Brevet FR2477316A1 — publié le 19810904

La présente invention est relative à des tubes images cou- leurs comportant des canons à électrons perfectionnés en ligne et elle vise plus particulièrement des perfectionnements apportés à de tels canons en vue d'obtenir des lentilles focales allongées présentant une aberration sphérique réduite. On sait qu'un canon électronique en ligne est conçu et réa- lisé de façon à engendrer ou initier de préférence trois fais- ceaux électroniques dans un plan commun et à diriger ces faisceaux le long de trajectoires convergentes dans ce plan, vers un point ou petite aire ou zone de convergence situé à proximité de l'écran du tube. Dans un type connu de canon électronique en ligne, tel que celui décrit dans le brevet américain n0 3 873 879, les lentilles de Localisation électroniques principales pour focaliser les faisceaux électroniques, sont formées entre deux électrodes que l'on désigne généralement première et seconde électrodes d'accélération et de Localisation. Ces électrodes comprennent deux éléments en forme de coupe, dont les parois inférieures, ou fonds, sont dirigées l'une en regard de l'autre. Chacune des parois inférieures comporte trois ouvertures afin de permettre le passage des trois faisceaux électroniques et pour former trois lentilles focales principales séparées, une pour chaque faisceau électronique. Selon un exemple de réalisation préféré d'un tel canon électronique connu, le diamètre total du canon est tel que ce dernier puisse s'introduire dans un col d'un tube de 29 mm. En raison de cette exigence dimensionnelle, les trois lentilles de Localisation sont très étroitement espa- cées les unes par rapport aux autres, ce qui nécessite une limi- tation et des contraintes sévères lors de la conception de la lentille focale. Il est en effet bien connu des techniciens dans ce domaine que plus important est le diamètre de la lentille fo- cale, plus petite est l'aberration sphérique qui diminue la qua- lité de Localisation. Outre le diamètre de la lentille de Localisation, l'espace- ment entre les surfaces d'électrode de la lentille est important étant donné qu'un espacement plus important entraîne un gradient de tension plus faible ce qui réduit également l'aberration sphé- rique. Malheureusement, un espacement plus important entre des électrodes au-delà d'une limite particulière (de façon typique 1,27 mm) n'est pas possible en raison de la courbure du faisceau 2 22477316 résultant des charges électrostatiques sur le verre du col qui pénètrent dans l'espace entre les électrodes et qui entraînent un défaut de convergence du faisceau électronique. Par conséquent il existe un besoin d'autres conceptions d'électrodes de len- tilles de Localisation principales permettant d'obtenir des len- tilles de Localisation amélioréesprésentant une aberration sphé- rique réduite. Dans le canon électronique selon la présente invention, la lentille de Localisation principale est formée par deux électro- des espacées. Chaque électrode comporte un élément muni d'une pluralité d'ouvertures séparées, en un nombre égal à celui des faisceaux électroniques, et une plaque de lentille, espacée dudit élément et reliée électriquement à celui-ci. Les plaques de lentille des deux électrodes sont adjacentes et espacées l'une de l'autre et elles sont situées entre les éléments des électro- des munis des pluralités d'ouvertures. Chaque plaque de lentille comprend un trou unique important dont la largeur est plus grande que la somme des largeurs des ouvertures de l'élément respectif dans le plan commun des trajectoires de faisceaux électroniques. Dans l'exemple de réalisation décrit ici, le trou est constitué d'une pluralité d'ouvertures se chevauchant,dont le nombre est égal à celui des faisceaux électroniques. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les dessins: - la figure 1 est une vue en plan, partiellement en coupe axiale, d'un tube image couleur à masque d'ombre dans lequel peut être mis en oeuvre un mode de réalisation de cette in- vention; - la figure 2 est une vue partiellement en coupe axiale du canon électronique représenté en traits interrompus sur la figure t; - la figure 3 est une vue en coupe axiale de l'électrode G3 du canon électronique représenté à la figure 2; - la figure 4 est une vue frontale de la plaque de lentille du canon électronique de la figure 2, selon la ligne 4-4 de la figure 3; - les figures 5 et 6 sont des vues en coupe axiale, du dessus et de côté, respectivement, des électrodes de lentille de focalisation d'un canon électronique selon la technique anté- rieure montrant quelques-unes des lignes d'équipotentiel des champs de lentille électrostatique de Localisation, la vue de la figure 6 étant prise selon la ligne 6-6 de la figure 5 - len figures 7 et 8 sont des vues en coupe axiale, du dessus et du c3té respectivement des électrodes de lentille de foca- lisation du canon électronique de la figure 2 montrant quelques unes des lignes d'equipotentiel des champs de lentille élec- trostatique de Localisation, la vue de la figure 8 étant prise selon la ligne 8-8 de la figure 7, et, - la figure 9 est une vue en plan de l'électrode G4 du canon électronique de la figure 2-vue selon la ligne 9-9 de la fi- gure 2. La figure 1 est une vue en plan d'un tube image couleur rectangulaire comportant une enveloppe en verre 10 qui comporte un panneau de plaque frontale rectangulaire-12 et un col tubu- laire 14, ces deux éléments étant raccordés par une partie tron- conique rectangulaire en forme d'entonnoir 16. Le panneau com- prend une plaque frontale d'observation 18 et un flasque ou une paroi latérale 20 qui est scellée sur la partie tronconique 16. Un écran de mosaïque de luminophores tricolores 22 est supporté par la surface interne de la plaque frontale 18. Cet écran Z2 est de préférence un écran de lignes sur lequel les lignes de luminophores s'étendent sensiblement perpendiculairement au ba- layage de la ligne de trame de haute fréquence du tube (perpendi- culaire au plan de la figure 1). Un masque d'ombre ou électrode de sélection de couleurs 24 pourvu d'une pluralité de perfora- tions est monté, de façon amovible, par tout moyen approprié classique, en relation d'espacement prédéterminé par rapport à l'écran 22. Un canon électronique en ligne amélioré 26, repré- senté schématiquement par le contour en trait interrompu sur la figure 1, est monté centralement à l'intérieur du col 14 de façon à engendrer et diriger trois faisceaux électroniques 28 le long de trajectoires convergentes coplanaires au-travers du mas- que 24, vers l'écran 22. Le tube représenté sur la figure 1 a été conçu et réalisé de manière à être utilisé avec un collier de déviation magnéti- que externe, tel que le collier 30, représenté de façon schéma- tique sur cette figure 1, entourant le col 14 et la partie tron- conique 12 au voisinage de la liaison de ces deux éléments, afin de soumettre les trois faisceaux 28 auxflux magnétiquethorizontal et vertical, pour assurer le balayage des faisceaux horizontale- ment et verticalement, respectivement, selon une trame rectangu- laire sur l'écran 22. Le plan initial de déviation (pour une dé- viation nulle) a été représenté sur la figure 1 par le plan P-P sensiblement au milieu du collier 30. En raison des champs li- mites (champ de frange), la zone de déviation du tube s'étend axialement depuis le collier 30 dans la région du canon 26. Pour ne pas compliquer le dessin, on n'a pas représenté sur la figure 1, la courbure réelle des trajectoires de faisceau dévié dans la zone de déviation. Les détails du canon 26 ont été représentés sur la figure 2. Le canon comprend deux tiges supports en verre 32 sur lesquelles sont montées les diverses électrodes. Ces électrodes comprennent trois cathodes coplanaires équi-espacées 34 (une pour chacun des faisceaux), une électrode grille de commande 36 (GI), une élec- trode grille d'écran 38 (G2), une première électrode d'accélé- ration et de focalisation 40 (G3) et une seconde électrode de focalisation et d'accélération 42 (G4), ces diverses électrodes étant espacées le long des tiges de verre 32 dans l'ordre indi- qué. Toutes les électrodes possèdent trois ouvertures en ligne afin de laisser le passage à trois faisceaux électroniques co- planaires. La lentille électrostatique-de focalisation principa- le du canon 26 est formée entre l'électrode G3, 40 et l'élec- trode G4, 42. L'électrode G3, 40 comporte trois éléments en forme de coupe 44, 46 et 48. Les extrémités ouvertes de deux de ces éléments 44 et 46 sont fixées l'une à l'autre et l'extrémité ou- verte du troisième élément 48 est fixée à l'extrémité fermée du second élément 46. L'électrode G4, 42 est également en forme de coupe, mais son extrémité ouverte est obturée par une plaque perforée 50. Deux plaques de lentilles sensiblement identiques 52 et 54 sont individuellement, électriquement connectées aux parties en forme de coupe des électrodes 40 et 42, respectivement, afin de former une partie de ces électrodes. Une de ces plaques lentilles (ou plaque de lentille) 52 a été représentée en plus grand dé- tail sur les figures 3 et 4. La plaque lentille 52 est plate et elle possède trois grandes ouvertures circulaires en ligne se chevauchant 56, 58 et 60,qui sont espacées les unes des autres de façon à être sécantes afin de constituer un trou continu uni- que sans séparation entre les ouvertures circulaires 56, 58 et 60. La plaque de lentille 52 est espacée de l'extrémité fermée de la coupe G3, 48 d'une distance égale à environ le quart du diamètre d'une portion de trou circulaire 56, 58 ou 60 dans la plaque 52. La coupe G3, 48 possède trois ouvertures 64, 56 et 68 de diamètre plus petit que celui des ouvertures 56, 58 et 60 de la plaque de lentille 52. Ces ouvertures 64, 66 et 68 sont centrées sur les ouvertures 56, 58 et 60 de la plaque 529 mais, en raison de leur diamètre réduit, elles sont séparées les unes des autres par des bandes de séparation 70 et 72 dans la coupe G5, 48. Le mode de réalisation de l'autre plaque de lentille 54 et sa disposition par rapport à la coupe G4 sont similaires au mode de construction de la plaque de lentille 54 et à la posi- tion de celle-ci par rapport à la coupe G3, 48. Les figures 5 et 6 sont/vues de dessus et en élévation laté- rale en coupe, respectivement, des deux électrodes 74 et 76 qui constituent les lentilles de Localisation principales d'un canon électronique selon la technique antérieure du type unifié. L'élec- trode 74 constitue l'électrode G3 et l'électrode 76 est l'élec- de G4. L'électrode 74 est en forme de coupe et elle comporte trois ouvertures séparées 78, 80 et 82 dans sa paroi de fond. De même, l'électrode 76 est en forme de coupe et elle comporte trois ouvertures séparées 84, 86 et 88 dans sa paroi de fond. Lors du fonctionnement du tube, on applique un potentiel de 7 KV à l'électrode G3, 74 et un potentiel de 25 KV est appliqué à l'électrode G4, 76. En raison de l'existence de ces potentiels, il s'établit un champ électrostatique au voisinage des ouver- tures 78, 80 et 82 de l'électrode G3 et des ouvertures 84, 86 et 88 de l'électrode G4. La forme des lignes d'equi-potentiel de ce champ électrostatique détermine les lentilles de focalisation principales du canon électronique selon l'état antérieur de la technique. Sur les figures 5 et 6 on a représenté quelques-unes de ces lignes d'equipotentiel 90. Une comparaison de ces lignes d'equipotentiel 90 montre que la courbure des lignes extérieures dans la vue de dessus selon la figure 5 est sensiblement infé- rieure à la courbure des lignes extérieures 901 de la vue latérale de la figure 6. Une telle différence de courbure se remarque particulièrement sur les lignes d'equipotentiel de 8, a,5, 22 et 24 kV. En raison de cette différence de courbure, dé- signée par "astigmatisme", un faisceau électronique 92 traver- sant les ouvertures centrales 90 et 86 sera focalisé plus verti- calement, comme représenté sur la figure 6, que horizontalement, comme représenté sur la figure 5. Cependant, comme on peut le voir sur la figure 5, les deux faisceaux électroniques extérieurs présentent des courbures de lignes électrostatiques plus grandes que le faisceau central et ils sont donc légèrement plus focali- sés horizontalement que le faisceau central, ce qui entraîne un astigmatisme légèrement plus faible pour les faisceaux extérieurs. Comme on le voit mieux sur les figures 7 et 8, le canon élec- tronique perfectionné 26 représenté sur la figure 2, présente des lentilles de Localisation principales qui possèdent une aber- ration spérique sensiblement réduite par rapport à celle décrite ci-dessus relative au canon électronique selon la technique an- térieure représenté sur les figures 5 et 6. La réduction de l'aberration sphérique résulte de l'augmentation de l'épaisseur de la lentille de Localisation principale et de l'augmentation de la taille de cette lentille. L'épaisseur de la lentille est augmentée en augmentant l'encombrement extérieur des composants d'électrodes qui constituent la lentille de focalisation princi- pale et la taille de la lentille est augmentée en raison de la présence des gros trous dans les plaques de lentilles 52 et 54, formés par le chevauchement des trois ouvertures dans chaque plaque. Sur les vues de dessus et latérale représentées aux fi- gures 7 et 8 respectivement on peut voir quelques-unes des li- gnes d'equipotentiel 94 et 94' du champ de Localisation princi- pal du canon électronique perfectionné 26. Ainsi qu'on peut le voir, la courbure verticale des ligne's d'equipotentiel, repré- sentées sur la figure 8, est bien plus proche de la courbure horizontale, représentée sur la figure 7, que celle visible sur les vues similaires, pour un canon électronique selon la techni- que antérieure. En raison de cette similarité de courbure, un canon électronique traversant l'une des lentilles de focalisa- tion sera focalisé de façon plus égale dans les plans vertical et horizontal. Par conséquent, le type d'astigmatisme précédem- ment noté en ce qui concerne le canon selon l'état antérieur de 2 2477316 la technique (figure 5 - 6) est fortement réduit. Généralement, dans le canon perfectionné 26, l'espacement entre la plaque de lentille 52 et la surface la plus rapprochée de la coupe lentille 48 de l'électrode, est grossièrement de l'ordre du quart de la valeur du diamètre des portions d'ouverture de la plaque de lentille. Le diamètre des ouvertures de la coupe de lentille 48/choisi de façon à toucher juste une ligne d'equi- potentiel à l'intérieur d'un rapport de l'ordre de 4 %a de la va- leur de la tension d'électrode qui existerait si la coupe 48 n'existait pas. Dans l'exemple de réalisation représenté sur le dessin, cette ligne de 4%,o constitue sensiblement un demi-cercle. L'espacement des quatre éléments formant la lentille-de focalisa- tion principale doit être suffisamment étroit de façon à empêcher le chargement du col d'incurver les faisceaux électroniques. Etant donné que les plaques de lentille 52 et 54 ne compor- tent pas de séparations entre les parties d'ouverture qui consti- tuent les gros trous uniques (par exemple le trou 62 dans la plaque 52), il existe un astigmatisme à effet de fente, formé par la lentille de focalisation principale, en raison de la péné- tration du champ de focalisation au travers des zones dépourvues de bandes de séparation. Cet effet peut être décelé en comparant la compression des lignes d'equipotentiel 94 sur les côtés de l'exemple de réalisation de la figure 7, à la compression des mêmes lignes sur les deux zones proches du centre de la lentille de Localisation. Cette pénétration de champ entraîne pour la lentille de Localisation une résistance verticale supérieure à sa résistance horizontale. Une correction de cet astigmatisme est réalisée dans le canon électronique 26 représenté sur la fi- gure 2, en prévoyant une ouverture en forme de fente horizontale es. à la sortie de l'électrode G4, 42. Cette fente/optimale pour une largeur égale à la moitié du diamètre de la lentille et elle est espacée d'une valeur de l'ordre de 86%o du diamètre de la len- tille, de la surface opposée de l'électrode G4. Cette fente est constituée par deux bandes 96 et 98, visibles sur les figures 2 et 9, soudées sur la plaque perforée 50 de l'électrode G4, 42 de manière à s'étendre sur les trois ouvertures de la plaque 50. On a indiqué dans le Tableau ci-après quelques dimensions typiques du canon électronique 26, représenté sur la figure 2. TABLZAU Diamètre interne du col au tube Espacement coupe électrode 48 - plaque- de lentille 42 Espacement partie de coupé de l'électrode 42 - plaque de lentille 54 Espacement entre plaques de lentille 52 et 54 Epaisseur des plaques de lentille 52 et 54 Espacement centre à centre entre les ouvertures adjacentes de l'électrode G3, 40 Diamètre interne des ouvertures 64, 66 et 68 dans l'électrode G3, 40 Diamètre des portions d'ouverture 56, 58 et 60 constituant le trou 62 dans la plaque 52 Espacement entre les bandes 96 et 98 86% du diamètre de la lentille de focalisation 29,00 mm 1,27 mm 1,27 mm 1,27 mm 0,38 mm 6,60 mm ,44 mm 6,99 2,79 4,70 mm mm mm Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limi- tée aux divers exemples de réalisation décrits et représentés mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REENDICATIONS 1.- Tube-image couleur qui comprend un canon électronique en ligne pour engendrer et diriger une pluralité de faisceaux électroniques le long de trajectoires coplanaires vers un écran dudit tube, ce canon comprenant une lentille de focalisation principale formée par deux électrodes espacées pour focaliser les faisceaux électroniques, chaque électrode comprenant un élément qui possède une pluralité d'ouvertures séparées en un nombre égal à celui des faisceaux électroniques, ce tube-image couleur étant caractérisé en ce que chaque électrode (40, 42) comporte également une plaque de lentille (52, 54) qui est espacée audit élément (48, 42) et électriquement connectée à celui-ci, les plaques de lentille des deux électrodes étant adjacentes et es- - pacées l'une de l'autre et situées entre les éléments des élec- trodes munis de la pluralité d'ouvertures (54, 66, 68), chaque plaque de lentille comprenant un gros trou unique (62) dont la largeur est plus grande que la somme des largeurs des ouvertures de l'élément respectif dans le plan commun. 2.- Tube-image couleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le trou dans chaque plaque est formé par une pluralité d'ouvertures se chevauchant (56, 59, 60) en nombre égal à celui des faisceaux électroniques. 3.- Tube-image couleur selon la revendication 2, caracté- risé en ce que les centres des ouvertures séparés dans chaque élément d'électrode sont alignés avec les centres des ouvertures qui se chevauchent dans la plaque de lentille connectée électri- quement à l'élément. 4.- Tube-image couleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les ouvertures des plaques de lentille présentent des diamètres plus importants que la valeur de l'espacement entre des ouvertures adjacentes des plaques de lentille de façon à constituer les trous uniques importants dans lesdites plaques.