is en aan de nekpennen 58 en 60 gelegd wordt.The deflection means includes vertical deflection plates 46 and 48, which are preferably of the type described in US Pat. No. 4,093,891 to Christie, et al. And horizontal deflection plates 50 and 52. The deflection plates 46 and 48 bend the beam into the vertically in response to a vertical deflection signal applied to the neck pins 54 and 56. The deflector plates 50 and 52 deflect the beam in the horizontal direction in response to a horizontal deflection signal, which is the sawtooth output voltage of a conventional time base swing circuit and is applied to the neck pins 58 and 60.

Een derde quadrupoollens 62, bijvoorkeur van de soort als beschreven in de Amerikaanse octrooischriften US 4.137.479 en 20 4.188.563 van Janko, is tussen de horizontale en verticale afbuigingsplaten 46, 48 respectievelijk 50, 52 geplaatst langs de weg van de afgebogen elektronenbundel voor de verkrijging van een aftastexpan-sielens die de elektionenbundel in het X-Z vlak convergeert en het in het Y-Z vlak divergeert. Deze lens vergroot de mate van verticale 25 afbuiging veroorzaakt door de afbuigingsplaten 46 en 48 in responsie op het aangelegde verticale afbuigsignaal. Het beweegbare contact van een potentiometer 64 is verbonden met de derde quadrupoollens 62 voor het veranderen van de vergrotingsgraad of aftastexpansie geleverd door de lens door het instellen van haar spanning tussen 0 en -200 V.A third quadrupole lens 62, preferably of the type disclosed in Janko's U.S. Pat. Nos. 4,137,479 and 4,188,563, is interposed between the horizontal and vertical deflection plates 46, 48 and 50, 52, respectively, along the path of the deflected electron beam for obtaining a scanning expansion lens which converges the electron beam in the XZ plane and diverges it in the YZ plane. This lens increases the amount of vertical deflection caused by the deflection plates 46 and 48 in response to the applied vertical deflection signal. The movable contact of a potentiometer 64 is connected to the third quadrupole lens 62 to change the magnification or scan expansion provided by the lens by adjusting its voltage between 0 and -200 V.

30 Het versnellings- en aftastexpansielensstelsel 10, dat drie gescheiden lenzen omvat, is bij en stroomafwaarts van de horizontale afbuigingsplaten 50 en 52 geplaatst. De eerste lens van het lensstelsel 10 omvat sleuflensmiddelen 66 die zes van sleuven voorziene 8304437 _ ——* -16- elektroden omvatten, die elk een symmetrisch om de bundelas 28 gepositioneerde sleufopening hebben. Een potentiometer 68 levert op haar verplaatsbare contact een instelbare spanning van tussen 0 en -900 V, die aan bepaalde elektroden van de lens 66 gelegd wordt voor 5 het leveren van de fluxlijnen van een elektrisch veld die zich door de elektrode-openingen uitstrekken. Bijstelling van de spanning van het verplaatsbare contact van de potentiometer 68 verandert de vorm en verdeling van de fluxlijnen, wat de richting van de elektronen-bundelgang zal beïnvloeden, wat hierna toegelicht zal worden.The acceleration and scan expansion lens system 10, which includes three separate lenses, is located at and downstream of the horizontal deflection plates 50 and 52. The first lens of the lens system 10 includes slit lens means 66 comprising six slotted electrodes, each of which has a slit opening positioned symmetrically about the beam axis 28. A potentiometer 68 supplies an adjustable voltage of between 0 and -900 V on its movable contact, which is applied to certain electrodes of the lens 66 to supply the flux lines of an electric field extending through the electrode openings. Adjustment of the voltage of the movable contact of the potentiometer 68 changes the shape and distribution of the flux lines, which will affect the direction of the electron beam path, which will be explained below.

10 De tweede lens van het lensstelsel 10 is een versnellings- en aftastexpansielensmiddel 70, dat een binnenste buisvormige elektrode 72 omvat, die in coaxiale relatie staat met en gedeeltelijk omsloten wordt door een buitenste buisvormige elektrode 74. Beide elektroden 72 en 74 hebben in de voorkeursuitvoeringsvorm van de 15 uitvinding in hoofdzaak cylindrische vormen. Een kruisvormige onder-steuningsring 76 is aan het vooreinde van de binnenste elektrode 72 bevestigd en is onmiddellijk tegenover de uitgangselektrode van de sleuflensmiddelen 66 gepositioneerd. De ring 76 is bevestigd aan vier glazen bevestigingsstaven 77 (fig. 4) en geeft de ondersteuning voor 20 de binnenste buisvormige elektrode 72, zodat de as van de elektrode samenvallend met de bundelas 28 is uitgericht.The second lens of the lens system 10 is an acceleration and scanning expansion lens 70 comprising an inner tubular electrode 72 which is in coaxial relationship with and partially enclosed by an outer tubular electrode 74. Both electrodes 72 and 74 are in the preferred embodiment of the invention are substantially cylindrical shapes. A cross-shaped support ring 76 is attached to the front end of the inner electrode 72 and is positioned immediately opposite the output electrode of the slit lens means 66. The ring 76 is attached to four glass mounting bars 77 (FIG. 4) and provides support for the inner tubular electrode 72 so that the axis of the electrode is aligned coincident with the beam axis 28.

De derde lens van het lensstelsel 10 is een uitgangslens-middel 78, dat een enkele van een opening voorziene elektrode met een kapvorm omvat dat een sleufopening 79 heeft, die symmetrisch ten op-25 zichte van de bundelas 28 is geplaatst. De lensmiddelen zijn bevestigd aan en strekken zich uit over een gedeelte van het achtente einde van de buitenste buisvormige elektrode 74 ter verkrijging van een gecorrigeerde geometrie van het op het fluorescentiescherm weergegeven beeld.The third lens of the lens system 10 is an output lens means 78, comprising a single apertured cap-shaped electrode having a slit aperture 79 symmetrically disposed from the beam axis 28. The lens means are attached to and extend over a portion of the rear end of the outer tubular electrode 74 to obtain a corrected geometry of the image displayed on the fluorescent screen.

De elektronen in de elektronenbundel worden versneld door 30 middel van een hoogspannings-elektrostatisch veld en slaan met hoge snelheid op het weergeefscherm in. Dit post-afbuigings-versnellings-veld wordt geleverd tussen de binnenste buiselektrode 72 en de buitenste buisvormige elektrode 74, alsmede de bedekkingen 80 en 82 van de 13 0 4 4 3 7 -17- r. .The electrons in the electron beam are accelerated by a high voltage electrostatic field and impact the display screen at high speed. This post-deflection accelerating field is provided between the inner tube electrode 72 and the outer tubular electrode 74, as well as the covers 80 and 82 of the 13 0 4 4 3 7-17. .

wand van het omhulsel. Eén zo een bedekking is een dunne, elektronen doorlatende, aluminium film 80 dat over een fosforlaag 20 ligt. De film 80 is verbonden met een elektrisch geleidende laag 82 dat op· het binnenoppervlak van de trechter 16 is aangebracht. De geleidende laag 5 82 eindigt juist voorbij de elektrode 78 van de uitgangslensmiddelen en is verbonden met een dergelijke elektrode door middel van de geleider 84. Een geleidende laag 82 is via een doorgangsconnector 86 verbonden met een externe hoge gelijkspanningsbron van ongeveer +14 kV ten opzichte van de binnenste elektrode 72, die via de kruis-10 vormige ring 76 met aardpotentiaal verbonden is. Het over de binnenste elektrode 72 en buitenste elektrode 74 optredende potentiaalverschil verandert de richting van de elektronenbundel gaande via de opening in de binnenste elektrode 72 om de elektronenbundel in het Y-Z vlak te convergeren en het in het X-Z vlak te divergeren. De co-15 axiale elektroden 72 en 74 voeren dus de duale funkties uit van de versnelling van de elektronen in de bundel en vergroting van de af-buigingshoek van de elektronenbundel.wall of the casing. One such cover is a thin electron-transmitting aluminum film 80 overlying a phosphor layer 20. The film 80 is bonded to an electrically conductive layer 82 applied to the inner surface of the funnel 16. The conductive layer 82 ends just past the electrode 78 of the output lens means and is connected to such an electrode by means of the conductor 84. A conductive layer 82 is connected through an through connector 86 to an external high DC voltage source of approximately +14 kV relative to of the inner electrode 72, which is connected to ground potential via the cross-shaped ring 76. The potential difference occurring over the inner electrode 72 and outer electrode 74 changes the direction of the electron beam going through the opening in the inner electrode 72 to converge the electron beam in the Y-Z plane and diverge it in the X-Z plane. Thus, the co-axial electrodes 72 and 74 perform the dual functions of the acceleration of the electrons in the beam and increasing the angle of deflection of the electron beam.

In de fig. 2-4 zijn sleuflensmiddelen 66 getoond met zes sleufelektroden 88, 90, 92, 94, 96 en 98 die dicht bij elkaar maar 20 van elkaar gescheiden zijn en in hoofdzaak vlakke schijven zijn met symmetrisch om de bundelas 28 uitgerichte openingen. Lipgedeelten 99 van de sleufelektroden zijn in de staven 77 gesmolten voor het handhaven van de scheiding tussen aangrenzende elektroden en de uit-richting van de openingen. De lipgedeelten 99 gaan ook uit van de 25 buitenste elektrode 74 en de ring 76 en zijn in de glazen staven 77 gesmolten voor het handhaven van de coaxiale uitrichting van de elektroden 72 en 74. De ingangssleufelektrode 88 heeft een verticaal aangebrachte langwerpige sleuf 88a, dat de elektronenbundel ontvangt nadat het afgebogen is door de horizontale afbuigingsplaten 50 en 52. 30 De resterende vijf sleufelektroden 90, 92, 94, 96 en 98 hebben horizontaal geplaatste sleuven, waarvan de tegenoverliggende korte zijden gezien vanuit de binnenkant van de sleuf hol zijn. De sleufelektroden 90 en 92 hebben gelijke openingen 90a respectievelijk 92a, terwijl 8304437 -18- de resterende sleufelektroden 94, 96 en 98 sleufopeningen 94a, 96a respectievelijk 98a met verschillende verticale breedten hebben. De openingen in de sleuflensmiddelen 66 met gradueel verdeelde afmetingen dankzij de verschillende breedten van de uitgerichte sleufelek- i 5 trode-openingen volgen het best uit fig. 4.2-4, slit lens means 66 are shown with six slit electrodes 88, 90, 92, 94, 96 and 98 which are closely spaced but separated from one another and are substantially planar discs with apertures aligned symmetrically about beam axis 28. Lip portions 99 of the slot electrodes are fused into the rods 77 to maintain the separation between adjacent electrodes and the alignment of the openings. The lip portions 99 also emanate from the outer electrode 74 and the ring 76 and are fused into the glass rods 77 to maintain the coaxial alignment of the electrodes 72 and 74. The input slot electrode 88 has a vertically disposed elongated slot 88a, which the electron beam receives after it has been deflected by the horizontal deflection plates 50 and 52. The remaining five slot electrodes 90, 92, 94, 96 and 98 have horizontally disposed slots, the opposite short sides of which are hollow when viewed from the inside of the slot. The slot electrodes 90 and 92 have equal openings 90a and 92a, respectively, while the remaining slot electrodes 94, 96 and 98 have slot openings 94a, 96a and 98a, respectively, of different vertical widths. The openings in the slit lens means 66 of graduated dimensions due to the different widths of the aligned slit electrode openings follow best from FIG. 4.

De elektrode 96 is verbonden met het verplaatsbare contact van de potentiometer 68 die daarop een negatieve spanning geeft. De elektroden 88, 92, 94 en 98 zijn verbonden met aardpotentiaal. De elektrode 90 is verbonden met een +50 V bron (niet getoond). De 10 afmetingen van de openingen van de sleufelektroden en de grootte en verdeling van de spanning, aangelegd aan bepaalde elektroden, bepalen de eigenschappen van de fluxlijnen van het elektrische veld voor het daarbij verkrijgen van een enigszins naar de bundelas 28 gerichte kracht op een elektronenbundel die in een bepaalde mate afgebogen is.The electrode 96 is connected to the movable contact of the potentiometer 68 which gives a negative voltage thereon. The electrodes 88, 92, 94 and 98 are connected to ground potential. The electrode 90 is connected to a +50 V source (not shown). The dimensions of the slots of the slit electrodes and the magnitude and distribution of the voltage applied to certain electrodes determine the properties of the flux lines of the electric field to thereby obtain a force slightly directed towards the beam axis 28 on an electron beam. is deflected to some degree.

15 Omdat de fluxlijnen van het elektrische veld in de ruimte in de buurt van het middelste gedeelte van de opening van de sleuflensmiddelen 66 ongeveer parallel aan de bundelas 28 verlopen, worden de elektronenbundels, die een matige of geen merkbare afbuiging ondergaan, niet beïnvloedt door het elektrische veld van de lensmiddelen 66. De lens- 20 middelen 66 vormen een eerste compensatielens die in samenhang met de versnellings- en aftastexpansielensmiddelen 70 een compensatie-elektrisch veld levert voor het lineairiseren van de verticale af-tastexpansie geleverd door de versnellings- en aftastexpansielensmiddelen 70.Since the flux lines of the electric field in space near the center portion of the slit lens means 66 aperture run approximately parallel to the beam axis 28, the electron beams, which undergo moderate or no noticeable deflection, are not affected by the electric field from the lens means 66. The lens means 66 form a first compensation lens which, in conjunction with the acceleration and scan expansion lens means 70, provides a compensation electric field for linearizing the vertical scan expansion provided by the acceleration and scan expansion lens 70 .

25 De elektronenbundel verlaat de uitgangssleufelektrode 98 van de lensmiddelen 66 en gaat het vooreinde van de binnenste buiselek-trode 72 van de versnellings- en aftastexpansielensmiddelen 70 binnen. De tussen de elektroden 72 en 74 aangelegde zeer hoge elektrostatische potentiaal trekt de elektronen in de bundel naar de buitenste buis- 30 vormige elektrode 74, waarbij de mate van elektronenbundelafbuiging of aftasting geleverd door de aftastmiddelen vergroot wordt. Ondat de fluxlijnen van het elektrische veld bij het binnenoppervlak van de elektrode 72 niet uniform gevormd zijn, is de aftastvergroting niet 8304437 -19- lineair voor sterk afgebogen elektronenbundels. De versnellings- en aftastexpansielensmiddelen 70 en de sleuflensmiddelen 66 werken echter samen voor het verschaffen van een lineaire vergroting van de afgebogen elektronenbundel door het uitoefenen van compensatiekrachten 5 op de tot in het gebied afgebogen elektronenbundels.The electron beam exits the output slot electrode 98 of the lens means 66 and enters the front end of the inner tube electrode 72 of the acceleration and scanning expansion lens means 70. The very high electrostatic potential applied between the electrodes 72 and 74 draws the electrons in the beam to the outer tubular electrode 74, thereby increasing the amount of electron beam deflection or scanning provided by the scanning means. Since the electric field flux lines at the inner surface of the electrode 72 are not uniformly formed, the scanning magnification is not 8304437-19 linear for highly deflected electron beams. However, the acceleration and scanning expansion lens means 70 and the slit lens means 66 cooperate to provide a linear enlargement of the deflected electron beam by applying compensation forces 5 to the electron beams deflected to the region.

Er dient opgemerkt te worden, dat de coaxiale versnellings- en aftastexpansielens geen zuivere quadrupoollens is. Benevens haar overheersende quadrupoolwerking heeft het lensmiddel 70 een octupoolmoment dat defocussering geeft van de elektronenbundel in een verticaal 10 vlak. Het effekt van deze defocussering is het leveren van een horizontale ellips in plaats van een cirkelvormige vlek op het fluores-centiescherm, waarbij de lengte van de ellips toeneemt wanneer de bundel vanaf de bundelas 28 wordt afgebogen. De door het octupoolmoment van het lensmiddel 70 geleverde vervorming wordt gecorrigeerd 15 door de elektrode 90, die samen met de ingangssleufelektrode 88 een compenserende octupoolwerking bij de binnenkomst van de sleufmiddelen 66 verzorgt. De grootte van de correctie is afhankelijk van de aan de elektrode 90 gelegde potentiaal ten opzichte van de aangrenzende elektroden 88 en 92, die zich op aardpotentiaal bevinden. Extra 20 correctie kan geleverd worden door de quadrupoollens 62 zodanig te bedrijven dat het een compenserende octupoolcomponent heeft.It should be noted that the coaxial acceleration and scan expansion lens is not a pure quadrupole lens. In addition to its predominant quadrupole action, the lens means 70 has an octupole moment which defocuses the electron beam in a vertical plane. The effect of this defocusing is to provide a horizontal ellipse instead of a circular spot on the fluorescent screen, the length of the ellipse increasing as the beam is deflected from the beam axis 28. The distortion produced by the octupole moment of the lens means 70 is corrected by the electrode 90, which, together with the input slot electrode 88, provides a compensating octupole action at the entrance of the slot means 66. The magnitude of the correction depends on the potential applied to the electrode 90 relative to the adjacent electrodes 88 and 92, which are at ground potential. Additional correction can be provided by operating the quadrupole lens 62 to have a compensating octupole component.

Zoals blijkt uit fig. 2-6 heeft het einde van de binnenste elektrode 72, die gedeeltelijk omgeven wordt door de buitenste elektrode 74, een paar tegenover elkaar aangebrachte uitsteeksels 100 en 25 102 met in hoofdzaak gelijke vorm op tegenover liggende zijden van de bundelas 28. De tegenover liggende uitsteeksels 100 en 102 zijn aan weerszijden van een paar tegenover liggende gekromde gedeelten 104, 106 met in hoofdzaak gelijke vorm gescheiden en daarmee transversaal uitgericht. Het gedeeltelijk omvatte einde van de elektrode 30 72 wordt dus gekarakteriseerd door een tweeledige symmetrie. Het eerste gebied van de symmetrie ligt aan elke zijde van het Y-Z verticale referentievlak samenvallend met de bundelas 28. Het gedeelte liggend aan de rechterzijde van het vlak is in fig. 5 getoond. Het 83C4 43 7As shown in Figs. 2-6, the end of the inner electrode 72, which is partially surrounded by the outer electrode 74, has a pair of opposed projections 100 and 25 102 of substantially equal shape on opposite sides of the beam shaft 28 Opposite protrusions 100 and 102 are separated on either side of a pair of opposed curved portions 104, 106 of substantially similar shape and aligned transversely therewith. Thus, the partially enclosed end of the electrode 72 is characterized by two-fold symmetry. The first region of the symmetry is on either side of the Y-Z vertical reference plane coincident with the beam axis 28. The portion lying on the right side of the plane is shown in Fig. 5. The 83C4 43 7

__J__J

-20- tweede symmetriegebied ligt aan elke zijde van het X-Z horizontale referentievlak samenvallend met de bundelas 28. Het gedeelte liggend onder het vlak is in fig. 6 getoond.The second symmetry region is on each side of the X-Z horizontal reference plane coincident with the beam axis 28. The portion lying below the plane is shown in Fig. 6.

Elk uitsteeksel 100 en 102 heeft een paar ronde uitsteeksels 5 of lobben 108 en 110, die gescheiden zijn door een hol gedeelte 112 ter verkrijging van symmetrische uitsteeksels. De lobben zijn door machinale bewerking weggewerkt in gedeelten van het einde van een cylindrisch buisvormig element; de binnen- en buitenoppervlakken zijn daarom in overeenstemming met de omtrek van het cylindrische opper-10 vlak van de elektrode 72 gevormd.Each protrusion 100 and 102 has a pair of round protrusions 5 or lobes 108 and 110 which are separated by a hollow portion 112 to provide symmetrical protrusions. The lobes are machined into portions of the end of a cylindrical tubular member; the inner and outer surfaces are therefore formed in accordance with the circumference of the cylindrical surface of the electrode 72.

Het gekromde gedeelte 104 scheidt de twee lobben 108, en het gekromde gedeelte 106 scheidt de twee lobben 110 van de tegenover liggende uitsteeksels 100 en 102. Elk gekromd gedeelte bestaat uit drie holle secties 114, 116 en 118 omvattende twee zijsecties 114 15 en 116 gescheiden door een middelste sectie 118. De preciese vorm van de omtrek van de lobben en gekromde gedeelten wordt empirisch vastgesteld en wordt gedicteerd door het fluxlijnpatroon van het elektrisch veld dat vereist is voor het verkrijgen van lineaire vergrotingen van de afgebogen elektronenbundel. In het algemeen wordt de 20 horizontale lineairiteit van het lensstelsel echter bepaald door de vorm en de lengte van de lobben 108 en 110. (Zoals hierboven gezegd, corrigeert de sleuflens 66 de verticale lineairiteit). Het zal dus duidelijk zijn, dat het lensstelsel volgens de uitvinding onafhankelijke correctie van de horizontale en verticale lineairiteit mogelijk 25 maakt.The curved portion 104 separates the two lobes 108, and the curved portion 106 separates the two lobes 110 from the opposite projections 100 and 102. Each curved portion consists of three hollow sections 114, 116 and 118 comprising two side sections 114 15 and 116 separated through a center section 118. The precise shape of the circumference of the lobes and curved portions is determined empirically and is dictated by the electric field flux line pattern required to obtain linear magnifications of the diffracted electron beam. Generally, however, the horizontal linearity of the lens system is determined by the shape and length of the lobes 108 and 110. (As mentioned above, the slit lens 66 corrects the vertical linearity). It will thus be apparent that the lens system according to the invention allows independent correction of the horizontal and vertical linearity.

De diameter van de binnenste elektrode 72 bepaalt de mate van de geleverde vergroting en daarmee de brandpuntslengte van de versnellings- en aftastexpansielens. Het vereiste fluxlijnpatroon van het elektrische veld wordt daarom primair beheersd door de diameter 30 van de elektrode 72. De bijzondere vorm van het ronde achtereinde van de elektrode 72 zoals getoond in de figuren heeft betrekking op een binnenste elektrode met een binnendiameter van 1,65 cm en een buitendiameter van 1,905 cm.The diameter of the inner electrode 72 determines the magnitude of the magnification supplied, and thus the focal length of the acceleration and scan expansion lens. The required flux line pattern of the electric field is therefore primarily controlled by the diameter 30 of the electrode 72. The particular shape of the round rear end of the electrode 72 as shown in the figures relates to an inner electrode with an inner diameter of 1.65 cm and an outer diameter of 1.905 cm.

8304437 -21-8304437 -21-

Voldoende afstand tussen het buitenoppervlak van de binnenste ISufficient distance between the outer surface of the inner I.

elektrode 72 en het binnenoppervlak van de buitenste 74 is in zoverre Ielectrode 72 and the inner surface of the outer 74 is insofar as I.

kritisch dat in de luchtspleet daartussen geen dielektrische doorslag Icritical that in the air gap between them no dielectric breakdown I

optreedt bij bedrijfsspanningen en dat de fluxlijnen van het elek- Ioccurs at operating voltages and that the flux lines of the electrical I

5 trische veld bij de binnenelektrode 72 ongestoord blijven. In beide I5 field at the inner electrode 72 remain undisturbed. In both I

gevallen is een grotere scheiding nodig wanneer het potentiaalver- IIn cases where greater potential is needed, the potential difference

schil tussen de twee elektroden vergroot wordt. Ithe skin between the two electrodes is enlarged. I

Zoals het best door de gestreepte (fictieve) lijnen in fig. IAs best by the dashed (fictional) lines in fig. I

5 getoond is, zijn de gekromde rand van de binnenelektrode 72 met de I5, the curved edge of the inner electrode 72 with the I

10 tegenover liggende uitsteeksels en de gekromde gedeelten afgeschuind I10 opposite projections and the curved portions chamfered I.

voor het afvlakken van haar oppervlak en het elimineren van scherpe Ifor flattening its surface and eliminating sharp I.

randpunten waarmee de veldemissie van elektronen daarvan voorkomen Iedge points with which the field emission of electrons thereof occur I.

wordt. Een dikte van 0,150 cm voor de binnenste elektrode 72 is ge- Iis becoming. A thickness of 0.150 cm for the inner electrode 72 is I

schikt voor het verkrijgen van een aanvaardbaar afgeschuinde rand. Isuitable for obtaining an acceptable beveled edge. I

15 Overeenkomstig de fig. 2, 3 en 7 hebben de door de elektrode IAccording to FIGS. 2, 3 and 7, the electrodes I

78 gevormde uitgangslensmiddelen een horizontaal geplaatste sleuf- I78 formed output lens means a horizontally disposed slot I.

opening 79, waarvan de tegenover liggende korte zijden gezien vanuit het binnenste van de opening hol zijn. Tegenover liggende gebogen Iopening 79, the opposite short sides of which are hollow when viewed from the interior of the opening. Opposite curved I

uitgesneden gedeelten of uitsparingen 122 en 124 zijn in de langere 20 boven- en onderzijden symmetrisch uitgericht aan tegenover liggende Icut-out portions or recesses 122 and 124 are symmetrically aligned on opposite I in the longer top and bottom sides

zijden van de centrale langsas 28 aangebracht. 0e elektrode 78 is Isides of the central longitudinal axis 28. 0th electrode 78 is I.

direkt bevestigd aan het achtereinde van de buitenste elektrode 74 Idirectly attached to the rear end of the outer electrode 74 I.

en door middel van de geleider 84 verbonden met de geleidende wand-bedekking 82 die tot een potentiaal van +14 kV verhoogd wordt. De 25 uitsparingen 122 en 124 wijzigen het karakter van de tussen de binnenste elektrode 72 en de buitenste elektrode 74 optredende fluxlijnen van het elektrische veld voor het verkrijgen van een gecorrigeerde geometrie voor het resulterende weergegeven lichtbeeld. De Iand connected by means of the conductor 84 to the conductive wall covering 82 which is increased to a potential of +14 kV. The recesses 122 and 124 change the character of the electric field flux lines appearing between the inner electrode 72 and the outer electrode 74 to obtain a corrected geometry for the resulting displayed light image. The I

uitsparingen 122 en 124, die in de voorkeursuitvoeringsvorm een ge-30 bogen vorm hebben maar ook andere vormen kunnen hebben, leverenrecesses 122 and 124, which in the preferred embodiment have a curved shape but may also have other shapes, provide

fluxlijnen van een elektrisch veld die middelmatig fluctueren ter Iflux lines of an electric field that fluctuate moderately at I.

compensatie voor de gelijke maar tegenover gesteld gefes eerde fluc- 8304437 , 4 -22- tuatie die de door het potentiaalverschil tussen de elektroden 72 en 74 opgewekte fluxlijnen van het elektrisch veld karakteriseert De afmetingen en de vorm van de sleufopening 79 en de uitsparingen 122 en 124 daarin zijn de parameters die ingesteld worden voor het 5 elimineren van de "speldenkussen" geometrievervorming van het op het fluorescentiescherm weergegeven beeld. De uitgangslensmiddelen 78 vormen dus een tweede compensatielens die in samenhang met de ver-snellings- en aftastexpansielensmiddelen 70 een compenserend flux-lijnpatroon van een elektrisch veld leveren voor het elimineren van 10 de geometrievervorming van het weergegeven beeld.compensation for the equal but opposed fluctuation of the flux lines of the electric field generated by the potential difference between the electrodes 72 and 74 The dimensions and shape of the slot opening 79 and the recesses 122 and 124 therein are the parameters set to eliminate the "pincushion" geometry distortion of the image displayed on the fluorescent screen. Thus, the output lens means 78 forms a second compensation lens which, in conjunction with the acceleration and scan expansion lens means 70, provides an electric field compensating flux line pattern for eliminating the geometry distortion of the displayed image.

83044378304437

Claims

1. Electron discharge tube having an electron gun placed at one end of the tube for supplying a beam of electrons aligned along a beam axis in the tube and deflecting means for deflecting the electron beam to form an image, and downstream of the deflecting means along the beam axis disposed electrostatic lens system, characterized by slit lens means comprising a plurality of apertured electrodes with slits aligned symmetrically about the beam axis; acceleration and scanning expansion lens means comprising two aligned cooperating electrodes supported downstream of the slit lens means to obtain a linear increase in the amount of electron beam deflection provided by the deflection means in conjunction with the slit means; and output lens means comprising a lens electrode supported at the output of the acceleration and scan expansion lens means and having a slit opening for obtaining a corrected geometry of the image.

2. Lens system according to claim 1, characterized in that the electrodes of the slit lens means comprise substantially flat discs separated from each other, wherein at least some of the discs are provided with voltages which supply an electric field which changes the direction of the affects the apertures going electron beam to linearize the magnification of the acceleration and scan expansion lenses.

Lens system according to claim 1, characterized in that the two aligned cooperating electrodes of the acceleration and scanning expansion lens means have overlapping coaxial inner and outer tubular lens electrodes of different diameters, the inner tubular electrode at one end of which is a pair opposite has projections on opposite sides of the beam axis, the projections aligned transversely of opposite hollow surfaces of one end of the inner electrode, and the outer tubular electrode includes a cylinder that extends over the opposite protrusions of the inner electrode.

Lens system according to claim 3, characterized in that one end of the inner tubular electrode has two curved sections, each section having three hollow sections and positioned between adjacent sides of the pair of protuberances for separating each protrusion from the other, each protrusion having a pair of lobes, one lob being separated from the other lob of the pair by a hollow portion at one end of the inner tubular electrode.

Lens system according to claim 4, characterized in that the profile of one end of the inner tubular electrode is symmetrical about first and second reference planes substantially perpendicular to each other, the first plane being positioned coincident with the axis of the lens-20 electrodes and aligned with one end of the inner electrode to halve the curved portions separating the opposite protrusions to form a first pair of regions, each region including a projection and the mirror image of the other region and the second plane intersects the first plane perpendicular to the axis of the lens electrodes to bisect the symmetrical hollow portions separating the pair of lobes from each protrusion to form a second pair of regions, each region being the adjacent lobe of the pair of protrusions and one of the curved portions and the mirror image is 30 of the other area.

6. Lens system according to claim 5, characterized in that the axis of the lens electrodes coincides with the beam axis. 8304437 * <* -25-

7. Lens system according to claim 1, characterized in that the slit opening of the electrode of the output lens means has a pair of aligned recess portions in the edge of the slit opening on opposite sides of and aligned with the beam axis.

Cathode ray tube comprising an electron gun for supplying a beam of electrons aligned along a beam axis in the tube; deflection means for deflecting the beam relative to the beam axis to provide an image on the fluorescent screen of the tube, characterized by electrostatic lens means disposed downstream of the deflection means, comprising acceleration and scanning expansion lens means disposed between a lock lens means and a output lens means, the acceleration and sensing expansion lens means comprising a pair of aligned cooperating tubular electrodes in conjunction with the slit lens means for obtaining a linear increase in the degree of deflection obtained by the deflecting means and accelerating the electrons in the deflected beam, and in conjunction with the output lens means for obtaining a corrected geometry of the image.

Tube according to claim 8, characterized in that the slit lens means comprises a number of electrodes which have slit openings aligned symmetrically about the beam axis.

10. A tube according to claim 9, characterized in that the electrodes of the slit lens means comprise substantially flat discs separated from each other, with voltages applied to certain discs to obtain a compensating electric field in the vicinity of the openings for correction. of the nonlinear magnification by the acceleration and scan expansion lens means.

Tube according to claim 8, characterized in that the pair of aligned tubular electrodes of the acceleration and scanning expansion lens means comprise coaxial inner and outer tube electrodes of different diameters, the diameters of which are the diameters of inner electrode has a curved end that extends into the outer electrode, the curved end having a pair of projections arranged on opposite sides of the beam axis and a pair of curved portions arranged between adjacent sides of the pair of projections for separating each protrusion from the other.

12. A tube according to claim 8, characterized in that the output lens means is supported downstream of the output of the acceleration and scan expansion lens means and comprises an output lens electrode with an aperture through which the electron beam passes.

13. Tube according to claim 12, characterized in that the opening of the output lens electrode has aligned recesses in the edges of the openings on opposite sides of the beam axis.

Cathode ray tube comprising an electron gun for supplying a beam of electrons aligned along a beam axis in the tube; deflection means for deflecting the beam relative to the beam axis for obtaining an image on the fluorescent screen of the tube, characterized by acceleration and scanning expansion lens means disposed downstream of the deflection means for increasing the degree of deflection means obtained deflection of the electron beam and for accelerating the electrons in the deflected electron beam; and first and second compensation lenses, each of the compensation lenses being functionally substantially independent of the other lens and cooperating with the acceleration and scan expansion lens means, the first compensation lens being positioned at the entrance of the acceleration and scan expansion lens means to correct for nonlinear increasing the deflection of the electron beam and the second compensation lens at the exit of the acceleration and scan expansion lens means is placed for correction of the geometry- 8304437 w. -27-. distortion of the image.

Tube according to claim 14, characterized in that the acceleration and scan expansion lens means has a pair of aligned tubular electrodes.

Tube according to claim 14, characterized in that the first compensation lens has a number of open slot electrodes with slots symmetrically aligned about the beam axis.

17. Tube according to claim 14, characterized in that the second compensation lens comprises an output lens electrode with an aperture placed symmetrically with respect to the beam axis.

Tube according to claim 17, characterized in that the output lens electrode has a pair of aligned recesses in the edge of the opening on opposite sides of the beam axis. (8304437