NL8601511A - Kathodestraalbuis met magnetische focusseerlens. - Google Patents

Description

f;s * PHN 11773 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Kathodestraalbuis met magnetische focusseerlens.

De uitvinding heeft betrekking op een monochrome kathodestraalbuis, bij één uiteinde voorzien van een electronenkanon en bij het daartegenover gelegen uiteinde voorzien van een beeldscherm met fosforlaag, met een om de hals van de beeldbuis aangebrachte 5 afbuigeenheid en een tussen het electronenkanon en de afbuigeenheid om de hals van de beeldbuis aangebrachte magnetische focusseringsinrichting welke voorzien is van middelen voor het opwekken van een statisch magnetisch veld.

Bij het focusseren van electronen in een 10 kathodestraalbuis maakt men gebruik van een tweetal typen lenzen, electrostatische of magnetische. Voor het bereiken van een grote beeldscherpte is het gewenst een zeer goede mate van focussering te bereiken (= kleine electronenspot c.q. hoge resolutie). Magnetische lenzen kunnen in het algemeen buiten de buishals worden aangebracht, dit 15 in tegenstelling tot electrostatische lenzen die zich in de hals van de buis bevinden. Daardoor kan de diameter van de magnetische lenzen groter zijn, hetgeen een betere lenskwaliteit oplevert: de sferische aberratie neemt af met toenemende lensdiameter. Een geringere sferische aberratie leidt tot een kleinere trefvlek op het scherm, hetgeen voor hoge 20 resolutie kanonnen is vereist. Voor hoge resolutie (projectie) televisie buizen wordt dus bij voorkeur een magnetische focuslens toegepast.

Bij gebruik van magnetische focusseringslenzen kan men nog onderscheid maken tussen een tweetal typen: electromagnetische en magnetostatische lenzen. Bij een electromagnetische lens wordt een veld 25 opgewekt door een door een juk gedeeltelijk omsloten spoel. Bij een permanente magneetlens wordt het veld gegenereerd door een permanent magnetisch materiaal, al dan niet voorzien van een juk (DE-PS 891 119).

De electronenbundel wordt tevens door een deflectiespoel over het scherm voortbewogen, waarbij de intensiteit van de bundel wordt gemoduleerd 30 voor het verkrijgen van een beeld. De grote bundelopeningshoek die optreedt bij grote intensiteit van de electronenbundel heeft als gevolg, dat bij het afbuigen van de bundel door de deflectiespoel de ^ 3 η 1 *- 1 ;v Ü V ; J 1 -* ΡΗΝ 11773 2 V Al electronentrefvlek op het scherm niet alleeen vergroot maar ook vervormd wordt. Aan de rand van het scherm ontstaat ten gevolge van deze deflectie-defocussering een elliptische spot met een diameter die groter is dan die in het centrum van het beeldscherm.

5 In sommige toepassingen van kathodestraalbuizen, zoals projectie-televisie buizen of z.g. data-graphics display buizen, kan een dergelijke vervorming niet worden getolereerd.

Aan de uitvinding ligt de opgave ten grondslag om een kathodestraalbuis van het type met een magnetische focusseerlens zodanig 10 uit te voeren dat hij een hoge resolutie paart aan een zo gering mogelijke vermogensdissipatie in de driver versterker(s). Deze opgave wordt bij een kathodestraalbuis volgens de uitvinding opgelost doordat de middelen voor het opwekken van een statisch magnetisch dipoolveld direct aan de afbuigeenheid grenzen en de hals van de kathodestraalbuis 15 op afstand omvatten en dat een correctiespoelenstelsel voor het opwekken van 2-, 4- en/of 6-pool velden coaxiaal tussen deze middelen en de buishals is aangebracht.

De uitvinding berust op het volgende.

- Voor optimale resolutie moet de afstand tussen 20 focuslens en beeldscherm zo klein mogelijk gehouden worden. Indien dit gedaan wordt wordt typisch steeds een kleine cirkelvormige spot in het beeldcentrum verkregen. Voor het beeldcentrum is alleen een statische focuslens nodig (een efficiënte uitvoeringsvorm is, bijvoorbeeld, een focuslens met permanent magnetisch materiaal), 25 - Hoewel de spot in het beeldcentrum dan cirkelvormig en klein is, neemt naar de beeldrand de spotgrootte toe en wordt de spot ellipsvormig. Deze resolutie afname kan verminderd worden door synchroon met de beeldaftasting het focusveld te moduleren met 3-4 % m.b.v. een (snelle) focusspoel (met lage impedantie). De grootste resolutie en de 30 geringste vermogensdissipatie in de driver versterker treedt op indien de dynamische focusspoel op dezelfde positie als de statische focuslens (zo dicht mogelijk bij het beeldscherm) gezet wordt. De resterende spot-groei naar de beeldrand kan geëlimineerd worden door 2 quadrupool velden synchroon met de beeldaftasting te moduleren. Opnieuw treedt de 35 grootste resolutie en de geringste vermogensdissipatie in de driver versterkers van de (snelle) quadrupool spoelen (met lage impedantie) op indien deze quadrupolen zo dicht mogelijk bij het beeldscherm gezet ·> if,. ..q ;* t‘ ··«; t; PHN 11773 3 worden, dus ook op dezelfde positie als de statische focuslens. Om dit te realiseren wordt volgens de uitvinding gebruik gemaakt van een magnetische focuslens met een (ver)grote diameter waarbinnen de benodigde correctiespoelen coaxiaal worden aangebracht.

5 Voor een efficiënte aansturing van een (snelle) raster correctie of convergentie spoel (met lage impedantie) moet ook deze zo dicht mogelijk bij het beeldscherm, dus binnen de magnetische focuslens, geplaatst worden. Een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding heeft derhalve als kenmerk, dat het correctiespoelenstelsel twee 2-pool velden 10 opwekt voor het corrigeren van de geometrie van het op het beeldscherm gevormde raster.

Meer i.h.b. wordt een kathodestraalbuis volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat het correctiespoelenstelsel twee 4-poolvelden opwekt voor het corrigeren van astigmatisme fouten, resp.

15 doordat het correctiespoelenstelsel twee 4-poolvelden en twee 6- poolvelden opwekt voor het corrigeren van hogere orde spotvervormingen.

De beide laatstgenoemde uitvoeringen kunnen al of niet met de eerstgenoemde uitvoering gecombineerd worden.

Een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt 20 gekenmerkt, doordat het correctiespoelenstelsel een dynamische focusspoel omvat.

Een uitvoeringsvorm van de uitvinding zal worden uiteengezet aan de hand van de tekening. Hierin toont:

Fig. 1 een opengewerkt aanzicht van een 25 kathodestraalbuis met correctiespoelenstelsel volgens de uitvinding;

De uitvinding voorziet, zoals hierboven uiteengezet, in het vergroten van de binnendiameter van de focusseerlens en het tussen de focusseerlens en de buishals plaatsen van een correctiespoelenstelsel. Deze uitvoeringsvorm wordt getoond in fig. 1.

30 In een kathodestraalbuis (20) wordt door een electronenkanon 21 een electronenbundel 22 opgewekt. Om de hals 23 van de buis 20 is een afbuigjuk 24 aangebracht waarmee de electronenbundel 22 over een fosforscherm 25 wordt bewogen. Direkt achter het afbuigjuk 24 is een (statische) magnetische focusseerspoel 26 met een vergrote 35 binnendiameter om de buishals 23 aangebracht. De positionering van de magnetische focuseerspoel 26 is dus zo dicht mogelijk bij het fosforscherm 25, ten behoeve van een zo groot mogelijke resolutie.

£801511 PHN 11773 4

Coaxiaal binnen de focusseerspoel 26 is een (dynamisch gestuurde) multipoolspoel 27 geplaatst waarmee een magnetisch 4-poolveld kan worden opgewekt voor het corrigeren van deflectie astigmatisme. Verder zijn coaxiaal binnen de statische focusseerspoel 26 nog een dynamische 5 gestuurde magnetische focusseerspoel 28 en een (dynamisch gestuurde) convergentiespoel 29 aangebracht. Met de convergentiespoel 29 kunnen twee dipoolvelden worden opgewekt om de geometrie van het raster te corrigeren en bij projectie televisie de rode, groene en blauwe beelden nauwkeurig op elkaar te laten vallen.

10 De multipool correctiespoel wordt volgens de uitvinding daar aangebracht waar de bundeldiameter in de buis het grootst is. Bij deze grote bundeldiameter is de gevoeligheid van de multipoolspoel ook het grootst. Dit is het geval ter plekke van de magneetlens. Daarbij speelt tevens een rol dat het i.v.m. de resolutie van de buis gewenst is 15 om de focusseringsspoel zo dicht mogelijk bij het scherm te plaatsen.

De uitvinding berust op de volgende inzichten: i) Bij positionering van de convergentiespoel achter de focuslens (dus bij het electronenkanon) is de deflectiegevoeligheid van deze convergentiespoel onpractisch laag omdat de werking van de 20 magnetische focuslens berust op het roterende "samendrukken" van de electronenbundel naar de hartlijn van de lens en omdat het magnetische veld van de convergentiespoel door het metaal van het electronenkanon deels afgeschermd wordt van de electronenbundel. Bovendien zal de electronenbundel de focuslens excentrischer 25 doorlopen waardoor de rotatie van de geometrische correcties groter wordt en waardoor meer astigmatisme geïntroduceerd wordt.

ii) Bij verkleining van de beeldafstand en vergroting van de voorwerpsafstand neemt in een afbeeldingssysteem de afbeeldingsvergroting en daarmee de minimaal haalbare beeldgrootte 30 af.

iii) Bij vergroting van de binnendiameter van een magnetische focuslens neemt de sferische aberratie van deze lens af. De toename van de sferische aberratie die te verwachten is bij toename van de voorwerpsafstand door vergroting van de effectieve diameter 35 van de te focusseren electronenbundel ter plaatse van de focuslens kan hiermee ruimschoots ongedaan gemaakt worden, iv) Bij onderling loodrechte oriëntaties van spoelen is de .·,· :S J 'I >! v' *" PHN 11773 5 wederzijdse inductie gering.

v) Het aanbrengen van koper in een magnetisch veld zal dit veld verwaarloosbaar weinig beïnvloeden omdat koper diamagnetisch is met een magnetische permeabiliteit die slechts 0.001% afwijkt 5 van de magnetische permeabiliteit van vacuüm.

vi) Interacties tussen het magnetische focusveld enerzijds, en deflectie- en convergentievelden anderzijds, uiten zich bij grote binnendiameters van de magnetische focuslens primair als een rotatie van het beeld op het fosforscherm en als een rotatie van de 10 aangebrachte geometrische correcties. Deze rotaties kunnen door tegengestelde en even grote rotaties van deflectie- en convergentiespoel ongedaan gemaakt worden.

Met de voorgestelde integratie van multipool-correctiespoel en focusspoel zijn de volgende voordelen verkregen: 15 i) Er is een compacte electronenoptiek rondom de kathodestraalbuis verkregen waarmee de maximaal haalbare resolutie ca. 15% is toegenomen met behoud van de mogelijkheid tot dynamische focussering en nauwkeurige dynamische convergering.

ii) Door de compactheid van de voorgestelde electronenoptiek kan de 20 halslengte van de kathodestraalbuis verkleind worden waardoor opnieuw resolutiewinst geboekt kan worden. Ook is een korte kathodestraalbuis van groot belang voor het bouwen van een kleine projectietelevisie voor consumenten toepassingen.

Het toepassingsgebied van de uitvinding is gelegen in 25 monochromatische, hoge resolutie kathodestraalbuizen met als een van de mogelijke bestemmingen inbouw in een projectie televisie.

Claims (5)

1. Monochrome kathodestraalbuis, bij één uiteinde voorzien van een electronenkanon en bij het daartegenover gelegen uiteinde voorzien van een beeldscherm, met een om de hals van de beeldbuis aangebrachte afbuigeenheid en een tussen het electronenkanon 5 en de afbuigeenheid om de hals van de beeldbuis aangebrachte magnetische focusseerinrichting welke voorzien is van middelen voor het opwekken van een statisch magnetische veld, met het kenmerk, dat de middelen voor het opwekken van een statisch magnetisch dipoolveld direct aan de afbuigeenheid grenzen en de hals van de kathodestraalbuis op afstand 10 omvatten en dat een correctiespoelenstelsel voor het opwekken van 2-, 4-en/of 6-poolvelden coaxiaal tussen deze middelen en de buishals is aangebracht.

2. Kathodestraalbuis volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het correctiespoelenstelsel twee 2-poolvelden opwekt voor 15 het corrigeren van de geometrie van het op het beeldscherm gevormde raster.

3. Kathodestraalbuis volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het correctiespoelenstelsel twee 4-poolvelden opwekt voor het corrigeren van astigmatisme fouten.

4. Kathodestraalbuis volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het correctiespoelenstelsel twee 4-poolvelden en twee 6-poolvelden opwekt voor het corrigeren van hogere orde spotvervormingen.

5. Kathodestraalbuis volgens conclusie 1, 2, 3 of 4, met het kenmerk, dat het correctiespoelenstelsel een dynamische focusspoel 25 omvat. Λ % A SfM 3 <4