JP2001216916A

JP2001216916A - 陰極線管装置

Info

Publication number: JP2001216916A
Application number: JP2000022651A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ono; 修小野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2001-08-10
Also published as: KR20010089145A; TW529053B; CN1307353A; KR100391385B1; US6469459B2; US20020047670A1; CN1165069C

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】蛍光体スクリーン全域に亘り電子ビームスポ
ット径を小さく、かつ、均一にして、陰極線管装置の解
像度を向上させる。【解決手段】陰極線管装置は、集束電極、中間電極及び
最終加速電極により構成される主レンズを有している。
主レンズは、集束電極側に位置する集束領域と最終加速
電極側に位置し、集束領域に続く発散領域とを具備して
いる。集束領域の陰極線管装置の管軸方向に沿う集束力
を表す集束力曲線は、第１及び第２レベルの集束力を有
する凸部及びこの凸部間に設けられ、この第１及び第２
のレベルの集束力よりも十分に小さな第３のレベルを有
する凹部を有している。この第３のレベルは、電子ビー
ムに十分に小さい集束力或いは発散力しか与えない最低
レベルに定められ、この最低レベルの領域に非対称な形
状を有する中間電極が位置され、主レンズを形成する電
極に、電子ビームの偏向に同期して変化するダイナミッ
ク電圧が印可される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、1つ以上の電子
ビームを放出する電子銃を備えた陰極線管装置に係わ
り、特に、その電子ビームの集束特性を向上させて、画
面全域にわたり高解像度が得られる陰極線管装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般にカラー陰極線管装置においては、
電子銃から放出される３電子ビームは、偏向装置が発生
する水平及び垂直偏向磁界により偏向され、この偏向さ
れた電子ビームがシャドウマスクを介して、３色蛍光体
層からなる蛍光体スクリーン上に向けられ、この蛍光ス
クリーンが電子ビームによって水平及び垂直に走査され
ることによりカラー画像が蛍光スクリーン上に表示され
る。

【０００３】このような陰極線管装置において、特に電
子銃が同一水平面上を通るセンタービーム及び一対のサ
イドビームからなる一列配置の３電子ビームを放出する
インライン型電子銃に構成され、一方、偏向ヨークがピ
ンクッション形の水平偏向磁界及びバレル形の垂直偏向
磁界を発生して前記電子銃から放出された一列配置の３
電子ビームが蛍光スクリーン上に自己集中させるセルフ
コンバーゼンス方式インライン型カラー陰極線管装置が
現在陰極線管装置の主流となっている。

【０００４】このような陰極線管装置では、上述したよ
うな偏向磁界が非斉一であることから、蛍光体スクリー
ン中央部に形成される電子ビームスポットが真円であっ
たとしても、蛍光体スクリーン周辺部では、電子ビーム
スポットが水平方向では発散作用を受けてアンダーフォ
ーカス状態となり、垂直方向では集束作用を受けオーバ
ーフォーカス状態となってしまう。

【０００５】更に、電子銃から蛍光体スクリーンに至る
までの距離は、電子ビームの偏向量に伴って大きくな
る。従って、蛍光体スクリーンの中央部において、電子
ビームスポットが径小かつ真円に形成されたとしても、
蛍光体スクリーン周辺部では、電子ビームスポットがオ
ーバーフォーカス状態となってしまう。

【０００６】この結果、蛍光体スクリーン周辺部での電
子ビームスポットは、垂直方向では、上記２つの作用に
より著しくオーバーオーバーフォーカス状態となり、水
平方向では、上記２つの作用が補償し合い略フォーカス
状態となる。即ち、蛍光体スクリーン周辺部では、垂直
方向と水平方向とのフォーカス状態の差異を原因とした
非点収差を生じ、図１に示すように電子ビームスポット
２は、高輝度部のコア部３と低輝度部のハロー部４とか
らなる非円形に歪み、蛍光体スクリーン周辺部の解像度
が著しく劣化されることになる。また、この電子ビーム
が受ける偏向収差は、一般に、陰極線管装置が大型にな
る程、また広角偏向になる程大きくなり、その場合、蛍
光体スクリーン周辺部の解像度は、益々劣化される。

【０００７】一方、電子ビームスポットを改良する為に
は、電子銃の主レンズを形成する電極の孔径が大きく形
成されて球面収差を小さくすることも重要である。その
為には、３電子ビームの相互間隔が大きく設定されるこ
とが必要である。しかし、３電子ビームの相互間隔が大
きくなるように電子銃が設計されると、３電子ビームの
コンバーゼンス特性が劣化する問題がある。また、電子
銃の配置されるネックの内径により、主レンズ部を形成
する電極の孔径が制限される。即ち、上述したように、
カラー陰極線管装置の解像度を良好にする為には、３電
子ビームの相互間隔を大きくせずに主レンズを大口径と
することと、画面周辺部での電子ビームスポットの歪み
を改良することが必要となる。

【０００８】このような主レンズの大口径化及び偏向歪
の改良を達成する方法として、特開昭６４−３８９４７
公報には、次のような構造の電子銃が提案されている。
この電子銃は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、主
レンズが収束電極Ｇ５、２個の中間電極Ｇｍ１，Ｇｍ２
及び最終加速電極Ｇ６により構成される。この図２
（ａ）及び（ｂ）に示す電子銃では、この電子銃の電極
に沿って配置された抵抗器Ｔにより、最終加速電極Ｇ６
に印可される高圧が抵抗分割されて、中間電極Ｇｍ１、
Ｇｍ２に分割された所定の電圧が印可され、また、電子
ビームの偏向に同期して変化するパラボラ形状のダイナ
ミック電圧が一定の直流電圧に重畳されて集束電極Ｇ５
に印可されている。この電子銃の主レンズを形成する集
束電極Ｇ５、中間電極Ｇｍ１、Ｇｍ２及び最終加速電極
Ｇ６の全ての電子ビーム通過孔は、真円孔に形成され、
また、集束電極Ｇ５及び最終加速電極Ｇ６には、電子ビ
ーム通過孔の沿面に側壁部、即ち、バーリングが形成さ
れていない為、集束電極Ｇ５及び最終加速電極Ｇ６内部
には、水平方向に３電子ビームに共通な電界が形成され
る。これにより、集束電極Ｇ５の近傍には、相対的に垂
直方向に強い集束作用を有する第1の４極子レンズが形
成され、最終加速電極Ｇ６の近傍には、相対的に垂直方
向に強い発散作用を有する第2の４極子レンズが形成さ
れる。

【０００９】このような構造の電子銃では、中間電極Ｇ
ｍ１，Ｇｍ２により主レンズを拡張した拡張電界レンズ
を形成することができる。さらに、画面周辺部に電子ビ
ームが偏向された場合、集束電極Ｇ５に、電子ビームの
偏向に伴い、より高い電圧（ダイナミック電圧）が供給
され、集束電極Ｇ５とこの集束電極Ｇ５に隣接する中間
電極Ｇｍ１との電圧差が小さくなる為、第1の４極子レ
ンズの作用が弱められる。従って、垂直方向について
は、電子ビームは、発散され、水平方向については、電
子ビームはほとんど集束状態が変化されない。この為、
垂直方向については、偏向ヨークの非斉一磁界から受け
る垂直方向のオーバーフォーカス状態を補償することが
でき、水平方向については、主レンズよりカソード側で
４極子レンズを設けたダイナミック型電子銃に比べ倍率
の劣化が小さい為、電子ビームスポットを径小にするこ
とができる。

【００１０】このような構造の電子銃によれば、上述し
た大口径化と偏向歪による解像度の劣化の改良という2
つの問題が解決される。

【００１１】しかしながら、上記構造の電子銃によれ
ば、主レンズ部の集束電極Ｇ５及び最終加速電極Ｇ６に
は、電子ビーム通過孔の沿面に側壁部（バーリング）が
形成されていない為、水平方向に比べ垂直方向の口径が
小さくなり、従って、水平方向に比べ垂直方向のレンズ
倍率及び球面収差が非常に大きくなり、垂直方向の電子
ビームスポット径が水平方向の電子ビームスポット径よ
りも大きくなり、画面中央部での解像度が劣化される。
特に、陰極線管装置のサイズや偏向角が大きい場合に
は、上記第１の４極子レンズの作用を強くする必要があ
り、この場合には、集束電極Ｇ５及び最終加速電極Ｇ６
に形成されている真円孔を横長孔にするなどして、垂直
方向の口径がさらに小さくなり、この為、垂直方向の球
面収差がさらに増大し、ますます画面中央部で電子ビー
ムスポットが縦長となり、画面中央部での解像度が著し
く劣化してしまう。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、陰極線
管装置の解像度を良好にする為には、３電子ビームの相
互間隔が大きく設定されずに主レンズを大口径とするこ
と及び画面周辺部での電子ビームスポット歪みを改良す
ることが必要とされる。

【００１３】このような主レンズの大口径化及び偏向歪
の改良を達成する電子銃として、主レンズを集束電極、
管内に内蔵された抵抗器により分割された所望の電圧が
印加される中間電極及び最終加速電極により電子銃が構
成され、集束電極近傍には、相対的に垂直方向に強い集
束作用を有する非対称集束電界が形成され、最終加速電
極近傍には、相対的に垂直方向に強い発散作用を有する
非対称発散電界が形成され、この非対称集束電界と非対
称発散電界とが中間電極により実質的に分離され、集束
電極に電子ビームの偏向に同期して変化するダイナミッ
ク電圧が供給される電子銃がある。

【００１４】しかし、単にこのような構造としただけで
は、水平方向に比べ垂直方向のレンズ倍率及び球面収差
が非常に大きくなり、垂直方向の電子ビームスポット径
が水平方向の電子ビームスポット径よりも大きくなり、
画面中央部で電子ビームスポットが縦長となり、画面中
央部での解像度が劣化される。特に、陰極線管装置のサ
イズや偏向角が大きい場合には、垂直方向のレンズ倍率
及び球面収差がさらに増大し解像度が著しく劣化する問
題がある。

【００１５】この発明は、上述した問題点を解決する為
になされたものであり、その目的は、蛍光体スクリーン
全域に亘り電子ビームスポット径を小さく、かつ、均一
にして、陰極線管装置の解像度を向上させることができ
る電子銃を備えた陰極線管装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、電子
ビームを発生する陰極と、集束電極、少なくとも１つ以
上の中間電極及び最終加速電極により構成される主レン
ズとで構成される電子銃を有する陰極線管装置におい
て、前記主レンズは、前記集束電極側に位置され、集束
力を有する集束領域と前記最終加速電極側に位置され、
発散力を有し、前記集束領域に続く発散領域とを具備
し、前記集束電極側の集束領域には、非対称な形状を有
する少なくとも1つ以上の中間電極が配設され、前記集
束領域の陰極線管装置の管軸方向に沿う集束力を表す集
束力曲線は、第１及び第２レベルの集束力を有する凸部
及びこの凸部間に設けられ、この第１及び第２のレベル
の集束力よりも十分に小さな第３のレベルを有する凹部
を有し、この第３のレベルは、電子ビームに実質的に集
束力或いは発散力をも与えない、或いは、電子ビームに
集束力或いは発散力を与えたとしても十分に小さい集束
力或いは発散力しか与えない最低レベルに定められ、こ
の最低レベルの領域に前記非対称な形状を有する中間電
極が位置され、前記主レンズを形成する少なくとも1つ
以上の電極に、電子ビームの偏向に同期して変化するダ
イナミック電圧が印可されることを特徴とする電子銃を
有する陰極線管装置が提供される。

【００１７】また、この発明によれば、上記構造の陰極
線管において、前記最低レベルの集束力或いは発散力の
絶対値が、前記主レンズが有する最大集束力の絶対値の
略１／２以下であることを特徴とする陰極線管装置が提
供される。

【００１８】更に、この発明によれば、上記構造の陰極
線管において、前記集束電極側に位置する大きな集束領
域と前記最終加速電極側に位置する大きな発散領域との
境界部或いはこの近傍に、非対称な中間電極が配設され
ることを特徴とする陰極線管装置が提供される。

【００１９】また、更に、この発明によれば、上記構造
の陰極線管において、前記主レンズの前記カソード側
に、少なくとも1つ以上の４極子レンズを設け、前記4極
子レンズを形成する少なくとも１つ以上の電極に電子ビ
ームの偏向に同期して変化するダイナミック電圧が印可
されることを特徴とする陰極線管装置が提供される。

【００２０】この発明によれば、また、電子ビームを発
生する陰極と、集束電極、少なくとも１つ以上の中間電
極及び最終加速電極により構成される主レンズとで構成
される電子銃を有する陰極線管装置において、前記主レ
ンズは、前記集束電極側に位置され、集束力を有する集
束領域と前記最終加速電極側に位置され、発散力を有
し、前記集束領域に続く発散領域とを具備し、前記最終
加速電極側の発散領域には、非対称な形状を有する少な
くとも1つ以上の中間電極が配設され、前記発散領域の
陰極線管装置の管軸方向に沿う集束力を表す集束力曲線
は、少なくとも1つ以上の凸部状に形成され、前記凸部
状の曲線は、少なくとも1つ以上の最高レベルの部分を
有し、この最高レベルは、電子ビームに実質的に集束力
或いは発散力をも与えない、或いは、電子ビームに集束
力或いは発散力を与えたとしても十分に小さい集束力或
いは発散力しか与えないように定められ、この最高レベ
ルの部分に前記非対称な形状を有する中間電極が位置さ
れ、前記主レンズを形成する少なくとも1つ以上の電極
に、電子ビームの偏向に同期して変化するダイナミック
電圧が印可されることを特徴とする電子銃を有する陰極
線管装置が提供される。

【００２１】この発明によれば、更に、上記構造の陰極
線管において、前記最高レベルの部分の集束力或いは発
散力の絶対値は、前記主レンズが有する最大発散力の絶
対値の略１／２以下であることを特徴とする陰極線管装
置が提供される。

【００２２】更にまた、この発明によれば、電子ビーム
を発生する陰極と、集束電極、少なくとも１つ以上の中
間電極及び最終加速電極により構成される主レンズとで
構成される電子銃を有する陰極線管装置において、前記
主レンズは、前記集束電極側に位置され、集束力を有す
る集束領域と前記最終加速電極側に位置され、発散力を
有し、前記集束領域に続く発散領域とを具備し、前記集
束電極側の集束領域及び前記最終加速電極側の発散領域
には、非対称な形状を有する少なくとも1つ以上の中間
電極が配設され、前記集束領域の陰極線管装置の管軸方
向に沿う集束力を表す集束力曲線は、第１及び第２レベ
ルの集束力を有する凸部及びこの凸部間に設けられ、こ
の第１及び第２のレベルの集束力よりも十分に小さな第
３のレベルを有する凹部を有し、この第３のレベルは、
電子ビームに実質的に集束力或いは発散力をも与えな
い、或いは、電子ビームに集束力或いは発散力を与えた
としても十分に小さい集束力或いは発散力しか与えない
最低レベルに定められ、この最低レベルの領域に前記非
対称な形状を有する中間電極が配設され、前記最終加速
電極側の発散領域には、非対称な形状を有する少なくと
も1つ以上の中間電極が配設され、前記発散領域の陰極
線管装置の管軸方向に沿う集束力を表す集束力曲線は、
少なくとも1つ以上の凸部状に形成され、前記凸部状の
曲線は、少なくとも1つ以上の最高レベルの部分を有
し、この最高レベルは、電子ビームに実質的に集束力或
いは発散力をも与えない、或いは、電子ビームに集束力
或いは発散力を与えたとしても十分に小さい集束力或い
は発散力しか与えないように定められ、この最高レベル
の部分に前記非対称な形状を有する中間電極され、前記
主レンズを形成する少なくとも1つ以上の電極に、電子
ビームの偏向に同期して変化するダイナミック電圧が印
可されることを特徴とする電子銃を有する陰極線管装置
が提供される。

【００２３】この発明によれば、上記構造の陰極線管に
おいて、前記集束電極側に位置する大きな集束領域と前
記最終加速電極側に位置する大き発散領域との境界部或
いはこの近傍には、非対称な中間電極が配設されること
を特徴とする陰極線管装置が提供される。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下図面を参照してこの発明の一
実施例に係るカラー陰極線管装置を説明する。

【００２５】図３には、この発明の一実施例に係るカラ
ー陰極線管装置が示されている。この図３に示されるよ
うにカラー陰極線管装置は、パネル１０及びこのパネル
１０に一体に接合されたファンネル１１からなる外囲器
を有し、そのパネル１０の内面に、青、緑、赤に発光す
るストライプ状の３色蛍光体層からなる蛍光体スクリー
ン１２が形成され、この蛍光体スクリーン１２に対向し
て、その内面に多数のアパーチャが形成されているシャ
ドウマスク１３が装着されている。一方、ファンネル１
１のネック１４内には、同一水平面上を通る一列配置の
３電子ビーム１５Ｂ、１５Ｇ、１５Ｒを放出する電子銃
１６が配設されている。また、ファンネル１１の外側に
は、偏向ヨーク１７が装着されている。そして、上記電
子銃１６から放出される３電子ビーム１５Ｂ、１５Ｇ、
１５Ｒは、偏向ヨーク１７の発生する水平及び垂直偏向
磁界により偏向され、シャドウマスク１３を介して蛍光
体スクリーン１２上に向けられ、蛍光体スクリーン１２
が３電子ビーム１５Ｂ、１５Ｇ、１５Ｒによって水平及
び垂直走査されることにより、カラー画像が蛍光体スク
リーン１２上に表示される。

【００２６】上記電子銃１６は、図４（ａ）及び（ｂ）
に示すように、水平方向（Ｈ軸方向）に一列配置された
３個のカソードＫＲ、ＫＧ、ＫＢ、これら３個のカソー
ドＫＲ、ＫＧ、ＫＢを各別に加熱するヒータＨ（図示せ
ず）、上記カソードＫＲ、ＫＧ、ＫＢと蛍光体スクリー
ン１２間に、第１グリッドＧ１、第２グリッドＧ２、第
３グリッドＧ３、第４グリッドＧ４、第５グリッドＧ
５、第１及び第２中間電極Ｇｍ１、Ｇｍ２、第６グリッ
ドＧ６及びコンバーゼンスカップＣがその順序で配列さ
れた構造を有している。また、第１グリッドＧ１から第
６グリッドＧ６は、絶縁支持棒（図示せず）により支持
固定され、コンバーゼンスカップＣは、第6グリッドＧ
６に取り付けられている。

【００２７】また、電子銃１６の近傍には、図４（ｂ）
に示すような抵抗器Ｔを具備し、その一端１１０は、第
６グリッドＧ６に接続され、その他端１２０は、接地さ
れ、中間点１３０、１４０は、それぞれ所定の第１及び
第２中間電極Ｇｍ１、Ｇｍ２に接続されている。

【００２８】各グリッドには、水平方向に並列した所定
の大きさを有する３個の電子ビーム通過孔が形成され、
第１グリッドＧ１及び第２グリッドＧ２は、薄い板状電
極で構成され、径小の３個の円形電子ビーム通過孔がこ
の板状電極に形成されている。第３グリッドＧ３、第４
グリッドＧ４、第５グリッドＧ５及び第６グリッドＧ６
は、複数のカップ状電極の解放端を突き合わせた構造を
有し、第３グリッドＧ３の第２グリッドＧ２側には、第
２グリッドＧ２に形成された電子ビーム通過孔よりやや
径の大きな３個の円形電子ビーム通過孔が形成され、第
３グリッドＧ３の第４グリッドＧ４側、第４グリッドＧ
４の両側、第５グリッドＧ５の両側、第6グリッドＧ６
の両側には、径の大きな３個の円形電子ビーム通過孔が
形成されている。さらに、第５グリッドＧ５の第１中間
電極Ｇｍ１側及び第6グリッドＧ６の第２中間電極Ｇｍ
２側の電子ビーム通過孔周縁には、側壁部すなわちバー
リングが形成されている。第１及び第２中間電極Ｇｍ
１、Ｇｍ２は、板厚電極に径の大きな３個の電子ビーム
通過孔が形成され、第２中間電極Ｇｍ２の電子ビーム通
過孔は、真円に形成されている。第１中間電極Ｇｍ１の
電子ビーム通過孔は、その両側が真円に形成されている
が、その内部には、図５に示すように、水平方向径が垂
直方向径よりも小さい縦長孔が形成されている。

【００２９】上記電子銃は、動作時、陰極ＫＲ、ＫＧ、
ＫＢには、約１００Ｖ〜２００Ｖ程度の直流電圧と画像
に対応した変調信号が印加され、第１グリッドＧ１は、
接地され、第２グリッドＧ２には、約５００〜１０００
Ｖ程度が印加され、この陰極ＫＲ、ＫＧ、ＫＢ、第１グ
リッドＧ１、第２グリッドＧ２とで３極部が形成され、
陰極ＫＲ、ＫＧ、ＫＢから電子ビームが放出されてクロ
スオーバーが形成される。

【００３０】第３グリッドＧ３と第５グリッドＧ５と
は、管内で接続され、電子ビームの偏向に同期して変化
するパラボラ形状のダイナミック電圧が約６ｋＶ〜１０
ｋＶ程度の一定の直流電圧に重畳されて集束電圧が得ら
れ、この集束電圧が第３グリッドＧ３及び第５グリッド
Ｇ５に印加される。また、第４グリッドＧ４は、第２グ
リッドＧ２と管内で接続され、第３グリッドＧ３、第４
グリッドＧ４、第５グリッドＧ５とで補助レンズを形成
し、電子ビームを予備集束する。

【００３１】第６グリッドＧ６には、約２２ｋＶ〜３５
ｋＶ程度の最終加速電圧が印加され、第1中間電極Ｇｍ
１には、抵抗器Ｔにより、集束電圧より高く、第２中間
電極Ｇｍ２の電圧より低い所望の電圧が供給され、第２
中間電極Ｇｍ２には、同様に抵抗器Ｔにより、第１中間
電極Ｇｍ１の電圧より高く、最終加速電圧より低い所望
の電圧が供給される。そして、第５グリッドＧ５、第１
及び第２中間電極Ｇｍ１、Ｇｍ２及び第６グリッドＧ６
によって主レンズが形成され、最終的に電子ビームが画
面上に集束される。このように、主レンズの領域を上記
のように第１及び第２中間電極Ｇｍ１、Ｇｍ２により拡
げ、第５グリッドＧ５から第６グリッドＧ６へなだらか
に電位を高くすることにより大口径の拡張電界レンズが
形成される為、電子ビームスポットを小さくすることが
できる。

【００３２】更に、上記電子銃では、電子ビームが偏向
されずに画面中央部に向けられている場合、即ち、集束
電極としての第３及第５グリッドにダイナミック電圧が
印加されていない場合には、第１及び第２中間電極Ｇｍ
１、Ｇｍ２の配置及び電圧等が適切に設定される構造を
有することから、陰極線管装置の管軸近傍における主レ
ンズの集束力は、図６に示すような分布を取ることとな
る。ここで、図６は、計算機によって電界分布をシュミ
レーションし、その電界分布を解析した結果としての主
レンズの集束力を示している。ここで、符号４１で示さ
れる曲線（点線）は、水平方向の集束力を、符号４２で
示される曲線（実線）は、垂直方向の集束力を表してい
る。

【００３３】尚、ここで、集束力とは、電子ビームを管
軸に向かわせる方向の電界強度を表し、管軸に向かう方
向を正、即ち、集束作用を、電子ビームを管軸とは逆に
向かわせる方向を負、即ち、発散作用を表している。

【００３４】図６から明らかなように、上記電子銃の主
レンズは、集束電極側に位置する大きな集束領域と最終
加速電極側に位置する大きな発散領域とを有し、上記大
きな集束領域には、集束作用のグラフに関して第１及び
第２のレベルを有する凸状の曲線間に凹部４３が形成さ
れ、その凹部４３内には、第３のレベルとしての最低部
４４を有し、この最低部４４には、実質的にほぼ集束も
発散もしない領域が形成されている。また、第１中間電
極Ｇｍ１の内部においては、非対称電極、即ち、非対称
な形状の孔（縦長孔或いは横長孔）を有する電極が配設
されているにも関わらず、水平方向の集束力４１と垂直
方向の集束力４２が略同程度の集束力となっている。こ
の理由は、実質的に集束も発散もしない領域である最低
部４４の近傍に、第1中間電極Ｇｍ１の内部に形成され
た縦長孔が配設されているからである。従って、水平方
向と垂直方向とで略同程度のレンズ倍率及び収差を有す
る電子レンズが形成され、さらに、上述したように、主
レンズは、大口径の拡張電界レンズとなっている為、画
面中央部において、略真円でかつ径小の電子ビームスポ
ットを形成させることができる。

【００３５】一方、電子ビームが画面周辺部に偏向され
た場合、即ち、集束電極にダイナミック電圧が印加され
ると、上述した電子ビームが偏向されていない場合の電
位分布から変化が生じ、第１中間電極Ｇｍ１内部に形成
された縦長孔により４極子レンズが形成され、水平方向
の集束力と垂直方向の集束力とでは、その集束力に差を
生じる。従って、この４極子レンズにより、電子ビーム
は、水平方向では、集束作用を、垂直方向では、発散作
用を受ける。さらに、主レンズ自体が弱まる為、主レン
ズ全体の効果として、電子ビームは、水平方向では、集
束も発散もされず、垂直方向にのみ強い発散作用を受け
ることとなる。従って、垂直方向については、偏向ヨー
クの非斉一磁界から受ける垂直方向のオーバーフォーカ
ス状態を補償することができる。水平方向については、
略フォーカス状態となり、さらに、従来の電子銃に比
べ、より蛍光体スクリーン１２に近い側に４極子レンズ
が形成される為、水平方向の電子ビームスポットを従来
の電子銃に比べ径小にすることができる。

【００３６】即ち、電子銃を上述したような構造にすれ
ば、画面中央部における垂直方向のレンズ倍率及び球面
収差の劣化が防止される。従って、上記電子銃では、従
来生じていた垂直方向の電子ビームスポット径が増大す
ることによって画面中央部での解像度の劣化が防止され
る。さらに、画面周辺部の水平方向の電子ビームスポッ
トを従来の電子銃に比べ径小にすることができる。この
為、蛍光体スクリーン全域に亘り電子ビームスポット径
を小さく、かつ、均一にして、陰極線管装置の解像度を
向上させることができる。

【００３７】さらに、上記電子銃では、陰極線管のサイ
ズや偏向角が大きくなった場合でも、画面中央部での解
像度の劣化を防止することができる。なぜならば、例え
ば第１中間電極Ｇｍ１内部に形成されている縦長孔の形
状をさらに縦長化しても、画面中央部では、第1中間電
極Ｇｍ１の内部に形成された縦長孔は、実質的に集束も
発散もしない領域に配設されている為、主レンズの電位
分布は全く変化しないからである。

【００３８】なお、集束作用のグラフの上記凹部４３の
最低部４４は、集束力がゼロであることが理想である
が、多少のズレがあり、多少の集束力がこの凹部４３の
最低部４４にあっても、大きな問題とはならないが、あ
まりズレが大きいと、水平方向と垂直方向とで大きく異
なるレンズ倍率及び収差を有する電子レンズが形成され
てしまう。従って、上記最低部４４の有する集束力は、
ある適切な範囲内に設定する必要がある。また、例え
ば、主レンズ自体の集束力が大きい場合には、このズレ
が多少大きくても、主レンズ全体からみたズレ量は、相
対的に小さい。すなわち、このズレによる影響は、主レ
ンズ自体の集束力と相対的に関係しており、このズレ量
が主レンズの最大集束力の略半分以下であれば、良好な
結果を得ることができる。従って、上記最低部４４の水
平方向の集束力をＦｘmin、上記最低部４４の垂直方向
の集束力をＦｙmin、主レンズの最大集束力をＦmaxとす
ると、Ｆｘmin及びＦｙminを ‐Fmax/2 ≦ Fxmin ≦ Fmax/2 且つ、‐Fmax/2 ≦ Fymin ≦ Fmax/2 とすることが望ましい。

【００３９】なお、上記実施例では、中間電極が２つで
ある構造としたが、本発明は、特に上記構造に限定され
るものではなく、上述した効果を得ることができるので
あれば、例えば、中間電極が1つである構造でも良く、
また、逆に３つ以上の場合でも良く、本発明は中間電極
の個数に限定されるものではない。

【００４０】また、上記実施例では、主レンズ内に配設
された非対称電極が１つである構造としたが、非対称電
極が２つ以上である構造でも良いことは言うまでもな
く、本発明は、非対称電極の個数に限定されるものでは
ない。

【００４１】また、上記実施例では、主レンズ部分のみ
で偏向収差を補償する構造としたが、主レンズ部の大き
な発散領域と大きな集束領域との境界部に、非対称電極
を配設する構造と組み合わせたり、主レンズ部以外に４
極子レンズを配設する構造と組み合わせたりして使用し
ても良く、この場合には、設計裕度の向上等の効果が期
待できる。

【００４２】また、上記実施例では、主レンズ部の大き
な集束領域に集束作用のグラフに関して上記凹部４３を
形成する構造としたが、それとは対照的に、主レンズ部
の大きな発散領域に凸部（発散力が弱い部分）が形成さ
れ、その凸部の最高部（最も発散力が弱い部分）に実質
的に集束も発散もしない領域を形成し、その最高部の近
傍に非対称電極を配設する構造としても、同様の効果が
あることは言うまでもない。ただし、このような構造と
すると、電子ビーム速度が速い領域で４極子レンズが形
成される為、上記実施例に比べ４極子感度が小さくな
る。しかしながら、蛍光体スクリーン１２により近い側
に４極子レンズが形成される為、水平方向の電子ビーム
スポット径をさらに径小にすることができる。従って、
サイズや偏向角の小さい陰極線管装置には有効となる。

【００４３】また、上記実施例では、集束電極から最終
加速電極方向に向かって順次高くなる電圧を上記中間電
極Ｇｍ１、Ｇｍ２に印加する構造としたが、本発明は特
に上記構造に限定されるものではなく、上述した偏向収
差の補償作用と大口径化とを達成できるのであれば、例
えば、第１中間電極Ｇｍ１よりも第２中間電極Ｇｍ２の
電圧が高い構造であってもよいことは言うまでもない。

【００４４】また、上記実施例では、集束電極にダイナ
ミック電圧を印加する構造としたが、本発明は、特に上
記構造に限定されるものではなく、例えば、中間電極に
ダイナミック電圧を印加する構造としても良く、さらに
は複数の電極にダイナミック電圧を印加する構造として
も良い。

【００４５】また、上記実施例では、画面中央部で水平
方向と垂直方向とで略同程度のレンズ倍率及び収差を有
する電子レンズを形成する構造としたが、それとは逆
に、画面周辺部で水平方向と垂直方向とで略同程度のレ
ンズ倍率及び収差を有する電子レンズを形成し、第１中
間電極Ｇｍ１内部に横長孔を形成し、画面中央部で主レ
ンズに形成される４極子レンズの作用を補償するレンズ
を三極部等に設ける構造とすれば、上述した効果と同じ
効果を得ることができる。従って、画面周辺部で水平方
向と垂直方向とで略同程度のレンズ倍率及び収差を有す
る電子レンズを形成する構造としてもよい。

【００４６】また、上記実施例では、主レンズを電界拡
張型の構造としたが、さらに大口径化する為の手段とし
て、３電子ビームに共通な電界を有する重畳型レンズと
組み合わせても良い。なぜならば、中間電極に配設され
た非対称電極が上記最低部４４に形成される構成とすれ
ば本発明の効果を得ることができるからであり、従っ
て、主レンズを形成するどの電極にも、３電子ビームに
共通な電界を有する重畳型レンズを配設しても良い。

【００４７】また、上記実施例では、クオドラポテンシ
ャル型電子銃について説明したが、本発明は、バイポテ
ンシャル型、ユニポテンシャル型、トライポテンシャル
型電子銃など他の型の電子銃を有する陰極線管装置にも
適用できる。

【００４８】また、上記実施例では、インライン型のカ
ラー陰極線管装置について説明したが、上述した電子銃
は、３電子ビームに対応して３個独立の電子レンズを形
成する構成であるから、この発明は、デルタ型を備える
カラー陰極線管装置にも適用可能であり、また白黒陰極
線管装置など単電子ビームを放出する他の陰極線管装置
にも適用可能である。

【００４９】

【発明の効果】この発明においては、電子ビームを発生
する陰極と、集束電極、少なくとも１つ以上の中間電極
及び最終加速電極により構成される主レンズとで構成さ
れる電子銃を有する陰極線管装置において、前記主レン
ズは、前記集束電極側に位置され、集束力を有する集束
領域と前記最終加速電極側に位置され、発散力を有し、
前記集束領域に続く発散領域とを具備し、前記集束電極
側の集束領域には、非対称な形状を有する少なくとも1
つ以上の中間電極が配設され、前記集束領域の陰極線管
装置の管軸方向に沿う集束力を表す集束力曲線は、第１
及び第２レベルの集束力を有する凸部及びこの凸部間に
設けられ、この第１及び第２のレベルの集束力よりも十
分に小さな第３のレベルを有する凹部を有し、この第３
のレベルは、電子ビームに実質的に集束力或いは発散力
をも与えない、或いは、電子ビームに集束力或いは発散
力を与えたとしても十分に小さい集束力或いは発散力し
か与えない最低レベルに定められ、この最低レベルの領
域に前記非対称な形状を有する中間電極が位置され、前
記主レンズを形成する少なくとも1つ以上の電極に、電
子ビームの偏向に同期して変化するダイナミック電圧が
印可されることを特徴とする電子銃を有する陰極線管装
置が提供される。

【００５０】このような構造の陰極線管装置において
は、電子ビームが偏向されずに画面中央部にある場合に
は、第１及び第２中間電極が適切に配置され、また、適
切な電圧等が与えられると、上述したように陰極線管装
置の管軸近傍の主レンズが集束電極側に位置する大きな
集束領域と最終加速電極側に位置する大きな発散領域と
を有することとなる。大きな集束領域には、凹部が形成
され、その凹部の最低部には実質的に集束も発散もしな
い領域が形成され、その最低部或いはその近傍に第１中
間電極Ｇｍ１の内部に形成された縦長孔が配設される
と、第１中間電極の内部には非対称電極が配設されてい
るにも関わらず、水平方向の集束力と垂直方向の集束力
とでは略同程度の集束力となる。従って、水平方向と垂
直方向とで略同程度のレンズ倍率及び収差を有する電子
レンズが形成される。また、従来と同様に主レンズは、
大口径の拡張電界レンズに形成される為、画面中央部に
は、略真円でかつ径小の電子ビームスポットが形成され
る。

【００５１】一方、電子ビームが画面周辺部に偏向され
た場合、すなわち集束電極にダイナミック電圧が印加さ
れると、上述した偏向されていない場合の電位分布から
変化が生じ、第１中間電極内部に形成された縦長孔によ
り４極子レンズが形成され、水平方向の集束力と垂直方
向の集束力とでは集束力に差を生じ、この４極子レンズ
により、水平方向は集束作用を、垂直方向には発散作用
を受け、さらに、主レンズ自体が弱まる為、主レンズ全
体の効果として、水平方向は集束も発散もされず、垂直
方向にのみ強い発散作用を受けることとなる。従って、
従来と同様に、垂直方向については、偏向ヨークの非斉
一磁界から受ける垂直方向のオーバーフォーカス状態を
補償することができ、水平方向については、略フォーカ
ス状態となる。また、従来の電子銃に比べ、より蛍光体
スクリーン１２に近い側に４極子レンズが形成される
為、水平方向の電子ビームスポット径を従来の電子銃に
比べ径小にすることができる為、蛍光体スクリーン全域
に亘り電子ビームスポット径を小さく、かつ、均一にし
て、陰極線管装置の解像度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のインライン型カラー陰極線管装置の偏向
収差を説明する為の図である。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は、従来の電子銃の構造を概
略的に示す水平面内の断面図及び垂直面内の断面図であ
る。

【図３】この発明の一実施例に係る陰極線管装置を概略
的に示す断面図である。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は、図３に示される陰極線管
装置に組み込まれる電子銃の構造を概略的に示す水平面
内の断面図及び垂直面内の断面図である。

【図５】図４に示された電子銃の主レンズに配設される
非対称電極を示す正面図である。

【図６】図４に示された電子銃の主レンズ内における集
束力に関しての曲線図である。

【符号の説明】

Ｋ…カソードＧ１Ｇ１…第１グリッドＧ２…第２グリッドＧ３…第３グリッドＧ４…第４グリッドＧ５…第５グリッドＧ６…第６グリッドＧｍ１…第１中間電極Ｇｍ２…第２中間電極Ｔ…抵抗器１２…蛍光体スクリーン１５Ｇ…センタービーム１５Ｒ、１５Ｂ…一対のサイドビーム１６…電子銃４１…水平方向の集束力曲線４２…垂直方向の集束力曲線４３…凹部４４…最低部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項1】電子ビームを発生する陰極と、集束電極、
少なくとも１つ以上の中間電極及び最終加速電極により
構成される主レンズとで構成される電子銃を有する陰極
線管装置において、前記主レンズは、前記集束電極側に位置され、集束力を
有する集束領域と前記最終加速電極側に位置され、発散
力を有し、前記集束領域に続く発散領域とを具備し、前
記集束電極側の集束領域には、非対称な形状を有する少
なくとも1つ以上の中間電極が配設され、前記集束領域
の陰極線管装置の管軸方向に沿う集束力を表す集束力曲
線は、第１及び第２レベルの集束力を有する少なくとも
２つ以上の凸部及びこの凸部間に設けられ、この第１及
び第２のレベルの集束力よりも十分に小さな第３のレベ
ルを有する少なくとも１つ以上凹部を有し、この第３の
レベルは、電子ビームに実質的に集束力或いは発散力を
も与えない、或いは、電子ビームに集束力或いは発散力
を与えたとしても十分に小さい集束力或いは発散力しか
与えない最低レベルに定められ、この最低レベルの領域
近傍に前記非対称な形状を有する中間電極が位置され、
前記主レンズを形成する少なくとも1つ以上の電極に、
電子ビームの偏向に同期して変化するダイナミック電圧
が印可されることを特徴とする電子銃を有する陰極線管
装置。
【請求項２】前記最低レベルの集束力或いは発散力の絶
対値が、前記主レンズが有する最大集束力の絶対値の略
１／２以下であることを特徴とする請求項１に記載の陰
極線管装置。
【請求項３】前記集束電極側に位置する大きな集束領域
と前記最終加速電極側に位置する大きな発散領域との境
界部或いはこの近傍に、非対称な中間電極が配設される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の陰極線管装
置。
【請求項４】前記主レンズの前記カソード側に、少なく
とも1つ以上の４極子レンズを設け、前記4極子レンズを
形成する少なくとも１つ以上の電極に電子ビームの偏向
に同期して変化するダイナミック電圧が印可されること
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の
陰極線管装置。
【請求項５】電子ビームを発生する陰極と、集束電極、
少なくとも１つ以上の中間電極及び最終加速電極により
構成される主レンズとで構成される電子銃を有する陰極
線管装置において、前記主レンズは、前記集束電極側に位置され、集束力を
有する集束領域と前記最終加速電極側に位置され、発散
力を有し、前記集束領域に続く発散領域とを具備し、前
記最終加速電極側の発散領域には、非対称な形状を有す
る少なくとも1つ以上の中間電極が配設され、前記発散
領域の陰極線管装置の管軸方向に沿う集束力を表す集束
力曲線は、少なくとも1つ以上の凸部状に形成され、前
記凸部状の曲線は、少なくとも1つ以上の最高レベルの
部分を有し、この最高レベルは、電子ビームに実質的に
集束力或いは発散力をも与えない、或いは、電子ビーム
に集束力或いは発散力を与えたとしても十分に小さい集
束力或いは発散力しか与えないように定められ、この最
高レベルの部分近傍に前記非対称な形状を有する中間電
極が位置され、前記主レンズを形成する少なくとも1つ
以上の電極に、電子ビームの偏向に同期して変化するダ
イナミック電圧が印可されることを特徴とする電子銃を
有する陰極線管装置。
【請求項６】前記最高レベルの部分の集束力或いは発散
力の絶対値は、前記主レンズが有する最大発散力の絶対
値の略１／２以下であることを特徴とする請求項５に記
載の陰極線管装置。
【請求項７】電子ビームを発生する陰極と、集束電極、
少なくとも１つ以上の中間電極及び最終加速電極により
構成される主レンズとで構成される電子銃を有する陰極
線管装置において、前記主レンズは、前記集束電極側に位置され、集束力を
有する集束領域と前記最終加速電極側に位置され、発散
力を有し、前記集束領域に続く発散領域とを具備し、前
記集束電極側の集束領域及び前記最終加速電極側の発散
領域には、非対称な形状を有する少なくとも1つ以上の
中間電極が配設され、前記集束領域の陰極線管装置の管
軸方向に沿う集束力を表す集束力曲線は、第１及び第２
レベルの集束力を有する少なくとも２つ以上の凸部及び
この凸部間に設けられ、この第１及び第２のレベルの集
束力よりも十分に小さな第３のレベルを有する少なくと
も１つ以上の凹部を有し、この第３のレベルは、電子ビ
ームに実質的に集束力或いは発散力をも与えない、或い
は、電子ビームに集束力或いは発散力を与えたとしても
十分に小さい集束力或いは発散力しか与えない最低レベ
ルに定められ、この最低レベルの領域近傍に前記非対称
な形状を有する中間電極が配設され、前記最終加速電極
側の発散領域には、非対称な形状を有する少なくとも1
つ以上の中間電極が配設され、前記発散領域の陰極線管
装置の管軸方向に沿う集束力を表す集束力曲線は、少な
くとも1つ以上の凸部状に形成され、前記凸部状の曲線
は、少なくとも1つ以上の最高レベルの部分を有し、こ
の最高レベルは、電子ビームに実質的に集束力或いは発
散力をも与えない、或いは、電子ビームに集束力或いは
発散力を与えたとしても十分に小さい集束力或いは発散
力しか与えないように定められ、この最高レベルの部分
近傍に前記非対称な形状を有する中間電極され、前記主
レンズを形成する少なくとも1つ以上の電極に、電子ビ
ームの偏向に同期して変化するダイナミック電圧が印可
されることを特徴とする電子銃を有する陰極線管装置。
【請求項８】前記集束電極側に位置する大きな集束領域
と前記最終加速電極側に位置する大き発散領域との境界
部或いはこの近傍には、非対称な中間電極が配設される
ことを特徴とする請求項７に記載の陰極線管装置。