Brevet FR2667722A1 — publié le 19920410

CORRECTEUR DE GEOMETRIE ELECTROMAGNETIQUE POUR TUBE A RAYONS CATHODIQUES MONOFAISCEAU La présente invention concerne un déviateur destiné à équiper un tube à rayons cathodiques monofaisceau. La présente invention trouve application en télévision dans le domaine des tubes à vision directe, aussi bien que dans les tubes destinés à la projection. Dans le domaine de l'électronique professionnelle, par exemple en ce qui concerne les affichages pour l'avionique ou l'informatique, les caractéristiques de résolution requises nécessitent un déviateur à champ magnétique le plus uniforme possible afin que ce champ ne provoque pas de distorsion du faisceau d'électron qu'il a fonction de dévier. De plus, pour ces applications, il est souvent exigé que la face avant du tube sur laquelle va se former l'image monochrome soit la plus plate possible. Dans ces conditions, l'image qui vient se former sur l'écran présente des défauts de géométrie particuliers, l'image générée étant alors dite en "coussin". II est connu pour corriger ce coussin de créer un champ auxiliaire octopolaire à l'avant du déviateur, côté écran, venant corriger la position du faisceau d'électrons après déflexion à l'intérieur du déviateur. Ce champ octopolaire permet de plus de corriger le défaut dit de trapèze pouvant être engendré par le déviateur. Dans l'art antérieur on utilise pour créer ce champ de correction des aimants permanents distribués à l'avant du système de déviation électromagnétique. Une correction de ce type présente l'inconvénient d'être sensible à la température et de ne pas permettre un ajustement aisé de la correction au cas où celle-ci aurait à être modifiée. II est décrit également dans l'art antérieur un dispositif de bobines réalisées autour d'un tore en matériau magnétique et alimenté par une source auxiliaire. Cependant ce dernier dispositif consomme de l'énergie de façon appréciable car une partie du champ se referme à l'extérieur du dispositif de correction. Ce défaut est fortement aggravé lorsque le dispositif intégrant le tube et le déviateur est enfermé dans une enceinte blindée, car le blindage influe sur le champ de correction et vient diminuer l'influence de celui-ci. Le but de la présente invention est de presenter un dispositif de correction de géométrie permettant de corriger les défauts de coussin et de trapèze avec une moindre consommation que celle des dispositifs connus, ce dispositif étant en outre insensible aux conditions extérieures d'utilisation. L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ciaprès et des figures annexées, parmi lesquelles: - La figure 1 est une représentation schématique d'un tube à rayon cathodique équipé d'un dispositif de déviation électromagnétique et d'un dispositif de correction de géométrie conforme à la présente invention. - Les figures 2A et 2B comparent le balayage d'une face avant plane par rapport à celui d'une face avant sphérique afin de mettre en évidence le défaut de coussin. - La figure 3 montre le défaut de trapèze que peut engendrer le déviateur. - La figure 4 décrit la réalisation d'un dispositif de correction selon l'art antérieur. - La figure 5 est une vue de face d'un premier dispositif de correction selon la présente invention. - La figure 6 est un schéma électrique d'utilisation du dispositif de la figure 5 permettant en même temps la correction des défauts de coussin et de trapèze. - Les figures 7A et 7B sont des variantes de réalisation de l'invention. Un déviateur pour tube à rayons cathodiques comprend un corps de révolution d'axe central aligné sur l'axe du tube. Le déviateur est monté sur le col du tube et a pour fonction de dévier le ou les faisceaux d'électrons qui le traverse, faisceaux issus des canons à électrons. A la figure 1 on a représenté schématiquement la coupe du tube d'axe Z équipé de son déviateur suivant le plan de symétrie vertical. Le déviateur proprement dit 2 est de type connu, et possède un couple de bobines destiné à la déflexion horizontale du faisceau 5 d'électrons issu du canon 1 et un couple de bobines destiné à la déflexion verticale dudit faisceau. L'écran 3 du tube cathodique peut être plat ou bombé. Sa surface est perpendiculaire à l'axe Z. Dans les applications nécessitant une forte résolution de l'image créée par ie faisceau d'électrons, il est impératif d'utiliser des champs de déflexion les plus uniformes possible. En effet, si l'on veut coniger les défauts de géométrie introduits par la forme particulière de la face avant du tube, en utilisant des champs de déflexion verticaux et horizontaux non uniformes, on provoque une distorsion du faisceau d'électrons issu du canon; cette distorsion entraîne une défocalisation du faisceau en certains points de l'écran, ce qui engendre une dégradation de la résolution du tube. Sous l'action des champs de déviation horizontaux et verticaux uniformes, le volume balayé par le faisceau issu du canon à électrons sera délimité par une surface pyramidale, surface ayant pour sommet le centre de déviation 0 du déviateur 2. A la figure 2B est représentée l'intersection de la surface pyramidale de sommet O engendrée par le faisceau d'électron 5 sous l'action du déviateur 2, avec une face avant 3 de tube cathodique, présentant une surface sphérique dont le centre coinciderait avec le centre de déviation O du déviateur 2. L'intersection délimite dans ce cas un rectangle curviligne dont l'observation donne une image rectangulaire avec un léger tonneau. A la figure 2A est représentée l'intersection de la même surface pyramidale avec une face avant 3 plane. Cette intersection détermine une figure plane A'B'C'D' délimitée par deux hyperboles croisées engendrant de ce fait, par comparaison avec la figure idéale ABCD, un défaut de géométrie appelé coussin, dont l'amplitude maximale est representée à la figure 2A par aH suivant l'axe Y vertical et4L suivant l'axe X horizontal, H et L étant respectivement la hauteur et la largeur de l'écran visible. Par ailleurs, si le couple de bobines constituant le dispositif de déviation vertical ou horizontal n'est pas symétrique par rapport à l'axe Z (mécaniquement ou magnétiquement), il apparaît un défaut de l'image sur l'écran, dit de trapèze, représenté à la figure 3; dans le cas de la figure, un défaut de symétrie des bobines trames entraîne la déformation du quadrilatère ABCD en A'B'C'D': le défaut de trapèze est dit ici vertical lorsque le défaut est introduit par une dissymétrie des bobines lignes, les côtés A'B' et C'D' restent parallèles et le défaut de trapèze est dit alors horizontal .: Pour corriger le défaut de coussin on peut remplacer le dispositif de correction 4 placé à l'avant du déviateur 2 comme indiqué à la figure 1, par une dispositif connu illustré à la figure 4. Le dispositif connu crée un champ magnétique octopolaire comme représenté sur la figure 4. Les lignes du champ 7 sont telles qu'elles vont créer des forces électromagnétiques 8 et 9 agissant sur le faisceau d'électrons afin que les côtés de l'image 6 créée par le faisceau sur l'écran 3 soient perçues les plus rectilignes possible : ces forces sont de type centrifuge (9) dans les directions des axes X et Y, et de type centripète (8) dans les directions des diagonales de l'image 6 venant se former sur l'écran du tube. Les éléments de correction 11 décrits dans l'état de la technique sont réalisés soit par des aimants soit par des bobines enroulées autour d'un tore 12. Ces éléments sont agencés en avant du déviateur côté écran. La figure 4 montre un exemple de réalisation d'un correcteur de géométrie incorporant un tore 12 en matériau magnétique, et huit bobines 11, enroulées autour de ce tore afin de créer le champ octopolaire de correction. Ces bobines sont alimentées en courant continu par une source électrique auxiliaire non représentée. Comme le montre la figure 4, le champ créé par chaque bobine se renferme à l'extérieur, lignes de champ 10, et à l'intérieur, lignes de champ 7, de la surface délimitant le tore. Seules les lignes de champ 7 sont utiles pour corriger les défauts de géométrie: une grande partie de l'énergie consommée par ce dispositif est donc dépensée en pure perte pour corriger le défaut de géométrie introduit par le déviateur. De plus, si le dispositif est intégré dans une enceinte blindée, le métal du blindage va détourner le champ créé par les bobines 11 et diminuer l'intensité du champ utile, ce qui provoque un gaspillage d'énergie. Les dispositifs de correction qui utilisent des aimants permanents en lieu et place de bobines enroulées autour du tore présentent aussi des Inconvénients. En outre, les almants permanents une fois magnétisés et installés dans le correcteur de géométrie, ne peuvent facilement permettre un réglage fin adapté aux caractéristiques particulières de chaque tube. Enfin, le champ créé par ce type d'aimant est sensible à la température ce qui rend le correcteur peu indiqué pour des applications professionnelles, mais également pour des applications moins sévères. La présente invention permet de s'affranchir de ces inconvénients tout en offrant un dispositif à la fois simple à réaliser, stable et économique. A la figure 5 est représenté de face un dispositif de correction de géométrie conforme à la présente invention. Ce dispositif est constitué de huit bobines 14 à 21 de préférence en forme de selle, positionnées à l'intérieur d'un circuit magnétique 13 de forme annulaire à encoches, ces huit bobines créant huit pôles magnétiques successivement Nord et Sud. Comme le montre la figure 1, ce dispositif est monté sur le col du tube entre le dispositif de déviation électromagnétique du déviateur 2 et la partie arrière du tube. Ce dispositif de correction peut être noyé dans une résine, assurant à la fois une bonne tenue mécanique ainsi qu'une isolation électrique. Le dispositif de déviation 2 peut être noyé dans le même matériau et lié mécaniquement au dispositif 4, afin de réaliser un ensemble de déviation électromagnétique permettant d'assurer simultanément les fonctions de déviation et de correction de géométrie. Le dispositif de correction de géométrie 4 comporte quatre couples de bobines (14, 15), (16, 17), (18, 19), (20, 21), chaque bobine d'un même couple étant disposée symétriquement par rapport à l'un des axes principaux du tube X et Y, les quatre couples étant deux à deux disposés symétriquement par rapport à l'axe Z. Les axes X et Y sont axes de symétrie pour le dispositif 4. Cela signifie que les couples de bobines (14. 15) et (18, 19) sont situés symétriquement par rapport à l'axe X, les bobines 14, 15, 18, 19 étant électriquement Identiques; il en est de même pour les couples de bobines (16, 17) et (20, 21) situés symétriquement par rapport à l'axe Y, les bobines 16, 17, 20, 21 étant électriquement identiques. Les bobines 14 à 21 sont alimentées en série comme l'indique la figure 6 par l'intermédiaire d'une source de courant extérieure 23. Dans l'exemple de réalisation illustré par la figure 5, le dispositif de correction 4 est adapté pour corriger le défaut de coussin d'une image carrée formée sur un écran plat; dans ce cas les huit bobines 14 à 21 sont électriquement identiques et disposées à 45" les unes des autres; si d est la distance angulaire de deux poles successifs symétriques par rapport à l'axe Y, g la distance angulaire entre les deux poles successifs par rapport à la lère bissectrice des axes X et Y, W la distance angulaire entre deux poles successifs symétriques par rapport à l'axe X, alors: d =Q ='Ef= 45" Le dispositif de correction 4 selon l'invention peut être également utilisé pour corriger des défauts de coussin sur des faces avant de format asphérique;une face avant de tube à rayons cathodiques est dite asphérique lorsque les rayons de courbure suivant l'axe X sont différents des rayons de courbure suivant l'axe Y. Dans ce cas particulier, I'action des huit poles de correction peut être différenciée. Deux paramètres de règlage peuvent pour cela etre utilisés ensemble ou séparément: - La position angulaire des bobines les unes par rapports aux autres, c'estclclire les angles ot, , les bobines restant par ailleurs électriquement identiques. - L'intensité des champs créés par les bobines (14,15,18,19) différente de celle des champs créés par les bobines (16,17,20,21). Les bobines de correction étant logées du côté de la face interne du circuit magnétique, la plus grande partie du champ créé par ces bobines est désormais utile pour agir sur le faisceau d'électron afin de corriger sa position, car les lignes de champ 7 se referment à l'intérieur du circuit magnétique. Dans l'exemple de réalisation décrit par la figure 5, la sensibilité du dispositif de correction est encore accrue par l'utilisation d'un circuit magnétique crenelé, les dents 22 de ce circuit permettant de ramener le flux au plus près de l'endroit où il doit agir. L'utilisation d'un circuit magnétique crenelé permet outre l'augmentation de sensibilité du correcteur, de positionner avec précision les bobines 14 à 21 les unes par rapport aux autres; le montage du correcteur s'en trouve grandement facilité. Le circuit magnétique est avantageusement réalisé grâce à un empilage de tôles magnétiques, par exemple en mu métal. Dans un autre mode de réalisation, le circuit magnétique est un anneau en ferrite dont les encoches intérieures ont été obtenues lors du moulage de l'anneau. On a comparé les performances d'un correcteur selon l'invention à celles du correcteur selon l'art antérieur pour une correction de coussin identique, un encombrement identique, un courant d'alimentation identique. Pour un écran carré de diagonale égale à 7 cm, un courant d'alimentation des bobines de 125 mAw les caractéristiques électriques d'un correcteur selon l'art antérieur sont: L = 10,5 mH R = 345 Ohm soit une puissance consommée de 0.54 W Les caractéristiques électriques d'un correcteur selon la présente invention sont: L = 2,1 mH R = 13 Ohm soit une puissance consommée de 0.2 W Dans cet exemple de réalisation, le dispositif de correction selon l'invention apporte un gain en puissance supérieure à 250% par rapport au dispositif selon l'art antérieur. L'influence du correcteur peut être modulée suivant l'axe Z en modifiant la hauteur des dents 22 suivant cet axe. Dans un mode de réalisation de l'invention décrit à la figure 7A, on a raccourci progressivement la hauteur des dents du côté du dispositif de déviation 2 pour éviter un trop fort couplage entre le dispositif de déviation et le correcteur, couplage entraînant une boisse de sensibilité du dispositif de déviation 2. Dans un autre mode de réalisation décrit à la figure 7B, la hauteur des dents a été raccourcie progressivement du côté où le dispositif de correction vient s'appuyer sur l'arrière du tube. Cette disposition permet au dispositif 4 de venir épouser la surface du tube allant en s'évasant, ce qui entraîne une amélioration de la sensibilité du correcteur. Les deux modes de réalisation précédents peuvent se combiner pour optimiser la sensibilité du dispositif de correction 4. Le dispositif 4 selon la présente invention permet de corriger les défauts de trapèze introduit par le dispositif de déviation 2. A la figure 6 on a representé le schéma électrique d'un dispositif 4 qui permet de réaliser la correction de trapèze. Une résistance ajustable 24 à 27 est connectée aux bornes de chaque couple de bobines adjacentes et symétriquement disposées par rapport à un axe principal du tube X ou Y. Ces résistances dévient une partie du courant qui pourrait sans cela circuler dans les bobines, ce qui permet d'ajuster le courant circulant dans chaque couple (14, 15), (16, 17), (18, 19), (20, 21), et par conséquent, d'avoir une amplitude des champs de correction préférentielle dans une direction X ou Y. Ainsi, en agissant sur 24 ou 26, on ajuste le trapèze dit horizontal; en agissant sur 25 ou 27, on ajuste le trapèze dit vertical. Dans un exemple de réalisation de la présente invention, la résistance d'une bobine est d'environ 1,5 Ohm; une résistance ajustable de 10 à 50 Ohms connectée en parallèle sur un couple de bobines permet de corriger les défauts de trapèze courants engendrés par le dispositif de déviation 2. REVENDICATIONS 1. Correcteur de géométrie pour déviateur électromagnétique de tube à rayon cathodique monofaisceau du type comprenant un circuit magnétique annulaire équipé d'un ensemble de bobines pour créer un champ octopolaire caractérisé en ce que les bobines sont logées à l'intérieur du circuit magnétique, I'axe des bobines étant disposé radialement. 2. Correcteur de géométrie selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit magnétique annulaire est un circuit de ferrite. 3. Correcteur de géométrie selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit magnétique annulaire est un circuit feuilleté. 4. Correcteur de géométrie selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'intérieur du circuit magnétique est crenelé. 5. Correcteur de géométrie selon la revendication 1 caractérisé en ce que les bobines du correcteur sont en forme de selle. 6. Correcteur de géométrie selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les bobines sont alimentées en série. 7. Correcteur de géométrie selon la revendication 1 caractérisé en ce que les bobines sont agencées de manière à former quatre couples de bobines adjacentes (14, 15). (16, 17), (18, 19), (20, 21), chaque bobine d'un même couple étant disposé symétriquement par rapport à l'un des axes principaux du tube X ou Y, les quatre couples étant deux à deux disposés symétriquement par rapport à l'axe longitudinal Z. 8. Correcteur de géométrie selon la revendication 7 caractérisé en ce que les huit bobines sont disposées suivant une répartition angulaire homogène autour de l'axe longitudinal Z. 9. Correcteur de géométrie selon la revendication 7 et 8 caractérisé en ce que les couples de bobines disposés symétriquement par rapport à l'axe longitudinal Z sont constitués de bobines électriquement identiques. 10. Correcteur selon l'une quelconque des revendications 7 à 9 précédentes caractérisé en ce qu'une résistance ajustable est reliée en parallèle aux bomes de chaque couple de bobines adjacentes. 11. Déviateur selon la revendication 4 caractérisé en ce que la hauteur des dents du circuit crenelé n'est pas constante le long de l'axe longitudinal Z du tube.