Brevet FR2844633A1 — publié le 20040319

La présente invention se rapporte à un dispositif magnétique de correction des défauts de géométrie de l'image créée sur l'écran d'un tube à 5 rayons cathodiques et est plus particulièrement adaptée aux tubes dont la face avant présente un rayon de courbure élevé. Un tube à rayons cathodiques destiné à générer des images en couleur comprend généralement un canon à électrons émettant trois faisceaux d'électrons, chaque faisceau étant destinés à exciter sur l'écran du îo tube, un matériau luminescent d'une couleur primaire déterminée (rouge, verte ou bleue). Les faisceaux d'électrons balayent l'écran du tube sous l'influence des champs de déviation créés par un dispositif de déviation encore appelé déviateur, fixé sur le col du tube, comportant des bobines de déviation 15 horizontale et verticale desdits faisceaux. Un anneau en matériau ferromagnétique entoure de manière conventionnelle les bobines de déviation de manière à concentrer les champs de déviation dans la zone appropriée. Les trois faisceaux générés par le canon à électrons, doivent en 20 permanence converger sur l'écran du tube sous peine d'introduire une erreur dite de convergence faussant en particulier le rendu des couleurs. Afin de réaliser la convergence des trois faisceaux coplanaires, il est connu d'utiliser des champs de déviation astigmates dits autoconvergents; dans une bobine de déviation autoconvergente, l'intensité du champ ou les lignes de flux 25 provoquées par l'enroulement de déviation horizontale sont généralement en forme de coussin au niveau d'une portion de la bobine qui est plutôt située à l'avant de celle-ci du coté de l'écran du tube. Cela revient à introduire dans la répartition des spires constituant la bobine ligne un harmonique 3 de la densité d'ampères-tours très positif à l'avant de la bobine. Par ailleurs, sous l'action de champs magnétiques de déviation horizontal et vertical uniformes, le volume balayé par les faisceaux d'électrons est une pyramide dont le sommet est confondu avec le centre de déflexion du déviateur et dont l'intersection avec une surface écran non sphérique présente un défaut de géométrie appelé coussin. Cette déformation géométrique de l'image est d'autant plus forte que le rayon de courbure de l'écran du tube est important. Les déviateurs auto convergents 5 engendrent des champs de déviation astigmates permettant de modifier la géométrie Nord/Sud et Est/Ouest de l'image et exercent en particulier une compensation partielle de la déformation Nord/Sud en coussin. Les défauts de géométrie est/ouest sont généralement corrigés par un circuit électronique associé au déviateur. Cependant la tendance actuelle évoluant vers des tubes présentant une surface d'écran de plus en plus plane, voire complètement plate, amplifie notablement les problèmes de géométrie de l'image; il en résulte que les déviateurs auto convergent ne peuvent plus assurer complètement la correction de géométrie du coussin Nord/sud, alors que par ailleurs, les 15 défauts de géométrie Est/ouest nécessitent des corrections de plus en plus fortes. Pour corriger ces problèmes de géométrie de l'image, liés à la planéité de l'écran et au dispositif de déviation auto convergent équipant le tube, il existe différentes solutions comme par exemple des dispositifs de 20 correction électroniques illustrés par les brevets US3916254 et US3748531, ou des transducteurs pour corriger les défauts de coussin Est/Ouest comme dans la demande EP 776125. Cependant les solutions décrites ne permettent que de corriger soit le coussin Nord/Sud, soit le coussin Est/ouest ce qui complique notablement 25 la conception du dispositif de correction des défauts de géométrie du tube équipé de son déviateur. Par ailleurs les circuits électroniques de correction sont généralement développés par les concepteurs du châssis électronique gérant l'ensemble des fonctions du téléviseur dans lequel le tube est inséré, lesdits concepteurs préférant acheter, pour des raisons de cot, un tube 30 préalablement corrigé de ces défauts de géométrie. L'objet de l'invention est d'apporter une solution globale, corrigeant à la fois les défauts de géométrie Nord/sud et Est/Ouest, solution prenant la forme d'un dispositif magnétique pouvant être embarqué avec le déviateur de manière à réaliser un tube ne nécessitant pas de dispositif électronique de correction de géométrie. Pour cela l'invention a pour objet un dispositif magnétique de 5 correction de la géométrie de l'image créée sur l'écran d'un tube à rayons cathodiques, sous forme d'un dispositif magnétique saturable comprenant: un premier jeu de 4 bobines disposées en série l'une avec l'autre, bobinées sur un noyau magnétique, lesdites bobines étant traversées par au moins une portion du courant de déviation horizontal, au moins un aimant io permanent destiné à appliquer dans le noyau un champ magnétique orienté dans une direction pour une des paires de bobines et dans la direction opposée pour la deuxième paire, caractérisé en ce que le dispositif magnétique comprend en outre: - un deuxième jeu de deux bobines en série l'une avec l'autre et 15 disposées autour du dispositif magnétique de manière à embrasser les flux magnétiques créés par le premier jeu de bobines, les deux bobines étant traversées par au moins une partie du courant de déviation vertical et disposées de manière à créer dans le noyau magnétique des flux magnétiques orientés dans une direction dans une des paires de bobines du 20 premier jeu et dans la direction opposée dans la deuxième paire du premier jeu. L'invention et ses différents avantages seront mieux compris à l'aide de la description ci-après et des dessins parmi lesquels: - La figure 1 montre les distorsions de la géométrie de l'image que l'invention entend corriger. - La figure 2 illustre un correcteur magnétique de géométrie selon l'état de la technique - La figure 3 est un diagramme représentant les variations 30 d'inductance dans le mode de réalisation selon l'état de la technique La figure 4 est un exemple de réalisation d'un correcteur selon l'invention 4 2844633 - La figure 5 est un diagramme représente les variations d'inductance en fonction du courant de déflexion vertical - La figure 6 illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention - La figure 7 montre le dispositif de correction selon l'invention inséré dans le dispositif de déflexion d'un tube à rayons cathodiques. - Les figures 8a et 8b montrent les variations des courants de déflexion en fonction du temps lorsqu'ils sont modulés par le dispositif de correction selon l'invention. La figure 1 illustre les distorsions qui apparaissent sur l'écran d'un io tube à rayons cathodiques sensiblement plat, l'image d'un rectangle apparaissant en forme de coussin. L'invention propose de corriger ces défauts de géométrie par modification de courants de défection horizontal et vertical. La présence d'une distorsion en coussin EST-OUEST signifie que I5 l'amplitude du courant de déflexion horizontal 1h au centre de l'écran est insuffisante et qu'elle doit être compensée en réduisant l'amplitude de 1h sur les bords de l'écran A, B, C, D. Cet effet doit être obtenu en modulant l'amplitude du courant de déviation horizontal à la fréquence (1/Tv) du courant de déflexion vertical. La forme du courant horizontal est alors 20 semblable à celui illustré par la figure 8a. La présence d'une distorsion en coussin Nord-Sud signifie que l'amplitude du courant de déflexion lv doit être augmenté du centre vers les parties supérieures et inférieures de l'écran de manière à "tirer" les milieux des bords horizontaux, AB et CD, de l'image vers l'extérieur, l'amplitude de 25 l'augmentation devant être proportionnelle à la valeur du courant de déflexion verticale non corrigé et la fréquence de modulation devant correspondre à la fréquence du courant de déflexion horizontal (11Th). La figure 8b décrit l'allure du courant de déflexion vertical requis. La figure 2 décrit un dispositif de correction magnétique de la 30 distorsion géométrique horizontale ou distorsion en coussin est /ouest. Ce dispositif 10 comprend un noyau magnétique 7 autour des branches duquel sont bobinées quatre bobines 1, 2, 3, 4, d'inductance respective Ll, L2, L3, i L4, électriquement connectées en série et alimentées par le courant de déflexion horizontal. Ces bobines créent des flux magnétiques 4-H1, '>NQ, *H3,fH4, dans le noyau dans une direction pour une paire de bobines (1, 3) et dans la direction opposée pour l'autre paire (2, 4). Aux extrémités 8 du 5 noyau sont disposés deux aimants permanents 5 et 6. Les aimants ont une polarité choisie pour créer un flux magnétique ODs dans les branches du noyau dont la direction est: - celle du flux créé par une paire de bobines - opposée à celle du flux créé par l'autre paire de bobines. Le noyau est magnétiquement saturé en l'absence de courant dans les bobines 1, 2, 3, 4 par le flux ODs des aimants 5 et 6: l'inductance de la série de bobine est alors minimale. Lorsque l'amplitude du courant dans les bobines 1 à 4 augmente il se produit alors une désaturation progressive du noyau, proportionnellement 15 à l'amplitude du courant, sous la paire de bobines dont le flux créé par le courant de déflexion s'oppose au flux Os; il s'ensuit que l'inductance de cette paire augmente avec le courant alors que l'inductance de l'autre paire reste sensiblement constante. Lorsque le courant 1h passe de sa valeur minimale (-1h max) à sa valeur maximale (1h max) l'inductance Ls des 20 bobines 1 à 4 connectées en série va alors évoluer selon la courbe illustrée par la figure 3. Cependant cet état de la technique ne résout pas les problèmes de correction de la géométrie nord/sud de l'image. La figure 4 est une illustration d'un premier mode de réalisation de 25 l'invention. Le dispositif de correction comprend un premier jeu de quatre bobines 33, 34, 35, 36 successivement connectées en série et bobinées autour d'un noyau magnétique saturable séparé en deux parties 40, 41 par un aimant permanent 39 saturant le noyau magnétique par un flux 30 longitudinal Ols. Les bobines 33 à 36 sont bobinées autour du noyau magnétique de telle façon que les flux magnétiques créés par la paire de bobines 33,34 ("H1, OH2) soient orientés longitudinalement dans une 6 2844633 direction et les flux créés par 35, 36 (tH3,DH4) soient orientés longitudinalement dans la direction opposée. Les bobines sont alimentées par tout ou partie du courant de déflexion horizontal destiné à alimenter les bobines de déflexion horizontale du tube à rayons cathodique. Le dispositif de correction comprend en outre un deuxième jeu de bobines constitué par une paire de bobine extérieure 31, 32, en série l'une avec l'autre et disposées autour du noyau magnétique de manière à embrasser les flux magnétiques créés par le jeu de bobines 32 à 36, les deux bobines étant traversé par au moins une partie du courant de déviation 1o vertical destiné à alimenter les bobines de déflexion verticales du tube à rayons cathodiques;les bobines 31 et 32 sont disposées de manière à créer dans le noyau magnétique un flux magnétique cvD orienté dans une direction pour une des paires de bobines (34,35) du premier jeu et un flux magnétique Dv2 orienté dans la direction opposée dans la deuxième paire ( 15 36, 33) du premier jeu. Les différentes orientations des flux indiqués sur la figure 4 correspondent à des orientions dues à des courants conventionnellement positifs. La force de l'aimant permanent est préférentiellement choisie de 20 manière à saturer le noyau (40,41) par un flux magnétique OIS en l'absence de courant de déflexion horizontal et vertical. Comme illustré par la figure 7 le dispositif de correction est embarqué sur le déviateur du tube à rayons cathodiques, le premier jeu de bobines 33 à 36 étant connectées en série avec les bobines de déflexion 25 horizontales 50 du déviateur 52, le deuxième jeu de bobines 31, 32 étant connectées en série avec les bobines de déflexion verticales 51 dudit déviateur Le dispositif de correction fonctionne de la manière suivante: * Pour le premier jeu de bobines 33 à 36: - le courant de déflexion verticale Iv, en croissant de zéro à sa valeur maximale Ivmax, va provoquer la désaturation progressive du noyau magnétique sous la paire de bobine 33, 36; il va en résulter que l'inductance 7 2844633 des bobines 33 et 36 va augmenter avec le courant Iv alors que l'inductance des bobines 34, 35 va rester sensiblement constante. L'inductance de la série de bobines en série 33 à 36 va donc augmenter avec le courant Iv. Ce cas de figure est illustré par la figure 4. - le courant de déflexion verticale Iv en décroissant de sa valeur O à sa valeur minimale -4vmax va provoquer la désaturation progressive du noyau magnétique sous la paire de bobine 34, 35; il va en résulter que l'inductance des bobines 34 et 35 va augmenter avec la valeur absolue du courant Iv alors que l'inductance des bobines 33, 36 va rester sensiblement 10 constante. L'inductance de la série de bobines en série 33 à 36 va donc augmenter également avec le courant lv. - il en résulte que l'inductance globale Ls de la série de bobines 33 à 36 va varier en fonction du courant Iv comme indiqué sur la figure 5. Ainsi, plus le courant de déflexion vertical est important, plus l'inductance LS du 15 premier jeu de bobines va augmenter. Comme Ls est disposée en série avec les bobines 50 de déflexion horizontale du déviateur 52, l'amplitude du signal horizontal appliqué à ces bobines 50 va être réduite en proportion de ladite amplitude, apportant ainsi la correction de coussin Est/ouest désirée. Le courant 1h va alors évoluer comme indiqué sur la figure 8a, avec une 20 amplitude maximum lho correspondant au passage par zéro du courant Iv. * Pour le deuxième jeu de bobines 31, 32: Considérons la situation pour laquelle le courant Iv est à sa valeur maximum positive. Dans la configuration illustrée par la figure 4, le fait que les circuits 25 magnétiques sur lesquels sont bobinées le bobines 34 et 35 soient saturés fait que les variations de flux magnétiques engendrés par lesdites bobines sont quasiment nulles et n'induisent aucun courant dans la bobine 32 du deuxième jeu qui les recouvrent. Au contraire le flux (V2 créé par la bobine 31 va désaturer les circuits 30 magnétiques autour desquels sont bobinés les bobines 33, 36. Si on considère les bobines 33 et 36 comme identiques, le flux (Dv2+ ()H1) dans le circuit autour duquel est bobiné la bobine 33 est supérieur au flux (ct>V2 - ()H4) dans le circuit autour duquel est bobiné la bobine 36. La variation de flux entre les deux bobines 33 et 36 va induire un courant Ivo dans la bobine 31 qui va se superposer au courant déjà circulant dans ladite bobine. Un phénomène identique va se produire quand le courant Iv est à sa s valeur maximum négative, les bobines 32, 34 et 35 jouant dans ce cas les rôles respectifs des bobines 31, 33 et 36. Par ailleurs la désaturation des circuits magnétiques étant proportionnelle à l'amplitude dudit courant Iv, l'accroissement lvo de l'amplitude du courant Iv sera également proportionnelle audit courant. Il en 1o résulte une modulation du courant Iv conforme à la figure 8b. Cette modulation permet de tirer les milieux de lignes horizontales de l'image avec une amplitude qui est proportionnelle à 1' amplitude du courant Iv non corrigé. De cette façon le courant dans les bobines de déflexion verticales vont être conforme à la figure 8b, apportant ainsi la correction de coussin 15 Nord/Sud désirée. Le principe de l'invention n'est pas limité au mode de réalisation décrit précédemment. La figure 6 illustre une deuxième mode de réalisation 60 du dispositif de correction de géométrie comportant non plus un aimant en position centrale mais deux aimants 50, 51 disposés en extrémité du noyau 20 42 de manière à créer dans celui-ci un flux magnétique longitudinal comme dans le cas de la figure 4. Cette disposition présente l'avantage de rendre plus facile la manipulation des éléments constitutifs du dispositif de correction 60, par exemple changer la force des aimants de saturation sans avoir à toucher à l'ensemble noyau/bobines. Il est possible de combiner les 25 deux modes de réalisation des figures 4 et 6, particulièrement pour adapter une configuration de base du dispositif de correction qui comprendrait un aimant en position centrale à des utilisations pour différents types de tubes utilisant des courants de déflexion différents par l'addition d'aimants en extrémités du noyau 42. Dans un autre mode de réalisation de l'invention non représenté, l'aimant permanent 39 du dispositif de correction de géométrie est remplacé par une bobine bobinée sur un noyau disposé au contact du noyau (40,41), 9 2844633 la bobine étant alimentée par une source continue pour générer un flux magnétique longitudinal ODs dans ledit noyau. Cette configuration bien que plus coteuse présente l'avantage de pouvoir fournir un élément de réglage supplémentaire du flux FDs permettant d'adapter un même dispositif de s correction de géométrie à plusieurs types de déviateurs équipant différentes familles de tubes à rayons cathodiques. Afin de diminuer les cots de fabrication et d'assemblage du dispositif selon l'invention, il est possible comme illustré par la figure 6, de réaliser le noyau 42 en quatre parties 61, 62, 63, 64 identiques; autour de o chacune de ces parties est bobinée une des bobines identiques 33,34, 35,36 correspondant au premier jeu de bobines dans lesquelles circule tout ou partie du courant de déflexion alimentant les bobines de déflexion horizontale d'un déviateur pour tube à rayons cathodiques. 2844633 REVENDICATIONS 1/ Dispositif magnétique de correction de géométrie (30,60) pour tube à rayons cathodiques comprenant: - un premier jeu de 4 bobines (33, 34, 35, 36) disposées en série l'une avec l'autre, bobinées sur un noyau magnétique (40, 41 61,62,63,64), lesdites bobines étant traversées par au moins une portion du courant de déviation horizontale alimentant les bobines de déflexion horizontale d'un déviateur équipant ledit tube, - des moyens magnétiques (39, 50, 51) destinés à appliquer dans le noyau un champ magnétique orienté dans une direction pour une des paires de bobines et dans la direction opposée pour la deuxième paire, caractérisé en ce que le dispositif magnétique comprend en outre: - un deuxième jeu de deux bobines (31, 32) en série l'une avec 15 l'autre et disposées autour du noyau magnétique de manière à embrasser les flux magnétiques créés par le premier jeu de bobines, les deux bobines (31,32) étant traversées par au moins une partie du courant de déviation verticale alimentant les bobines de déflexion verticale du déviateur équipant ledit tube et disposées de manière à créer dans le noyau magnétique des 20 flux magnétiques (Fv1, (DV2) orientés dans une direction dans une des paires de bobines (34,35) du premier jeu et dans la direction opposée dans la deuxième paire (33, 36) du premier jeu. 2/ Dispositif magnétique selon la revendication précédente caractérisé en ce 25 que le noyau magnétique est en deux parties (40, 41), les moyens magnétiques étant disposés entre lesdites deux parties. 3/ Dispositif magnétique selon la revendication précédente caractérisé en ce que, les moyens magnétiques sont constitués par au moins un aimant 30 permanent (39; 50,51) il 2844633 4/Dispositif magnétique selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte deux aimants permanents (50,51) disposés aux extrémités du noyau magnétique 5/ Dispositif magnétique selon la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens magnétiques sont constitués par une bobine bobinée sur le noyau magnétique. 6 /Dispositif magnétique selon l'une de revendications précédentes io caractérisé en ce que les moyens magnétiques saturent le noyau magnétique en l'absence de courant de déviation 7/ Dispositif magnétique selon la revendication 1 caractérisé en ce que le noyau est en quatre parties (61, 62, 63, 64), chacune des bobines (33, 34, 15 35, 36) étant bobinée autour d'une desdites parties. 8/ Tube à rayons cathodiques comportant un dispositif de correction de l'image selon l'une quelconque des revendications précédentes.