Brevet FR2493039A1 — publié le 19820430

La présente invention est relative à des tubes images cou- leurs comportant des canons électroniques en ligne et elle vise plus particulièrement des perfectionnements apportés à de tels canons pour obtenir une lentille focale dilatée ou expansée avec une aberration sphérique réduite. Un canon électronique en ligne est conçu de façon à engendrer ou initier de préférence trois faisceaux électroniques dans un plan commun et à diriger ces faisceaux le long de trajectoires conver- gentes dans ce plan vers un point ou une petite zone de conver- gence située près de l'écran du tube. Dans un type de canon élec- tronique en ligne, tel que celui décrit dans le brevet américain n 3 873 879, les lentilles de Localisation électrostatiques prin- cipales, assurant la Localisation des faisceaux électroniques, sont formées entre deux électrodes désignées "première et seconde électrode de Localisation et d'accélération". Ces électrodes com- portent deux éléments en forme de coupe dont les parties posté- rieures se font face. Chaque fond ou partie inférieure de coupe comprend trois ouvertures permettant le passage de trois faisceaux d'électrons et assurant la formation de trois lentilles de foca- lisation principales séparées, une pour chaque faisceau électro- nique. Selon un mode de réalisation préféré, le diamètre total du canon électronique est tel que le canon peut etre logé dans le col d'un tube de 29 mm. En raison des exigences dimensionnelles, les trois lentilles de focalisation sont très étroitement espacées les unes par rapport aux autres, ce qui entraîne une limitation sévère en ce qui concerne la conception de la lentille focale. L'homme de l'art sait que plus important est le diamètre de la lentille focale, plus faible est l'aberration sphérique qui limite la qualité de Localisation. Outre le diamètre de la lentille de Localisation, un autre facteur important est constitué par l'espacement entre les surfa- ces d'électrodes de la lentille étant donné qu'un espacement très important assure un gradient de tension mieux approprié dans la lentille, ce qui réduit également l'aberration sphérique. Malheu- reusement, un espacement très important entre les électrodes, dépassant une limite déterminée (typiquement de l'ordre de 1,27 mm) n'est pas admissible en raison d'une courbure du faisceau prove- nant des charges électrostatiques sur le verre du col du tube pénétrant dans l'espace compris entre les électrodes, qui provoque un défaut de convergence du faisceau électronique. Par conséquent, le besoin se fait sentir d'améliorer la conception des électrodes de lentille de focalisation principale permettant d'obtenir des lentilles perfectionnées ayant une aberration sphérique réduite. La présente invention se propose d'apporter cette améliora- tion. Dans un canon électronique selon l'invention la lentille de focalisation principale est formée par deux électrodes espacées. Chaque électrode comporte une pluralité d'ouvertures dont le nombre est égal à celui des faisceaux électroniques. Chaque élec- trode comporte une bordure périphérique, les bordures périphéri- ques des deux électrodes se faisant face. La partie perforée de chaque électrode est située dans un évidement ménagé à partir de la bordure. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent divers 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 mettant en oeuvre la présente invention; - la figure 2 est une vue en coupe axiale partielle du canon électronique représenté en traits interrompus sur la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe axiale des électrodes G3 et G4 du canon électronique représenté sur la figure 2; - la figure 4 est une vue frontale du canon électronique de la figure 2 selon 4-4 de la figure 3; - les figures 5 et 6 sont respectivement des vues latérales et en plan, en coupe axiale, des électrodes d'une lentille de focalisation d'un canon électronique selon la technique anté- rieure montrant quelques lignes equipotentielles des champs électrostatiques de la lentille de focalisation. La vue de la figure 6 est prise selon 6-6 de la figure 5; - les figures 7 et 8 sont respectivement des vues latérales et en plan des électrodes de la lentille de focalisation du canon électronique de la figure 2, montrant quelques lignes equipotentielles des champs électrostatiques de la lentille de focalisation. La vue de la figure 8 est 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, prise selon la ligne 9-9 de la figure 2; La figure 1 est une vue en plan d'un tube image couleur rec- tangulaire ayant une enveloppe en verre 10 qui comprend une plaque de panneau frontal rectangulaire 12 et un col tubulaire, ces deux éléments étant reliés par une partie tronconique rectangulaire en forme d'entonnoir 16. Le panneau comprend une plaque frontale d'observation 18 et une paroi latérale ou rebord périphérique 20 qui est scellé sur la partie tronconique 16. Un écran 22, consti- tué par une mosalque de luminophores tricolores, est supporté par la surface interne de la plaque frontale 18. L'écran est de pré- férence un écran de lignes, les lignes de luminophores s'étendant sensiblement perpendiculairement au balayage de lignes de la trame à haute fréquence du tube (perpendiculaire au plan de la figure 1). Une électrode de sélection de couleur ou masque d'ombre 24, munie d'une pluralité d'ouvertures ou perforations, est monté amovible, à l'aide de moyens classiques, de façon à être espacé par rapport à l'écran 22. Un canon électronique perfectionné en ligne 26, illustré schématiquement par les traits interrompus sur la figure 1, est monté au centre à l'intérieur du col 14 de façon à engendrer trois faisceaux électroniques 28 et à les diriger le long de trajectoires coplanaires convergentes au travers du masque 24 vers l'écran 22. Le tube de la figure 1 est conçu de façon à être utilisé avec un collier externe de déviation magnétique, tel que le collier 30, représenté schématiquement entourant le col 14 et la partie tron- conique 12 au voisinage de la jonction de ces deux éléments du tube. Lorsqu'il est excité, le collier 30 soumet les trois fais- ceaux 28 à des flux magnétiques horizontaux et verticaux qui en- traînent un balayage horizontal et vertical, respectivement, d'une trame rectangulaire sur l'écran 22. Le plan initial de déviation (pour une déviation nulle) est illustré par la ligne P-P de la figure 1, sensiblement au milieu du collier 30. En raison des champs limites (situés sur les bords), la zone de déviation du tube s'étend axialement, à partir du collier 30 dans la région du canon 26. Pour des raisons de simplification, la courbure réelle des trajectoires de faisceaux déviés dans la zone de déviation n'a pas été représentée sur la figure 1. Les détails du canon 26 sont représentés sur les figures 2 à 4. Le canon comprend deux tiges de support en verre 32 sur les- quelles sont montées les diverses électrodes. Ces électrodes com- prennent trois cathodes coplanaires equi-espacées 34 (une pour chaque faisceau), une grille de commande 36 (GI), une grille - d'écran 38 (G2), une première électrode de focalisation et d'ac- célération 40 (G3) et une seconde électrode de Localisation et d'accélération 42 (G4), ces électrodes étant espacées dans l'ordre ci-dessus, le long des tiges de verre 32. Toutes les électrodes qui suivent les cathodes comportent trois ouvertures en ligne pour permettre le passage de trois faisceaux électroniques coulanaires. La lentille de focalisation électrostatique principale dans le canon 26 est formée entre l'électrode-40 (b3) et l'électrode 42 (G4). L'électrode (G3) 40 est munie de quatre éléments en forme de coupe 44, 46, 48 et 50. Les extrémités ouvertes de deux de ces éléments, 44 et 46, sont fixées l'une à l'autre et les extrémités ouvertes des deux autres éléments,48 et 50 sont également fixées l'une à l'autre. L'extrémité fermée du troisième élément 48 est fixée à l'extrémité fermée du second élément 46. Bien que l'élec- trode (G3) 40 soit représentée sous la forme d'une structure en quatre éléments, elle peut être réalisée à partir d'un nombre quelconque d'éléments, y compris un élément masque de m8me lon- gueur. L'électrode (G4) 42 représente également la forme d'une coupe, mais son extrémité ouverte est obturée par une placue per- forée 52. Les extrémités obturées se faisant face de l'électrode 40 (G5) et de l'électrode 42 (G4) sont respectivement munies d'évi- dements importants 54 et 56. Les évidements 54 et 56 sont ménagés sous la forme de renfoncements dans la partie de l'extrémité fer- mée de l'électrode 40 (G3) qui comporte trois ouvertures 58, 60 et 62, à partir de la partie de l'extrémité fermée de l'électrode 42 (G4) qui comporte trois ouvertures 64, 66 et 68. Les parties restantes des extrémités de l'électrode 40 (G3) et de l'électrode 42 (G4) forment des bordures 70 et 72, respectivement, qui s'é- tendent périphériquement autour des évidements 54 et 56. Les bor- dures 70 et 72 sont les parties les Plus proches l'une de l'autre des deux électrodes 40 et 42. Les figures 5 et 6 sont respectivement des vues en coupe, en plan et en élévation latérale, de deux électrodes 74 et 76 qui constituent la lentille de Localisation principale d'un canon électronique unitaire selon la technique antérieure. L'électrode 74 est l'électrode G3 et l'électrode 76 est l'électrode G4. L'élec- trode 74 est en forme de coupe et elle comporte trois ouvertures séparées 78, 80 et 82, traversant son-fond. De la m8me façon, l'électrode 76 est en forme de coupe et elle comporte trois ou- vertures séparées 84, 86 et 88 traversant son fond. Lors du fonc- tionnement du tube, un potentiel de 7 KV est appliqué à l'élec- trode 74 (G3) et un potentiel de 25 KV est appliqué à l'électrode 76 (G4). En raison de ces potentiels, un champ électrostatique s'établit au voisinage des ouvertures 78, 80 et 82 de l'électrode (G3) et des ouvertures 84, 86 et 88 de l'électrode (G4)'. La forme des lignes d'equipotentiel de ce champ électrostatique détermine la lentille de Localisation principale du canon selon la technique antérieure. Un certain nombre de ces lignes d'equipotentiel 90 sont représentées sur les figures 5 et 6. Une comparaison de ces lignes A'equipotentiel 90 montre que la courbure des lignes exté- rieures 90 sur la vue de dessus de la figure 5 est sensiblement inférieure à la courbure des lignes extérieures 90' de la vue latérale de la figure 6. Cette différence de courbure est parti- culièrement remarquable dans les lignes d'equipotentiel de 8; 9, ; 22 et 24 KV. En raison de cette différence de courbure, appe- lée astigmatisme, un faisceau électronique 92 passant par les ouvertures centrales 80 et 86 sera focalisé plus verticalement, comme représenté sur la figure 6, qu'horizontalement, comme repré- senté sur la figure 5. Cependant, comme on peut le voir sur la figure 5, les deux faisceaux électroniques extérieurs rencontrent des courbures de lignes électrostatiques plus importantes que le faisceau central et, par conséquent, ils sont légèrement plus fo- calisés horizontalement que le faisceau central, ce qui entraîne un astigmatisme légèrement plus faible pour les faisceaux exté- rieurs. Comme on le voit mieux sur les figures 7 et 8, le canon élec- tronique perfectionné 26 de la figure 2, réalise une lentille de Localisation principale ayant une aberration sphérique sensible- ment réduite par rapport à celle du canon selon la technique anté- rieure, représentée sur les figures 5 et 6. La réduction de l'aber- ration sphérique est provoquée par l'augmentation de la dimension de la lentille focale principale. Cette augmentation de dimension provient de l'évidement des ouvertures de l'électrode. Dans le canon à électron selon la technique antérieure représenté sur les figures 5 et 6, les lignes d'equipotentiel les plus fortes du champ électrostatique sont concentrées sur chaque paire opposée d'ouvertures. Cependant, dans le canon 26 de la figure 2, les lignes d'equipotentiel les plus fortes s'étendent de façon conti- nue entre les bordures 70 et 72, de façon que la portion prédo- minante de la lentille de focalisation principale semble être une lentille importante unique s'étendant au travers des trois tra- jectoires de faisceau électronique. La partie restante de la len- tille de focalisation principale est formée par des lignes d'equi- potentiel plus faibles situées sur les ouvertures des électrodes. Certaines des lignes dlequipotentiel 94 du champ de Localisation principal du canon électronique perfectionné 26 sont représentées sur les figures '7 et 8, Comme on peut le voir sur ces figures, la courbure verticale des lignes d'equipotentuiel, représentée sur la figure 8, est plus proche de la courbure horizontale, repré- sentée sur la figure 7, que celle visible sur les vues correspon- dantes du canon selon la technique antérieure. En raison de cette similarité de courbures, un faisceau électronique passant le long de l'une des trajectoires de faisceau électronique sera focalisé de façon plus égale dans les plans verticaux et horizontaux. Par conséquent, on réduit fortement le type d'astigmatisme signalé précédemment en ce qui concerne les canons électroniques selon la technique antérieure représentés sur les figures 5 et 6. De préférence, dans le canon perfectionné 26 (figure 3 et 4), les profondeurs "F" des évidements 54 et 56 correspondent sensi- blement au quart des espacements "C"' entre les de-ux côtés abrupts des évidements. Le diamètre des ouvertures ménagées dans l'élec- trode 40 (G3) est choisi de manière à toucher juste une ligne d'equipotentiel à l'intérieur de 4% de la tension d'électrode qui existerait si la partie perforée de l'électrode n'existait pas. Dans l'exemple de réalisation représenté ici, cette ligne des 4% constitue sensiblement un demi cercle. L'espacement des deux élec- trodes 40 et 42 doit être suffisamment étroit pour que la charge du col n'incurve pas les faisceaux électroniques. Il existe un astigmatisme à effet de fente, formé par la lentille de Localisation principale9 en raison de la pénétration du champ de Localisation au travers de la zone ouverte des évide- ments. Cet effet peut être remarqué en comparant la compression des lignes d'equipotentiel 94 sur les côtés de l'exemple de réa- lisation représenté sur la figure 7, à la compression des mêmes lignes sur les deux zones près du centre de la lentille focale. Cette pénétration du champ amène la lentille de Localisation à présenter une rigidité de lentille verticale plus importante que la rigidité horizontale. Dans le canon électronique 26 de la fi- gure 2, on effectue une correction de cet astigmatisme en pré- voyant une ouverture en forme de fente horizontale à la sortie de l'électrode 42 (G4)". La largeur de la fente est optimale à la moitié du diamètre de la lentille et elle est espacée de préfé- rence à 86% du diamètre de la lentille de la surface opposée de l'électrode G4. La fente est formée par deux bandes 96 et 98, re- présentées sur les figures 2 et 9, ces bandes étant soudées sur la plaque perforée 52 de l'électrode 42 (G4) de façon à s'étendre sur les trois ouvertures de la plaque 52. Afin de faire converger statiquement les deux faisceaux ex- térieurs avec le faisceau central, la largeur "E" de l'évidement 56 de l'électrode 42 (G4) est légèrement plus grande que la lar- geur "Dl' de l'évidement 54 de l'électrode 40 (G3), (figure 3). L'effet obtenu par une largeur d'évidement plus importante dans l'électrode 42 (G4) est le même que celui discuté en référence aux ouvertures décalées dans le brevet américain n0 3 772 554. Dans le tableau ci-après on a donné quelques dimensions ty- piques pour le canon à électrons 26 de la figure 2. TABLEAU - Diamètre externe du col du tube - Diamètre interne du col du tube Espacement entre les électrodes 40 et 42 (G3-G4) - Espacement centre à centre entre des ouvertures adjacentes dans l'électrode 40 (G3) "A" sur la figure 3 - Diamètre interne des ouvertures 58, 60 et 62 de l'électrode 40 (G3) "B" sur la figure 3 - Espacement entre deux côtés abrupts des évidements des électrodes 40 et 42 "CI' sur la figure 4 - Largeur de l'évidement de l'électrode 40 (Ge-) "D" sur la figure 3 - Largeur de l'évidement de l'électrode 42 (G4) :'E" sur la figure 3 - Profondeur des évidements des électrodes 40 et 42 "F" sur la figure 3 29,00 mm 24,00 mm 1,27 mm 6,60 mm ,44 mm 6,99 mm ,19 mm ,80 mm 1,65 mm Dans divers autres types de réalisation de canons électro- niques, la profondeur de l'évidement des électrodes 40 et 42 peut varier de 1,30 mm à 2,80 mm. ! demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée aux divers exemples de réalisations décrits et représentés, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. 9 24930?9 REVENDICATIONS 1.- Tube image couleur comportant un canon électronique en ligne (26) pour engendrer une pluralité de faisceaux électroniques (28) et pour diriger le long de trajectoires coplanaires, vers un écran (22) dudit tube, ce canon comportant une lentille de foca- lisation principale pour focaliser lesdits faisceaux électroniques, ce tube étant caractérisé en ce que la lentille de focalisation principale est formée de deux électrodes espacées (40, 42), chaque électrode comprenant une partie munie d'une pluralité d'ouvertures (58, 60, 62; 64, 66, 68) dont le nombre est égal à celui des faisceaux électroniques, chaque électrode comportant également une bordure périphérique (70, 72), les bordures périphériques des deux électrodes se faisant face et en ce que la partie perforée de chaque électrode est située dans un-évidement (54, 56) prati- qué à partir de la bordure. 2.- Tube image selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit évidement (54, 56) possède des parties de paroi sensi- blement abruptes, perpendiculaires aux trajectoires coplanaires des faisceaux électroniques. 2D 3.- Tube image selon l'une des revendications 1 ou 2, carac- térisé en ce que la largeur de l'évidement (E, D) dans le plan des faisceaux électroniques (28) est plus grande dans l'électrode de lentille de Localisation principale (42) la plus proche de l'écran (22) que dans l'autre électrode de lentille de focalisa- tion principale (40). 4.- Tube image selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (96, 98) sur ledit canon (26) pour corriger l'astigmatisme provenant de la lentille de Localisation principale. 5.- Tube image selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens prévus pour corriger l'astigmatisme comprennent une fente sur ledit canon (26), cette fente étant située entre la lentille de Localisation principale et ledit écran (22). 6.- Tube selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite fente est formée par deux bandes (56, 58). 7.- Tube selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte trois faisceaux électroniques (28).