NL8800235A - Beeldweergeefinrichting met bewikkelde compensatiering. - Google Patents

Description

•i§ ?HN 12416 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Beeldweergeefinrichting met bewikkelde compensatiering.

De uitvinding heeft betrekking op een beeldweergeefinrichting voorzien van een beeldbuis, waarvan het achterste gedeelte bestaat uit een cilindervormige hals waarin zich een inrichting bevindt voor het opwekken van elektronenbundels, terwijl het 5 voorste gedeelte een trechtervorm heeft, waarbij het wijdste deel zich aan de voorzijde bevindt en een beeldscherm met fosforen bevat, alsmede van een rond een deel van de beeldbuis gemonteerde elektromagnetische afbuigeenheid voor het afbuigen van elektronenbundels over het beeldscherm, bevattende een lijnafbuigspoel met twee aan weerskanten van 10 een symaetrievlak gelegen lijnafbuigspoelhelften en een beeldafbuigspoel, en van een compensatiespoelsysteem voor het opwekken van een magnetisch coapensatieveld dat in een ruimte vóór het beeldscherm tegengesteld gericht is aan het lijnfrequente stralingsveld in dat gebied.

15 Een dergelijke beeldweergeefinrichting met middelen voor het compenseren van (lijnspoeljstrooivelden is bekend uit EP-A 220 777.

Recentelijk zijn er voor bepaalde typen beeldweergeefinrichtingen, en wel met name voor monitoren, strengere normen ingevoerd ten aanzien van het magnetische stoorveld dat zij om 20 zich heen mogen produceren. Een belangrijke bron van magnetische stoorvelden is de lijnafbuigspoel, daar deze, in tegenstelling tot de beeldafbuigspoel, met hoogfrequente stromen (frequenties in het gebied van 10 tot 100 kHz) bedreven wordt. Het is nu eenmaal niet mogelijk om een goed werkende afbuigspoel te ontwerpen die geen strooiveld 25 produceert. Zou men het strooiveld door middel van een afscherming willen elimineren, dan is een dergelijke afscherming pas effectief als de beeldbuisafbuigeenheid combinatie ook aan de beeldschermzijde wordt afgeschermd. Weliswaar is het uitwendige magnetische veld van een afbuigeenheid niet erg sterk; op een afstand van 50 cm van de voorkant 30 van een afbuigeenheid voor een 110° monochrome beeldbuis is de veldsterkte al afgenomen tot ongeveer 1% van de sterkte van het aardmagnetisch veld, maar het is de verandering van het veld in de tijd t .8800235 PHN 12416 2 die van belang is. Veldveranderingen kunnen storingen in andere elektronische apparatuur veroorzaken, terwijl er verder onderzoekingen gaande zijn om vast te stellen in hoeverre de menselijke gezondheid er door beïnvloed wordt. Heden ten dage, met het toenemen van de 5 lijnfrequenties en dus steeds kortere flyback tijden, neemt de tijdafgeleide van het veld van de afbuigeenheid ook toe.

In de bovengenoemde octrooipublikatie wordt voor compensatie van het lijnafbuigstrooiveld de toepassing beschreven van een compensatiespoelsysteem dat bij bekrachtiging een compenserend 10 magnetisch dipoolveld opwekt. Dit dipoolveld kan verkregen worden door één spoel, waarvan de windingen in hoofdzaak in één plat vlak liggen (een "stroomlus"), welke spoel het juiste aantal windingen, het juiste oppervlak en de juiste oriëntatie heeft, te bekrachtigen. Het bekrachtigen kan b.v. gebeuren door de compensatiespoel in serie met, of 15 parallel aan, de lijnafbuigspoel te schakelen. Het compensatieveld kan op alternatieve wijze verkregen worden door twee "stroomlussen", die gepositioneerd zijn aan weerszijden van de lijnafbuigspoel, welke stroomlussen het juiste aantal windingen, het juiste oppervlak en de juiste oriëntatie hebben, te bekrachtigen. Het bekrachtigen kan ook in 20 dat geval b.v. gebeuren door de door de stroomlussen gevormde compensatiespoelen in serie met, of parallel aan, de lijnafbuigspoel te schakelen.

Bij voorkeur zijn de compensatiespoelen groot om hun energie-inhoud te reduceren.

25 Een probleem is echter dat in veel typen weergeefinrichtingen (i.h.b. monitoren) de ruimte ontbreekt om grote spoelstelsels, op de juiste plaats, aan te brengen. Daardoor moeten dan relatief kleine (te kleine) compensatiespoelen gebruikt worden, waardoor de stralingscompensatie veel (lijnafbuig)energie gebruikt. Bovendien 30 wordt de gevoeligheid van de lijnafbuigspoel nadelig beïnvloed in het geval dat het compensatiespoelsysteem in serie met de lijnafbuigspoel is geschakeld. De zelfinductie neemt dan toe.

Aan de uitvinding ligt de opgave ten grondslag maatregelen te verschaffen die een compensatie van het stralingsveld van 35 de lijnafbuigspoel mogelijk maken die minder energie gebruikt en minder gevoeligheid kost dan de bekende maatregelen.

Deze opgave wordt volgens de uitvinding opgelost doordat .SB00235 PHR 12416 3 * de inrichting van de in de aanhef genoemde soort een compensatiespoelsysteeo heeft dat twee een kern van magnetiseerbaar materiaal omvattende spoelen bevat die tussen het beeldscherm en de afbuigeenheid in een vlak evenwijdig aan het beeldscherm gepositioneerd 5 zijn nabij plaatsen waar het symmetrievlak van de lijnafbuigspoel de beeldbuis doorsnijdt.

De eenvoud van deze oplossing voor stralingscompensatie, die berust op het gebruik van een kern van magnetiseerbaar materiaal omvattende toroldale of zadelspoelen, is superieur aan alle tot nu 10 bekende oplossingen van dit probleem, die berusten op het gebruik van kernloze, oftewel luchtspoelen. Een spoel die een kern van magnetiseerbaar materiaal omvat neemt weinig ruimte in en het verlies in gevoeligheid is uiterst gering, in een bepaald geval b.v. 5x minder dan bij een bekende, van één luchtspoel boven en één luchtspoel 15 onder de afbuigeenheid gebruik makende oplossing.

Een voorkeursvorm van de inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat de twee spoelen één en dezelfde, evenwijdig aan het beeldscherm geplaatste, gesloten ringvormige kern omvatten die de beeldbuis op een positie vóór de afbuigeenheid 20 omgeeft. Het gebruik van een gesloten ringvormige kern, die de buis omgeeft, en van twee spoelen voorzien is, heeft het voordeel van een grote gevoeligheid.

Een alternatief is het gebruik van een apart ringsegment voor elke spoel wat voordelen heeft bij het wikkelen en monteren.

25 Voor een optimale werking is het in beide gevallen, maar i.h.b. in het geval van het gebruik van één separaat ringsegment voor elke spoel, van belang, dat de projectie van de ringkern of ringkernsegmenten op het symmetrievlak van de lijnafbuigspoel een afmeting evenwijdig aan het beeldscherm heeft die groter is dan de 30 afmeting loodrecht op het beeldscherm.

Een verder belangrijk aspect is dat de ring, resp. de ringsegmenten, met de bijbehorende spoelen zo gunstig mogelijk gepositioneerd kunnen worden.

Door de positionering op een zekere afstand vóór de 35 afbuigeenheid kan er bereikt worden dat de (magnetiseerbare) ring, resp. de ringsegmenten, zo weinig mogelijk magnetische flux van de lijnafbuigspoel invangen. Dit betekent weliswaar dat er enerzijds geen .8800235 ¥ ΡΗΝ 12416 4 afschermende werking is (daar berust de uitvinding dan ook niet op), maar anderzijds is er evenmin een substantiële beïnvloeding van het lijnafbuigveld en zijn er met name vrijwel geen bijwerkingen op convergentie en raster. In het geval dat de compensatiespoelen spoelen 5 van het zadeltype zijn, blijkt bovendien de nevenwerking op landing minimaal te zijn.

Het is in het kader van de uitvinding mogelijk om de magnetiseerbare ring, resp. de ringsegmenten, met de bijbehorende spoelen op een zodanig axiale positie te plaatsen dat de spoelen in 10 een vlak liggen dat het denkbeeldige stralingscentrum van de lijnafbuigspoel althans nagenoeg bevat.

Dit betekent dat het denkbeeldige stralingscentrum van het compensatiespoelsysteem dan althans nagenoeg samenvalt met het denkbeeldige stralingscentrum van de afbuigeenheid. Tengevolge van het 15 feit dat de diameter van de lijnafbuigspoel en de hem omgevende yokering in de richting van het beeldscherm toeneemt, valt het stralingscentrum van de afbuigeenheid namelijk niet samen met zijn mechanische centrum, maar ligt het op kleine afstand (enkele centimeters) vóór de afbuigeenheid (in de beeldbuis). Dit betekent dat het bij de bekende 20 oplossingen niet mogelijk is om de compensatiespoel of spoelen zodanig te positioneren dat het stralingscentrum van het compensatiespoelsysteem samenvalt met het stralingscentrum van de afbuigeenheid. Het gevolg hiervan is dat het opwekken van het compensatie(dipool)veld gepaard gaat met het opwekken van een hogere orde magneetveld (vierpoolveld, 25 zespoolveld afhankelijk van de gekozen configuratie). In het algemeen is het om aan de gestelde eisen te voldoen, noodzakelijk om dit hogere orde veld op zijn beurt te compenseren. Voor dit laatste is dan weer een extra compensatiespoelsysteem nodig. Dit probleem bestaat bij de inrichting volgens de uitvinding niet, omdat het mogelijk is om de ring, 30 cq. de ringsegmenten, van magnetiseerbaar materiaal die door de compensatiespoelen omvat worden zodanig te positioneren dat het stralingscentrum van het compensatiespoelsysteem althans nagenoeg samenvalt met het stralingscentrum van de afbuigeenheid.

Een praktische vorm van aansluiten van het 35 compensatiéspoelsysteem volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat de spoelen dezelfde wikkelrichting hebben en in bedrijf zodanig verbindbaar zijn met een lijnfrequente stroombron dat de velden die ze .8800235 £ PHN 12416 5 opwekken dezelfde richting hebben.

Enige uitvoeringsvoorbeelden van de uitvinding zullen aan de hand van de tekening worden toegelicht.

Figuur 1a toont een perspectivisch aanzicht van een 5 beeldweergeefinrichting wet een van een elektromagnetische afbuigeenheid met een compensatiespoelsysteem voorziene beeldbuis,

Figuur 1b toont schematisch de lijnafbuigspoel van de elektromagnetische afbuigeenheid met het compensatiespoelsysteem van Fig. la, 10 Figuur 2a toont schematisch een achteraanzicht van een beeldbuis waarop een compensatiespoelsysteem volgens de uitvinding is aangebracht,

Figuur 2b toont schematisch een spoel-buiscombinatie in langsdoorsnede met een compensatiespoelsysteem volgens de uitvinding, 15 Figuur 3 toont schematisch een buis-spoelcombinatie in langsdoorsnede met een conventioneel compensatiespoel arrangement,

Figuur 4a en Figuur 4b tonen compensatiespoel arrangementen volgens de uitvinding.

Figuur 1a toont een perspectivisch aanzicht van een in 20 een kast 1 geplaatste afbuigeenheid-beeldbuiscombinatie welke in het kader van de uitvinding voorzien is van een compensatiespoelsysteem 3.

Ter wille van de duidelijkheid zijn alle details die voor een goed begrip van de uitvinding niet van belang zijn weggelaten.

De beeldbuis 4 heeft een cilindervormige hals 5 en een 25 trechtervormig gedeelte 6 waarvan het wijdste deel zich aan de voorzijde van de buis bevindt en een (niet getekend) beeldscherm bevat.

Het beeldscherm bevat fosforen die, wanneer zij getroffen worden door elektronen, oplichten in een voorafbepaalde kleur. In het achterste gedeelte van de hals 5 bevindt zich een elektronenkanonsysteem 30 7 (schematisch aangegeven). Nabij de overgang tussen de hals 5 en het trechtervormige gedeelte 6 is op de buis een schematisch aangeduide elektromagnetische afbuigeenheid 8 aangebracht die onder meer een lijnafbuigspoel 9a, 9b (figuur 1b) bevat voor afbuiging van de elektronenbundels in horizontale richting x. Zoals in figuur 1b 35 schematisch is aangegeven bestaat de lijnafbuigspoel 9a, 9b i.h.a. uit twee zadelvormige spoelhelften die aan weerskanten van een symmetrievlak (het x-z vlak) liggen. Hier wordt in bedrijfstoestand een .8800235 PHN 12416 6 * zaagtandsvormige stroom met een frequentie tussen 10 en 100 kHz, bijvoorbeeld met een frequentie van ongeveer 64 kHz, doorheen gestuurd. In het algemeen is de lijnafbuigspoel 9a, 9b omgeven door een eveneens in figuur 1b schematisch aangegeven ringvormig kernelement 10 van 5 zachtmagnetisch materiaal, de zogenaamde yokering.

Ervan uitgaande dat het stralingsveld van een lijnafbuigspoel mèt yokering even groot maar tegengesteld is aan dat van een spoel zonder yokering is voor grote afstanden de lijnafbuigspoel op te vatten als een stroomkring met een gegeven magnetisch moment.

10 Het veld B0 in het stralingscentrum van een lijnafbuigspoel zónder yokering is te berekenen op ongeveer 30 Gauss.

Het veld van een practische deflectiespoel mèt yokering is ongeveer het dubbele.

Hoe het compenseren van dit stralingsveld bij een 15 conventionele oplossing in z'n werk gaat wordt getoond aan de hand van fig. 3.

Figuur 3 toont schematisch een beeldbuis 20 met een halszijdig elektronenkanon 21 en een frontzijdig beeldscherm 27. Op het buitenoppervlak van de beeldbuis 20 is een afbuigeenheid aangebracht 20 waarvan alleen de lijnafbuigspoel 26a, 26b schematisch getoond wordt.

Figuur 3 toont verder een deflectie unit met twee stellen compensatiespoelen, een "liggend" stel 22, 23 voor het in hoofdzaak opwekken van een dipool compensatieveld en een "rechtop staand" stel 24, 25 voor het in hoofdzaak opwekken van een vierpool-compensatieveld. Door 25 het aantal windingen van het opstaande stel anders te kiezen dan van het liggende stel en de stroomrichtingen zowel als de maten van het liggende en het opstaande stel goed te kiezen kan al een aanzienlijke veldreductie op afstanden vanaf ongeveer 50 cm gerealiseerd worden. T.a.v. het juist kiezen van de stroomrichtingen betekent dit met name 30 dat bij bekrachtiging van het ontstoringsspoelensysteem de stromen in de liggende delen in dezelfde richting lopen als de stromen in de overeenkomstige (axiale) delen van de lijnafbuigspoelen en dat de stromen in opstaande delen in een richting lopen die tegengesteld is aan de richting van de overeenkomstige (transversale) delen van de 35 lijnafbuigspoelen.

De werking va het spoelenarrangement van figuur 3 wordt aan de hand van het volgende duidelijk gemaakt. Het storende veld van ,8800235 ΡΗΝ 12416 7 .¾ een lijnafbuigspoel 26ar 26b kan globaal worden opgevat als een dipool in de buis 20 (= stroomlus 26'). Of anders gezegd: doordat de diameter van de lijnafbuigspoel 26a, 26b naar het beeldscherm 27 toe toeneemt, ligt het centrum vn het stralingsveld van de lijnafbuigspoel vóór de 5 lijnafbuigspoel. De compensatie gebeurt met de spoelen 22 en 23 welke symmetrisch t.o.v. het symmetrievlak van de lijnafbuigspoel 26a, 26b zijn aangebracht. Echter: ten gevolge van de afstand Δ tussen de spoelen 22 en 23 ontstaat er tevens een 6-pool component, en ten gevolge van de afstand Δ Z tevens een 4-pool component. Als de spoelen 22, 23 10 naar voren geschoven worden (om Δ Z en dus de 4-pool component te reduceren) moet ΔΥ-j toenemen en daarmee neemt de 6-pool component toe.

Houdt men ΔΥ^ klein, dan kan de 6-pool component wat gereduceerd worden door de diameter van de spoelen 22 en 23 te vergroten, wat wel tot gevolg heeft dat Δ Z toe moet nemen, omdat de spoelen niet in de 15 buis kunnen steken. Met de twee verticale spoelen 24 en 25 wordt voornamelijk een 4-pool opgewekt, evenredig met de grootte van de spoelen, de stroom door de spoelen en de afstand Δ Y2- Door een goed samenspel tussen spoelgroottes en stroomsterkten kunnen de 4- en 6-polen geneutraliseerd worden, zodat het uiteindelijke effect van het 20 compensatiespoelen arrangement naar buiten toe een dipoolveld is dat tegengesteld gericht is met het stralingsdipoolveld van de lijnafbuigspoel.

Een belangrijk nadeel is dus het stralingscentrum van het conventionele compensatiespoelen arrangement, zowel langs de y-as als 25 langs de z-as, niet samenvalt met het (denkbeeldige) stralingscentrum van de lijnafbuigspoel.

Bij de onderhavige uitvinding is dit nadeel onderkend, wat geleid heeft tot het ontwerp van een volkomen nieuw compensatiespoelen arrangement. Hierbij zijn twee compensatiespoelen 11, 30 12 gebruikt die een kern 13 van magnetiseerbaar materiaal omvatten (Fig. 1b, 2a, Fig. 2b). Bij het in fig. 1b getekende arrangement zijn de spoelen 11, 12, die elk maar weinig windingen behoeven te hebben (b.v. minder dan 10) toroidaal op één enkele ringvormige kern 13 gewikkeld, doch zoals hiervoor al is aangegeven, kan het voordelen 35 hebben om compensatiespoelen van het zadeltype te gebruiken. De kern 13, die uit hetzelfde materiaal, b.v. MnZn ferriet, gemaakt kan zijn als de ringkern van een afbuigeenheid is op enige afstand (b.v. enkele ---* .8800235 PHN 12416 8 cm) vóór de afbuigeenheid 8 met lijnafbuigspoel 9a, 9b en yokering 10 geplaatst om het (lijn)afbuigveld zo min mogelijk te beïnvloeden.

De kern 13 moet dus bij voorkeur niet direct op de frontzijdige geleidergedeelten van de lijnafbuigspoel 9a, 9b aanliggen. De 5 wikkelrichting en bekrachtiging van de spoelen 11, 12 is zodanig dat ze magneetvelden H, H' opwekken die dezelfde oriëntatie hebben.

Fig. 2a toont een beeldbuis, zoals de beeldbuis 2 uit fig. 1, met een compensatiespoel arrangement volgens de uitvinding in achteraanzicht, en fig. 2b in bovenaanzicht. De kern 13 met de spoelen 10 11 en 12 kan zodanig gepositioneerd worden, dat het stralingscentrum van het compensatiespoel systeem althans nagenoeg samenvalt met het stralingscentrum van de lijnafbuigspoel.

Het komt het effect van het compensatiespoel systeem volgens de uitvinding ten goede, als de spoelen van een ringvormige kern 15 14, of van ringkernsegmenten 15a, 15b voorzien zijn die een afmeting in de x-richting hebben die groter is dan hun afmeting in de z-richting.

Het gebruik van ringkernsegmenten zoals getoond in fig. 4b, kan tot een eenvoudigere montage leiden.

.880 0235

Claims (6)

1. Beeldweergeefinrichting voorzien van een beeldbuis, waarvan het achterste gedeelte bestaat uit een cilindervormige hals waarin zich een inrichting bevindt voor het opwekken van elektronenbundels, terwijl het voorste gedeelte een trechtervorm heeft, 5 waarbij het wijdste deel zich aan de voorzijde bevindt en een beeldscherm met fosforen bevat, alsmede van een rond een deel van de beeldbuis gemonteerde elektromagnetische afbuigeenheid voor het afbuigen van elektronenbundels over het beeldscherm, bevattende een lijnafbuigspoel met twee aan weerskanten van een symmetrievlak gelegen 10 lijnafbuigspoelhelften en een beeldafbuigspoel, en van een compensatiespoelsysteem voor het opwekken van een magnetisch compensatieveld, dat in een ruimte aan de voorzijde van het beeldscherm tegengesteld gericht is aan het lijnfrequente stralingsveld in dat gebied, met het kenmerk, dat het compensatiespoel systeem twee een 15 kern van magnetiseerbaar materiaal omvattende spoelen bevat die tussen het beeldscherm en de afbuigeenheid in een vlak evenwijdig aan het beeldscherm gepositioneerd zijn nabij plaatsten naar het genoemde symmetrievlak de beeldbuis doorsnijdt.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 20 de twee spoelen één en dezelfde, evenwijdig aan het beeldscherm geplaatste, gesloten ringvormige kern omvatten die de beeldbuis op een positie vóór de afbuigeenheid omgeeft.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat elke spoel afzonderlijk van op een kern in de vorm van een ringsegment 25 is voorzien, welke ringsegmenten in een vóór de afbuigeenheid gelegen vlak evenwijdig aan het beeldscherm zijn geplaatst het symmetrievlak van de lijnafbuigspoel doorsnijden.

4. Inrichting volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de projectie van de ringkern of ringkernsegmenten op het 30 symmetrievlak van de lijnafbuigspoel een afmeting evenwijdig aan het beeldscherm heeft die groter is dan de afmeting loodrecht op het beeldscherm.

5. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de spoelen in een vlak liggen dat het denkbeeldige stralingscentrum 35 van de lijnafbuigspoel althans nagenoeg bevat.

6. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de spoelen dezelfde wikkelrichting hebben en in bedrijf zodanig .8800235 4 PHN 12416 10 % verbindbaar zijn met een lijnfreguente stroombron dat de velden die ze opwekken dezelfde richting hebben. .8800235