NL8700528A

NL8700528A - MAGNETIC FOCUSING LENS FOR A CATHODE BEAM.

Info

Publication number: NL8700528A
Application number: NL8700528A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1987-03-05
Filing date: 1987-03-05
Publication date: 1988-10-03
Also published as: DE3866260D1; EP0281190A1; JPS63228551A; EP0281190B1

Description

#.#.

6.6.

PHN 12.053 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.PHN 12,053 1 N.V. Philips' Incandescent lamp factories in Eindhoven.

Magnetische focusseerlens voor een kathodestraalbuis.Magnetic focusing lens for a cathode ray tube.

De uitvinding heeft betrekking op een kathodestraalbuis, bevattende ten minste een elektronenkanon, voor het opwekken van een elektronenbundel, een afbuigspoelenstelsel voor een elektronenbundel en een magnetische focusseerlens voor het opwekken van een magnetisch veld 5 voor het focusseren van een elektronenbundel bestaande uit twee permanente magneten met althans nagenoeg tegengestelde magnetische oriëntatie, welke de elektronenbundel omgeven en magnetische velden opwekken welke magnetische velden althans nagenoeg symmetrisch zijn ten opzichte van een as, althans nagenoeg coaxiaal aan de as van de 10 elektronenbundel zijn en elkaar buiten de magnetische focusseerlens verzwakken.The invention relates to a cathode ray tube, comprising at least one electron gun, for generating an electron beam, a deflection coil system for an electron beam and a magnetic focusing lens for generating a magnetic field 5 for focusing an electron beam consisting of two permanent magnets with at least substantially opposite magnetic orientation surrounding the electron beam and generating magnetic fields which magnetic fields are at least substantially symmetrical about an axis, are at least substantially coaxial to the axis of the electron beam and attenuate each other outside the magnetic focusing lens.

Dergelijke kathodestraalbuizen kunnen worden toegepast in zwart-wit, kleuren- en projectietelevisies, in data-weergave apparatuur en in andere apparaten waarin een kathodestraalbuis wordt gebruikt.Such cathode ray tubes can be used in black and white, color and projection televisions, in data display equipment and in other devices in which a cathode ray tube is used.

15 Een kathodestraalbuis van de in de eerste alinea beschreven constructie is bekend uit US-A- 3387158. Hierin is de magnetische focusseerlens, welke de elektronenbundel tot een trefvlek op het beeldscherm focusseert, samengesteld uit twee coaxiale, permanente ringmagneten waarvan de magnetische velden althans nagenoeg gelijkvormig 20 zijn. De magneten zijn axiaal, dat wil zeggen met de magnetisatierichting parallel aan de as, gemagnetiseerd. In deze bekende constructie is het zich buiten de magnetische focusseerlens bevindende magnetische veld van deze lens, het strooiveld van de lens, in belangrijke mate verminderd ten opzichte van een magnetische 25 focusseerlens bestaande uit een enkele magneet.A cathode ray tube of the construction described in the first paragraph is known from US-A-3387158. Herein is the magnetic focusing lens, which focuses the electron beam into a spot on the screen, composed of two coaxial, permanent ring magnets, the magnetic fields of which at least substantially be uniform 20. The magnets are magnetized axially, i.e. with the direction of magnetization parallel to the axis. In this known construction, the magnetic field of this lens, located outside the magnetic focusing lens, the stray field of the lens, is significantly reduced compared to a magnetic focusing lens consisting of a single magnet.

De grootte van de trefvlek op het beeldscherm van een kathodestraalbuis en dus de beeldscherpte wordt mede bepaald door de vergroting. Teneinde deze zo gering mogelijk te maken dient de beeldpuntsafstand, de afstand tussen lens en beeldscherm zo gering 30 mogelijk te zijn. Daar de afstand tussen het deflectiespoelenstelsel en het beelscherm bepaald is, dient derhalve de afstand tussen het deflectiespoelenstelsel en de magnetische focusseerlens zo kleinThe size of the spot on the screen of a cathode ray tube and thus the image sharpness is partly determined by the magnification. In order to make it as small as possible, the pixel distance, the distance between the lens and the screen, should be as small as possible. Therefore, since the distance between the deflection coil system and the display is determined, the distance between the deflection coil system and the magnetic focusing lens should be so small

C · l HC1H

* * PHN -12.053 2 mogelijk te zijn. Door overlapping van het zich buiten de magnetische focusseerlens bevindende magnetische veld van de magnetische focusseerlens , het strooiveld van de magnetische focusseer lens, met het deflectieveld van het afbuigspoelenstelsel in de ruimte waar de 5 elektronenbundel afgebogen wordt, de deflektieruimte, onstaan echter beeldfouten. Tenzij anders vermeld beschouwen wij de magnetische focusseerlens te zijn begrensd door het voor en achtervlak van de voorste respectievelijk achterste magneet. De overlapping van het magnetische veld van de magnetische focusseerlens met het deflectieveld 10 van het afbuigspoelenstelsel en derhalve de hierdoor veroorzaakte beeldfouten nemen toe naarmate de afstand tussen de magnetische focusseerlens en het deflectiespoelenstelsel afneemt en naarmate het strooiveld toeneemt. Het strooiveld van de magnetische focusseerlens aan de kant van de deflectiespoel dient derhalve zoveel mogelijk verminderd 15 te worden, teneinde voor gegeven beeldfouten de afstand tussen de magnetische focusseerlens en het afbuigspoelenstelsel zoveel mogelijk te kunnen verkleinen.* * PHN -12.053 2 to be possible. However, due to overlapping of the magnetic field of the magnetic focusing lens located outside the magnetic focusing lens, the stray field of the magnetic focusing lens, with the deflection field of the deflection coil system in the space where the electron beam is deflected, the deflection space, image errors arise. Unless otherwise stated, we consider the magnetic focusing lens to be bounded by the front and rear faces of the front and rear magnet, respectively. The magnetic field of the magnetic focusing lens overlaps with the deflection field 10 of the deflection coil system and therefore the image errors caused thereby increase as the distance between the magnetic focusing lens and the deflection coil system decreases and as the stray field increases. The stray field of the magnetic focusing lens on the side of the deflection coil should therefore be reduced as much as possible, in order to be able to reduce the distance between the magnetic focusing lens and the deflection coil system as much as possible for given image errors.

Het strooiveld van de magnetische focusseerlens in de in US-A- 3387158 beschreven constructie is te verminderen door de afstand 20 tussen beide permanente magneten te verkleinen. Dit heeft echter tevens een vermindering van de sterkte van de lens ten gevolge. Daar de sterkte van de lens door de afstand tussen het elektronenkanon en de lens en de afstand tussen de lens en het beeldscherm, de voorwerp- en beeldpuntsafstand, bepaald is dient deze afname van de sterkte van de 25 lens gecompenseerd te worden door een toename van de lenssterkte door een toename van de magnetisatie danwel van de grootte van de magneten.The stray field of the magnetic focusing lens in the construction described in US-A-3387158 can be reduced by reducing the distance between the two permanent magnets. However, this also results in a reduction in the strength of the lens. Since the strength of the lens is determined by the distance between the electron gun and the lens and the distance between the lens and the screen, the object and pixel distance, this decrease in the strength of the lens must be compensated for by an increase in the lens power due to an increase in magnetization or the size of the magnets.

Vermindering van de afstand tussen de magneten heeft bovendien als nadeel dat deze magneten van magnetisch hardere materialen gemaakt dienen te worden teneinde demagnetisatie van de 30 magneten te voorkomen.Reducing the distance between the magnets also has the drawback that these magnets must be made of magnetically harder materials in order to prevent demagnetization of the magnets.

Het is een doel van de uitvinding om het strooiveld van de lens in de deflektieruimte in belangrijke mate te verminderen zonder tevens de sterkte van de lens in belangrijke mate te verminderen.It is an object of the invention to substantially reduce the stray field of the lens in the deflection space without also significantly reducing the strength of the lens.

Het basisinzicht dat aan de uitvinding ten grondslag ligt 35 is dat dit doel te verwezenlijken is met behulp van een magnetisch focusseerveld, samengesteld uit twee essentieel ongelijkvormige magnetische velden welke door twee verschillende permanente magneten p /· '· ·· · U f *- .The basic insight underlying the invention is that this object can be accomplished with the aid of a magnetic focusing field composed of two essentially non-uniform magnetic fields passing through two different permanent magnets p / · · ·· · U f * -.

PHN 12.053 3 worden opgewekt.PHN 12.053 3 are generated.

Een kathodestraalbuis van de in de aanhef genoemde soort wordt volgens de uitvinding gekenmerkt doordat het magnetisch asveld van de focusseerlens essentieel asymmetrisch is ten opzichte van het 5 middelpunt van de lens en dat de magnetische velden van de magneten elkaar in de ruimte waar de elektronenbundel door het veld van het afbuigspoelenstelsel wordt afgebogen sterker verzwakken dan in de ruimte aan de andere kant van de focusseerlens.A cathode ray tube of the type mentioned in the preamble is characterized according to the invention in that the magnetic axis field of the focusing lens is essentially asymmetrical with respect to the center of the lens and that the magnetic fields of the magnets meet in the space where the electron beam passes through the field of the deflection coil system is deflected to weaken more strongly than in the space on the other side of the focusing lens.

Een belangrijk aspect van de uitvinding is gelegen in het 10 feit dat door toepassing van een boven beschreven magnetische focusseerlens het strooiveld van de lens in de deflektieruimte in belangrijke mate verminderd is. Beeldfouten worden hierdoor in belangrijke mate verminderd zonder tevens de sterkte van de lens in belangrijke mate te verminderen.An important aspect of the invention lies in the fact that by using an above-described magnetic focusing lens, the stray field of the lens in the deflection space is significantly reduced. Image errors are hereby significantly reduced without also significantly reducing the strength of the lens.

15 Een uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt doordat het absoluut extremum van het magnetisch asveld van de magneet dat zich het dichtst bij de deflektieruimte bevindt, althans nagenoeg samenvalt met het binnen de magnetische focusseerlens gelegen extremum, van gelijk teken, van het magnetische asveld van de andere magneet. De magnetische velden 20 van de magneten heffen elkaar binnen de magnetische lens dan zo min mogelijk op.An embodiment is characterized in that the absolute extremum of the magnetic axis field of the magnet closest to the deflection space coincides, at least substantially, with the extremum of the same magnet, located within the magnetic focusing lens, of the magnetic axis. The magnetic fields 20 of the magnets then minimize each other within the magnetic lens.

Verschillende beeldfouten kunnen onderscheiden worden:Different image errors can be distinguished:

Een eerste beeldfout die optreedt is coma. Deze beeldfout wordt veroorzaakt doordat de elektronenbundel door het deflectieveld van 25 de as wordt afgebogen, terwijl de elektronenbundel tevens gefocusseerd wordt door het strooiveld van de magnetische focusseerlens.A first image error that occurs is coma. This image error is caused by the electron beam being deflected by the deflection field of the axis, while the electron beam is also focused by the stray field of the magnetic focusing lens.

Een tweede beeldfout die optreedt is beeldkromming. Dit wordt veroorzaakt doordat het strooiveld van de magnetische focusseerlens de bundel, als gevolg van Lorentz-krachten op de bewegende 30 elektronen, laat roteren, terwijl deze bundel reeds gedeflecteerd wordt.A second image error that occurs is image curvature. This is caused by the scattering field of the magnetic focusing lens causing the beam to rotate, due to Lorentz forces on the moving electrons, while this beam is already deflected.

Een verdere uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt doordat de magneten zijn geadapteerd om coma nagenoeg te minimaliseren.A further embodiment is characterized in that the magnets are adapted to virtually minimize coma.

Weer een verdere uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt doordat de magneten zijn geadapteerd om beelddraaing nagenoeg te minimaliseren.Yet a further embodiment is characterized in that the magnets are adapted to virtually minimize image rotation.

35 Een constructie die coma nagenoeg minimaliseert, en dus de beeldscherpte nagenoeg optimaliseert is voordelig voor data-weergave met een hoge resolutie. Een constructie die beeldkromming nagenoeg £7 · PHN 12.053 4 minimaliseert verbetert de beeldweergave.35 A construction that virtually minimizes coma, and thus optimizes image sharpness, is advantageous for high-resolution data display. A construction that minimizes image curvature substantially £ 7 · PHN 12.053 4 improves image display.

In het kader van de uitvinding kunnen de magneten met voordeel na montage aan of in de hals worden gemagnetiseerd.Within the scope of the invention, the magnets can advantageously be magnetized after mounting on or in the neck.

In situ magnetisatie heeft als voordeel dat de 5 eigenschappen van de magnetische focusseerlens niet a priori door de keuze van de magnetisaties van de magneten beperkt worden en het daardoor mogelijk is om na permanente montage van de magneten, de magneten dusdanig te magnetiseren dat een magnetische focusseerlens geschikt voor een kathodestraalbuis volgens de uitvinding volgens een 10 der conclusies gevormd wordt. De althans nagenoeg optimale magnetisaties van de magneten kunnen emperisch bepaald worden.In situ magnetization has the advantage that the properties of the magnetic focusing lens are not a priori limited by the choice of the magnetizations of the magnets and it is therefore possible, after permanent mounting of the magnets, to magnetize the magnets in such a way that a magnetic focusing lens suitable for a cathode ray tube according to the invention according to any one of the claims. The at least almost optimal magnetizations of the magnets can be determined empirically.

Enige uitvoeringsvormen van de uitvinding worden nu nader beschreven aan de hand van de tekening. Hierin toontSome embodiments of the invention are now described in more detail with reference to the drawing. Herein shows

Figuur 1 een kathodestraalbuis volgens de uitvinding in 15 gedeeltelijk opengewerkt perspectivisch aanzicht;Figure 1 shows a cathode ray tube according to the invention in a partly cut-away perspective view;

Figuur 2 een magnetische focusseerlens bestaande uit een permanente ringmagneet, in axiale richting gemagnetiseerd, in doorsnede;Figure 2 shows a magnetic focusing lens consisting of a permanent ring magnet, axially magnetized, in section;

Figuur 3 het magnetisch asveld van de magnetische focusseerlens getoond in figuur 2; 20 Figuur 4 een magnetische focusseerlens bestaande uit twee identieke permanente ringmagneten, in axiale richting gemagnetiseerd en met tegengestelde magnetisatie richting gepositioneerd in doorsnede;Figure 3 shows the magnetic axis field of the magnetic focusing lens shown in Figure 2; Figure 4 shows a magnetic focusing lens consisting of two identical permanent ring magnets, axially magnetized and positioned in cross section with opposite magnetization direction;

Figuur 5 het magnetisch asveld van de magnetische focusseerlens getoond in figure 4; 25 Figuur 6 een magnetische focusseerlens, geschikt voor een kathodestraalbuis volgens de uitvinding, in doorsnede;Figure 5 shows the magnetic axis field of the magnetic focusing lens shown in Figure 4; Figure 6 shows a magnetic focusing lens, suitable for a cathode ray tube according to the invention, in cross section;

Figuur 7 het magnetisch asveld van de magnetische focusseerlens getoond in figuur 6;Figure 7 shows the magnetic axis field of the magnetic focusing lens shown in Figure 6;

Figuur 8, 9, 10 en 11a, 11b, 11c en 11d magnetische 30 focusseerlensen, geschikt voor een kathodestraalbuis volgens de uitvinding in doorsnede;Figures 8, 9, 10 and 11a, 11b, 11c and 11d magnetic focusing lenses, suitable for a cathode ray tube according to the invention in cross section;

Figuur 11e een magnetische focusseerlens, geschikt voor een kathodestraalbuis volgens de uitvinding, in gedeeltelijk perspectivisch aanzicht toont; 35 Figuur 12 de totale lenssterkte, de bundelrotatie en de lenssterkte van het strooiveld voor een magnetische focusseerlens bestaande uit twee identieke permanente magneten als functie van de £ 7 n Γ- Γ ? f* <· /· ? * .Figure 11e shows a magnetic focusing lens suitable for a cathode ray tube according to the invention, in partial perspective view; 35 Figure 12 shows the total lens strength, beam rotation and stray field lens strength for a magnetic focusing lens consisting of two identical permanent magnets as a function of the £ 7 n Γ- Γ? f * <· / ·? *.

PHN 12.053 5 onderlinge afstand;PHN 12.053 5 spacing;

Figuur 12b de met figuur 12a overeenkomstige magneetlens in doorsnede;Figure 12b shows the magnetic lens corresponding to Figure 12a in section;

Figuur 13 de totale lenssterkte, de bundelrotatie en de 5 lenssterkte van het strooiveld voor een magnetische focusseerlens, bestaande uit twee niet identieke magneten, als functie van de binnenstraal van een der magneten;Figure 13 shows the total lens strength, the beam rotation and the lens strength of the stray field for a magnetic focusing lens, consisting of two non-identical magnets, as a function of the inner radius of one of the magnets;

Figuur 13b de met figuur 13a overeenkomstige magneetlens in doorsnede; 10 Figuur 14 de totale lenssterkte, de bundelrotatie en de . lenssterkte van het strooiveld voor een magnetische focusseerlens, bestaande uit twee niet identieke magneten, als functie van de dikte van een der magneten;Figure 13b shows the magnetic lens corresponding to Figure 13a in section; Figure 14 shows the total lens strength, the beam rotation and the. lens power of the stray field for a magnetic focusing lens, consisting of two non-identical magnets, as a function of the thickness of one of the magnets;

Figuur 14b de met figuur 14a overeenkomstige magneetlens 15 indoorsnede;Figure 14b shows the inner section corresponding to the magnetic lens 15 corresponding to Figure 14a;

Figuur 15 een magnetische focusseerlens gemonteerd aan de hals van de kathodestraalbuis;Figure 15 a magnetic focusing lens mounted on the neck of the cathode ray tube;

Figuur 16 een magnetische focusseerlens gemonteerd in de hals van de kathodestraalbuis; 20 In figuur 1 is een gedeeltelijk opengewerkt perspectivisch aanzicht van een kathodestraalbuis volgens de uitvinding, in dit geval van een projectietelevisiebuis getoond. De uitvinding kan ook worden toegepast in camera, zwart-wit- en kleurentelevisietelevisie, voor data weergaveapparatuur en voor andere apparaten waarin een 25 kathodestraalbuis wordt gebruikt. Deze buis bevat in een glazen omhulling 1, die uit een bèeldvenster 2, een konus 3 en een hals 4 bestaat, in deze hals 4 een elektronenkanon 5 voor het opwekken van een elektronenbundel 6. Deze elektronenbundel 6 wordt op een beeldscherm 7 tot een trefvlek 8 gefocusseerd. Het beeldscherm 7 is op de binnenzijde 30 van het beeldvenster 2 aangebracht. De elektronenbundel 6 wordt over het beeldscherm 7 afgebogen in twee onderling loodrechte richtingen x, y met behulp van een afbuigspoelenstelsel 9. De buis is voorzien van een sokkel 10 met aansluitingen 11. De elektronenbundel 6 wordt gefocusseerd door een magnetische focusseerlens 12, bestaande uit twee niet gelijke 35 magneten 13 en 14, welke aan de hals 4 gemonteerd zijn.Figure 16 a magnetic focusing lens mounted in the neck of the cathode ray tube; Figure 1 shows a partly cut-away perspective view of a cathode ray tube according to the invention, in this case a projection television tube. The invention can also be applied in camera, black and white and color television, for data display equipment and for other equipment in which a cathode ray tube is used. This tube contains, in a glass envelope 1, which consists of a picture window 2, a cone 3 and a neck 4, in this neck 4 an electron gun 5 for generating an electron beam 6. This electron beam 6 becomes a spot on a screen 7 8 focused. The screen 7 is arranged on the inside 30 of the picture window 2. The electron beam 6 is deflected across the display 7 in two mutually perpendicular directions x, y using a deflection coil system 9. The tube is provided with a base 10 with connections 11. The electron beam 6 is focused by a magnetic focusing lens 12, consisting of two dissimilar magnets 13 and 14, which are mounted on the neck 4.

Figuur 2 toont in doorsnede een magnetische focusseerlens niet volgens de uitvinding bestaande uit een permanente ringmagneet 15, V .Figure 2 shows in cross section a magnetic focusing lens not according to the invention consisting of a permanent ring magnet 15, V.

PHN 12.053 6 in axiale richting gemagnetiseerd. Als voorbeeld is hier een ringmagneet met dikte D, binnenstraal en buitenstraal R2 getoond. De symmetrieas welke voor dit voorbeeld de rotatiesymmetrieas van de magneet 15 is, is op de z-as gelegen.Tevens toont figuur 2 enige van de 5 magnetische veldlijnen 16 van deze magneet 15. De magnetische oriëntatie in een magneet wordt in deze en volgende figuren door pijlen aangeduid. Het magnetisch asveld Hz(15) van deze magneet 15 wordt in figuur 3 getoond.PHN 12.053 6 axially magnetized. As an example, a ring magnet with thickness D, inner radius and outer radius R2 is shown here. The axis of symmetry which for this example is the axis of rotation of the magnet 15 is located on the z-axis. Figure 2 also shows some of the 5 magnetic field lines 16 of this magnet 15. The magnetic orientation in a magnet is shown in this and subsequent figures. indicated by arrows. The magnetic axis field Hz (15) of this magnet 15 is shown in Figure 3.

Figuur 4 toont een magnetische focusseerlens 17 van het 10 type zoals beschreven in US-A- 3387158, bestaande uit twee gelijke permanente ringmagneten 18 en 19, welke voor dit voorbeeld identiek aan de permanente magneet 15 getoond in figuur 2 zijn. Deze ringmagneten 18, 19 zijn met tegengestelde magnetisatie richting coaxiaal gepositioneerd. De magneten 18, 19 kunnen zowel met de noordpolen (N) 15 als met de zuidpolen (Z) tegenover elkaar gepositioneerd zijn. Het magnetisch asveld van deze magnetische focusseerlens 17, Hz(17), wordt in figuur 5 getoond door de getrokken lijn. De magnetische asvelden van de magneet 18, Hz(18), en van de magneet 19, Hz(19), worden in figuur 5 getoond door onderbroken lijnen. In vergelijking met het 20 magnetisch asveld van een magnetische focusseerlens 15 bestaande uit enkele ringmagneet valt op dat het strooiveld aan beide zijden van de magnetische focusseerlens 17 verminderd is. Het strooiveld buiten de magnetische focusseerlens 17 is verder te verminderen door de afstand tussen de magneten 18 en 19 te verminderen. Dit heeft echter tevens tot 25 gevolg dat de sterkte van het magnetisch veld' binnen dë lens 17 en daardoor de sterkte van lens 17 verminderen.Figure 4 shows a 10 type magnetic focusing lens 17 as described in US-A-3387158, consisting of two equal permanent ring magnets 18 and 19, which for this example are identical to the permanent magnet 15 shown in Figure 2. These ring magnets 18, 19 are positioned coaxially with opposite magnetization. The magnets 18, 19 can be positioned opposite each other with the north poles (N) 15 and the south poles (Z). The magnetic axis field of this magnetic focusing lens 17, Hz (17) is shown in Figure 5 by the solid line. The magnetic axis fields of the magnet 18 Hz (18) and of the magnet 19 Hz (19) are shown in broken lines in Figure 5. Compared to the magnetic axis field of a magnetic focusing lens 15 consisting of a single ring magnet, it is striking that the stray field on both sides of the magnetic focusing lens 17 is reduced. The stray field outside the magnetic focusing lens 17 can be further reduced by decreasing the distance between the magnets 18 and 19. However, this also has the consequence that the strength of the magnetic field within the lens 17 and thereby the strength of the lens 17 decrease.

Figuur 6 toont een magnetische focusseerlens 20 volgens de uitvinding in doorsnede. Deze magneetlens bestaat uit twee niet identieke permanente magneten 21 en 22 met tegengestelde magnetisatie 30 richting coaxiaal gepositioneerd. Voor deze uitvoeringsvorm geldt, als voor iedere verdere uitvoeringsvorm dat de magneten zowel met de noordpolen (N) als met de zuidpolen (Z) tegenover elkaar gepositioneerd kunnen zijn. Magneet 22 is voor dit voorbeeld identiek aan de permanente magneet 15 getoond in figuur 2. Magneet 22 bezit dezelfde magnetisatie 35 als magneet 21, en tevens in dit voorbeeld dezelfde binnen- en buitenstraal. De magneten verschillen in dit voorbeeld in dikte. Het magnetisch asveld van deze magneetlens 20, H_(20), wordt in figuur 7 S 7 C " ' ' PHN 12.053 7 getoond door de getrokken lijn. De magnetische asvelden van de magneet 21, Hz(21), en van magneet 22, Hz(22) worden in figuur 7 getoond door onderbroken lijnen. In dit voorbeeld vallen het absoluut extremum A van het magnetisch asveld Hz(21) en het binnen de magnetische 5 focusseerlens gelegen extremum B van gelijk teken van het magnetisch asveld Hz(22) althans nagenoeg samen. Op deze wijze doven de magnetisch velden van de magneten elkaar tussen de magneten zo min mogelijk uit. De laatste nuldoorgang van het magnetisch asveld is in deze figuur aangegeven met Zq. In vergelijking met het magnetisch 10 asveld van de bekende magnetische focusseerlens 17 in figuur 4, die is samengesteld uit twee identieke magneten 18 en 19, valt op, dat het strooiveld aan een kant verzwakt en aan de andere kant versterkt is. Het maximale magnetisch asveld is nagenoeg gelijk. In de uitvinding wordt de magnetische focusseerlens 20 zo geplaatst, dat magneet 22 het verst van 15 de deflektiespoel verwijderd is, zodat het strooiveld in de deflektieruimte verminderd is.Figure 6 shows a magnetic focusing lens 20 according to the invention in section. This magnetic lens consists of two non-identical permanent magnets 21 and 22 with opposite magnetization 30 positioned coaxially. In this embodiment, as with any further embodiment, the magnets can be positioned opposite each other with both the north poles (N) and the south poles (Z). Magnet 22 for this example is identical to the permanent magnet 15 shown in Figure 2. Magnet 22 has the same magnetization 35 as magnet 21, and also the same inner and outer radius in this example. The magnets differ in thickness in this example. The magnetic axis field of this magnetic lens 20, H_ (20), is shown in Figure 7 S 7 C "'' PHN 12.053 7 by the solid line. The magnetic axis fields of the magnet 21, Hz (21), and of magnet 22, Hz (22) are shown by broken lines in Figure 7. In this example, the absolute extremum A of the magnetic axis field Hz (21) and the extremum B located within the magnetic focusing lens fall of equal sign of the magnetic axis field Hz (22). at least almost together In this way the magnetic fields of the magnets extinguish each other as little as possible between the magnets The last zero crossing of the magnetic axis field is indicated in this figure by Zq Compared to the magnetic axis field of the known magnetic focusing lens 17 in figure 4, which is composed of two identical magnets 18 and 19, it is noticeable that the stray field is weakened on one side and strengthened on the other side. The maximum magnetic axis field is almost the same. The focusing lens 20 is positioned so that magnet 22 is furthest from the deflection coil, so that the stray field in the deflection space is reduced.

Figuren 8, 9 en 10 tonen alternatieve vormen voor de magnetische focusseerlens 20 waarin respectievelijk de binnenstraal R.j, de buitenstraal R2 en de magnetisatie van de magneten 21 en 22 20 verschillend is. Het verschil in magnetisatie is in figuur 10 uitgedrukt door verschillende dichtheden van magnetische veldlijnen 16 in de figuur. Andere mogelijke vormen, waarvan er een in figuur 11a getoond wordt, worden gevormd door combinatie van twee of meerdere van de verschillen tussen de magneten getoond in figuren 6, 8, 9 en 10, dat wil 25 zeggen dat zowel de binnen- als de buitenstraal kunnen verschillen, als binnenstraal en dikte, als buitenstraal en dikte, als dikte en magnetisatie enzovoort. Magnetische focusseerlenzen geschikt voor een kathodestraalbuis volgens de uitvinding zijn niet beperkt tot magnetische focusseerlenzen bestaande uit axiaal gemagnetiseerde 30 magneten of magneten met een rechthoekige doorsnede. Ook magneten met een andersoortige doorsnede of magnetisatie kunnengeschikt zijn voor een magnetische focusseerlens zoals hierboven beschreven. Ook zijn deze magnetische focusseerlenzen niet beperkt tot rotatiesymmetrische ontwerpen.Figures 8, 9 and 10 show alternative shapes for the magnetic focusing lens 20 in which the inner beam R. j, the outer beam R2 and the magnetization of magnets 21 and 22 are different, respectively. The difference in magnetization is expressed in Figure 10 by different densities of magnetic field lines 16 in the Figure. Other possible shapes, one of which is shown in Figure 11a, are formed by combining two or more of the differences between the magnets shown in Figures 6, 8, 9 and 10, ie both the inner and outer radius. can differ, as inner radius and thickness, as outer radius and thickness, as thickness and magnetization and so on. Magnetic focusing lenses suitable for a cathode ray tube according to the invention are not limited to magnetic focusing lenses consisting of axially magnetized magnets or magnets with a rectangular cross section. Magnets with a different cross-section or magnetization may also be suitable for a magnetic focusing lens as described above. Also, these magnetic focusing lenses are not limited to rotationally symmetrical designs.

35 Figuren 11b, 11c, 11d en 11e tonen enige mogelijke verdere uitvoeringsvormen. Figuur 11b toont een magnetische focusseerlens 20 bestaande uit twee niet gelijke toroidale magneten 21 r·:··, ; PHN 12.053 8 en 22 in doorsnede, figuur 11c toont een magnetische focusseerlens 20 bestaande uit twee gedeeltelijk axiaal , gedeeltelijk radiaal gemagnetiseerde niet gelijke magneten 21 en 22 in doorsnede. Figuur 11d toont een magnetische focusseerlens 20 bestaande uit twee radiaal 5 gemagnetiseerde niet gelijke magneten 21 en 22 in doorsnede. Figuur 11e toont een magnetische focusseerlens 20 bestaande uit twee niet gelijke niet rotatiesymmetrische magneten met een symmetrieas z 21 en 22 in gedeeltelijk perspectivisch aanzicht.Figures 11b, 11c, 11d and 11e show some possible further embodiments. Figure 11b shows a magnetic focusing lens 20 consisting of two dissimilar toroidal magnets 21 r ·: ··,; PHN 12.053 8 and 22 in section, Figure 11c shows a magnetic focusing lens 20 consisting of two partly axially, partly radially magnetized dissimilar magnets 21 and 22 in section. Figure 11d shows a magnetic focusing lens 20 consisting of two radially magnetized dissimilar magnets 21 and 22 in section. Figure 11e shows a magnetic focusing lens 20 consisting of two non-equal non-rotationally symmetrical magnets with a symmetry axis z 21 and 22 in partial perspective view.

De vermindering van het strooiveld in de deflektieruimte 10 en de hiermee samenhangende vermindering van de beeldfouten, en meer in het bijzonder van de coma en de beelddraaing welke door middel van de uitvinding gerealiseerd kan worden zal nu aan de hand van enige voorbeelden geïllustreerd worden.The reduction of the stray field in the deflection space 10 and the associated reduction of the image errors, and more particularly of the coma and the image rotation which can be realized by means of the invention, will now be illustrated by some examples.

Door overlapping van het strooiveld van de magnetische 15 focusseerlens met het deflectieveld van het afbuigspoelen stelsel onstaan twee beeldfouten.By overlapping the stray field of the magnetic focusing lens with the deflection field of the deflection coil system, two image errors arise.

Een eerste beeldfout die optreedt is coma. Deze fout wordt bepaald door de lenssterkte van het strooiveld in de deflektieruimte. Deze lenssterkte is in eerste benadering evenredig met 20 het kwadraat van de magnetisch asveld sterkte geïntegreerd over de z-as in de deflektieruimte: ; Hz2az.A first image error that occurs is coma. This error is determined by the lens power of the stray field in the deflection space. This lens power is in the first approximation proportional to the square of the magnetic axis field strength integrated over the z axis in the deflection space:; Hz2az.

deflektieruimtedeflection space

Deze intergraal duiden wij aan met Lc.We denote this integral with Lc.

Een tweede beeldfout die optreedt is beeldkromming. Deze 25 beeldkromming wordt veroorzaakt door bundelrotatie ten gevolge van het strooiveld. Deze bundelrotatie is evenredig met de magnetische asveld sterkte geïntegreerd over de z-as in de deflektieruimte: ƒ Hzaz' deflektieruimte 30 Deze integraal duiden wij aan met B.A second image error that occurs is image curvature. This image curvature is caused by beam rotation due to the stray field. This beam rotation is proportional to the magnetic axis field strength integrated over the z-axis in the deflection space: ƒ Hzaz 'deflection space 30 We refer to this integral as B.

De totale lenssterkte van de magnetische focusseerlens is +> QöThe total lens strength of the magnetic focusing lens is +> Qö

evenredig met j Hz^dz . Deze integraal duiden wij aan met L. Deze POproportional to j Hz ^ dz. We denote this integral with L. This PO

35 integralen bepalen dus de sterkte, de coma en de beelddraaing van de lens. In de hierop volgende voorbeelden, waarin we de coma en beelddraaing van enige lenzen, welke in figuren 12b, 13b en 14b getoondThus, integrals determine the strength, coma and image rotation of the lens. In the following examples, in which we see the coma and image rotation of some lenses, which are shown in Figures 12b, 13b and 14b

Pj 7 0 f: f; * PHN 12.053 9 worden, vergelijken, nemen wij, tenzij anders vermeld, aan dat de deflektieruimte bij het punt F aangegeven in figuren 12b, 13b en 14b , welk punt voor alle lenzen identiek is, begint. Dit komt overeen met een situatie waarbij de lenzen op eenzelfde afstand van het 5 afbuigspoelenstelsel geplaatst worden en wel zodanig dat de deflektieruimte ongeveer bij het punt Zq aangegeven in figuur 7 begint.Pj 70 f: f; * PHN 12.053 9, compare, unless otherwise stated, we assume that the deflection space begins at the point F indicated in Figures 12b, 13b and 14b, which point is identical for all lenses. This corresponds to a situation in which the lenses are placed at the same distance from the deflection coil system, such that the deflection space starts approximately at the point Zq indicated in figure 7.

In figuren 12a, 13a en 14a worden L, B/L en Lc/L getoond voor drie verschillende magneetlenzen 23, 24 en 25 als aangegeven in de figuren 12b, 13b en 14b, respectievelijk als funktie 10 van de afstand Z tussen de twee identieke magneten 26 en 27 in figuur 12a, als funktie van de dikte S van de magneet 28 in figuur 13a en als functie van de binnenstraal van magneet 29 in figuur 14a. De gestippelde lijn in deze figuren geeft een waarde van 2 voor de L, 0.1 voor B/L en 0.01 voor Lc/L aan.In figures 12a, 13a and 14a L, B / L and Lc / L are shown for three different magnetic lenses 23, 24 and 25 as indicated in figures 12b, 13b and 14b, respectively as function 10 of the distance Z between the two identical magnets 26 and 27 in figure 12a, as a function of the thickness S of the magnet 28 in figure 13a and as a function of the inner radius of magnet 29 in figure 14a. The dotted line in these figures indicates a value of 2 for the L, 0.1 for B / L and 0.01 for Lc / L.

15 De afstand tussen de magneten 26 en 28, respectievelijk 26 en 29 is dusdanig gekozen dat het absoluut extremum van het magnetisch asveld van magneet 28 respectievelijk 29 althans nagenoeg samenvalt met het extremum van gelijk teken, van het magnetisch asveld van magneet 26 binnen de magneetlens. De afstand tussen de magneten is 20 in deze voorbeelden derhalve gelijk aan de afstand tussen het maximum en het minimum van het magnetisch asveld van de magneet 26. B/L en LC/L vertonen, als functie van S of R, minima, welke minima voor ongeveer gelijke S of R, optreden. Deze minima zijn bij gelijke L vele malen kleiner dan de waarden voor een magnetische focusseerlens bestaande uit 25 twee identieke magneten zoals duidelijk blijkt uit vergelijking van de figuur 12a met figuren 13a en 14a. Coma en beelddraaing zijn dus met een constructie volgens de uitvinding in grote mate te verminderen ten opzichte van de bekende constructie zonder de lenssterkte in belangrijke mate te verminderen. Deze vermindering van de beeldfouten is ook te 30 bereiken door de buitenstraal of de magnetisatie van een der magneten te veranderen of een combinatie van deze verschillen tussen beide magneten te verkiezen. Ook is het mogelijk magneten met een niet rechthoekige doorsnede te verkiezen. Vermindering van de afstand tussen de gelijke magneten van de bekende magneetlens heeft bovendien als nadeel dat deze 35 magneten van magnetisch hardere materialen gemaakt dienen te worden teneinde demagnetisatie van de magneten te voorkomen.The distance between the magnets 26 and 28, 26 and 29, respectively, is chosen such that the absolute extremum of the magnetic axis field of magnet 28 and 29, at least substantially coincides with the extremum of the same sign, of the magnetic axis field of magnet 26 within the magnet lens . The distance between the magnets in these examples is therefore equal to the distance between the maximum and the minimum of the magnetic axis field of the magnet 26. B / L and LC / L show, as a function of S or R, minima, which minima for approximately equal S or R, occur. At equal L, these minima are many times smaller than the values for a magnetic focusing lens consisting of two identical magnets, as is clear from comparison of Figure 12a with Figures 13a and 14a. Thus, with a construction according to the invention, coma and image rotation can be greatly reduced compared to the known construction without significantly reducing the lens power. This reduction of the image errors can also be achieved by changing the outer radius or the magnetization of one of the magnets or by choosing a combination of these differences between the two magnets. It is also possible to choose magnets with a non-rectangular cross section. Reducing the distance between the equal magnets of the known magnetic lens also has the drawback that these magnets must be made of magnetically harder materials in order to prevent demagnetization of the magnets.

Een constructie die coma nagenoeg minimaliseert, en dus PHN 12.053 10 de beeldscherpte nagenoeg optimaliseert is met een magnetische focusseerlens volgens de uitvinding mogelijk. In figuren 13a en 14a komt dit nagenoeg overeen met de minima in Lc/L. Een dergelijke constructie is voordelig voor data-weergave met een hoge resolutie. Een constructie 5 die de beeldkromming nagenoeg minimaliseert is met een magnetische focusseerlens volgens de uitvinding eveneens mogelijk. Waar beeldkromming ongewenst is verbetert dit de beeldweergave. In grafieken 13a en 14a komt dit nagenoeg overeen met de minima in B/L. Ook is een constructie mogelijk die een combinatie van deze fouten nagenoeg 10 minimaliseert, teneinde een nagenoeg optimale afbeelding op het beeldscherm te verkrijgen. De nagenoeg optimale keuze voor S of R zal dan in het algemeen liggen in het gebied of vlakbij het gebied aangegeven door de minima in Lc/L en B/L.A construction that virtually minimizes coma, and thus PHN 12.053 10 virtually optimizes the image sharpness, is possible with a magnetic focusing lens according to the invention. In figures 13a and 14a this almost corresponds to the minima in Lc / L. Such a construction is advantageous for high-resolution data display. A construction 5 which substantially minimizes the image curvature is also possible with a magnetic focusing lens according to the invention. Where image curvature is undesirable, this improves the image display. In graphs 13a and 14a this almost corresponds to the minima in B / L. A construction is also possible which minimizes a combination of these errors in order to obtain an almost optimal image on the screen. The nearly optimal choice for S or R will then generally be in the area or near the area indicated by the minima in Lc / L and B / L.

De lenssterkte is in het algemeen bepaald door de 15 afstanden tussen het elektronenkanon en de lens en tussen de lens en het beeldscherm. De vakman kan een constructie van een magnetische focusseerlens volgens de uitvinding kiezen die voor gegeven lenssterkte de coma of de beeldkromming of de totale hoeveelheid magnetisch materiaal of de minimale afstand tussen de magneten of een combinatie 20 van deze eigenschappen nagenoeg optimaliseert. De mogelijkheid die de uitvinding aan de vakman biedt om een magnetische focusseerlens te ontwerpen die aan deze verschillende criteria voldoet is een belangrijk voordeel van de uitvinding.The lens power is generally determined by the distances between the electron gun and the lens and between the lens and the screen. The person skilled in the art can choose a construction of a magnetic focusing lens according to the invention which substantially optimizes the coma or the image curvature or the total amount of magnetic material or the minimum distance between the magnets or a combination of these properties for given lens strength. The ability of the invention to those skilled in the art to design a magnetic focusing lens meeting these different criteria is an important advantage of the invention.

Figuur 15 toont in doorsnede de hals 4 van de 25 kathodestraalbuis waarop bevestigd een magnetische focusseerlens 30 geschikt voor een kathodestraalbuis volgens de uitvinding, bestaande uit twee niet identieke magneten 31 en 32.Figure 15 shows in cross section the neck 4 of the cathode-ray tube on which is mounted a magnetic focusing lens 30 suitable for a cathode-ray tube according to the invention, consisting of two non-identical magnets 31 and 32.

Figuur 16 toont in doorsnede de hals 4 van een kathodestraalbuis waarin bevestigd een magnetische focusseerlens 33 30 volgens de uitvinding, bestaande uit twee niet identieke magneten 34 en 35.Figure 16 shows in cross-section the neck 4 of a cathode ray tube in which a magnetic focusing lens 33 according to the invention is mounted, consisting of two non-identical magnets 34 and 35.

De magneten kunnen voorzien zijn van middelen, welke het mogelijk maken de afstand tussen magneten 30 en 31, danwel 34 en 35 te variëren en/of de afstand tussen de lens en het afbuigspoelenstelsel 36 35 te variëren, bij voorbeeld teneinde een optimale afbeelding op het beeldscherm, mogelijkerwijs empirisch vastgesteld, te verkrijgen. Deze middelen zijn in figuren 15 en 16 schematisch aangegeven door elementen j*4- .* ··« ·» PHN 12.053 11 37 en 38. Het is bijvoorbeeld mogelijk om, indien de vormen en de magnetisatie(s) van de magneten van de magnetische foeusseerlens a priori gedefinieerd zijn de onderlinge positie van de magneten en/of hun positie ten opzichte van de deflektiespoel zo af te stellen dat de coma 5 of de beelddraaing of een combinatie van deze eigenschappen geminimaliseerd wordt.The magnets can be provided with means which make it possible to vary the distance between magnets 30 and 31 or 34 and 35 and / or to vary the distance between the lens and the deflection coil system 36 35, for example in order to obtain an optimal image on the display, possibly empirically determined. These means are schematically indicated in Figures 15 and 16 by elements j * 4-. * ·· «·» PHN 12.053 11 37 and 38. It is possible, for example, if the shapes and the magnetization (s) of the magnets of the magnetic fusing lenses are defined a priori, the mutual position of the magnets and / or their position relative to the deflection coil can be adjusted so that the coma or the image rotation or a combination of these properties is minimized.

Teneinde een coaxiale opstelling van de magneten te vereenvoudigen, kunnen beide magneten voorzien zijn van middelen, in figuren 15 en 16 schematisch aangegeven met elementen 39, en 40 welke 10 een nagenoeg coaxiale opstelling mogelijk maken. Een niet nagenoeg coaxiale opstelling van de magneten kan afbeeldingsfouten ten gevolge hebben. Beide magneten kunnen bij voorbeeld voorzien zijn van nagenoeg identieke binnen en/of buitenstralen, in welk geval de magneten door verbinding aan of in de hals van de magneet op eenvoudige wijze nagenoeg 15 coaxiaal opgesteld kunnen worden indien de binnen- of buitendiameter van de hals nauwkeurig gemaakt is.In order to simplify a coaxial arrangement of the magnets, both magnets can be provided with means, indicated schematically in Figs. 15 and 16 with elements 39, and 40, which enable a substantially coaxial arrangement. A non-coaxial arrangement of the magnets can result in image errors. Both magnets can for instance be provided with substantially identical inner and / or outer beams, in which case the magnets can easily be arranged substantially coaxially by connection to or in the neck of the magnet if the inner or outer diameter of the neck is accurate. is made.

Teneinde het strooiveld van de magnetische foeusseerlens in radiele richting af te schermen, kunnen magnetische afscherm dozen 41 respectievelijk 42 aanwezig zijn.In order to shield the stray field of the magnetic fusing lens in a radial direction, magnetic shielding boxes 41 and 42 may be provided.

20 De magneten kunnen zowel voor, tijdens als na aanbrenging aan of in de hals gemagnetiseerd zijn of worden. Het gebruik van reeds voorgemagnetiseerde magneten is eenvoudiger dan in situ magnetisatie van deze magneten. In situ magnetisatie heeft echter als voordeel dat de eigenschappen van de magnetische foeusseerlens niet a priori door de 25 keuze van de magnetisaties van de magneten beperkt wordt. Het is bijvoorbeeld mogelijk om, indien een van de magneten van de magnetische foeusseerlens een vastgestelde magnetisatie bezit, de andere magneet in situ zo te magnetiseren dat coma of de beelddraaing of een combinatie van deze eigenschappen geminimaliseerd wordt.The magnets can be or become magnetized before, during and after application on or in the neck. Using pre-magnetized magnets is easier than in situ magnetization of these magnets. However, in situ magnetization has the advantage that the properties of the magnetic fusing lens are not a priori limited by the choice of the magnetizations of the magnets. For example, if one of the magnets of the magnetic fusing lens has a determined magnetization, it is possible to magnetize the other magnet in situ so that coma or image rotation or a combination of these properties is minimized.

Claims

1. A cathode ray tube, comprising at least one electron gun for generating an electron beam, a deflection coil system for an electron beam and a magnetic focusing lens for generating a magnetic field for focusing an electron beam consisting of two permanent magnets with at least substantially opposite magnetic orientation surrounding the electron beam and generating magnetic fields which are substantially symmetrical with respect to an axis, at least substantially coaxial with the axis of the electron beam and attenuate each other outside the magnetic focusing lens, characterized in that the magnetic field of the focusing lens is essentially asymmetrical relative to the center of the lens and that the magnetic fields of the magnets attenuate each other more strongly in the space where the electron beam is deflected by the field of the deflection coil system than in the space on the other side of the focusing lens.

2. A cathode ray tube according to claim 1, characterized in that the absolute extremum of the magnetic axis field of the magnet, which is closest to the deflection space, coincides at least substantially with the extremum, of the same sign, of the magnetic axis field of the other magnet within the magnetic focusing lens.

A cathode ray tube according to claim 1 or 2, characterized in that the magnets are adapted to substantially minimize coma.

A cathode ray tube according to claim 1 or 2, characterized in that the magnets are adapted to substantially minimize image rotation.

A device containing a cathode ray tube according to any one of the preceding claims.

A method of manufacturing a cathode ray tube according to any one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnets are magnetized in situ after mounting on or in the neck of the cathode ray tube. t '