DE1232190B - Image signal generator tubes with scanning by slow electrons - Google Patents
Image signal generator tubes with scanning by slow electronsInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
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Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag:Number: File number: Registration date: Display day:
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H04nH04n
Deutsche Kl.: 21 al-32/35 German class: 21 al -32/35
N 25973 VIII a/21 al
15. Dezember 1964
12. Januar 1967N 25973 VIII a / 21 al
December 15, 1964
January 12, 1967
Bildsignalerzeugerröhre mit Abtastung durch
langsame ElektronenImage signal generator tube with scanning through
slow electrons
Anmelder:Applicant:
N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)NV Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Netherlands)
Vertreter:Representative:
Dr. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7Dr. P. Roßbach, patent attorney,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7th
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Roger Auguste Petit,Roger Auguste Petit,
Palaiseau, Seine-et-Oise (Frankreich)Palaiseau, Seine-et-Oise (France)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Frankreich vom 16. Dezember 1963 (957295) --France of December 16, 1963 (957295) -
Die Erfindung bezieht sich auf Kathodenstrahlröhren zur Bildzerlegung, bei denen ein langsames Elektronenbündel eine flache Oberfläche oder Speicherelektrode abtastet, die sich senkrecht zur Achse des Elektronenstrahlerzeugers erstreckt, wobei das erzeugte Signal dieser Elektrode entnommen wird (z. B. eine Röhre mit einer photoleitenden Schicht oder mit einem Mosaik aus photoempfindlichen Körperchen).The invention relates to cathode ray tubes for image decomposition, in which a slow Electron beam scans a flat surface or storage electrode that is perpendicular to the axis of the electron gun, the generated signal being taken from this electrode (e.g. a tube with a photoconductive layer or with a mosaic of photosensitive Corpuscles).
Infolge der kleinen Geschwindigkeit der Elektronen ist ein Abtastbündel erforderlich, das senkrecht auf die Speicherelektrode trifft. Um ein solches Ergebnis zu erreichen, müßte man die Kollimation des Bündels mit Hilfe einer Rotationslinse durchführen, deren Brennpunkt im Ablenkzentrum des Bündels liegt. Leider hat man es bei einem elektrostatischen Ablenksystem, dessen Vorteile bekannt sind und das insbesondere Abtastungen mit kleiner Ablenkleistung und großer Geschwindigkeit erlaubt, mit zwei getrennten Ablenkzentren des Bündels zu tun, die den beiden Plattensystemen entsprechen.Due to the low speed of the electrons, a scanning beam is required that is perpendicular meets the storage electrode. To achieve such a result, one would have to collimate the Carry out the bundle with the help of a rotating lens, the focal point in the deflection center of the bundle lies. Unfortunately, you have an electrostatic deflection system, the advantages of which are known and that in particular, scans with small deflection power and high speed are allowed, with two separate To do deflection centers of the bundle that correspond to the two plate systems.
Bei den bekannten Bildsignalerzeugerröhren mit langsamen Elektronen vom Typ Orthikon, VidikonIn the known image signal generator tubes with slow electrons of the orthicon, vidicon type
u. dgl. hat man es denn auch vorgezogen, seine Zu- and the like, it was preferred to
flucht zur Verwendung eines elektromagnetischenescape to use an electromagnetic
Ablenksystems zu nehmen, wobei das Bündel den 2To take deflection system, with the bundle the 2
sich parallel zur Röhrenachse erstreckenden Kraftflußlinien des gleichmäßigen Magnetfeldes folgt. Diese Auf diese Weise hat das anamorphotische Linsen-Röhren bereiten jedoch die gleichen Schwierigkeiten system, das die Konvergenz des Bündels in nur einer wie die üblichen Magnetsysteme, d. h., sie bean- 30 Richtung beeinflußt, zur Folge, daß den zwei Ablenkspruchen viel Raum, die Röhre und das Speisegerät Zentren des Bündels, die zu den zwei Plattenpaaren sind schwer, der Energieverbrauch ist erheblich und gehören, zwei virtuelle Ablenkzentren entsprechen, die Abtastgeschwindigkeit verhältnismäßig klein. die sich im Brennpunkt der Kollimationslinse infolge Die Erfindung bezweckt, die vorstehend erwähnten der kennzeichnenden Eigenschaften (Gestalt, Poten-Nachteile zu beheben und insbesondere die Möglich- 35 tial, relative Anordnung) der verschiedenen Elemente keit zu geben, eine Bildsignalerzeugerröhre mit gerin- verschmelzen können, so daß das kollimierte Bündellines of force flux of the uniform magnetic field that extend parallel to the tube axis. These In this way, however, the anamorphic lens tubes prepare the same difficulty system that in just one like the usual magnetic systems, ie the convergence of the bundle, they bean affects 30 direction, with the result that the two Ablenkspruchen much space, The tube and the feeding device Centers of the bundle that belong to the two pairs of plates are heavy, the energy consumption is considerable and correspond to two virtual deflection centers, the scanning speed is comparatively low. The invention aims at the focal point of the collimation lens to eliminate the aforementioned characteristic properties (shape, potential disadvantages and in particular the possibility, relative arrangement) of the various elements to be able to merge an image signal generator tube with little so that the collimated bundle
die Speicherelektrode unter rechtem Winkel trifft.meets the storage electrode at a right angle.
Die Erfindung läßt verschiedene Ausführungsformen zu, die aus der nachstehenden Beschreibung hervorgehen und bei denen unter anderem das anamorphotische Linsensystem aus einer rinnenförmigen Elektrode besteht, die mit einer Öffnung versehen und an der Vorderseite einer flachen, für Elektronen durchlässigen Elektrode befestigt ist, die aufThe invention has various embodiments that emerge from the description below emerge and in which, among other things, the anamorphic lens system from a channel-shaped There is an electrode that is provided with an opening and at the front of a flat one, for electrons permeable electrode is attached to the
während das Ablenksystem elektrostatisch ist, mit 45 bekannte Weise am Ausgang des Ablenksystems
der Kollimationslinse ein anamorphotisches Linsen- gegenüber der Röhrenachse zentriert ist, wobei die
system verbunden ist, das aus mindestens einer zusätzlichen Elektrode besteht, die am Ausgang des
erwähnten Ablenksystems angeordnet ist und derenwhile the deflection system is electrostatic, in a known manner at the exit of the deflection system of the collimating lens an anamorphic lens is centered opposite the tube axis, the system being connected, which consists of at least one additional electrode placed at the exit of the
mentioned deflection system is arranged and their
Gestalt, Abmessungen und Potential so gewählt sind, 50 ten Röhrenachse steht, wobei diese beiden Elektrodaß das virtuelle Ablenkzentrum des Bündels im den gegeneinander elektrisch isoliert sind und die Brennpunkt der erwähnten Kollimationslinse liegt. rinnenförmige Elektrode ein höheres Potential hat.Shape, dimensions and potential are chosen so that 50 th tube axis is, these two electrodes the virtual center of deflection of the bundle in which are electrically isolated from one another and which Focal point of the mentioned collimation lens lies. trough-shaped electrode has a higher potential.
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gern Gewicht und Verbrauch herzustellen, was insbesondere für die Röhren wichtig ist, die z. B. zur Verwendung an Bord von Raumfahrzeugen bestimmt sind.like to produce weight and consumption, which is particularly important for the tubes that z. B. for use intended on board spacecraft.
Die Bildsignalerzeugerröhre gemäß der Erfindung, die mit einer elektrostatischen Kollimationslinse in Form eines Rotationskörpers in bezug auf die Röhrenachse versehen ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß,The image signal generator tube according to the invention, which is provided with an electrostatic collimating lens in FIG Is provided in the form of a body of revolution with respect to the tube axis, is characterized in that,
rinnenförmige Elektrode der Kollimationslinse zugekehrt und gegenüber der Röhrenachse zentriert ist, während ihre Längsachse senkrecht auf der erwähn-The channel-shaped electrode faces the collimation lens and is centered with respect to the tube axis, while its longitudinal axis is perpendicular to the mentioned
Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert, in denenFor a better understanding, the invention is explained in more detail below with reference to the drawings, in which
F i g. 1 perspektivisch eine Abtaströhre nach der Erfindung mit weggebrochenen Stellen zeigt,F i g. 1 shows, in perspective, a scanning tube according to the invention with parts broken away,
Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch die Röhre nach F i g. 1 darstellt,FIG. 2 shows a vertical section through the tube according to FIG. 1 represents
F i g. 3 einen waagerechten Schnitt durch die gleiche Röhre zeigt undF i g. 3 shows a horizontal section through the same tube and
Fig. 4a, 4b und 4c Varianten des anamorphotisehen Linsensystems zeigen.Fig. 4a, 4b and 4c variants of the anamorphic Show lens system.
F i g. 1 zeigt die verschiedenen Elemente, aus denen eine übliche Abtaströhre mit einer Längsachse AA' besteht, und zwar: den Elektronenstrahl- erzeuger 1, Beschleunigungselektroden 2 mit mittleren Öffnungen, deren Gestalt und Abmessung so gewählt werden können, daß Korrekturen des etwaigen Astigmatismus durchgeführt werden; ein elektrostatisches Ablenksystem, das aus zwei Plattenpaaren besteht, nämlich einem Plattenpaar 3 für die vertikale Ablenkung und einem Plattenpaar 4 für die horizontale Ablenkung, die durch eine Elektrode 2 b voneinander getrennt sind; eine elektrostatische KoIIimationslinse 5, die aus einer Reihe von (z. B. vier) zylindrischen Metallringen mit dem gleichen Durchmesser wie die Röhre besteht, die gegenüber der Achse AA' zentriert und zwischen den Ablenkplatten 3, 4 und der Speicherelektrode 6 (einer photoleitenden Schicht oder einem Mosaik aus photoempfindlichen Körpern) angeordnet sind.F i g. 1 shows the various elements that make up a conventional scanning tube with a longitudinal axis AA ' , namely: the electron beam generator 1, acceleration electrodes 2 with central openings, the shape and dimensions of which can be selected so that corrections of any astigmatism are carried out; an electrostatic deflection system, which consists of two pairs of plates, namely, a pair of plates 3 for the vertical deflection and a pair of plates 4 for the horizontal deflection, which are separated from each other by an electrode 2 b; an electrostatic collimation lens 5 consisting of a series of (e.g. four) cylindrical metal rings of the same diameter as the tube, centered on the axis AA ' and between the baffles 3, 4 and the storage electrode 6 (a photoconductive layer or a mosaic of photosensitive bodies) are arranged.
Die Beschleunigungselektroden 2, ausgenommen die Elektrode 2 a, und die Ablenkplatten 3, 4 sind an der Innenwand eines Metallzylinders 7 befestigt, dessen Durchmesser gleich demjenigen der Röhre ist und der einen abgeschlossenen Raum bildet. Dieser Raum ist an beiden Enden durch die Elektroden 2, 2 c abgeschlossen. Auf diese Weise hat das aus dem Zylinder und den Beschleunigungselektroden bestehende Ganze das gleiche Potential, das auch das mittlere Potential der Ablenkplatten ist. Die Elektrode 2 a hat ein etwas verschiedenes Potential, um Korrekturen des Astigmatismus zu ermöglichen. An der Elektrode 2 c, die den erwähnten Raum abschließt, ist auf der Seite der Fokussierungslinse ein anamorphotisches Linsensystem 8 befestigt. Dieses System besteht aus einer rinnenförmigen Elektrode 8, die in der Längsrichtung mit zwei flachen Teilen 8 b und 8 c versehen ist, mittels deren sie an der Elektrode 2 c so befestigt werden kann, daß sie gegenüber der Röhrenachse AA' zentriert ist, wobei die Längsachse der Rinne senkrecht auf dieser Achse AA' steht.The acceleration electrodes 2, excluding the electrode 2a, and the baffles 3, 4 are attached to the inner wall of a metal cylinder 7, the diameter of which is equal to that of the tube and which forms a closed space. This space is closed off at both ends by the electrodes 2, 2c. In this way, the whole consisting of the cylinder and the acceleration electrodes has the same potential, which is also the mean potential of the deflection plates. The electrode 2a has a slightly different potential in order to enable corrections of the astigmatism. An anamorphic lens system 8 is attached to the electrode 2c, which closes the space mentioned, on the side of the focusing lens. This system consists of a channel-shaped electrode 8, which is provided in the longitudinal direction with two flat parts 8 b and 8 c, by means of which it can be attached to the electrode 2 c so that it is centered with respect to the tube axis AA ', the The longitudinal axis of the channel is perpendicular to this axis AA ' .
Die Rinnenelektrode 8« kann einen rechteckigen, zylindrischen oder vieleckigen Querschnitt haben (diese Formen sind in den Fig. 4a, 4b bzw. 4c dargestellt). The channel electrode 8 ″ can have a rectangular, cylindrical or polygonal cross section (these shapes are shown in Figures 4a, 4b and 4c, respectively).
Das anamorphotische Linsensystem 8 ist durch eine dünne Glimmerschicht 9 (mit einer Dicke von z.B. 0,5mm), die zwischen den flachen Teilen Sb und 8 c und der Elektrode 2 c angebracht ist, elekirisch gegen die Elektrode 2 c isoliert. Auf diese Weise kann das anamorphotische Linsensystem ein Potential haben, das erheblich höher als das der Elektrode 2c ist.The anamorphic lens system 8 is electrically insulated from the electrode 2c by a thin mica layer 9 (with a thickness of, for example, 0.5mm) which is attached between the flat parts Sb and 8c and the electrode 2c. In this way, the anamorphic lens system can have a potential which is considerably higher than that of the electrode 2c.
Das elektrische Feld innerhalb der Rinnenelektrode wird in diesem Falle durch zylindrische Äquipotentialflächen bestimmt, deren Krümmungshalbmesser mit der Spannung abnehmen und die im Querschnitt und im Längsschnitt bei 11 und 12 in den F i g. 2 bzw. 3 dargestellt sind.In this case, the electric field within the trough electrode is created by cylindrical equipotential surfaces determined whose radius of curvature decrease with tension and which in cross-section and in longitudinal section at 11 and 12 in the F i g. 2 and 3 are shown.
In der Öffnung der Elektrode 2 c, die die vorstehend erwähnte »für Elektronen durchlässige Elektrode« bildet, ist ein Gitter 10 mit dem gleichen Potential ausgespannt, das »Wülste« der Äquipotentialflächen (die in die Öffnung eindringen) vermeiden soll, da diese »Wülste« nachteilige konvergierende Wirkungen herbeiführen könnten.In the opening of the electrode 2c, which contains the above-mentioned "electrode permeable to electrons" forms, a grid 10 is stretched out with the same potential, the "bulge" of the equipotential surfaces (which penetrate into the opening) should be avoided, as these "bulges" disadvantageous converging Could bring about effects.
Die Rinnenelektrode 8 a hat ein rechteckiges mittleres Fenster 8 d, das so lang ist, daß die Äquipotentialflächen eine zylindrische Form beibehalten können.The channel electrode 8 a has a rectangular central window 8 d which is so long that the equipotential surfaces can maintain a cylindrical shape.
Dieses System erteilt der Kollimationslinse einen derartigen Astigmatismus, daß dieser den Fehler ausgleichen kann, der durch die Nichtkoinzidenz der Ablenkzentren D1 und D2 der zwei Plattenpaare 3, 4 herbeigeführt wird.This system gives the collimating lens such an astigmatism that it can compensate for the error caused by the non-coincidence of the deflection centers D 1 and D 2 of the two plate pairs 3, 4.
In den F i g. 2 und 3 sind die ausgezogenen Linien bis zur Elektrode 2 c die Bahnen der Bündel, unabhängig davon, ob ein anamorphotisches Linsensystem anwesend ist oder nicht. Durch dieses System wird die Richtung der Bündel geändert, und die gestrichelten Linien sind die Verlängerung der Strecken der ausgezogenen Linien hinter diesem System in Richtung auf die Elektronenstrahlerzeuger. Von der Kollimationslinse her betrachtet kommt das Bündel in F i g. 2 scheinbar von D1', in F i g. 3 von D2'. In Wirklichkeit kommt das Bündel in F i g. 2 von D1, in F i g. 3 von D2. Ohne Anwendung des anamorphotischen Systems würden die Bahnen der Bündel gerade Linien bis zur Kollimationslinse 5 sein, und zwar von D1 in F i g. 2 und von D2 in F i g. 3. Das anamorphotische Linsensystem bewirkt, daß jedem der Ablenkzentren D1 und D2 ein virtuelles Ablenkzentrum D1' bzw. D2' entspricht, und zwar D1' für die vertikalen Ablenkplatten, das in bezug auf D1 nach vorn verschoben ist (Linseneffekt), und D2' für die horizontalen Ablenkplatten, das in bezug auf D2 nach hinten verschoben ist (Effekt einer Platte mit zueinander parallelen Oberflächen).In the F i g. 2 and 3, the solid lines up to electrode 2c are the paths of the bundles, regardless of whether an anamorphic lens system is present or not. This system changes the direction of the beams and the dashed lines are the extension of the distances of the solid lines behind this system towards the electron guns. Viewed from the collimating lens, the bundle in FIG. 2 apparently from D 1 ', in FIG. 3 of D 2 '. In reality, the bundle comes in FIG. 2 of D 1 , in FIG. 3 of D 2 . Without the use of the anamorphic system, the paths of the bundles would be straight lines up to the collimating lens 5, from D 1 in FIG. 2 and from D 2 in FIG. 3. The anamorphic lens system has the effect that each of the deflection centers D 1 and D 2 corresponds to a virtual deflection center D 1 'or D 2 ', namely D 1 ' for the vertical deflection plates, which is shifted forwards with respect to D 1 ( Lens effect), and D 2 'for the horizontal baffles which is shifted backwards with respect to D 2 (effect of a plate with surfaces parallel to each other).
Geeignete Anordnungen der Ablenkplatten 3, 4 und der die Kollimationslinse 5 bildenden Zylinderringe in Bezug zueinander und eine passende Wahl der Potentiale ermöglichen es, zu erreichen, daß die virtuellen Ablenkzentren D1 und D2' sich im Brennpunkt der Kollimationslinse verschmelzen, so daß das kollimierte Bündel unter rechtem Winkel auf die Speicherelektrode auftrifft.Suitable arrangements of the deflection plates 3, 4 and the cylinder rings forming the collimation lens 5 in relation to one another and a suitable choice of the potentials make it possible to achieve that the virtual deflection centers D 1 and D 2 'merge at the focal point of the collimation lens, so that the collimated The bundle hits the storage electrode at a right angle.
Die Abmessungen und Potentiale, die kennzeichnend für eine praktische Ausführungsform einer Röhre nach der Erfindung sind, werden nachstehend zur näheren Erläuterung angegeben.The dimensions and potentials that characterize a practical embodiment of a Tubes according to the invention are given below for further explanation.
Für die gewählten Elektrodenformen sind die Potentiale mit Hilfe des elektrolytischen Troges bestimmt worden:The potentials for the selected electrode shapes are determined with the help of the electrolytic trough been:
Durchmesser der Röhre 50 mmDiameter of the tube 50 mm
Länge der Röhre 250 mmLength of the tube 250 mm
Kennzeichnende Eigenschaften des Ablenksystems:Characteristic properties of the deflection system:
Abstand zwischen den beiden
Plattenpaaren, von den Befestigungsstellen her gemessen 30 mmDistance between the two
Pairs of plates, measured from the fastening points 30 mm
Abstand zwischen der Befestigung
der Platten 4 und der Elektrode 2c 45 mmDistance between the attachment
of the plates 4 and the electrode 2c 45 mm
Potential 1000 VoltPotential 1000 volts
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