Brevet FR2509524A1 — publié le 19830114

La présente invention concerne des tubes image couleur comportant des canons électroniques en ligne perfectionnés, et elle vise plus particulière- ment de tels canons électroniques, comportant des lentilles focales allongées perfectionnées, afin de réduire l'aberration sphérique. Un canon électronique en ligne est ccn çu de façcon à engendrer ou initier de préférence trois faisceaux électroniques dans un plan commun, et à diriger ces faisceaux le long de trajectoires convergentes dans ce plan, vers un point ou une petite zone de convergence situé près de l'écran du tube électronique Dans un type de canon électronique en ligne décrit dans le bre- vet américain n' 3 873 879, les lentilles de focalisation électrostatiques prin- cipales pour focaliser les faisceaux électroniques sont formées entre deux électrodes, qui sont désignées comme première et seconde électrodes d'ac- célération et de focalisation Ces électrodes comprennent deux éléments en forme de coupe, dont les fonds ou parties postérieures sont orientés de façon à se faire face Trois ouvertures sont prévues dans chacun des fonds de ces coupes, afin de permettre le passage de trois faisceaux électroniques, et de former trois lentilles de focalisation principales séparées, une pourethacun des faisceaux électroniques Selon un exemple de réalisation préféré, le dia- mètre total du canon électronique est choisi de manière que ce canon puisse s'ajuster dans un col de tube de 29 mm Compte tenu de ces exigences dimen- sionnelles, les trois lentilles de focalisation sont très étroitement espacées les unes des autres, ce qui entraine une limitation très stricte de la con- ception de la lentille de focalisation Il est connu que, plus le diamètre de la lentille de focalisation est important, plus l'aberration sphérique qui réduit la qualité de la focalisation des courants élevés est réduite. En plus des exigences concernant le diamètre de la lentille de foca- lisation, l'écart entre les surfaces de l'électrode de la lentille de focalisation constitue également un facteur important, étant donné qu'un espacement plus important fournit un gradient de tension mieux approprié à la lentille, ce qui réduite également l'aberration sphérique Malheureusement, un espacement entre électrodes supérieur à une limite particulière (typiquement 1, 27 mm) n'est généralement pas possible, par suite d'une courbure du faisceau à par- tir des charges électrostatiques sur le verre du col qui pénètrent dans l'es- pace compris entre les électrodes, ce qui provoque un défaut de convergence du faisceau électronique. 2 2509524 Dans le brevet français N O 81 19 932, déposé le 23 octobre 1981 par la présente demanderesse, on a décrit un canon électronique dans lequel la lentille de focalisation principale est constituée par deux électrodes espacées. Chaque électrode comprend une pluralité d'ouvertures ou de perforations dont le nombre est égal à celui des faisceaux électroniques, ainsi qu'une bordure périphérique, de manière que les bordures périphériques des deux électrodes soient orientées l'une vers l'autre La partie perforée de chaque électrode est positionnée dans un évidement situé en retrait par rapport à la bordure. Le rôle de cette lentille de focalisation principale est de fournir le gradient de tension approprié permettant de réduire l'aberration sphérique. Etant donné la forme asymétrique des bordures périphériques des deux électrodes, les composantes de tension de focalisation verticale et horizon- tale, pour les canons intérieur et extérieurs, ne sont pas les mêmes Dans la direction verticale, le faisceau électronique central exerce une action foca- lisante plus importante que les faisceaux situés sur les côtés, o la géométrie de focalisation est bornée en partie par un arc circulaire Ceci résulte de la pénétration de champ vertical, qui est plus importante dans la fente formée par les bordures périphériques que -sur la limite ou la borne circulaire De même, la composante de focalisation horizontale, pour les faisceaux électro- niques externes, peut être plus active que pour le faisceau central, étant donné que le champ horizontal chute-plus rapidement sur les côtés des bor- dures périphériques qu'au centre de la cavité en évidement Par conséquent, il existe un besoin de modifier la géométrie de la bordure périphérique, afin d'équilibrer les champs de focalisation agissant sur les faisceaux électroniques. En conséquence, la présente invention apporte un tube image couleur perfectionné, qui comprend un canon électronique en ligne pour engendrer et diriger trois faisceaux électroniques: un faisceau central et deux faisceaux latéraux, le long de trajectoires coplanaires vers l'écran du tube Le canon comprend une lentille de focalisation principale pour focaliser les faisceaux électroniques, cette lentille étant formée par deux électrodes espacées, mu- nies chacune de trois ouvertures ou perforations séparées et alignées Chaque électrode comporte également une bordure périphérique Les bordures péri- phériques des deux électrodes se font face La partie perforée de chaque élec- trode est située à l'intérieur d'un évidement en retrait par rapport à la bor- dure La largeur de la bordure de l'une au moins des deux électrodes est 3 2509524 plus étroite pour les trajectoires des faisceaux latéraux que pour celle du faisceau central, cette largeur étant mesurée perpendiculairement au plan qui contient les trajectoires 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 il- lustrent divers exemples de réalisation, dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les dessins la Figure 1 est une vue en plan, en coupe axiale partielle, d'un tube image couleur à masque d'ombre selon la présente invention; la Figure 2 est une vue en coupe axiale partielle d'un exemple de réa- lisation du canon électronique représenté en traits interrompus sur la Fig 1 la Figure 3 est une vue en coupe axiale des électrodes G 3 et G 4 du canon électronique représenté sur la Figure 2; la Figure 4 est une vue en élévation frontale, selon 4-4 de la Figure 3, de l'électrode G 4; la Figure 5 est une vue en plan du système permettant d'obtenir le stigmatisme de l'électrode G 4, cette vue étant prise selon 5-5 de la Figure 2 la Figure 6 est une vue en coupe axiale de l'électrode G 4 d'un autre exemple du canon à électrons représenté en traits interrompus sur la Figure 1; et, la Figure 7 est une vue en élévation frontale de l'électrode G 4 de la Figure 6. On se réf'èe en premier lieu à la Figure 1, qui est une vue en plan d'un tube image couleur rectangulaire comportant une enveloppe en verre 10, constituée d'un panneau de plaque frontale rectangulaire 12 et d'un col tubu- laire 14, ces deux éléments étant reliés par une partie tronconique rectangu- laire 16 en forme d'entonnoir Le panneau comprend une plaque frontale d'ob- servation ou de visualisation 18, et une collerette périphérique ou paroi laté- rale 20 qui est scellée sur la partie en forme d'entonnoir 16 Un écran 22, constitué d'une mosaïque de luminophores tricolores, est supporté par la surface interne de la plaque frontale 18 Cet écran est de préférence un écran de ligne, les lignes de luminophores s'étendant sensiblement perpendiculaire- ment au balayage de lignes de la trame à haute fréquence du tube (c'est-àdire perpendiculairement au plan de la Figure 1) Un masque d'ombre 24 (ou élec- trode de sélection de couleur à perforations multiples) est monté de façon 4 2509524 amov:ible, à l'aide de moyens classiques, avec un espacement prédéterminé par rapport à l'écran 22 Un canon électronique en ligne perfectionné 26, re- présenté schématiquement sur la Figure 1 par le contour en traits interrompus, est monté au centre, a-l'intérieur du col -14, de façon à engendrer et à diriger trois faisceaux électroniques 28 le long de trajectoires convergentes copla- naires, au travers du masque 24, vers l'écran 22. Le tube représenté sur la Figure l est conçu de manière à pouvoir être utilisé avec un collier de déviation magnétique externe, tel que le collier représenté, schématiquement sur le dessin, entourant le col 14 et la partie tronconique en forme d'entonnoir 16, au voisinage de la jonction de ces deux éléments du tube Lorsqu'il est excité, le collier 30 soumet les trois- faisceaux électroniques 28 à des champs magnétiques qui entraident un balayage horizon- tal et vertical de ces faisceaux, selon une trame rectangulaire, sur l'écran 22 Le plan initial de déviation (pour une déviation nulle) a été représenté sur le dessin par le plan P-P, passant sensiblement par le milieu du collier 30. Compte tenu des champs latéraux, la zone de déviation du tube s'étend axiale- ment, à partir du collier 30 dans la région, du canon électronique 26 Afin de simplifier le dessin, on n'a pas représenté, sur la Figure 1, la courbure des trajectoires des faisceaux déviés, dans la zone de déviation. On se reporte maintenant aux Figures 2 à 5, sur lesquelles on a re- présenté les détails d'un exemple de réalisation du canon électronique 26 Ce canon comprend deux tiges de support en verre 32, sur lesquelles sont mon- tées les diverses électrodes Ces électrodes comprennent trois cathodes co- planaires 34 également espacées (une pour chacun des faisceaux électroniques), une électrode de grille de commande 36 (électrode GI), une électrode de grille d'écran 38 (électrode G 2), une première électrode d'accélération et de focali- sation 40 (électrode G 3) et une seconde électrode d'accélération et de focalisa- tion 42 (électrode G 4), ces électrodes étant espacées le long des tiges de verre 32 dans l'ordre indiqué ci-dessus Chacune des électrodes GI à G 4 comporte trois ouvertures alignées, afin de permettre le passage de trois faisceaux électroniques coplanaires La lentille de focalisation électrosta- tique principale du canon électronique 26 est formée entre l'électrode G 3 40. et l'électrode G 4 42 L'électrode G 3 40 comporte 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 2509524 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, sur le dessin, l'électrode G 3 40 soit représentée comme une structure à quatre éléments, il demeure bien entendu que cette électrode peut comporter un nombre quelconque d'éléments, notamment un élément unique de même longueur L'électrode G 4 42 est également en forme de coupe; cependant, son extrémité ouverte est fermée par une plaque per- forée 52. Les extrémités fermées se faisant face de l'électrode G 3 40 et de l'électrode G 4 42 présentent des évidements importants 54 et 56, respective- ment Les évidements 54 et 56 sont en retrait par rapport à la partie de l'ex- trémité fermée de l'électrode G 3 40, qui contient trois ouvertures 58, 60 et 62,là partir de la partie de l'extrémité fermée de l'électrode G 4 42, qui con- tient trois ouvertures 64, 66 et 68 Les parties restantes des extrémités fer- mées de l'électrode G 3 40 et de l'électrode -G 4 42 constituent des bordures et 72, respectivement, qui s'étendent périphériquement autour des évide- ments 54 et 56 Les bordures 70 et 72 constituent les parties les plus rappro- chées des électrodes 40 et 42 On a découvert que l'action de focalisation ver- ticale sur le faisceau électronique central pouvait être réduite en diminuant la largeur de la bordure 72, sur l'électrode G 4 42, le côté divergent de la lentille électrostatique formé entre les évidements 54 et 56 Comme on peut le voir sur la Figure 4, l'évidement 56 de l'électrode G 4 42 est plus large pour les trajectoires de faisceaux latéraux que pour celle du faisceau central, la largeur étant mesurée perpendiculairement au plan contenant les trajec- toires des faisceaux électroniques On a également découvert que l'action de focalisation horizontale sur les deux faisceaux extérieurs pouvait être dimi- nuée en réduisant la largeur de l'évidement 56 de l'électrode G 4. Le canon électronique 26 représenté sur la Figure 2 apporte une len- tille de focalisation principale présentant une aberration sphérique sensible- ment réduite par rapport aux lentilles des canons électroniques selon la tech- nique antérieure, commentés dans la description qui précède La réduction de l'aberration sphérique est provoquée par une augmentation des dimensions de la lentille princi pale de focalisation Cette augmentation des dimensions de la lentille de focalisation résulte du fait que les ouvertures des électrodes sont disposées dans des évidements Dans la plupart des canons électroniques 6 2509524 en ligne selon la technique antérieure, les lignes d'équipotentiel les plus fortes du champ électrostatique sont concentrées sur des paires opposées d'ouvertures Cependant, dans le canon électronique 26 représenté sur la Figure 2, les lignes d'équipotentiel les plus fortes s'étendent de façon conti- nue entre le-s bordures 70 et 72, de manière que la partie prédominante de la lentill'e de focalisation principale apparaisse sous la forme d'une lentille unique de dimensions importantes, s'étendant au travers des trois trajectoires de faisceaux électroniques La partie restante de la lentille de focalisation principale est constituée par des lignes d'équipotentielplus faibles, situées sur les ouvertures des électrodes Les performances et les avantages d'un canon électronique similaire au canon électronique 26 sont discutés dans le brevet français mentionné plus haut. Il existe un astigmatisme d'effet de fente provoqué par la lentille de focalisation principale, par suite de la pénétration du champ de focalisation au travers des zones ouvertes des évidements Cet effet résulte d'une com- pression plus importante des lignes d'équipotentiel verticales que celle des lignes d'équipotentiel horizontales Il résulte de cette pénétration de champ que la lentille de focalisation présente une force de lentille verticale plus im- portante que sa force de lentille horizontale Pour corriger cet astigmatisme du canon électronique 26 de la Figure 2, on prévoit une ouverture en forme de fente horizontale à lassortie de l'électrode G 4 42 Selon un exemple de réali- sation particulier, cette fente a une largeur égale à la moitié du diamètre de la lentille, et elle est espacée de la surface opposée de l'électrode G 4 'd'une valeur correspondant à 86 % du diamètre de la lentille Cette fente est formée par deux bandes 96 et 98 (visibles sur les Figures 2 et 5), qui sont soudées à la plaque perforée 52 de l'électrode G 4 42 de manière à s'étendre transver- salement aux trois ouvertures prévues dans cette plaque 52. De manière à faire converger statiquement les deux faisceaux élec- troniques extérieurs avec le faisceau central, la longueur E de l'évidement 56 de l'électrode G 4 42 est légèrement plus importante que la longueur F de l'évidement 54 prévu dans l'électrode G 3 40 (Fig 3) Les effets résultant d'une longueur d'évidement plus importante de l'électrode G 4 42 sont les mêmes que ceux qui ont été discutés dans le brevet américain no 3 772 554, en ce qui concerne les ouvertures décalées des électrodes décrites dans ce brevet antérieur On a donné, dans le tableau ci-après, quelques dimensions typiques, en ce qui concerne les composants du canon électronique 26 de la Figure 2, à l'exception de la fente formée par les bandes,96 et 98. Tableau Diamètre externe du col du tube Diamètre interne du col du tube Distance entre les électrodes 40 et 42 (G 3 et G 4) Distance centre à centre entre les ouvertures adjacentes de l'électrode G 3 40 (A sur la Figure 3) Diamètre interne des ouvertures 58, 60 et 62 de l'électrode G 3 40 (B, Figure 3) Largeur, pour la trajectoire de faisceau central, de l'évide- ment 56 de l'électrode G 4 42 (C, Figure 4) Largeur, près des trajectoires des faisceaux extérieurs, de l'évidement 56 de l'électrode G 4 42 (D, Figure 4) Longueur de l'évidement 56 de l'électrode G 4 42 (E, Fig 3) Longueur de l'évidement 54 de l'électrode G 3 40 (F Fig 3) Profondeur des évidements des électrodes 40 et 42 (G, Fig 3) Largeur de l'électrode G 3 29, 00 mm 24, 00 mm 1,27 mm 6, 6 mm ,4 mm 6,30 mm 7, 02 mm ,7 mm ,2 mm 1, 65 mm 6, 99 mm Dans divers exemples de réalisation de canons électroniques en ligne, la profondeur G des évidements des électrodes 40 et 42 peut-varier entre 1, 30 et 2, 80 mm, et, dans d'autres exemples de réalisation, les profon- deurs des évidements des électrodes 40 et 42 varient l'une par rapport à l'autre. Dans l'exemple de réalisation décrit ci-dessus en référence aux Fi- gures 2 à 5, l'électrode G 4 42 du canon électronique 26 a été représentée sous la forme d'un élément unique en forme de coupe; cependant, cette élec- trode peut être fabriquée à partir de deux éléments, par exemple Par consé- quent, sur les Figures 6 et 7, on a représenté une électrode G 4 100 d'un autre exemple de réalisation du canon électronique 26 représenté sur la Figure 1 Cette électrode 100 comprend un premier élément en forme de plaque 102, comportant trois ouvertures 104, 106 et 108, et un second élé- ment 110 en forme de cuvette, fixé au premier élément 102 Ce second élé- ment 110 comporte une ouverture 112 faisant face à l'électrode G 3 (non re- présentée) du canon, délimitée par une bordure 114 De même que la bordure 8 2509524 72 de l'électrode G 4 42 représentée sur la Figure 4, la-bordure 114 de l'élec- trode G 4 100, illustrée par la Figure 7, est plus étroite à l'endroit des tra- jectoires des faisceaux latéraux qu'à l'emplacement de la trajectoire du fais- ceau central Le second élément 110 comporte également une-paroi 116 qui, en combinaison avec la bordure 114, définit un évidement important 118 dans l'électrode G 4 100 L'évidement 118 permet de maintenir en retrait la partie de l'électrode G 4 100, qui comporte les trois ouvertures 104, 106 et 108, par rapport à la partie contenant l'ouverture de l'électrode G 3. Il demeure bien -entendu que cette invention n'est pas limitée aux di- vers exemples de réalisation décrits et représentés ici, mais qu' elle en en- globe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 Tube image couleur comprenant un canon électronique en ligne ( 26) pour engendrer et diriger trois faisceaux électroniques ( 28), un faisceau cen- tral et deux faisceaux latéraux, le long de trajectoires coplanaires, vers l'écran ( 22) de ce tube, ce canon électronique comprenant une lentille de foca- lisation principale pour focaliser les faisceaux électroniques, formée par deux électrodes espacées ( 40, 42, 100) comportant chacune trois ouvertures sépa- rées alignées ( 58, 60, 62),( 64, 66, 68), ( 104, 106, 108), chaque électrode comprenant également une bordure périphérique ( 70, 72), les bordures péri- phériques des deux électrodes se faisant face, et la partie perforée de chaque électrode étant disposée dans un évidement ( 54, 56, 118) en retrait par rap- port à la bordure, ce tube image couleur étant caractérisé en ce que ladite bordure ( 72; 114) de l'une des électrodes au moins ( 42; 100) présente une largeur, pour les trajectoires de faisceaux latéraux, qui est plus étroite que sa largeur pour la trajectoire du faisceau central, cette dimension étant me- surée perpendiculairement au plan contenant les trajectoires des faisceaux éle ctronique s. 2 Tube image couleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évidement ( 56) de ladite électrode ( 42) présente une largeur (D), pour les trajectoires des faisceaux latéraux, qui est plus importante que sa largeur (C) pour la trajectoire de faisceau central, cette dimension étant mesurée perpendiculairement au plan contenant les trajectoires des faisceaux électro- nique s.