專利名稱：一個具有可控射束光點的偏轉系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一個具有場不均勻性的偏轉系統，它產生一個電子束透鏡作用，以便控制光點的形狀和大小，所述光點例如是靠電子束轟擊到陰極射線管(CRT)的顯示屏上而獲得的。
光點擴大和畸變例如是由于所述熒光屏的斜度和空間電荷的斥力所產生的。例如，對于高清晰度電視(HDTV)，采用偏轉線圈偏轉電子束，以減小光點的擴大和畸變是需要的。
在一種使用半聚焦線圈的偏轉系統中，動態聚焦和象散校正裝置已用來消除損壞高分解率圖象的過焦和“象散”現象。可是這種系統在屏幕的水平軸的終端邊緣會產生失真的光點。例如，在該顯示屏水平軸端部的3點鐘處，光點是橢圓形的，且在水平方向上拉長，約為屏幕中心光點寬度的兩倍，這種失真對于高分辨顯示是不能容許的。
在一個消象散的偏轉系統中，每個水平偏轉線圈和垂直偏轉線圈都產生一個相應的所謂均勻場，也就是說，沒有顯著的磁通密度梯度。一個近似于均勻場的偏轉磁場由一個偏轉線圈產生，該線圈的繞組布置或繞組的角密度根據傅里葉級數展開式，僅包含一個基波，或第一次諧波成分。
在所述傅里葉級數展開式中，第n次諧波可認為是繞組布置或繞組電流乘積分布的第n個傅里葉分量。這樣的繞組布置或繞組電流乘積分布作為一種例如從該偏轉系統的水平軸進行角度量測的函數，因而是周期性的。術語繞組電流乘積，用符號N·I表示，是代表用一給定匝數的線圈電流乘以線圈匝數所得到的數值。這個術語采用安培·匝的單位計量。該術語繞組電流乘積或繞組電流乘積分布與以水平變化率或垂直變化率在這些線圈匝中流動的電流分量有關。
依靠所述繞組電流乘積分布的基波傅里葉分量的相應變化，引起電子束著靶位置的變化，該變化僅引起電子束光點的拉長。例如，如

圖1所示，在一個在主軸轉區內只采用均勻偏轉場的現有的偏轉系統中，產生在3點鐘處的該光點主軸的長度往往在水平方向上大約為在顯示屏中心的光點主軸的1.5倍。在這種情況下，光點也會在偏轉的定向中在顯示屏的各種不同位置伸長，這樣以使該橢圓的主軸與所述偏轉的定向相符合。所述關于一個已給光點偏轉的定向是指在該光點和顯示屏中心之間所形成的方向。如圖1所示，當射束光點從中心向屏幕邊緣偏轉開時，光點的主軸長度與該光點短軸的長度之比往往會增大。例如，在屏幕中心的這種比值因光點是圓的，因此等于1。而在3點鐘處的該比值為1.48/0.86或約1.7。這個比值確定了該光點的橢度。這一比值越大，光點的橢度就越大。這些比值的差別表明了前述光點形狀畸變的程度。
根據本發明的一種實施情況，是在電子束通道的第一區域內建立一個第一不均勻場。這個第一不均勻場形成一個電子束透鏡作用，使射束光點在光點伸長方向上仍會聚在顯示屏上。在電子束通道的第二個區域內還建立一個第二不均勻場，該第二區域比第一區域更遠離所述顯示屏。這個第二不均勻場產生一個電子束透鏡作用，使射束光點在光點伸長方向上發散。上述每個不均勻場產生給定電子束橫截面或輪廓的各不同區域，采用試圖減小前述光點主軸拉長和橢度增加的趨勢的方式，對不同區域通過稍微有差別的量實現偏轉，從而減小了光點形狀畸變的現象。
在本發明的又一個實施情況中，第一不均勻偏轉場的不均勻性是由一個第一四極電路產生，第二不均勻場是由一個第二四極電路產生，這兩個電路均以一種類似于四極偶極子的方式工作。
根據本發明的一個實施方案，該第一不均勻場是建立在一個偏轉系統的一個出口和一個入口之間，這個偏轉系統用于再現一個有益的電子束透鏡作用，其優點是降低了光點的橢圓度。用于會聚射束光點的偏轉場的不均勻性或磁通密度梯度，可以根據該光點在熒光屏上的位置不同而不同。例如，在具有高寬度為4∶3的顯示屏的角區，所需偏轉系統的該不均勻偏轉場的類型可由枕形，水平和垂直偏轉場的組合形成，而當光點位于屏幕的垂直和水平軸之一上時，桶形，水平和垂直偏轉磁場可以適用。術語桶形和枕形第一次出現在這里，用于說明偏轉場梯度的指向類型。例如，一個桶形水平偏轉場指的是一個形成在電子束中并圍繞它的水平偏轉場，所述電子束位于偏轉系統的一個確定位置，該偏轉系統作為離開該系統中心的距離的函數，沿偏轉系統的水平軸減小。
圖1表示根據現有技術利用一個均勻主偏轉場的偏轉裝置所獲得的在相應各射束著靶位置的一個電子束光點的外形圖;
圖2表示根據本發明一實施例的偏轉裝置的方塊圖，其中包括一個四極繞組電路;
圖3表示在圖2的電路中產生的一個四極場圖，及其在一個電子束的橫截面上的效應;
圖4表示圖2的一個四極線圈在第一象限的繞組電流乘積分布圖;
圖5a-5d表示用于解釋圖2的電路工作的波形圖;
圖6a和6b表示包括在圖2的電路中具有8個磁極的一個雙四極電路圖;
圖7a-7e表示用于解釋圖2電路的工作的附加波形圖;
圖8表示當主偏轉場是屬于圖2的電路所具有的類型時，在相應的射束著靶位置上一個射束光點的外形圖;
圖9表示按本發明另一實施例的一個偏轉系統方塊圖;
圖10表示在圖9電路里所產生的主偏轉磁場中在相應射束著靶位置的一個射束光點的外形圖;
圖11表示在圖9電路的偏轉系統中，偏轉磁場函數是軸Z位置的函數;
圖12a-12d表示相應于圖9電路的偏轉線圈的一個確定的象限中繞組電流乘積分布情況，圖9的電路提供所需用于減少射束光點伸長率的相應調和比;
圖13表示根據本發明又一實施例的一個偏轉系統方塊圖;
圖14表示用于解釋圖13的電路中每個雙四極電路的工作的示意圖;
圖15表示圖13電路的一對雙四極所形成的一個四極偶極子的工作示意圖;以及圖16表示在一個類似于在現有技術靜態半聚焦偏轉系統中所產生的主偏轉場中，在相應的射束著靶位置上的一個射束光點外形圖。
圖2描述了按本發明的一個實施例的一個偏轉系統100，在該偏轉線圈55的主偏轉區中產生一個使射束光點按偏轉的定向聚焦的電子束透鏡作用。圖2的偏轉系統例如可用于一個電視接收機。偏轉系統100包括一個具有110度最大偏轉角的25V110型CRT110。CRT110帶有一個與顯示屏22垂直的長軸Z。顯示屏22為25英寸視屏，其高寬比為4∶3。
CRT110的一個頸端33帶有一個能產生三個電子束的電子槍44，由電子槍44所產生的電子束分別根據視頻信號R，B和G調制，以生成在顯示屏22上的圖象。每個確定的電子束產生一個光點，光點999由某個電子束產生，當掃描時，就在顯示屏22上形成一個具有相應顏色的光柵。
根據本發明的一個實施例，其偏轉線圈55例如采用一個鞍座-鞍座-鞍座形并固定在CRT110上。如局部橫剖面圖所示，偏轉線圈55包括一個由一對圍繞著管頸33的一部分和CRT110的一個錐形或喇叭形部分的鞍狀線圈10所形成的行或水平偏轉線圈組件77。該偏轉線圈55還包括由一對環繞著線圈10的鞍形線圈99所形成的一個垂直或場偏轉線圈組件88。偏轉線圈55還包括由一對圍繞線圈99的鞍狀線圈11所形成的一個四極線圈組件28。偏轉線圈55進一步包括一個圍繞著線圈11，用鐵氧體磁性材料制成的錐形體磁心66。所述線圈55的主偏轉區域形成在磁心66的一個射束入口端和一個射束出口端之間。屏幕22的水平軸X和垂直軸Y是這樣的關系，當線圈99不被激勵時，光點沿X軸定位，而當線圈10不被激勵時，光點沿Y軸定位。
一個可以是常規的垂直偏轉電路177產生一個垂直鋸齒形電流iV和一個按垂直速率變化的拋物線信號Vpv，電流iV與場偏轉線圈組件88相偶合。電流iV和信號Vpv是與按眾所周知方式產生的一個垂直同步信號VH同步的。一個可以是常規的水平偏轉電路178產生一個水平鋸齒形電流iy和一個按水平速率變化的拋物線信號VpH，電流iy與行偏轉線圈組件77相偶合。電流iy和信號Vph是與按眾所周知的方式產生的一個水平同步信號FH同步的。
根據本發明的一個特點，線圈55既作為一個電子束透鏡，又作為一個電子束偏轉器。線圈55的電子束透鏡作用對三個電子束中的每一個都是一樣的，因此這里只需用其中一個電子束來代表進行說明。這個電子束透鏡作用可減小光點的伸長，而這個電子束透鏡作用是通過一個具有場不均勻性的偏轉場獲得的。這一偏轉場的不均勻性使具有確定橫截面或輪廓的電子束的不同區段在偏轉線圈55的電子束通道里，以一種試圖減少光點伸長程度和抑制光點橢度增大趨勢的方式按各略有不同的量加以偏轉，因此提供了透鏡作用。在該偏轉場中怎樣實現不均勻性以減小光點的橢度的更詳細的說明將在后面給出。
一個象散校正裝置24，后面還將詳細加以描述，位于偏轉系統55之后且圍繞著管頸33。象散校正裝置24裝在槍44和偏轉系統55之間。該裝置24在頸部33中及偏轉系統55外面產生一個具有場不均勻性的磁場，來消除由于偏轉系統55的透鏡作用而產生的象散性，使產生的光點999是消象散的。如果所述電子束光點的整個區域可以會聚在施加到CRT110的聚焦電極333上的聚焦電壓F的一個單一的水平上，則可認為光點999是消象散的。
線圈11靠電流iq激勵，當光點定位在角落區，例如2點鐘處和實際上在顯示屏22對角線上任何點處，該電流產生一個可略去的磁場，正如后面要描述的。因此當光點999是位于顯示屏22的角上，偏轉系統55的電子束透鏡作用實際上不受四極線圈組件28的影響。
水平偏轉系統10的繞組分布是在一個垂直于帶有座標Z＝Z1的Z軸的確定平面上，它代表了偏轉系統55的主偏轉區中的線圈分布。為了得到可在顯示屏22的角上產生圓光點的偏轉場不均勻性，需建立每個水平偏轉線圈10和垂直線圈99的預定繞組分布。繞組分布參數可以根據實驗確定，目的是在顯示屏22的每個角區均可獲得一個圓形光點，例如，在2點鐘處。在這一平面中線圈10的繞組分布經過選擇，以便在一個正的第三次諧波分量和一個基本諧波分量之間獲得一個正的第一比值，約為10%。這個正的第一比值表明一個枕形水平偏轉場。按照慣例，相對于水平線圈，該第三次諧波的一個正信號代表一個枕形場，而一個負信號代表一個桶形場。同樣地，在平面Z＝Z1中垂直偏轉線圈99的線圈分布經過選擇，以便在一個負的第三次諧波分量的大小和一個基本諧波分量的大小之間獲得一個約為-60%的負的第二比值，它也代表一個枕形場。根據貫例，相對于垂直偏轉線圈，一個負信號表示一個枕形場，而一個正信號表示一個桶形場。
上述初始選定的第一和第二比值用于得到例如圖形的光點999。聚焦和幾何圖形的誤差是由不包括在偏轉系統55中的其它電路進行修正，這將在后面描述。對每個比值的信號進行選擇以獲得所需類型的場不均勻性，也就是說在角區的枕形水平偏轉場和枕形垂直偏轉場。如果靠CRT110的聚焦電極電壓F的作用實現聚焦，并且靠象限校正裝置24的工作實現消象散，則在屏幕22的一個確定角上的光點999將會得到一個具有最佳橢度的形狀。對一個典型的CRT，當光點999為圓形時可得到最佳橢度。因此，所述第一和第二比值確立了一個可在顯示屏22的角區獲得圓形光點的所需偏轉系統55的第一電子束透鏡作用。其優越性為;偏轉系統55相對于圖1的同樣情況，有效地減小了顯示屏22角上光點999的主軸長度與顯示屏22中心的光點999的主軸之間的比值。電子槍44和象散校正裝置24則產生一個使光點999消象散的附加電子束透鏡作用。
當所述光點位于屏幕的水平軸X上時，一個桶形水平偏轉場單獨就可以在所述射束通道中產生所需的降低光點伸長率的磁場梯度，從而建立所述第一電子束透鏡作用，同樣地，當該光點是沿著所述垂直軸Y時，一個桶形垂直偏轉磁場單獨就可以在所述射束通道中產生所需的降低光點伸長率的磁場梯度。
在一個桶形垂直偏轉磁場中，當所述光點位于Y軸上時，沿Y軸的磁通密度一般地隨著從屏幕中心增加的距離而減小;在一個枕形垂直偏轉場中，該場梯度一般是相反的。
為降低光點在X和Y軸上的伸長率所需的偏轉系統55中的磁場或磁通密度梯度是主要由四極線圈組件28建立的，該線圈組件由具有四極對稱性的鞍狀線圈11構成。當該光點位于顯示屏22的X或Y軸上時，所述由線圈11產生的四極偏轉場分量修正了該光點的橢圓畸變，并且減少了相對于屏幕22中心的長度而變長的光點999的主軸的伸長率。當光點999是位于每個角上時，線圈11對該磁場的不均勻性不產生顯著的影響，這將在以后說明。
圖3概略地表示具有一個繞組電流乘積分布的四極子28的線圈11所產生的磁通或磁場，所述繞組電流乘積分布主要包含一個第二次諧波分量。圖中所示的磁通代表具有座標Z＝Z1的平面或射束通道區域內的磁通，Z座標用一個矩形112描述。在圖1、2和3中同樣的符號和數字表示同樣的術語或函數。圖3中箭頭Hq表示光點999位于軸末端的3點鐘處，在偏轉系統55中僅由線圈11產生的場或磁通分量的磁通密度的方向。
當圖2的光點999是處在圖2的屏幕22的3點鐘處，用圖3的箭頭Hq表示的所述磁場是由圖2的線圈11產生的，它具有一個一般與枕形水平偏轉磁場分量方向相反的方向，這個枕形水平偏轉場分量在圖中未示出，是由水平偏轉線圈10產生的。由線圈11產生的該磁場的強度沿偏轉方向而增強。這兩個磁場的組合效應最終產生了一個總體偏轉場，它是由各磁場分量的矢量和而獲得的。
圖2中用于激勵線圈11的電流iq的數量級要足夠大，大到可以改變圖3的矩形112中水平軸X各端的射束通道中該偏轉場的不均勻性，這時的光點999是位于相應于3和9點鐘處。所述偏轉磁場不均勻性靠電流iq變化而從枕形變到這樣一個偏轉磁場，該磁場可由桶形水平偏轉場單獨在射束通道中產生。因此，一個靠近矩形112的中心點C的純偏轉磁場Hφ(1)強于一個稍遠離中心C的純偏轉場Hφ(2)。同樣地，圖2的線圈11當光點999位于6和12時點時，產生一個射束通道中的純磁場，位置在矩形112的Y軸兩端，圖3這一位置的偏轉場不均勻性可由一桶形垂直偏轉場單獨在射束通道中產生。
為了便于說明，在圖3的偏轉系統55的矩形112中，用圖3的一個高橢圓度電子束外形或橫截面999a，表示出該電子束具有怎樣的橫截面，看起來似乎是當圖2的光點999位于圖2的顯示屏22的3點鐘處時，所述水平偏轉場完全是一個均勻場。999a的特定橢度的橫截面僅是為了解釋而選，同樣為說明的目的，由線圈10和99產生的場不均勻性，由于該場不均勻性是由線圈11按制產生的，因此可忽略。
線圈11所產生的場不均勻性或磁通密度梯度與由象散校正裝置24產生的場不均勻性混合作用使圖2的光點999消象散，并且趨于圓形，這樣光點999在水平軸端部的主軸與屏幕22中心的光點主軸之比就可比常規電子束完全通過一個均勻水平偏轉場的情況明顯變小。當然，上面所述的光點外形畸變或是橢圓的趨勢，是相對于光點在屏幕中心是圓形的而言，該趨勢是減小的。由桶形水平偏轉場產生的所述磁通密度或磁通密度梯度的不均勻性可引起圖3中電子束鄰近矩形112的中心點C側的橫截面999a的端點108偏移，從中心點C沿著偏轉X軸方向偏移一段長距離，或者比進一步遠離中心點C的第二端點109更強。這種情況從圖中用直箭頭108a和109a標明，作為磁場或磁通密度梯度不均勻性的結果，在端部108和109上分別被施加了大小相等、方向相反的磁力。其結果是圖2中的偏轉系統55，除了完成掃描或偏轉作用之外，還起到一個電子束透鏡作用，使光點999在其伸長方向上會聚。在圖3中，該伸長方向也就是偏轉X的方向。
假設光點999在沒有箭頭108a和109a所代表的磁力的情況下已被聚焦，則由箭頭108a和109a表示的電子束會聚磁力的結果是光點999沿著水平軸X方向在其主軸上的最左和最右兩端部，呈現過焦現象。因此，這個最左和最右的端部會會聚在一個位于圖2的顯示屏22和偏轉系統55之間的平面上，而不會聚在屏22上。這樣就會在圖2的光點999的左端部的附近產生一個向外張開的區，圖中未示，同樣在光點999的右端部附近沿X軸也產生一個向外張開的區。這一對向外張開的區使光點999呈現象散現象。利用象散校正裝置24和/或圖2中的電子槍44可消除由偏轉系統55的偏轉磁場產生的光點999的端部擴張現象，使光點999再次變成消象散的。
象散校正裝置24比偏轉系統55離開層22更遠一點，它產生一個場不均勻性，使圖3的橫截面999a沿X軸方向發散。這是與偏轉線圈55沿X軸方向的射束會聚作用相反的。其結果是使光點999保持消象散性。由于在靠近屏22的地方進行電子束的會聚過程，而在離屏22較遠的地方進行電子束的發散過程，光點999主軸的長度減少，這種情況在圖3中用虛環線來表示。當光點999是位于12，9和6點鐘處時，由于線圈11的作用，也產生電子束透鏡作用，使光點999沿偏轉或伸長的方向會聚。
對一個確定的偏轉方向中，所述電子束通道中的純偏轉場具有一個方位場分量Hφ，如圖3中所示，它沿著一個一般與偏轉方向垂直的方向。為了減少光點999主軸的伸長，偏轉系統55中的分量Hφ隨著從中點C沿偏轉方向增加而在電子束的附近變小。從而當光點999是位于屏22的Y和Y軸的任何點時，均可得到場分量Hφ的這種場梯度，該場梯度需要一個場不均勻性，這可以由產生正的無向象散的水平或垂直桶形偏轉場所建立。例如，當從中點C的距離沿著X軸上偏轉方向增大時，圖3中的場分量Hφ變小。另一方面，當光點999位于高寬比為4∶3的顯示屏的角區時，要獲得這種場梯度，就必須用枕形水平偏轉場和枕形垂直偏轉場的組合才能形成所需的場不均勻性。應該知道，一個高寬比不是4∶3的屏可能需要一個不同的磁場外形，以便在角區獲得所需的場不均勻性。
圖2的在第一象限的線圈11所需的繞組電流乘積分布如圖4中所示，是角α的一個函數。角α可從X軸測量出。在圖1、2、3和4中同樣的符號和數字代表同樣的術語或函數。圖4中每個垂直條代表線圈11的第一象限的一個線圈槽，該線圈具有一個總的角寬度為6度。在每個槽中，放入代表線圈段的一捆導體繞組，這樣在15個槽中下線跨度為第一象限的全部90度。這些相對于軸的條高和位置代表了從槽中的各個導線捆產生的線圈電流分量N·I的數量級和符號。圖2中線圈11的繞組電流乘積分布主要只包含一個第二次諧波分量，它是由傅里葉級數展開式所確定的。
為了獲得繞組電流乘積的第二次諧波的諧波分量極性之一，圖2中激勵線圈11的電流ig按預定的方向被安排流過偏轉線圈入口區和出口區之間的線圈11的相應線包來。另一方面，要獲得這個諧波分量的其它極性之一，同樣地讓電流ig沿相反方向流過線圈11的第二線包束。
合符需要地改變由線圈11產生的四極磁場的強度并確定其方向，使其成為屏22上光點999的位置函數，這樣偏轉系統55的磁場在屏22的角區基本上保持不受四極組件28的影響。以這種方式，依靠對線圈10和線圈99，而不包括線圈11的繞組分布選擇，可控制在各角區的光點的大小;而當光點是位于X或Y軸上時，則依靠線圈11而不包括線圈10和99的繞組分布選擇實現對光點大小的控制，所述動態變比用于得到所需的堿場不均勻性，將其作為屏22上光點999的電子束著靶位置的函數。
電流ig動態地改變由線圈11產生的四極磁場，為產生該電流，一個波形發生器101產生一個信號V101。信號V101與為產生電流iq而起線性放大器作用的電流驅動器104相耦合，電流iq與信號101線性成正比，信號V101用矢量積的和表示，其方程式為(K1·VPV)+(K2·VPh)。術語VPV和VPh代表信號Vpv和Vph的瞬時值，K1和K2則分別是為得到所需波形的預定常數，后面還將提到。
當光點999是位于垂直軌跡的中間，在偏轉電路177產生的信號Vpv是零，而光點999在頂或底部時，Vpv具有正向峰值當光點999是位于水平軌跡的中間，在偏轉電路178產生的信號Vph是零，并且當光點999在屏22的左或右側時，Vph具有負向峰值。波形如圖2所示。因此，電流iq包含根據信號Vph的一個拋物線形電流分量和根據信號Vpv的一個拋物線形電流分量的和，一個波形發生器能夠產生如美國專利No.4683405中詳細描述的同樣的波形，該美國專利的標題為《用于電視的拋物電壓發生裝置》，申請人名為Truskalo等，(Truskalo專利)這里可作為相關文件參考。
圖5a-5d表示用于解釋圖2電路工作的波形，圖1、2、3、4和5a-5d中相同的符號和數字表示相同的術語或函數。
圖2的發生器101的常數K1和K2的選擇條件例如是大體相等，這樣當光點999是位于圖2的屏22的角區附近時，如圖5c所示，所述拋物形電流分量的和產生一個很小或基本等于零的電流iq值。因此當光點999如前所述是位于屏22的對角線或角區附近時，由線圈11產生的四極場可以略去，不會影響光點999的形狀。于是在屏22角區的光點999的外形主要由各諧波分量所決定，這些諧波分量是由垂直偏轉線圈產生的負第三次諧波以及由水平偏轉線圈產生的正第三次諧波所形成。發生器101的常數K1和K2的值決定了圖5c中電流iq的峰值，當光點999是位于3和9點鐘處時，選擇該常數值以產生線圈11的四極場所需的大小和極性。
在圖2的電路中，對一個確定的常數值K1和K2，當光點999是在6或12點鐘處，四極場的大小也是固定的。如果需要，可以用一個不同的波形發生器來取代發生器101，目的是以圖中未示出的方式改變由四極線圈11所產生的場的不均勻性，因此由線圈11產生的磁場強度可各點獨立，例如在12點鐘處建立的強度與在3點鐘處場的強度是互相獨立的。
在一個半聚焦偏轉系統中，與屏幕中心保持一段距離的Y軸上的一個光點比在X軸上具有同樣距離的一個光點橢度小或更趨于圓形，這是因為在半聚焦系統中，垂直偏轉磁場的場不均勻性為獲得會聚已是桶形。然而在半聚焦偏轉場中，場不均勻性的程度不如圖2中電路的情況，即不能獲得最佳圓形光點。
在圖2的電路中，在一確定的射束著靶位置上的相應繞組電流乘積分布可以選擇為與三個線圈10、99和11中每一個有關。這種與三個偏轉線圈中每一個相關連的選擇性為建立所需的場不均勻性提供了一個高度自由度。這種高度自由度使降低光點伸長率得到全面的改進，例如，如果該繞組電流分量分布可選擇為僅與其中一個線圈有關。
例如，當光點999位于X軸上時，主要由線圈11所決定的偏轉系統55中電子束通道里的磁場純效應是與單獨由一個桶形水平偏轉磁場所產生的效應相同。反之，一個半聚焦偏轉系統的水平偏轉線圈產生的場不均勻性，會導致一個不合乎要求的電子束透鏡作用。這是由于在半聚集偏轉系統中，這種場不均勻性不象圖2中電路的不均勻場是枕形。這個枕形垂直偏轉場會產生一個有效的正陷波聚焦和正的非均質性的象散誤差，該誤差可以用不包括在偏轉系統55中的其它電路實現校正，以后將會描述。作為比較，一個半聚焦偏轉系統中的垂直偏轉場是桶形的，這是由于聚焦需要，在該偏轉系統中所述陷波誤差被最小化。當光點999在Y軸上時，主要由線圈11所決定的射束通道中磁場的純效應是與一個桶形垂直偏轉場所產生的效果相同。
在偏轉系統55的一個電子束入口區的線圈10和99中之一的繞組分布被選來消除光點的畸變，這種畸變可稱為“光點慧差”。光點慧差是當射束受到偏轉時，在射束中心段和射束兩端部中間點上的一個點間距離上的差別。光點慧形象差的產生因素類似于那些引起三個射束會聚慧形象差的因素。例如，如果中間區域的磁場不均勻，就可能發生光點慧形象差。入口區對光點慧差具有最大的效應。為消除光點慧差現象，所述線圈分布采用如下方式，在偏轉系統55的每個線圈10和99的入口區繞組分布的第三次諧波分量結果信號，應與該偏轉系統55中間偏轉區的繞組分布的第三次諧波分量信號是相反的。
如前所述，在偏轉系統55的中間或主要偏轉區，每個由線圈10和99產生的磁場通常是枕形的，以產生圖形的角區光點。另一方面，當光點位于X、Y軸上時，一個枕形偏轉磁場是不合適的，因為它使光點沿偏轉方向伸長至一個不允許的程度。
根據本本明的另一方面，圖2中的象散校正裝置24與偏轉系統55相配合，產生一個消象散的光點。象散校正器24包括一個雙四極線圈電路，構成一個具有八個極的電磁體。圖2中象散校正器24的雙四極線圈電路圖解于圖6a和圖6b中。圖1、2、3、4、5a-5d和6a-6b中相同的符號和數字代表同樣的術語和函數。圖6b的一個四極線圈24a構成四個磁極224，該磁極由電流ia所激勵。圖6a中的一個四極線圈24b構成交流磁極124，它由電流ib激勵，圖6b中的四極線圈24a用于校正一般沿軸X和Y的象散現象。四極線圈24b相對于四極線圈24a旋轉45度。線圈24b校正一般沿與X軸成+45度角的方向象散現象，這個角度是由于在與X或Y成+45度的方向受到一個磁場力而形成。象散校正器24的電流ia和ib的大小和波形以及偏轉系統55的線圈11中電流iq的大小和波形，要選擇成當光點位于屏22的角區和沿著其軸時，所獲得的光點是消象散的。象散校正器24的雙四極線圈電路的利用提供了一種使象散校正器24的總四極磁場電力旋轉的方式，這一旋轉是以動態的方式相對于X軸以一預定角度實現的，作為光點著靶位置的函數。
電流ia是校正在X和Y軸上光點999的象散性所需的，為得到該電流，提供一個電流驅動器105，一個與Truskalo專利中的波形發生器一樣的波形發生器102，產生一個與電流驅動器耦合的信號V102。電流驅動器105可以作為一個線性放大器。信號V102可用下述方程表示(K3·Vpv)+(K4·Vph)+(K5·Vpv·Vph)+K6術語K3、K4、K5和K6均是用于選擇得到所需要波形的預定常數。常數K3的選值是用于在圖5d所示的平面上產生電流，以便當光點位于圖2的顯示屏22上12點處時能減弱光點的象散性。常數K4的選值是用于在減弱在3點處光點的象散性的平面上產生圖5d的電流ia。常數K5的選值是用于在減弱在2點處光點的象散性的平面上產生電流ia。常數K6表示一個直流電流，其選擇是用于在減弱在屏幕22中心處光點的象散性的面上產生電流ia。
電流ib施加到四極24b上，用于校正在與X或Y軸成45度角方向上光點999的象散性。為了產生電流ib，采用一個波形發生器114產生一個信號V114。信號V114用等式表示為(K7·Vpv·Vph)+K8其中術語K7和K8是預定的常數，其選擇原則是為獲得校正顯示屏22角上光點的象消性所需的波形，發生器114可采用與美國專利No.4，318，032一樣的裝置，該美國專利著名為Kureha，題目為《具有一個象限分離器的聚焦電路》。
圖7a-7e表示用于解釋圖2中發生器114的工作波形圖。圖1、2、3、4、5a-5d，6a-6b和7a-7e中的同樣的符號和數字表示同樣的術語或函數。圖7a的電流ib每當圖2的光點999位于顯示屏22的角區附近時具有一個峰值。而當光點是位于顯示屏22的中心時，如圖7a、7b和7c所示，圖7a的電流ib具有零值，光點位于顯示屏22的X和Y軸附近時，該電流值也是零，如圖7a所示。每當圖2的光點999超過在屏22的垂直中心上的水平軸X時，電流ib的相位改變極性。
將動態聚焦電壓F施加到CRT110的聚焦電極333上，使由偏轉系統55和象散校正裝置24產生的消象散的光點聚焦。波形發生器103可以與在Truskalo的專利中描述的相同，它產生一個方程式如下的信號V103(K9·Vpv)+(K10·Vph)+(K11·Vpv·Vph)其中常數K9、K10和K11是為獲得所需的聚焦作用而選定的，信號V103與一個聚焦電壓發生器和產生聚焦電壓F的調制器電路106相耦合。電壓F被與信號V103成正比地動態調制。
與所述確定的電子束相關的圓形光點可由具有一個非常大的射束電流，例如3毫安的圖2的CRT110所產生。并且通過動態地改變偏轉線圈55中每個偏轉場的不均勻性或象散性，如圖8所示，該射束光點開始會聚，消象散，并接近于圖形。在與一個黑白圖象的CRT連接的情況下，也可利用這種有益的電子束透鏡作用。這種可使光點在每個相應點處保持圓形的水平或垂直偏轉磁場的場不均勻性如圖8所示。在圖1、2、3、4、5a-5d，6a-6b和7a-7e及8中相同的符號和數字表示相同的術語或函數。由圖2的電路所產生的光點大小的改變量，如圖8所示，作為一個光點位置的函數，是顯著地小于圖1所示的光點情況。如前所述，圖1所示的光點是由一個產生均勻磁場的偏轉線圈所產生的。因此，在圖1中，當光點是位于水平軸的端部時，該橢圓光點的主軸長度是位于屏幕中心光點直徑的1.48倍，在屏中心的光點大約是圓的。反之在圖8中，最大的增加量只有1.18倍。更優越的是，圖2電路所產生的光點橢度的變化率，如圖8所示，是該光點位置的函數，是顯著地小于圖1所示的光點情況。
圖9表示本發明又一個偏轉系統100′的實施例，其中的偏轉線圈55′產生一個電子束透鏡作用，在圖1-4，5a-5d，6a-6b和7a-7e，8和9相同的符號和數字表示相同的術語或函數。偏轉系統100′包括一個可與圖2的CRT110相同的CRT110′。采用本發明的一個特點的偏轉系統55′安裝在CRT110′上。在一個局部橫截面圖中所示偏轉線圈55′，包括一個直線偏轉裝置77′，該裝置的構成包括一對環繞著CRT110′的頸管33′的一部分的鞍狀線圈10a和一對環繞著鞍狀線圈10a的鞍狀線圈10b，偏轉線圈55′還包括一對圍繞著線圈10b的鞍狀線圈99a和一對圍繞著線圈99a的鞍狀線圈99b。
在偏轉系統55′的電子束入口區，線圈10a、10b、99a和99b中的每一個的繞組分布，其選擇原則是消除可認為是光點出現慧差前該光點的畸變。一個磁心66′采用鐵氧體材料制成，其形狀采用一部分為錐形體，且圍繞著線圈99b。一個可以與圖2中一樣的象差校正裝置24′執行所述相同的功能。
在圖9的偏轉線圈55′的中間和出口區，線圈10a的繞組電流乘積分布或角密度應滿足這樣的變化規律，即根據在正第三次諧波的一個諧波分量與一個基波諧波分量的和而變化，正如傅里葉級數展開式所定義的。而這個第三次諧波的諧波分量的大小與線圈10a的繞組電流乘積分布的基本諧波分量的大小之間的比值約定為+90%。
另一方面，線圈10a的繞組分布或角密度還應滿足這樣的變化規律，即根據在負第三次諧波的一個諧波分量與一個基本諧波分量的和而變化，正如傅里葉級數展開式所定義的，而這個第三次諧波的諧波分量的大小與線圈10b的繞組電流乘積分布的基本諧波分量的大小之間的比值約定為-100%。
一個水平偏轉電路178′在線圈10a中產生一個水平偏轉電流iya，同時一個水平電流iyb流過10b。電流iya使線圈10a的繞組電流乘積分布包含一個第三次諧波分量和一個諧波基波分量，該第三次諧波具有一個特定的極性。同樣地，電流iyb使線圈10b產生的一個諧波分量包含一個第三次諧波分量和一個基本諧波分量，該第三次諧波具有相反的極性。
電流iya和iyb的數量之比是受控制的，而且作為屏22上光點位置的函數而變化。這一比值的改變改變了該水平偏轉磁場的磁通密度梯度或不均勻性，該偏轉場作為光點位置的函數，是由線圈10a和10b的組合電路所控制的。電流iya和iyb電流數量級的特定比值的選定決定了線圈10a和10b的組合電路或者產生一個總枕形，或者產生一個總桶形的水平偏轉磁場。這個電流比確定了線圈10a和10b組合電路的第三次諧波分量和一個第一和值的大小及符號。
電流iya和iyb數量級的比值也決定了線圈10a和10b組合電路的基本諧波分量和的一個第二和值。所述第一和第二和值間的比確定了一個第三比值。因此這個第三比值是第三次諧波的諧波分量總和與該水平變化率偏轉場的諧波基本分量總和之比。該第三比值說明了線圈10a和10b所產生的場不均勻性的類型和作用。例如，當電流iya變大，而電流iyb變小，則這個第三比值變得更正向，且產生的水平偏轉場變得更趨枕形場。
根據本發明，由于電流iya和iyb的比是光點在屏上所處位置的函數，控制這個電流比值可改變所述第三比值的大小和方向。控制這個第三比值可改變線圈10a和10b產生的總的按水平速率變化的偏轉場不均勻性或象散性的程度和類型。通過改變所述第三比值，以一個提供動態的電子束透鏡作用的方式，使該水平偏轉場能構成大體上枕形或大體上桶形，隨光點位置的不同而變化。電流iya和iyb的調制以一種與圖2電路有關的功能相同的方式，建立一個可控制射束光點外形的有益的透鏡作用。
改變圖9中電流iya和iyb數值的比值，是靠水平偏轉電路178′的調制電路而實現的，圖中未詳細示出。電路178′分別根據相應的波形178a和178b以一個垂直變化率，對每個電流iya和iyb振幅調制，調制用電路可由常規的枕形邊畸變校正電路來實現。該調制波形178a和178b可以是垂直變化速率的波形。這種調制作為光點位置的函數，動態地改變了第三比值的大小和信號，這種調制提供了控制射束光點外形的有益的透鏡作用。
同樣地，在偏轉系統55′的中間和出口區，線圈99a線包的繞組分布或角密度要制成可根據一個基本諧波分量和一個正的第三次諧波分量之和而變化，如傅里葉級數展開式所定義的。例如，線圈99a的線圈分布的一個基本諧波分量大小與一個第三次諧波分量大小之比確定大約為+200%。
另一方面，線圈99b線包的繞組分布或角密度被制成按照一個基本諧波分量與一個負的第三次諧波分量的和而變化，正如傅里葉級數展開式所定義的。例如，線圈99b的繞組分布的基本諧波分量大小與在該第三次諧波的諧波分量的大小之間的比值被確定為大約是-200%。一個垂直偏轉電路177′在線圈99a中產生一個垂直偏轉電流iva，并且在線圈99b中產生一個垂直偏轉電流ivb。根據本發明的原理，電流iva和ivb的大小之比決定了線圈99a和99b的組合電路不是產生一個總枕形，就是產生一個總桶形垂直偏轉場，以及這種垂直偏轉場的場不均勻性的磁通密度梯度或程度，上邊兩個電流是光點在屏22上位置的函數。電流iva和ivb之比動態變化，提供動態電子束透鏡作用。一個第四比值以一個類似于如前所述與線圈10a和10b有關的第三比值的方式來定義。該第四比值是與線圈99a和99b有關的第三次諧波分量之和及基本諧波分量之和兩者之間的比值。動態電子束透鏡作用進一步通過改變與線圈99a和99b有關的第四比值來實現，采用的方式類似于前述與線圈10a和10b有關的情況。
根據本發明另一種情況，電流iva和ivb之比通過調制電路動態改變，圖中未詳細示出，分別按照相應的波形177a和177b，對每個電流iva和ivb的振幅進行調制，這一對電流iva和ivb中每一個調制的過程可用一種傳統的頂/底部枕形畸變校正電路來實現。調制的波形177a和177b可以包括垂直和水平變化率的波形分量。
較為有益的是，通過動態地改變偏轉系統55′中每個水平和垂直偏轉磁場的不均勻性，通過動態地改變由象限校正裝置24′產生的磁場的不均勻性，以及通過動態地改變所述聚焦電壓，如圖10所示，該射束光點變為會聚的，消象散的和圓形的。在圖1-4，5a-5d，6a-6b和7a和7e，8-10中出現的相同標號和數字代表了相同的術語或函數。
優越性還體現在，作為偏轉系統55′的有益的透鏡作用的結果，由圖9電路產生的光點尺寸和橢度上的變化，作為圖10所示的光點位置的一個函數，顯然比圖1所示的情況小得多。如前所述，圖1所示的光點是由一個產生均勻磁場的偏轉系統所產生。該光點在圖1例如3點處的光點主軸長度與屏幕中點光點直徑之比為1.48，說明在長度尺寸上有一個顯著的增加。相反，這種比值在圖10中只有1.2。在圖10中12點和2點處的相應比值分別是1.15和1.22。
在圖10中，例如分別在12點，2點和3點處，光點的主軸與該光點短軸長度之比分別是1.0、1.07和0.98。這種比值已接近是一個單位，可描述為一個圓形光點。而圖1中這種比值等于或大于1.5，可認為是一個高度伸長的或失真的光點。
圖10表明，在每個相應的點鐘處，在圖9的電路中得到的光點外形和獲得這種圓形光點所需的場不均勻性的類型。因此，正如在圖2的電路中，當光點是在顯示屏的X或Y軸上時，分別選用獲得這種圓形光點的水平和垂直偏轉磁場均是桶形的。另一方面，在具有4∶3的高寬比的顯示屏角區，選用獲得圓形光點的水平和垂直偏轉磁場均是枕形的。
圖9的偏轉線圈55′在主偏轉區的電子束通道中的偏轉場不均勻性是和圖2電路中的情況是一樣的。即當光點是處于2、3和12點處時，在圖9電路的偏轉作用下，光點接近圓形，在射束光點的主軸上只具有很小的增加量。
圖11表示在偏轉系統55′的主偏轉區上場分布函數H2和V2，該偏轉場在圖9的電路中主要是桶形的，用于當光點是位于X或Y軸的端部時獲得一個最優化的光點。在圖1-4，5a-5d，6a-6b，7a-7e和8-11中相同的符號和數字代表相同的術語或函數。注意在圖9的偏轉線圈55′的入口區，兩個磁場均是枕形的，用以提供光點慧差校正。
圖12a表示圖9中偏轉系統55′的主偏轉場區域中線圈對10a和10b的繞組電流乘積分布情況，當光點是位于圖10的2點鐘處，用于產生取值為+10%的所述第三比值。圖12b表示當光點是位于3點鐘處時線圈10a和10b的繞組電流乘積分布，它用于產生取值為-30%的所述第三比值。圖12c表示圖9中偏轉線圈55′的主偏轉區中線圈對99a和99b的繞組電流乘積分布，在一個假定的實例中，需要設定第四比值是+60%。正如前所述，當光點是在12點處，所需該第四比值僅為+40%。圖12d表示線圈99a和99b的繞組電流乘積分布，用于當光點在2點處時產生一個取值為-60%的第四比值。在圖1、2、3、4、5a-5d 6a-6b，7a-7e，8-11和12a-12d中相同的符號和數字表示相同的術語和函數。在其它三個象限提供的繞組電流乘積分布是與第一象限的情況相同的。
在圖12a-12d中所示的繞組電流乘積分布是角α的函數。圖12a-12d中的每個垂直棒代表一個總寬度為6度的各個線圈的線圈槽，槽中放有一束該有關線圈的導線。因此15個槽充滿總跨距為90度的象限。這些棒的高度表示繞組電流乘積的值，這些乘積是由這些線圈槽中各個導線來產生的。一個暗色的棒表示與一個包含一個正的第三次諧波的偏轉線圈對有關的一束繞組電流乘積;而一個白色的棒表示與一個包含一個負的第三次諧波的偏轉線圈對有關的一束繞組電流乘積。
在圖2和圖9的電路中可采用眾所周知的方法校正水平和垂直聚焦，及幾何圖形畸變例如東-西或北-南枕形失真，例如為此目的不需要采用在該偏轉系統中的諧波成分或場不均勻性。在圖2的電路中，例如一個視頻信號處理器222產生信號R、G和B。信號R、G和B中每一個在一個確定的圖象幀中可以被分成可分開存入存儲器的象素信號。當信號R、G和B中每個單獨的視頻信號被讀出并分別提供給陰極射線管CRT110時，這里時間作為光點位置的函數，以一種消除前述會聚或幾何圖形畸變的方式變化。一種利用改變象素信號時基的方法來校正類似誤差的電路的一個實例可以參見Casey等的美國專利，專利文獻號為No.4，730，216，題目為《光柵失真校正電路》，可供這里參考。
圖13表示根據本發明又一實施例的一個偏轉系統100″。在圖13中和圖1-4，5a-5d，6a-6b，7a-7e，8-11和12a-12d中相同的符號和數字代表相同的術語或函數。圖13的偏轉系統100″包括一個完全不同于圖2的偏轉線圈55的偏轉線圈55″，它可以產生均勻的水平和垂直偏轉磁場。在圖13的電路中，利用一對四極電路424和324產生一個電子束透鏡作用，該四極電路似一種與四極偶極子相同的方式工作。每個四極電路424和324可以被制成一個雙四極，它的方式與圖2中的象散校正裝置24的方式一樣。
圖13的電路324與電路424沿Z軸同軸放置，并使電路324比電路424更靠近顯示屏22″。電路324的位置可以比偏轉線圈55″更靠近顯示屏22″;可以代替的方案是可用一個與電路324相同的電路324a放在電路424和偏轉線圈55″之間，如圖中虛線所示。
在本發明的另一個實施例中，雙四極電路324可以被包括在偏轉線圈55″中。因此，該雙四極中的每個四極可以按照前述圖2的線圈11的四極子以相同的方法制成。形成雙四極的這對四極子的軸具有一個+45°的角。
在本發明的這個實施例中，電路424和324中的每一個均制成一個雙四極。這對雙四極電路424和324中的每一個均產生一對四極偏轉磁場。每個雙四極電路424和324的這對四極磁場之一可以用圖14中所示的四個磁極即qa的形式表示。在圖14中出現的與前面各附圖相同的符號和數字代表相同的術語或函數。圖14中的極qa與圖6a中的磁極124是一樣的。這對四極場中的另一個可以用圖14中所示的四個磁極即qb的形式表示。該磁極qb是與圖6a中的磁極224是一樣的。圖14的一對磁極qa是位于X軸上。而另一對磁極qa位于Y軸上。一對磁極qb是位于與X軸具有+45°夾角的V軸上，而另一對磁極qb則位于與V軸垂直的W軸上。
由圖13的雙四極電路424的磁極qa產生的該四極磁場是由電流i1動態控制，這個電流也與圖6a中的電流ib是一樣的。同時由圖13的雙四極電路424的圖14中磁極qb所產生的所述四極磁場是由電流i2動態控制，這個電流與圖6b中的電流ia是一樣的。
控制圖13的雙四極電路424的電流i1和i2決定了一個由電路424產生的總四極磁場。這個總四極磁場是由磁極qa和qb產生的該對四極磁場的迭加。圖13的每個電路424和324的該總四極場可以用圖14中的四個磁極Q的形式表示，磁極Q定義了座標M和N。由例如是電路424所產生的所述總四極場的強度，極性和取向是由電流i1和i2的大小和極性所決定的。因此，極Q的M軸和X軸之間的角β，以及該總四極磁場的極性和強度均隨電流i1和i2變化，同樣也作為所述射束光點著靶位置的函數而隨之改變，電流i3和i4分別以一種與電流i1和i2相同的方式，動態地控制雙四極電路324。
電路424和324的每一個的總四極磁場用圖14中相應的四個磁極Q表示，它具有一個相對于N軸成45度角的相關發散軸D和一個與D軸垂直的相關聚焦軸O。圖14的軸O代表這樣一個方向，即在該方向上該相關的總四極磁場會使電子束的一個橫截面或輪廓聚焦。說明一個四極場是怎樣將電子束外廓會聚的例子已預先在圖3中有相應的解釋。在圖3中，例如X軸代表當電子束光點位于X軸上時這種光束會聚的方向，這個X軸的情況是與圖14中的O軸是一樣的。圖14中的D軸代表這樣一種方向，即沿此方向由圖13中的電路424產生的總四極磁場會使該電子束的輪廓發散。
圖15表示相對于光點伸長方向，雙四極電路424的聚焦軸O(1)和發散軸D(1)的定向。參見前面對圖1的說明，當采用均勻偏轉磁場時，光點伸長的方向和該偏轉的方向是一樣的。同樣地，圖中也示出了雙四極電路324的聚焦軸O(2)和發散軸D(2)的定向。因此，圖15代表了由圖13的電路424和324形成的該雙四極子所產生的各磁場。圖15中出現的和前述各附圖中相同的符號和數字代表了相同的術語或函數。
圖13的雙四極電路424的圖15的軸D(1)和O(1)作為所述射束光點著靶位置的函數，可以隨著電流i1和i2的變化動態地旋轉。同樣地，圖13的雙四極電路324的圖15的軸D(2)和O(2)作為所述射束光點著靶位置的函數，可以隨著電流i3和i4的變化動態地旋轉。
根據本發明的一個特征，圖13的電流i3和i4以這樣一個方式控制調節，以使所述四極偏轉磁場相對于圖13的電路324的Z軸動態地旋轉，這樣圖15的聚焦軸O(2)，當偏轉方向改變時，可以動態地保持平行校準在光點伸長的方向上。在這種情況下，圖13的電路324則會減少該光點的伸長率。這樣該射束光點的外形被沿其伸長方向會聚，從而減少了光點的伸長率，這情況與圖3中有關的說明是一樣的。
這種沿著軸O(2)方向聚焦作用的結果是，圖13的雙四極電路324也使射束光點沿圖15的D(2)方向發散，D(2)是與O(2)軸相垂直的。值得一提的是，由圖13的電路324產生的總四極偏轉場的聚焦-發散效應，導致射束光點999從明顯的橢圓形變為弱橢圓形或接近于圓形。作為在光點伸長方向上過聚焦的結果，電路324的聚焦透鏡作用使光點產生象散性。
根據本發明的另一個特征，圖13的電流i1和i2以這樣的方式受控調節，以使圖13的電路424的圖15中的直線發散軸D(1)與光點伸長方向動態地平行校準，這樣可減小由電路324引起的光點象散現象。在這種情況下，電路424在電路424和324之間的區域里產生一個射束孔徑角的增加量，所謂增加是相對于電路324和該屏幕之間的區域里的射束孔徑角而言的。
光點發散現象是由圖13中離顯示屏較遠的電路424所產生的，與其合作的光點聚焦現象是由靠近該顯示屏的電路324所產生的，兩種現象均沿光點伸長的方向現，因而能夠減小該光點的伸長率。這可以用從亥姆霍茲拉格朗日定律導出的眾所周知的理論解釋，即射束孔徑角和光點尺寸的乘積是常數。因此如前所述，電路424的所述射束光點發散作用產生射束孔徑角的一個增長，其結果是減小了屏幕22″上光點的尺寸。
圖2的四極線圈裝置28可以包括一個附加的鞍形線圈對，在圖2中沒有特殊標明，它具有一個軸，與線圈11的相同的軸之間形成一個相應的夾角，例如90度，這樣使裝置28構成一個具有8個磁極的雙四極子。這個裝置28的工作原理與圖13中的電路324是一樣的。
假設圖13的偏轉線圈55″是一個半聚焦偏轉線圈，如果電路324和424不工作，則這樣一個與現有技術的半聚焦系統一樣的系統主要在水平方向上產生光點的拉長現象，如圖16中所示。圖16中出現的與前述各附圖中相同的符號和數字代表相同的術語或函數。要減小光點主要在水平方向上出現的拉長號，可以將電路324和424中的每一個制成一個單獨的四極子。這個單四極電路324的聚焦軸O(2)是沿著水平軸X的方向。同樣地，單個四極電路424的發散軸D(1)也是沿著X軸的方向。這種單個四極電路324和424的每一個的磁極相對于軸X和Y被定向，定向方式是與圖6b的磁極224一樣的。圖13中四極電路324和424的射束聚焦一發散作用減小了光點在水平方向上的伸長率，原因與前面說明的一樣，其中四極電路的每一個都是一個單個四極電路。
電路324和424對射束的聚焦具有相反的效應。因此，其優越性是，在降低光點伸長率的同時，在三射束會聚方面沒有明顯的退降。其結果是可以在3電子束會聚，光點伸長和象散性三因素中取得平衡而得到一個折衷方案，使光點伸長率減小，這個減小是指相對于現有技術的半聚焦偏轉線圈所得到的常規光點伸長程度而言，同時該偏轉系統的半聚焦特性沒有受到多大損失。另一個優越之處是由于電路324和424對一確定的電子束以相反方向工作，因此使用同一種波形發生器可以完成對四極電路324和424的激勵作用。
權利要求
1.一個偏轉裝置，包括有一個陰極射線管(圖2中110)，它具有一個抽真空的外殼，一個裝在所述外殼一端的顯示屏(圖2中22)和一個裝在該外殼另一端的電子槍裝置(圖2中44)，所述電子槍裝置產生一個電子束，該電子束在所述顯示屏上的每個電子束著靶位置上形成一個射束光點(圖2中999)；一個用于產生一個第一水平偏轉磁場的第一水平偏轉線圈(圖2中10)，和一個用于產生一個第一垂直偏轉磁場的第一垂直偏轉線圈(圖2中99)，這兩個磁場均位于所述電子束的一個射束通道的主偏轉區內(主偏轉區標于圖2中)，電子束以改變所述射束光點的電子束著靶位置的方式而變化，這樣相對于所述射束光點被偏轉到一個第三射束著靶位置(圖1的中心)的情況而言，當所述射束光點被偏轉到一個沿所述屏的水平軸(X軸)和垂直軸(Y軸)之一的一個第一射束著靶位置(圖1中3點處)時，和當其被偏轉到一個沿所述屏的一個對角線軸的一個第二射束著靶位置(圖1的2點處)時，該射束光點的一個主軸(圖1中標出主軸)會變長，其特征在于裝置(圖2中11)用于在所述射束通道(圖2中21)的一個第一區中產生一個第一不均勻磁場，它包括一個不是由所述水平和垂直偏轉線圈產生的時間變化磁場部分(圖3)，所述第一不均勻磁場相對于所述電子束的一個橫截面(圖3中999a)在該第一區中產生一個電子束透鏡作用，其方式是根據射束著靶位置而改變，從而顯著地減小所述射束光點的主軸在該第一和第二射束著靶位置處伸長的趨勢；以及一個射束光點象散校正裝置(圖2中24)，用于產生一個時間變化的第二不均勻磁場(圖6b的磁通線)，該磁場在所述射束通道中的一個第二區中根據射束著靶位置而改變，這個第二區的位置與所述第一區相比，離開所述顯示屏的距離不同，該磁場相對于所述電子束的一個橫截面(圖6a，6b中999a)在所述第二區內產生一個電子射束透鏡作用，其方式是根據射束著靶位置而改變，從而降低當所述射束光點在每個所述第一和第二射束著靶位置時該射束光點呈現象散現象的程度。
2.根據權利要求1的一個偏轉裝置，由于所述顯示屏的幾何形狀，所述射束光點(圖2中999)的所述主軸(圖1中主軸)相對于射束光點處于所述第三射束著靶位置(圖1的中心)的情況，當所述射束光點沿著顯示屏的另一垂直水平軸(Y軸)被偏轉到一個第四射束著靶位置(圖1中12點處)時，該主軸會變長，所述第一不均勻磁場發生裝置(圖2中11)根據射束著靶位置而改變所述第一不均勻磁場，從而減小所述射束光點的主軸在所述第四射束著靶位置伸長的程度。
3.根據權利要求2的一個裝置，其中所述電子束(圖3中 999a)的所述橫截面在所述第一區內被沿一個方向(圖3中X軸)聚焦，該方向即保持與一個在當前束著靶位置(圖1中X軸，對角線，Y軸)和顯示屏中心(圖1中心)之間的一根直線平行的方向，上述射束光點是處于所述第一，第二和第四射束著靶位置之一(圖1、3點處，2點處及12點處)。
4.根據權利要求2的一個裝置，其中所述第一(圖1、3點處)，第四(圖1、12點處)和第二(圖1、2點處)射束著靶位置分別是指在所述顯示屏(圖2，22)的所述水平軸一端，在該顯示屏的所述垂直軸的一端和在該顯示屏的一個角上。
5.根據權利要求2的一個裝置，其中所述水平(圖2中10)和垂直(圖2中99)偏轉線圈被包括在一個偏轉系統中，該系統還包含一個磁芯(66)，其中所述水平和垂直偏轉線圈與所述磁芯磁耦合，其中所述第一不均勻磁場是由所述偏轉系統在一個第三偏轉線圈(圖2中11)所產生，它也與所述磁芯磁耦合。
6.根據權利要求5的一個裝置，其中所述第三偏轉線圈包括一個第二水平偏轉線圈(圖9中10a)和一個第二垂直偏轉線圈(圖9中99a)。
7.根據權利要求5的一個裝置，其中所述第一(圖9中10b)和第二(圖9中10a)水平偏轉線圈的繞組電流乘積分布包括分別在相反信號和同一諧波序列(圖12a，12b中三次諧波)的諧波傅里葉分量。
8.根據權利要求5的一個裝置，其中所述第三偏轉線圈(圖2中11)形成一個可產生一個四極偏轉磁場(圖3中11)的四極電路。
9.根據權利要求1的一個裝置，其中所述射束光點被偏轉到顯示屏的一個角上時(圖8中2點處)，所述第一不均勻場是這樣一種類型，即由一個枕形水平偏轉磁場僅與一個枕形垂直偏轉磁場組合可在所述主偏轉區(圖2中21)內的所述電子束通道附近產生上述第一不均勻場。
10.一種偏轉裝置，包括有一個陰極射線管(圖2中110)，它具有一個抽真空的外殼，一個裝在所述外殼一端的顯示屏(圖2中22)和一個裝在該外殼另一端的電子槍裝置(圖2中44)，所述電子槍裝置產生一個電子束，該電子束在所述顯示屏上的每個電子束著靶位置上形成一個射束光點(圖2中999);一個包括水平(圖2中10)和垂直(圖2中99)偏轉線圈的偏轉系統與一個由磁性材料制成的磁芯(圖2中66)磁耦合，用以在一個主偏轉區(圖2中主偏轉區)中產生一個主偏轉場的相應磁場分量，使該射束著靶位置因偏轉而改變，這樣相當于所述射束光點被偏轉到一個第三射束著靶位置(圖1的中心)的情況而言，當所述射束光點被偏轉到一個沿所述屏的水平軸(X軸)和垂直軸(Y軸)之一的一個第一射束著靶位置(圖1中3點處)時，和當其被偏轉到一個沿所述屏的一個對角線的一個第二射束著靶位置(圖1的2點處)時，該射束光點的一個主軸(圖1中標出主軸)會變長，其特征在于裝置(圖2中101;100)用于在一個第三偏轉線圈(圖2中11)中產生一個偏轉電流(圖2中iq)，與所述磁芯磁耦合，并且隨著射束著靶位置而變化，使一個磁場梯度(Hφ1-Hφ2，圖3)在所述主偏轉區內的所述電子束的一個通道中變化，從而減小所述射束光點的主軸在每個所述第一和第二射束著靶位置變長的程度。
11.一個偏轉裝置，包括有一個陰極射線管(圖9中110′)，它具有一個抽真空的外殼，一個裝在所述外殼一端的顯示屏(圖9中22′)和一個裝在該外殼另一端的電子槍裝置(圖9中44)，所述電子槍裝置產生一個電子束，該電子束在所述顯示屏上的每個電子束著靶位置上形成一個射束光點(圖9中999)，其特征是一個偏轉系統包括一個由鐵磁材料制成的磁芯(圖9中66′)和一些在所述偏轉系統中的主偏轉區產生一個主偏轉磁場的偏轉線圈(圖9中10a;10b;99a;99b;)，使電子射束偏轉到所述著靶位置，所述的偏轉線圈包括相應于第一(圖9中iya)和第二(圖9中10b)偏轉線圈，它們分別與所述磁芯磁耦合，用于產生第一和第二偏轉磁場，它們或者都主要是水平偏轉場，或者主要是垂直偏轉場，這樣所述第一和第二偏轉線圈的第一和第二繞組一電流乘積分布(圖12a;圖12b)各自包含一個比二次諧波大的奇數諧波傅里葉分量(圖12a中三次諧波);以及產生所述第一和第二偏轉電流的裝置(圖9中178′)，根據射束著靶位置而改變在兩電流之間的一個第一比值(圖12a中iya/iyb)。
12.一種偏轉裝置，包括有一個陰極射線管(圖2中110)，它具有一個抽真空的外殼，一個裝在所述外殼一端的顯示屏(圖2中22)和一個裝在該外殼另一端的電子槍裝置(圖2中44)，所述電子槍裝置產生一個電子束，該電子束在所述顯示屏上的每個電子束著靶位置上形成一個射束光點(圖2中999);一些偏轉線圈(圖2中10、11)，用于在一個偏轉系統中的一個主偏轉區內產生一個主偏轉磁場，偏轉該電子束到所述的多個射束著靶位置(圖9中999)，這樣相對于所述射束光點是在第三射束著靶位置(圖1中心處)的情況而言，當所述射束光點被偏轉到多個位置中的每個射束著靶位置時(圖1中2點，12點和3點處)，所述射束光點的主軸(圖1中標出主軸)變長，其特征是一個第一四極場電路(圖2中11)，用于在一個第一區里產生一個第一四極場(圖3中Hq)，它隨射束著靶位置的變化而變化，使光點主軸在所述各個射束著靶位置的伸長率減小;以及一個第二四極場電路(圖6a、6b中24)，用于在一個第二區里產生一個第二四極場(圖6a中磁通線)，它隨該射束著靶位置的變化而變化，使所述射束光點在各射束著靶位置的象散性降低，上述第二區比第一區離開所述顯示屏具有不同的距離。
13.根據權利要求12的一個裝置，其中每個所述第一(圖14中qa)和第二四極電路(圖14中qb)均包含一個雙四極電路(圖14qa、qb)。
14.根據權利要求12的一個裝置，其中所述主偏轉場區(圖13在55″中)是夾在所述第一區(圖13在324中)和第二區(圖13在424中)之間的。
15.根據權利要求12的一個裝置，其中所述主偏轉場區(圖13在55″中)的位置比所述第一區(圖13中324a)和第二區(圖13中424)更靠近所述顯示屏。
16.根據權利要求12的一個裝置，其中所述第一(圖14中qa)和第二四極電路(圖14中qb)以一個四極偶極子的方式工作。
17.一種偏轉裝置，包括有一個陰極射線管(圖2中110)，它具有一個抽真空的外殼，一個裝在所述外殼一端的顯示屏(圖2中22)和一個裝在該外殼另一端的電子槍裝置(圖2中44)，所述電子槍裝置產生一個電子束，該電子束在所述顯示屏上的每個電子束著靶位置上形成一個射束光點(圖2中999);一個由磁性材料制成的磁芯(圖2中66);一些偏轉線圈(圖2中10，11)，每一個均與所述磁芯磁耦合，在一個主偏轉區(圖2的主偏轉區)里產生一個主偏轉場，該主偏轉區是在所述磁芯的射束出口端和入口端之間，該磁芯使所述主偏轉場中的射束通道變化及因偏轉改變該射束著靶位置，這樣相對于所述射束光點在第三射束著靶位置(圖1中心處)的情況而言，當該射束光點是在某個射束著靶位置(圖12點、12點、3點處)時，所述的射束光點的主軸變長;以及裝置(圖2中177、178、104)在所述多個偏轉線圈中的第一(10)和第二(11)偏轉線圈中產生第一(iy)和第二(iq)偏轉電流，用于在所述主偏轉場的所述射束通道附近產生一個所述主偏轉場的梯度，所述第一和第二偏轉電流根據射束著靶位置不同而改變，以產生所述偏轉場梯度值，當射束光點是在不同的多個射束著靶位置之一處時，該梯度值是不同的，以減小光點在每個所述多個射束著靶位置上的伸長率。
18.一個偏轉裝置，包括有一個陰極射線管(圖2中110)，它具有一個抽真空的外殼，一個裝在所述外殼一端的顯示屏(22)和一個裝在該外殼另一端的電子槍裝置(44)，所述電子槍裝置產生一個電子束，該電子束在所述顯示屏上的每個電子束著靶位置上形成一個射束光點(999);一些偏轉線圈(99，10)，用于在一個偏轉系統的主偏轉區里產生一個主偏轉場，以改變該電子束著靶位置，這樣相對于所述射束光點是在一個第三射束著靶位置(圖1中心處)的情況而言，當所述射束光點被偏轉到每個所述射束著靶位置(圖1中2、12和3點處)時，所述射束光點的主軸(圖1中主軸)變長;以及所述偏轉線圈組中的第一四極線圈(11)用于在所述主偏轉區內產生一個第一四極場(圖3中Hq)，當所述射束光點被偏轉到所述每個射束著靶位置之一時，使所述電子束(圖3中999a)在所述主偏轉區的一個射束通道中其橫截面可沿第一方向(圖3X軸)會聚，從而減小所述主軸在每個所述射束著靶位置的伸長程度。
19.一個偏轉裝置，包括有一個陰極射線管(圖2中110)，它具有一個抽真空的外殼，一個裝在所述外殼一端的顯示屏(22)和一個裝在該外殼另一端的電子槍裝置(44)，所述電子槍裝置產生一個電子束，該電子束在所述顯示屏上的每個電子束著靶位置上形成一個射束光點(999);一個第一水平偏轉線圈(10)，用于在所述電子束的射束通道的主偏轉區(圖2的主偏轉區)中產生一個第一水平偏轉磁場，和一個第一垂直偏轉線圈，用于在該主偏轉區內產生一個第一垂直偏轉磁場，以使所述射束光點的電子束著靶位置改變，相對于所述射束光點是在第三射束著靶位置(圖1中心處)的情況而言，當所述光點是在第一射束著靶位置(圖1中3點處)時，所述射束光點的外形產生畸變;裝置(圖2中11;圖13中324)用于在所述射束通道的第一區(圖2中主偏轉區)里產生一個第一非均勻場(圖2中11)，它包含一個時間變化場部分，該磁場并不是由所述第一水平和第一垂直偏轉線圈中任何一個所產生，所述第一非均勻場相對于在所述第一區中的電子束的橫截面，產生一個電子束透鏡作用，它根據射束的著靶位置的不同而改變，用來顯著地減小已畸變的所述射束光點的失真程度;以及一個射束光點象散校正裝置(圖2中24;圖13中424)用于產生一個隨時間變化的第二非均勻場(圖6b中磁通線)，它在所述射束通道(在象散校正裝置24中)的第二區里根據射束著靶位置而變化，該第二區比第一區離開該顯示屏一段不同的距離，該第二非均勻場在所述第二區內相應于所述電子束的一個相應橫截面(圖6a、6b的999a)產生一個電子束透鏡作用，根據射束著靶位置的不同而變化，以使所述射束光點在每個所述第一和第二射束著靶位置保持該光點的消象散性。
20.根據權利要求19的一個偏轉裝置，其中所述射束光點是沿所述顯示屏(圖2中22)的對角線、一個垂直軸(圖1中Y軸)和一個水平軸(圖1中X軸)之一被偏轉時，該射束光點(圖2中999)出現畸變現象，其中所述第一非均勻場產生裝置(圖2中11)當所述射束光點被沿著上述軸(圖1中對角線，X或Y軸)之一偏轉時，根據射束著靶位置的不同而改變所述第一非均勻場，從而減小了所述射束光點畸變的程度。
21.根據權利要求20的一個偏轉裝置，其中所述象散校正裝置(圖2中24)當所述射束光點被沿所述軸(對角線，X或Y軸，圖1)之一偏轉時，可保持所述射束光點(999)的消象散性。
22.根據權利要求20的一個偏轉裝置，其中所述第一非均勻場產生裝置(圖2中11)當所述射束光點被沿所述軸(圖1中對角線，X或Y軸)之一被偏轉時，可減小所述射束光點(圖1中999)的橢度改變的程度，并且所述象散校正裝置(圖2中24)保持所述射束光點消象散。
23.根據權利要求20的一個裝置，其中所述第一非均勻場產生裝置(圖2中11)當所述射束光點被沿所述軸(圖1中對角線，X和Y軸)中每一個偏轉時，可減小所述射束光點(999)的橢度變化的程度，并且所述象散校正裝置(圖2中24)保持所述射束光點消象散。
24.根據權利要求19的一個裝置，其中所述水平(圖2中10)和垂直(圖2中99)偏轉線圈是包含在一個偏轉系統(圖2中55，圖13中55″)中，該偏轉系統還包括一個磁芯(66)，其中所述水平和垂直偏轉線圈與所述磁芯磁耦合，其中所述第一非均勻場是由所述偏轉系統的第三偏轉線圈(11)產生的，它也是與所述磁芯磁耦合。
25.根據權利要求19的一個裝置，其中所述第一(圖13在324a中)和第二(圖13中424)區的每一個均位于所述水平和垂直偏轉磁場(圖13中在55″中)的外面。
26.根據權利要求19的一個裝置，其中所述第一非均勻場產生裝置(圖2中11)和所述象散校正裝置(24)中至少一個是由四極電路組成的。
27.根據權利要求19的一個裝置，其中所述第一非均勻場產生裝置(圖13中324)和所述象散校正裝置(圖13中424)中的每一個均由一個四極電路組成。
全文摘要
一個偏轉裝置產生一個磁場梯度，它相對于射束光點在顯示屏中心的情況而言，可減小該射束光點在顯示屏(圖中22)的每個角區及水平和垂直軸各端上主軸伸長的程度。一個射束光點象散校正裝置(圖中24)可使在顯示屏的每個角區和水平。垂直軸各端上的射束光點顯著地消除象散性。
文檔編號H01J29/56GK1059233SQ9110578
公開日1992年3月4日 申請日期1991年7月18日 優先權日1990年7月19日
發明者M·D·格羅特, J·P·約翰遜, D·J·貝奇斯 申請人:Rca許可公司