DEP0046146DA

DEP0046146DA - Device for adjusting the neutral position of the beam from cathode ray tubes

Info

Publication number: DEP0046146DA
Authority: DE
Inventors: Arthur Vivian Loughren
Original assignee: Hazeltine Corp
Current assignee: BAE Systems Aerospace Inc
Publication date: 1950-11-30

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einstellung der neutralen Lage des Strahles von Kathodenstrahlröhren auf einen beliebigen Punkt des Bildschirmes. Im allgemeinen ist es erwünscht, dass der nicht abgelenkte Strahl den Mittelpunkt des Bildschirmes trifft und deshalb werden Vorrichtungen der vorgenannten Art allgemein Zentriervorrichtungen genannt. Die erfindungsgemässe Vorrichtung unterscheidet sich jedoch von den bekannten Vorrichtungen darin, dass mit ihrer Hilfe der Kathodenstrahl nicht nur zentriert, sonder seine neutrale Lager auf irgendeinen beliebigen Punkt des Bildschirmes verlegt werden kann.The invention relates to a device for adjusting the neutral position of the beam from cathode ray tubes to any point on the screen. In general, it is desirable that the undeflected beam hits the center of the screen and therefore devices of the aforementioned type are generally called centering devices. However, the device according to the invention differs from the known devices in that with its help the cathode ray can not only be centered, but its neutral bearings can be moved to any point on the screen.

Für die zur Verwendung in Fernsehgeräten bestimmten Kathodenstrahlröhren sind bereits vielerlei Zentriervorrichtungen bekannt. Diese Kathodenstrahlröhren haben gewöhnlich elektromagnetisch wirkende Ablenkspulen und das Zentrieren wurde durch Zuführung von polarisierendem Gleichstrom zu den Ablenkspulen bewirkt. Diese Art des Zentrierens hat den Nachteil, dass sie einen erheblichen Stromverbrauch der Ablenkspulen bedingt. Deshalb hat man auch schon permanente Zentriermagnete verwendet, welche in Form eines Ringes auf den Hals der Kathodenstrahlröhre aufgesetzt wurden. Mit den Zentriermagneten war ein einen magnetischen Nebenschluss bildenderA wide variety of centering devices are already known for the cathode ray tubes intended for use in television sets. These cathode ray tubes usually have electromagnetic deflection coils and centering has been effected by applying polarizing direct current to the deflection coils. This type of centering has the disadvantage that it requires a considerable amount of power for the deflection coils. That is why permanent centering magnets have also been used, which are placed in the form of a ring on the neck of the cathode ray tube. There was a magnetic shunt with the centering magnets

Weicheisenring verbunden, der entlang des Halses der Röhre verschiebbar war und auf diese Weise die Möglichkeit gab, die Stärke des Zentrierfeldes zu regeln. Ueberdies konnte dieser Ring auch gedreht werden, um die Richtung seines Feldes zu ändern. Der verschiebbare Weicheisenring hat jedoch einen so grossen Platzbedarf, dass die Unterbringung der letztgenannten Zentriervorrichtung Schwierigkeiten bereitete, und zwar insbesondere bei Röhren mit kurzem Hals, da die Ablenkspulen den grössten Teil des auf dem Hals der Röhre verfügbaren Platzes schon selbst in Anspruch nahmen. Ueberdies gewährt der magnetische Nebenschluss auch nicht immer die Möglichkeit der Regelung des Zentrierfeldes in denjenigen weiten Grenzen, die für manche Zwecke erforderlich sind.Soft iron ring connected, which was slidable along the neck of the tube and in this way gave the opportunity to regulate the strength of the centering field. This ring could also be rotated to change the direction of its field. The sliding soft iron ring, however, takes up so much space that it was difficult to accommodate the latter centering device, especially in the case of tubes with a short neck, since the deflection coils themselves took up most of the space available on the neck of the tube. In addition, the magnetic shunt does not always provide the possibility of regulating the centering field within those wide limits that are necessary for some purposes.

Die vorgenannten Nachteile der bekannten Zentriervorrichtungen mit permanentem Magneten werden gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass eine Mehrzahl von sowohl gegenseitig als auch gemeinsam um die Bahn des Kathodenstrahles verdrehbaren permanenten Magneten vorgesehen wird.The aforementioned disadvantages of the known centering devices with permanent magnets are avoided according to the invention in that a plurality of permanent magnets is provided which can be rotated both mutually and jointly about the path of the cathode ray.

Die Erfindung wird anhand ihres in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Figur 1 zeigt eine mit der erfindungsgemässen Vorrichtung ausgerüstete Kathodenstrahlröhre, während Figur 2 einen Teil des mechanischen Aufbaues der erfindungsgemässen Vorrichtung veranschaulicht.The invention is explained in more detail with reference to the embodiment shown in the drawing. FIG. 1 shows a cathode ray tube equipped with the device according to the invention, while FIG. 2 illustrates part of the mechanical structure of the device according to the invention.

Figur 1 zeigt eine Kathodenstrahlröhre mit elektrostatischer Ablenkung, jedoch könnte sie statt dessen natürlich auch eine elektromagnetische Ablenkung haben. Der Glaskolben 10 der Röhre ist mit seinem den Bildschirm 11 darstellenden Ende ausgehend verjüngt und geht dann in einen zylindrischen Halsteil über, in welchem am Ende der Röhre die Kathode 12 angeordnet. Die punktierte Linie x stellt die neutrale Lage des von der Kathode ausgehenden Kathodenstrahles dar. Zur Ablenkung dieses Strahles dienen die Elektrodenpaare 13 und 14.Figure 1 shows a cathode ray tube with electrostatic deflection, but of course it could have electromagnetic deflection instead. The glass bulb 10 of the tube is tapered starting with its end representing the screen 11 and then merges into a cylindrical neck part in which at the end of the tube the cathode 12 is arranged. The dotted line x represents the neutral position of the cathode ray emanating from the cathode. The electrode pairs 13 and 14 serve to deflect this ray.

Im Idealfall trifft der nicht abgelenkte Kathodenstrahl auf die Mitte des Bildschirmes auf, jedoch ergeben sich in der Praxis meist mehr oder weniger grosse Abweichungen der neutralen Lage des Strahles von der Linie x und die Abweichungen werden durch eine Zentriervorrichtung ausgeglichen. Die erfindungsgemässe Zentrier- und Einstellvorrichtung besteht aus zwei ringförmigen permanenten Magneten 25 und 26. Diese können entweder geschlossene Magnetringe sein, oder sie können aus je zwei kreisförmigen oder C-förmigen Magneten zusammengesetzt sein, deren gleiche Pole einander gegenüber liegen. Die Ebene dieser beiden Magnetringe und die Mittelebene ihrer magnetischen Kraftflüsse steht normalerweise senkrecht auf der Achse des Halsteiles der Röhre 10. Die Magnete sind vorzugsweise ausserhalb der Röhre angeordnet und sind gleichachsig mit der Achse des Halsteiles der Röhre. Hierbei schmiegt sich die Innenseite der Magnete an die Wandung des Halsteiles der Röhre an und auf den Elektronenstrahl wirkt ein gleichmässiger Kraftfluss ein. Allerdings kann dieser gleichmässige Kraftfluss auch bei einer von der Ringform abweichenden Form der Magnete erreicht werden, jedoch müssen die Magnete jedenfalls so geformt sein, dass sie sich um den Halsteil der Röhre drehen lassen.In the ideal case, the undeflected cathode ray hits the center of the screen, but in practice there are mostly more or less large deviations of the neutral position of the beam from the line x and the deviations are compensated for by a centering device. The centering and adjusting device according to the invention consists of two ring-shaped permanent magnets 25 and 26. These can either be closed magnetic rings, or they can be composed of two circular or C-shaped magnets, the same poles of which are opposite one another. The plane of these two magnetic rings and the center plane of their magnetic fluxes are normally perpendicular to the axis of the neck part of the tube 10. The magnets are preferably arranged outside the tube and are coaxial with the axis of the neck part of the tube. Here the inside of the magnets nestles against the wall of the neck part of the tube and an even force flow acts on the electron beam. However, this uniform force flow can also be achieved with a shape of the magnets deviating from the ring shape, but the magnets must in any case be shaped so that they can be rotated around the neck part of the tube.

Die Magnete sind an ihrer Aussenseite gezahnt und können mittels Einstellorgane in einander entgegengesetztem Sinne gedreht werden. Die Einstellorgane umfassen zwei ineinandergreifende Zahnräder 27 und 28, von welchen das eine mit den Zähnen des Magneten 25 und das andere mit den Zähnen des Magneten 26 in Eingriff steht. In der einen Stirnfläche des Zahnrades 27 ist eine Nut 29, an welcher ein Schraubenzieher angesetzt werden kann. Die Magnete 25, 26 und die Zahnräder 27, 28 sind in einem sie umschliessenden Ring 30 aus nichtmagnetischem Stoff gelagert, der um den Halsteil der Röhre 10 drehbar ist. Mit Hilfe dieses Ringes können die Magnete um die Achse der Röhre 10 gleichzeitig gedreht werden, ohne dass sich dabei ihre gegenseitige Lage verändert. Der Ring 30 ist an seiner Aussenseite gezahnt und in seine Zähne greift in Zahnrad 31 ein. Diese Zahnrad ist an seiner einen Stirnfläche mit einer Nut 32 versehen, an welche ein Schraubenzieher angesetzt werden kann, um den Ring 30 zu verdrehen.The magnets are toothed on their outside and can be rotated in opposite directions by means of adjusting devices. The adjusting members comprise two intermeshing gears 27 and 28, one of which with the teeth of the magnet 25 and the other with the teeth of the magnet 26 in engagement. In one end face of the gear 27 is a groove 29 on which a screwdriver can be attached. The magnets 25, 26 and the gears 27, 28 are mounted in a ring 30 which surrounds them and is made of non-magnetic material and which can be rotated around the neck part of the tube 10. With the help of this ring, the magnets can be rotated about the axis of the tube 10 at the same time without their mutual position changing. The ring 30 is toothed on its outside and gear 31 meshes with its teeth. This gear wheel is provided with a groove 32 on its one end face, to which a screwdriver can be attached in order to turn the ring 30.

Die Zahnräder 27 und 28 können auf Zapfen gelagert sein, welche an einem an der Innenseite des Ringes 30 vorgesehenen Flansch 35 befestigt sind. In derselben Weise sind auch weitere, am Umfang der Magnete 25 und 26 verteilte Zahnräder 39 gelagert, die zum Stützen und zum Zentrieren der genannten Magnete dienen. Die Flansche des Ringes 30 sind mit je drei Vorsprüngen 40, 41 und 42 versehen, welche sich bis zu den Stirnseiten der Magnetringe 25 und 26 erstrecken und jede seitliche Verschiebung dieser Ringe bei ihrer Einstellung verhindern. Die ganze Einstellvorrichtung ist in ein Gehäuse 45 eingeschlossen, welches mit einem das Zahnrad 31 tragenden Zapfen 46 versehen ist. In dem Gehäuse können weitere, zum Stützen und Zentrieren des Ringes 30 dienende Stützräder 47 vorgesehen sein. Das Gehäuse 45 kann mit radialen Flanschen zur Verhinderung von seitlichen Verschiebungen des Ringes 30 versehen sein und wird zweckmässig am Gestell der Kathodenstrahlröhre befestigt. Mit Ausnahme der Magnete 25 und 26 werden sämtliche Teile der Einstellvorrichtung zweckmässig aus nichtmagnetischem Stoff, zum Beispiel aus Messing angefertigt. Die Flansche des Ringes 30 und des Gehäuses 45 können abnehmbar sein, um das Montieren der Einstellvorrichtung zu erleichtern.The gears 27 and 28 can be mounted on journals which are fastened to a flange 35 provided on the inside of the ring 30. In the same way, further toothed wheels 39 distributed around the circumference of the magnets 25 and 26 are also mounted, which serve to support and center the said magnets. The flanges of the ring 30 are each provided with three projections 40, 41 and 42, which extend to the end faces of the magnetic rings 25 and 26 and prevent any lateral displacement of these rings when they are set. The entire adjustment device is enclosed in a housing 45 which is provided with a pin 46 carrying the gear 31. Further support wheels 47 serving to support and center the ring 30 can be provided in the housing. The housing 45 can be provided with radial flanges to prevent lateral displacement of the ring 30 and is expedient attached to the frame of the cathode ray tube. With the exception of the magnets 25 and 26, all parts of the adjustment device are expediently made of non-magnetic material, for example brass. The flanges of ring 30 and housing 45 may be removable to facilitate assembly of the adjuster.

Jeder der Magnete 25 und 26 erzeugt ein gleichmässiges magnetisches Feld, welches in auf der Achse des Halsteiles der Röhre 10 senkrechten Ebenen verläuft und daher den Kathodenstrahl quer durchsetzt. Die Grösse jedes dieser Felder kann durch einen Vektor dargestellt werden und die vektorielle Summe der Felder ergibt die Stärke des von beiden Magneten 25 und 26 herrührenden, auf den Kathodenstrahl einwirkenden Feldes. Dieses Feld ist dazu geeignet, den Kathodenstrahl in der auf die magnetischen Kraftlinien normalen Richtung abzulenken, wobei das Mass der Ablenkung eine Funktion der Feldstärke ist.Each of the magnets 25 and 26 generates a uniform magnetic field which runs in planes perpendicular to the axis of the neck part of the tube 10 and therefore traverses the cathode ray transversely. The size of each of these fields can be represented by a vector and the vectorial sum of the fields gives the strength of the field originating from the two magnets 25 and 26 and acting on the cathode ray. This field is suitable for deflecting the cathode ray in the direction normal to the magnetic lines of force, the extent of the deflection being a function of the field strength.

Die Zahnräder 27 und 28 ermöglichen eine gegenseitige Verdrehung der Ringmagnete 25 und 26, wodurch die Stärke des gemeinsamen magnetischen Feldes der beiden Magnete geregelt werden kann. In der einen Grenzstellung der beiden Magnete sind die Felder dieser Magnete gegeneinander gerichtet und heben sich daher gegenseitig auf, in der anderen Grenzstellung addieren sich die beiden Felder. Mit Hilfe des Zahnrades 31 können die beiden Ringmagnete ohne Veränderung ihrer gegenseitigen Lage gemeinsam gedreht werden und auf diese Weise kann die Richtung des gemeinsamen Feldes der beiden Magnete beliebig eingestellt werden.The gears 27 and 28 enable a mutual rotation of the ring magnets 25 and 26, whereby the strength of the common magnetic field of the two magnets can be regulated. In one limit position of the two magnets the fields of these magnets are directed against each other and therefore cancel each other out, in the other limit position the two fields add up. With the help of the gear 31, the two ring magnets can be rotated together without changing their mutual position and in this way the direction of the common field of the two magnets can be set as desired.

Im Idealfall, d.h. wenn der Kathodenstrahl in seiner neutralen Lage auf die Mitte des Bildschirmes 11 auftrifft, ist normalerweise keine Einstellung des Strahles erforderlich. In diesem Fall werden die Ringmagnete 25 und 26 mit Hilfe des Zahnrades 27 soweit in einander entgegengesetztem Sinne verdreht, bis der Nordpol des einen Ringmagneten demjenigen des anderen Ringmagneten diametral gegenüberliegt. Wenn dabei die Feldstärke beider Magnete gleich ist, heben sich ihre Felder gegenseitig auf und wirken daher auf den Kathodenstrahl nicht ein. Falls dagegen eine Korrektur der neutralen Lage des Kathodenstrahles erforderlich sein sollte, werden die Magnete aus ihrer vorgenannten Lage mit Hilfe des Zahnrades 27 solange gegeneinander verdreht, bis ihr auf den Kathodenstrahl einwirkendes gemeinsames Feld die zum Zentrieren des Kathodenstrahles erforderliche Stärke erreicht. Sobald diese Feldstärke erreicht ist, muss die Richtung des Feldes so eingestellt werden, so dass der Kathodenstrahl in seine richtige Lage kommt. Zu diesem Zweck dreht man mit Hilfe des Zahnrades 31 die beiden Magnete gemeinsam, ohne Änderung ihrer gegenseitigen Lage, bis der Kathodenstrahl seine gewünschte Lage einnimmt. Natürlich kann mit Hilfe der erfindungsgemässen Einstellvorrichtung auch jede andere gewünschte neutrale Lage des Kathodenstrahles eingestellt werden.In the ideal case, i.e. when the cathode ray hits the center of the screen 11 in its neutral position, no adjustment of the beam is normally required. In this case, the ring magnets 25 and 26 are rotated in opposite directions with the aid of the gear wheel 27 until the north pole of one ring magnet is diametrically opposite that of the other ring magnet. If the field strength of both magnets is the same, their fields cancel each other out and therefore do not affect the cathode ray. If, on the other hand, a correction of the neutral position of the cathode ray should be necessary, the magnets are rotated from their aforementioned position with the aid of the gear wheel 27 until their common field acting on the cathode ray reaches the strength required to center the cathode ray. As soon as this field strength is reached, the direction of the field must be adjusted so that the cathode ray comes into its correct position. For this purpose, the two magnets are rotated together with the aid of the gear wheel 31, without changing their mutual position, until the cathode ray assumes its desired position. Of course, any other desired neutral position of the cathode ray can also be set with the aid of the setting device according to the invention.

Die erfindungsgemässe Einstellvorrichtung hat den Vorteil, dass sie den Energiebedarf der Kathodenstrahlröhre nicht vergrössert, auf dem Halsteil der Röhre nur einen kleinen Platz einnimmt und eine Regelung der Stärke und der Richtung des auf den Kathodenstrahl wirkenden magnetischen Feldes innerhalb weiter Grenzen ermöglicht.The adjustment device according to the invention has the advantage that it does not increase the energy requirement of the cathode ray tube, takes up only a small space on the neck part of the tube and enables the strength and direction of the magnetic field acting on the cathode ray to be regulated within wide limits.

Claims

1.) Device for adjusting the neutral position of the beam from cathode ray tubes, characterized by a plurality of permanent magnets rotatable both mutually and jointly about the path of the cathode ray.

2.) Device according to claim 1, characterized in that the magnets are annular and are arranged coaxially with the cathode ray tube.

3.) Device according to claim 1 or 2, characterized in that the magnets are rotatable in relation to one another in opposite directions.

4.) Device according to claim 3, characterized in that the magnets can be rotated simultaneously in opposite directions by means of drive elements coupled to one another.

5.) Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the magnets and the drive elements serving for their mutual rotation are mounted in a common housing rotatable about the path of the cathode ray.

6.) Device according to claim 5, characterized in that the housing and its drive elements, as well as the drive elements of the magnets themselves consist of non-magnetic material.