JP2004039583A - 投射形陰極線管装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】プロジェクションテレビジョンまたはプロジェクター等に使用される単電子ビーム方式投射形陰極線管の偏向歪みによる電子ビームの軌道を修正し、画面上における電子ビームの形状をほぼ丸形状に補正し、スクリーン上における表示画像のフォーカス性能を向上させる。
【解決手段】偏向ヨーク７が組み込まれたコイル支持部２０の水平偏向コイル７１の開口部側上下部に着磁方向が管軸方向（Ｚ軸）と交差する長さ方向（Ｘ軸）で互いに異なる一対のマグネット２３、２４を配設する。一対のマグネット２３、２４は、コイル支持体２０内の水平偏向コイル７１の開口側上下部に埋設されて保持固定される。
【選択図】 図２
【解決手段】偏向ヨーク７が組み込まれたコイル支持部２０の水平偏向コイル７１の開口部側上下部に着磁方向が管軸方向（Ｚ軸）と交差する長さ方向（Ｘ軸）で互いに異なる一対のマグネット２３、２４を配設する。一対のマグネット２３、２４は、コイル支持体２０内の水平偏向コイル７１の開口側上下部に埋設されて保持固定される。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、陰極線管装置に係り、プロジェクションテレビジョン、ビデオプロジェクター等の投写形画像表示装置に適用される投射形陰極線管装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、投写形画像表示装置には、赤、緑および青の各々に発色する３つの投射形陰極線管装置が搭載されており、各投射形陰極線管の画像は各パネル部の前面側に配設される各投写レンズによって拡大され、スクリーン上に投写されて合成される構造となっている。投射形陰極線管装置には、蛍光面側から電子銃方向に向かって偏向ヨーク、コンバーゼンスヨークおよびアライメントマグネット等が順次装着されて配置されており、電子銃から放射された電子ビームは偏向ヨークで発生する偏向磁界により偏向作用を受け、蛍光面上に到達する。
【０００３】
投写形画像表示装置においては、前述した３つの投射形陰極線管から投射された映像をスクリーン上で一致させるためにコンバーゼンスヨークで発生する磁界によりラスターの歪や３色ラスターの不一致（色ずれまたはミスコンバーゼンスと称する）の補正を行い、色ずれの無い画像を得ている。なお、この種の投射形陰極線管装置については、例えば特開平８−２８７８４５号公報などに開示されたものを挙げることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、偏向回路に供給する偏向電力を低減させつつ、表示画像のフォーカス性能を向上させるとともに、色ずれ補正効率を向上させるために偏向ヨークが装着される部分のネック部外径を、電子銃が収納される部分のネック部外径より径寸法を小さく構成した異径ネック方式の投射形陰極線管が開発されつつある。前述した色ずれ補正を行うためのコンバーゼンスヨークを、この異径ネック方式投射形陰極線管の相対的に外径寸法の小さいネック部（ネック径小部）に装着すると、コンバーゼンスヨーク自体の内径を縮小できるので、投写形画像表示装置のスクリーン上における色ずれ補正感度が向上する。
【０００５】
また、前述したフォーカス特性の改善を行うために電子銃は、主レンズを大口径とするほどその効果が得られ、相対的に外径寸法の大きいネック部（ネック径大部）に装着すると、そのレンズ口径を大きくすることができるので、投写形画像表示装置のスクリーン上における画質が向上する。さらに、偏向ヨークは、電子銃に近接して装着するほど偏向効率が良く、換言すれば、ネック部外径寸法を小さくするほど偏向電力が低減できる。具体的には、ネック径小部に偏向ヨークを設置した場合とネック径大部に偏向ヨークを設置した場合とでは偏向電力で約２５％程度の差があり、同一偏向回路で動作させることができない。このように構成される異径ネック方式投射形陰極線管を採用することによっては、ネック径小部に偏向ヨークを設置し、ネック径大部に電子銃を挿入した投射形陰極線管装置は偏向回路を変更することなしでネック径大部のみの構造で構成した投射形陰極線管装置に比較してほぼ同等の画質が得られることになる。
【０００６】
以上説明したような状況下で、異径ネック方式投射形陰極線管装置においては、コンバーゼンスヨークのネック径大部への装着及び偏向ヨークのネック径小部への装着を余儀なくされ、色ずれ補正感度の向上が課題とされていた。
【０００７】
しかしながら、このように構成された異形ネック方式投射形陰極線管装置においては、ネック径大部内に配設されている電子銃から放射される大口径レンズの電子ビームがネック径小部の偏向磁界軌道内を通過するため、偏向ヨークの偏向磁界の影響を強く受け、相対的に画面周辺部では、電子ビームの形状が歪むという偏向歪みを発生させていた。
【０００８】
本発明は、前述した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、表示画像のフォーカス性能を向上させるとともに、色ずれ補正効率を向上させ、かつ偏向歪みによる電子ビームの軌道を修正し、画面周辺部における画質を向上させた異径ネック方式の投射形陰極線管装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による投射形陰極線管装置は、偏向ヨークの開口部の上下に着磁方向が長さ方向で互いに異なる一対のマグネットを管軸方向に対して交差させて配設することにより、偏向磁界内に突入する電子ビームの軌道を修正し、縦長方向に歪んだ電子ビームをほぼ丸形状に近い電子ビーム形状に補正することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による他の投射形陰極線管装置は、偏向ヨークの開口部上下に配設した一対のマグネットに加えてこの一対のマグネット相互間に着磁方向が長さ方向で互いに異なる少なくとも一対のマグネットを管軸方向と同方向に向けて配設することにより、偏向磁界内に突入する電子ビームの軌道を修正し、縦長方向に歪んだ電子ビームをほぼ丸形に近い形状に補正し、放射状方向に歪んだ電子ビームをほぼ丸形に近い形状に補正することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明による投射形陰極線管装置の一実施例を説明する部分断面図である。図１において、この投射形陰極線管は、投写形テレビ（プロジェクションＴＶ）等に用いられ、パネル１とネック３の一端をファンネル２で接続され、ネック３の他端がステム５で封止した真空外囲器で構成されている。ステム５には、電子銃６の各電極に電圧を供給するための複数本ピン５１が植設されている。ベース４は、このステム５およびピン５１を保護するものである。
【００１２】
また、投射形陰極線管は、ほぼ矩形状のパネル１の内面に単色のほぼ矩形状の蛍光面が形成され、電子銃６から１本の電子ビームが発射される。そして、この電子ビームが偏向ヨーク７により水平及び垂直方向に偏向作用を受け、蛍光面上で走査することによって、画面が発光する。
【００１３】
パネル１は、外面がほぼ平坦な形状を有し、内面が電子銃６側に凸形状となるように形成されており、これによって凸レンズを形成している。本実施の形態では、パネル１の内面が球面状であり、その曲率半径Ｒは約３５０ｍｍ程度である。また、収差を低減させるためにパネル１の内面を非球面状に形成することもある。また、パネル１の中央のガラス肉厚Ｔｏは約１４．１ｍｍ程度である。パネル１の対角方向外形寸法は約７インチ程度であり、蛍光面の形成される有効画面の対角方向の寸法は約５．５インチ程度である。また、投射形陰極線管の全長Ｌ１は約２７６ｍｍ程度である。
【００１４】
ネック３は、ファンネル２側に接続されるネック径小部３１と、ステム５に封止されるネック径大部３２と、ネック径小部３１とネック径大部３２を繋ぐネック接続部３３とを有している。ネック径小部３１とファンネル２の遷移領域外周に偏向ヨーク７が設置される。ネック径小部３１の外径は約２９．１ｍｍ程度である。また、ネック径大部３２の内部には電子銃６が収納されている。このネック径大部３２の外径は、約３６．５ｍｍ程度であり、ネック径小部３１よりも約７ｍｍ程度大きな寸法を有して形成されている。このように外径寸法の異なるネックを有するタイプの投射形陰極線管を「異径ネック方式の陰極線管」と称する。ここで、ネック外径約２９．１ｍｍあるいはネック外径約３６．５ｍｍと称するのは、ネックの製造上の寸法誤差も考慮した実質的な数字を意味している。
【００１５】
このように、電子ビームを偏向する偏向ヨーク７の水平偏向コイル７１及び垂直偏向コイル７２は、外径寸法の小さいネック径小部３１に設置される。これによって、偏向電力を抑えることができる。この場合、この偏向電力は、ネック外径寸法が約３６．５ｍｍの場合に比して約２５％程度の節減になる。また、電子ビームを集束する電子銃６の主レンズ形成電極は外径の大きいネック径大部３２に収納されるので、電子レンズの径寸法を大きくすることができる。
【００１６】
また、電子銃６の第１グリッド電極（制御電極）６１は、カップ状に形成されており、電子ビームを放出するカソードは、第１グリッド電極６１内に収納されている。また、第２グリッド電極（加速電極）６２は、第１グリッド電極６１とともにプリフォーカスレンズを形成する。また、第３グリッド電極（第１陽極）６３には、最終電極となる第５グリッド電極（第２陽極）６５とほぼ同等の陽極電圧約３０ｋＶが印加される。一般には、投射形陰極線管の陽極電圧は約２５ｋＶ以上である。
【００１７】
ネック外径をビーム偏向領域とビーム集束領域とで異ならせると、機械的な制約から電子銃が蛍光面から遠ざかる。電子銃が蛍光面から遠ざかると、電子ビームのフォーカス特性が劣化する。しかし、投射形陰極線管では陽極電圧を上げることによって、フォーカス劣化の問題に容易に対処できる。投射形陰極線管では、最高陽極電圧を約３０ｋＶ以上で動作することも可能である。
【００１８】
また、第４グリッド電極（フォーカス電極）６４は、第４グリッド電極第１部材（フォーカス電極第１部材）６４１と、第４グリッド電極第２部材（フォーカス電極第２部材）６４２とに分割されて形成されており、いずれの電極部材にも約８ｋＶ程度のフォーカス電圧が印加される。このフォーカス電極第２部材６４２の蛍光面側は径寸法が大きくなっており、第２陽極６５の内部に入り込んで大口径最終段主レンズを形成している。この主レンズは、ネック外径が大きいほどフォーカス特性改善に効果的であり、そのレンズ口径を大きくすることができる。この最終段主レンズの中心位置は、前記フォーカス電極第２部材６４２の蛍光面側先端部ＭＬで定義され、最終段主レンズ位置ＭＬからパネル１の内面中央までの管軸方向距離Ｌ２は約１３９．７ｍｍ程度である。
【００１９】
また、投射形陰極線管は、高輝度を必要とするため、ビーム電流（カソード電流）は約４ｍＡ以上となる。このような大電流であっても、高いフォーカス性能を維持するために主レンズ口径を大きくできることは極めて重要である。ＰＲＴは蛍光面の電圧が高いため、特に大電流時の空間電荷の反発によるビームの広がりが比較的小さくなり、大電流時における蛍光面上の電子ビームスポットの大きさは、電子銃の球面収差によるビームの広がりによってほぼ決定される。すなわち、ＰＲＴにおいては、ネック径を異ならせて電子銃が蛍光面から遠ざかる影響よりも、電子銃のレンズ口径を大きくする影響のほうが大きい。
【００２０】
また、シールドカップ６６は、第２陽極６５と一体になって主レンズを形成している。シールドカップ６６の蛍光面側の径は徐々に小さくなっている。電子銃６の先端付近でネック接続部３３の外径が小さくなるのに対応して、当該電子銃６の先端付近の径も小さくし、電子銃６が蛍光面から大きく離れることを防止している。
【００２１】
単電子ビーム方式である投射形陰極線管は、インライン配列された３電子ビーム方式であるシャドウマスク形カラー陰極線管と異なって両サイド電子ビームとネック内壁との衝突を考慮しなくても良い。本発明に係わる異径ネック方式の投射形陰極線管では、相反する関係にある偏向電力の低減及び主レンズ径の拡大の両者を満足させるために前述したように可能な限りネック径大部３２とネック径小部３１とのネック径差を大きくしており、約５ｍｍ以上の差をつけると効果的である。
【００２２】
一方、ネック径大部３２とネック径小部３１とを繋いでいるネック接続部３３は、管軸方向に沿ってネック径が徐々に変化する領域であるためにネック径大部３２とネック径小部３１のネック径差が大きくなると、ネック接続部３３の管軸方向長さも拡大される。前述したようにネック径大部３２の外径寸法が約３６．５ｍｍ，ネック径小部３１の外径寸法が約２９．１ｍｍの場合、ネック接続部３３の管軸方向長さは約８ｍｍ程度となる。そして、このネック接続部３３は余剰スペースとなっている。
【００２３】
また、投射形陰極線管には、偏向ヨーク７よりベース４側にコンバーゼンスヨーク８、速度変調コイル９及びセンタリングマグネット１０、１１が実装されている。偏向ヨーク７は、電子ビームを水平方向に走査させる水平偏向コイル７１，電子ビームを垂直方向に走査させる垂直偏向コイル７２及び水平偏向コイル７１と垂直偏向コイル７２とを別々の位置に保持するコイルセパレータ７３を有している。偏向ヨーク７のベース４側（偏向中心付近）は、外径寸法の小さいネック径小部３１に装着されている。
【００２４】
なお、偏向ヨーク７は、ここでは詳細に図示されないが、具体的には、水平偏向コイル７１がコイル支持部内に組み込まれ、コイルセパレータ７３を介して垂直偏向コイル７２が組み込まれ、さらにこの垂直偏向コイル７２の外面側が磁性体からなるコアにより被覆されて保持固定され、ネック径小部３１に装着される構造となっている。
【００２５】
また、コンバーゼンスヨーク８はコンバーゼンス磁界を発生させるトロイダルコイルを有し、外径が大きいネック径大部３２からネック接続部３３に跨るように配置され、偏向ヨーク７のコイルセパレータ７３のベース４側端部に設けられたコンバーゼンスヨークホルダー８１に装着されている。コンバーゼンスヨーク８をネック径大部３２に装着したのは、ネック径小部３１のベース４側への延長によって電子銃最終段主レンズ位置ＭＬから蛍光面中央までの距離Ｌ２とＰＲＴの全長Ｌ１が大きくなり過ぎるのを防止するためである。
【００２６】
さらに、コンバーゼンスヨーク８は、その内面がほぼ円筒面状に形成され、管軸方向全体に沿ってネック径大部３２に対応した大きい内径を有している。これは、コンバーゼンスヨーク８をベース４側から装着するためである。コンバーゼンスヨーク８のネック接続部３３における内径がネック径大部３２と同じであるにもかかわらず、前述した余剰スペースとなっているネック接続部３３を利用してコンバーゼンスヨーク８のコイル全長を延ばしているので、コンバーゼンスヨーク８をネック径小部３１に装着しなくても色ずれ補正感度が向上する。
【００２７】
なお、色ずれ補正感度を向上させるためにコンバーゼンスヨーク８の全長をベース４側に延長することも考えられる。しかし、コンバーゼンスヨーク８よりベース４側に速度変調コイル９及びセンタリングマグネット１０、１１等のネック部品がネック部品ホルダー１３を介してクランプ１２で固定されているので、コンバーゼンスヨーク８がこれらのネック部品と干渉を起こさないように配慮する必要がある。また、コンバーゼンスヨーク８のコイルの管軸方向中央位置ＣＹが電子銃の最終段主レンズ位置ＭＬからベース４側にずれて、電子ビームの集束作用に影響を及ぼす可能性がある。したがって、前記コンバーゼンスヨーク８の管軸方向コイル中心位置ＣＹは、最終段主レンズ位置ＭＬより蛍光面側に配置されるのが好ましい。
【００２８】
速度変調コイル９は画像のコントラストを向上させるために使用される。この速度変調コイル９は、外径が約３６．５ｍｍのネック径大部３２に設置されるため、色ずれ補正感度が問題となる。速度変調コイル９の感度を向上させるためにフォーカス電極６４がフォーカス電極第１部材６４１とフォーカス電極第２部材６４２とに分割され、第１部材６４１と、第２部材６４２との間にギャップを形成して速度変調コイル９の磁界を電子ビームに作用し易くしている。
【００２９】
図２は本発明による投射形陰極線管装置の一実施例における偏向ヨークの構成図である。図２（ａ）は蛍光面側から見た平面図、図２（ｂ）はその側面図であり、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図２において、偏向ヨーク７は、絶縁性機能及び支持機能を有する合成樹脂材によりほぼラッパ状に成形されたコイル支持体２０内に水平偏向コイル７１が組み込まれて保持固定されており、さらに図示されないが一体成形されたコイルセパレータ７３を介して垂直偏向コイル７２が組み込まれている。この垂直偏向コイル７２の外面側には磁性体よりなるコア２１により被覆されて図１に示すネック径小部３１に装着されてバンド２２より締め付け固定される構造となっている。
【００３０】
また、偏向ヨーク７が組み込まれたコイル支持部２０の水平偏向コイル７１の開口部側上下部には、着磁方向が管軸方向（Ｚ軸）と交差する長さ方向（Ｘ軸）で互いに異なる一対のマグネット２３，２４が配設されている。この一対のマグネット２３，２４の取り付け位置は、コイル支持体２０内の水平偏向コイル７１の開口側上下部に埋設されて保持固定される構造となっている。
【００３１】
異形ネック方式の投射形陰極線管は、ネック３の径が大きいことから、偏向ヨーク７を先に組み立ててしまうと、ネック３側から挿入することができない。このために偏向ヨーク７は組立てて調整後に取り付けるものではなく、投射形陰極線管へ直接組み込みながら、調整することが必要である。
【００３２】
ここで、組み立てにおいて、水平偏向コイル７１はコイル支持体２０の内側に組み込まれ、図示しないコイルセパレータ７３により押さえられるので、比較的に組み込み時に発生し易い取り付け位置の変動などによるバラツキは少ない。
【００３３】
しかしながら、垂直偏向コイル７２は、水平偏向コイル７１との絶縁性を保持させるためにコイルセパレータ７３の外面側に取り付けられる。このために垂直偏向コイル７１の外形寸法が大き過ぎると、コア２１を組み込むことが不可能となる。
【００３４】
このコア２１を組み込み易くするためには、対になっている垂直偏向コイル７２が適度な力で組み合うような一種の弾性構造を持たせる必要があり、この弾性の寸法を吸収するためには一対の垂直偏向コイル７２相互間の合わせ目間隔寸法を広げる必要がある。
【００３５】
図３は図２で説明した垂直偏向コイル７２の構成図であり、図３（ａ）は上面から見た平面図、図３（ｂ）蛍光面側から見た平面図である。図３において、対になっている垂直偏向コイル７２相互間の間隔Ｄを０．８ｍｍ以下に設定している。
【００３６】
図４は図３に示す一対の垂直偏向コイル７２相互間の間隔Ｄにより磁界分布が変化する様子を示した磁界の模式図である。図４において、一対の垂直偏向コイル７２は、通常は湾曲したバレル（樽形）と称するバレル磁界ＢＡを形成している。前述したように垂直偏向コイル７２の外形寸法がコイルセパレータ７３の外径寸法よりも小さい場合には、一対の垂直偏向コイル７２相互間の合わせ目間隔を広くする必要性から、図４（ｂ）に示すように合わせ目間隔Ｄが大きくなり、隙間が生じる。
【００３７】
また、この一対の垂直偏向コイル７２相互間が接近（間隔Ｄが小さい）している場合、磁界はバレル状に湾曲している。間隔Ｄが大きい場合、バレル状に湾曲した磁界が歪む。
【００３８】
垂直偏向磁界は、電子ビームを上下方向に延ばす作用をもっている。
【００３９】
図４（ａ）は間隔Ｄが小さい垂直偏向コイルの断面図である。図４（ｂ）は図４（ａ）の垂直偏向コイルによって形成される磁界ＢＡ１と電子ビームの通過位置との関係を示す図である。画面コーナ部に偏向される電子ビームが通過する領域の磁界は湾曲度が強い。そのため、画面コーナ部に偏向される電子ビームＢ１は画面のＹ軸上に偏向される電子ビームより垂直方向に受ける力が弱い。
【００４０】
図４（ｃ）は間隔Ｄが大きい垂直偏向コイルの断面図である。図４（ｄ）は図４（ｃ）の垂直偏向コイルによって形成される磁界ＢＡ２と電子ビームの通過位置との関係を示す図である。間隔Ｄが大きいと、その隙間に偏向磁界が入りこみ、偏向磁界が歪む。間隔Ｄが大きいＹ軸近傍において、磁界ＢＡ２は湾曲度が大きく、Ｙ軸から離れた位置では湾曲度が小さい。
【００４１】
Ｙ軸近傍では湾曲した磁界ＢＡ２の湾曲度が強い。そのため、画面上下部では垂直方向に偏向する力が弱い。一方、Ｙ軸から離れた位置ではバレル状に湾曲した磁界ＢＡ２の湾曲度が弱い。そのため、画面コーナ部に偏向される電子ビームＢ２は図４（ｂ）の電子ビームＢ１より偏向磁界からの垂直方向に受ける力が強い。結果として、電子ビームＢ２は画面上で歪んだ電子ビームスポット形状となる。
【００４２】
図５（ａ）は画面上の電子ビームスポット形状を示す図であり、左右の垂直偏向コイル７２を接触させた状態で、すなわち図４（ａ）の状態で、電子ビームのスポット形状が画面（蛍光面）Ｇ各部位で円形となるように磁界分布を調節してある。ここで、電子銃と画面Ｇとの幾何学的な寸法差による多少の形状変形は避けられないが、このように画面Ｇのほぼ全域にわたって電子ビームスポット形状が丸形となることが望ましい。
【００４３】
しかしながら、偏向ヨークを組み立てる際に、間隔Ｄが大きくなることがある。図５（ｂ）は図４（ｂ）の垂直偏向コイルを用いた場合の電子ビームスポット形状である。電子ビームＢ２は垂直方向に強く力をうけるため、画面Ｇ上での電子ビームスポット形状が歪む。現実的には、電子ビームは水平偏向成分も受けるため、画面Ｇ上での電子ビームスポット形状は放射方向に延びた形状になる。
【００４４】
垂直偏向コイルの間隔Ｄを変化させることで画面Ｇ上の電子ビームのスポット形状を変化させることができる。しかしながら、画面コーナ部と画面上下部の電子ビームスポット形状はトレードオフの関係にある。すなわち、垂直偏向コイルの間隔Ｄを広くすると、画面コーナ部に偏向される電子ビームは垂直方向に延ばされる力を強く受け、このとき画面上下部に偏向される電子ビームは垂直方向に延ばされる力を弱く受ける。
【００４５】
一方、垂直偏向コイルの間隔Ｄを狭くすると、画面コーナ部に偏向される電子ビームは垂直方向に延ばされる力を弱く受け、このとき画面上下部に偏向される電子ビームは垂直方向に延ばされる力を強く受ける。
【００４６】
このように画面Ｇ上の上下部およびコーナ部と垂直偏向コイル７２の合わせ目間隔Ｄとの関係は相反する関係にある。これを改善するためには、画面Ｇの上下部は、一対のマグネット２３，２４を用いて偏向ヨーク７内に突入する電子ビームの軌道を修正し、画面上における電子ビームの形状を補正する。
【００４７】
図６は図２で説明した偏向ヨーク７の開口部の上下に着磁方向が互いに異なる一対のマグネット２３，２４を配設した構成による画面Ｇ上での電子ビーム軌道の補正状態を説明する模式図である。図６において、電流の方向Ｉとし、一対のマグネット２３，２４による磁界方向をＨとしたとき、補正が加わる方向Ｆはフレミングの法則により白抜きの矢印で示すようなＸ軸方向に向かって作用する。
【００４８】
この補正方向Ｆによって画面Ｇの上下ポイントで発生していた楕円状電子ビームＢが図７に示すようにほぼ丸形状の電子ビームＢ形状に補正されることになる。この結果、偏向歪みの影響を受けない場合の理想的な電子ビーム形状とほぼ同等の電子ビーム形状が得られることになる。
【００４９】
また、このような構成に加えて前述した一対の垂直偏向コイル７２の合わせ目間隔Ｄを０．８ｍｍ以下に設定することにより、偏向ヨーク７の組み立て時の寸法を吸収できるとともに、組み立てが容易となり、さらに電子ビームの軌道を修正し、電子ビーム形状をほぼ丸形状に補正し、ほぼ丸形状の電子ビーム形状が得られるという両立の効果が得られることになる。
【００５０】
図８は本発明による投射形陰極線管装置の他の実施例を説明するための偏向ヨークの構成図である。図８（ａ）は蛍光面側から見た平面図、図８（ｂ）はその側面図であり、図２と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図８において、図２の構成と異なる点は、ラッパ状に形成されたコイル支持部２０の上下部に配設された一対のマグネット２３，２４の周方向相互間に管軸方向（Ｚ軸方向）に着磁方向が互いに異なる二対のマグネット２５，２６，２７，２８が所定の間隔を有して配設されている。これらの二対のマグネット２５，２６，２７，２８の取り付け位置は、コイル支持体２０内の水平偏向コイル７１の開口部側で管軸方向と同方向に向けて装着されて保持固定される構造となっている。
【００５１】
この場合、これら二対のマグネット２５，２６，２７，２８のうち、第１の一対のマグネット２５及びマグネット２６は、偏向ヨーク７の開口上部のマグネット２３を中心としてＹ軸方向から周方向に向かってそれぞれ２５度±１０度の間隔を持たせて配置され、さらに第２の一対のマグネット２７，マグネット２８も同様にマグネット２４を中心としてＹ軸方向から周方向に向かってそれぞれ２５度±１０度の間隔を持たせて配置されている。
【００５２】
図９は図８で説明した偏向ヨーク７の開口部でコイル支持部２０の上下部に配設された一対のマグネット２３，２４の周方向相互間に管軸方向（Ｚ軸方向）に着磁方向が互いに異なる二対のマグネット２５、２６、２７、２８が所定の間隔を有して配設した構成による画面Ｇ上における電子ビーム軌道の補正状態を説明する模式図である。
【００５３】
図９において、電子ビームの偏向中心に向かって流れる電流の方向をＩとし、一対のマグネット２６，２８による磁界の方向をＭ１，Ｍ２としたとき、補正が加わる方向Ｆはフレミングの法則により白抜きの矢印で示すようなＸ軸方向に向かって作用する。なお、図９では、画面Ｇに向かって右側部分、つまり一対のマグネット２６、２８の作用についてのみ図示したが、Ｙ軸に対称となる方向の一対のマグネット２５，２７の作用については、図示されていないが、画面Ｇの左側部分にＹ軸に対して幾何学的対称となり、同様にＸ軸方向に向かって作用する。
【００５４】
これによって図５（ｂ）に示すような画面Ｇ上の上下ポイントで発生していた楕円状電子ビームＢのみならず、画面Ｇ上の左右の各ポイントにおいて発生していた楕円状電子ビームを図７に示すようにほぼ丸形状の電子ビームＢ形状に補正されることになる。この結果、図５（ａ）に示したような偏向歪みの影響を受けない場合の理想的な電子ビームＢの形状とほぼ同等の電子ビーム形状が画面Ｇ上の全域にわたって得られることになる。
【００５５】
また、このような構成において、第１の一対のマグネット２５およびマグネット２６は、偏向ヨーク７の開口上部のマグネット２３を中心としてＹ軸から周方向に向かってそれぞれ２５度±１０度の範囲の間隔を持たせて配設し、さらに第２の一対のマグネット２７およびマグネット２８も同様にマグネット２４を中心としてＹ軸から周方向に向かってそれぞれ２５度±１０度の範囲の間隔を持たせて配設し、各マグネット２５、２６、２７、２８の配設位置を前記±１０度の範囲内で適宜調節して装着することにより、投写形陰極線管装置における通常用いられる４：３の画面エリアのほか１６：９のワイドスクリーンエリアにも対応することができ、偏向電力を増大させることなく、大口径レンズとほぼ同等の画質（フォーカス）を得ることができる。
【００５６】
図１０はプロジェクションテレビジョンのシステム概念を示す模式図である。プロジェクションテレビジョンでは、図１０に示すように赤色用投射形陰極線管装置ｒＰＲＴ，緑色用投射形陰極線管装置ｇＰＲＴおよび青色用投射形陰極線管装置ｂＰＲＴの３本の投射形陰極線管からの画像を、各レンズＬＮＳを通してスクリーンＳＲＮにコンバーゼンスさせて投射画像を形成する。このコンバーゼンスの粗調整は各投射形陰極線管を互いに傾斜させて行なわれるが、微調整は各投射形陰極線管に取り付けられたコンバーゼンスヨーク８によって行なわれる。
【００５７】
図１１は背面投写形プロジェクションテレビの概略断面図である。投射形陰極線管ＰＲＴから放射された画像はレンズＬＮＳで拡大され、鏡ＭＲで反射されてスクリーンＳＲＮに投写される。投射形陰極線管ＰＲＴに実装されたコンバーゼンスヨーク８にはコンバーゼンス駆動回路ＣＧＣが接続されている。本発明による投射形陰極線管に装着された偏向ヨーク７に一対のマグネットまたはこれに加えて少なくとも一対のマグネットを配設することによりスクリーンＳＲＮ上にフォーカス特性の良好な画像を投写させることができる。
【００５８】
また、プロジェクションテレビは３本の投射形陰極線管を使用するため、偏向電力の節減または電子ビームの形状補正効果の向上は、通常のテレビの場合に比較して約３倍の効果がある。さらにプロジェクションテレビは、通常は画面対角サイズが公称４０インチ以上の大画面である。このような大画面において、通常のＮＴＳＣ信号では走査線が目立ち、画質を劣化させる。これを防止するためにプロジェクションテレビでは、走査線数の多いＡｄｖａｎｃｅｄ−ＴＶ方式を採用することが多い。この場合、走査線数は通常のＮＴＳＣ方式の２〜３倍になり、偏向電力が増大する。また、高精度な色ずれ補正が要求される。したがって、本発明による投射形陰極線管を用いれば、プロジェクションテレビジョンにおける偏向電力を増大させることなく、電子ビームの形状補正効果によるフォーカス性能の向上は極めて大きな効果がある。
【００５９】
なお、本発明は、投射形陰極線管として異形ネック方式のプロジェクション用投射形陰極線管に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、３本の投射形陰極線管を用いる一般のプロジェクション用陰極線管に適用しても前述とほぼ同様な効果が得られることは勿論である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による投射形陰極線管装置によれば、偏向ヨークの開口部上下に着磁方向が長さ方向で互いに異なる一対のマグネットを配設したことにより、偏向歪みを受けた電子ビームの軌道を修正し、画面上の上下ポイントにおける電子ビームの形状をほぼ丸形状に補正することができるので、スクリーン上におけるフォーカス性能を大幅に向上させ、正規の映像信号に近い表示画像を再現できるという極めて優れた効果が得られる。
【００６１】
また、本発明による他の投射形陰極線管装置によれば、偏向ヨークの開口部の上下に配設した着磁方向が互いに異なる一対のマグネットの周方向相互間に管軸方向と同方向に着磁した少なくとも一対のマグネットを配設したことにより、偏向歪みを受けた電子ビームの軌道を修正し、画面上の全域にわたって電子ビームの形状をほぼ丸形状に補正することができるので、スクリーン上の全域におけるフォーカス性能を大幅に向上させ、正規の映像信号に近い表示画像を再現できるという極めて優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による投射形陰極線管装置の構成を示す部分断面図である。
【図２】本発明による投射形陰極線管装置の一実施の形態を説明する偏向ヨークの構成図である。
【図３】図２に示す偏向ヨークに組み込まれる垂直偏向コイルの構成の説明図である。
【図４】図３に示す一対の垂直偏向コイルのコイル相互間におけるバレル磁界の変化を説明する模式図である。
【図５】水平偏向コイルにより発生する偏向歪みに影響される画面上での電子ビームの形状を示す模式図である。
【図６】図２に示す偏向ヨークにより電子ビームの軌道が補正される状態を説明する模式図である。
【図７】図２に示す水平偏向ヨークによる画面上での電子ビームの形状を示す模式図である。
【図８】本発明による投射形陰極線管装置の他の実施の形態による偏向ヨークの構成図である。
【図９】図８に示す偏向ヨークにより電子ビームの軌道が補正される状態を説明する模式図である。
【図１０】プロジェクションＴＶのシステム概念を示す模式図である。
【図１１】背面投写形プロジェクションＴＶの概略断面図である。
【符号の説明】
１ パネル
２ ファンネル
３ ネック
３１ ネック径小部
３２ ネック径大部
３３ ネック接続部
４ ベース
５ ステム
５１ ピン
６ 電子銃
６１ 第１グリッド電極（制御電極）
６２ 第２グリッド電極（加速電極）
６３ 第３グリッド電極（第１陽極）
６４ 第４グリッド電極（フォーカス電極）
６４１ 第４グリッド電極第１部材
６４２ 第４グリッド電極第２部材
６５ 第５グリッド電極（第２陽極）
６６ シールドカップ
７ 偏向ヨーク
７１ 水平偏向コイル
７２ 垂直偏向コイル
７３ コイルセパレータ
８ コンバーゼンスヨーク
８１ コンバーゼンスヨークホルダー
９ 速度変調コイル
１０ センタリング（２極）マグネット
１１ センタリング（２／４極）マグネット
１２ クランプ
１３ ネック部品ホルダー
２０ コイル支持体
２１ コア
２２ マグネット
２３ マグネット
２４ マグネット
２５ マグネット
２６ マグネット
２７ マグネット。
【発明の属する技術分野】
本発明は、陰極線管装置に係り、プロジェクションテレビジョン、ビデオプロジェクター等の投写形画像表示装置に適用される投射形陰極線管装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、投写形画像表示装置には、赤、緑および青の各々に発色する３つの投射形陰極線管装置が搭載されており、各投射形陰極線管の画像は各パネル部の前面側に配設される各投写レンズによって拡大され、スクリーン上に投写されて合成される構造となっている。投射形陰極線管装置には、蛍光面側から電子銃方向に向かって偏向ヨーク、コンバーゼンスヨークおよびアライメントマグネット等が順次装着されて配置されており、電子銃から放射された電子ビームは偏向ヨークで発生する偏向磁界により偏向作用を受け、蛍光面上に到達する。
【０００３】
投写形画像表示装置においては、前述した３つの投射形陰極線管から投射された映像をスクリーン上で一致させるためにコンバーゼンスヨークで発生する磁界によりラスターの歪や３色ラスターの不一致（色ずれまたはミスコンバーゼンスと称する）の補正を行い、色ずれの無い画像を得ている。なお、この種の投射形陰極線管装置については、例えば特開平８−２８７８４５号公報などに開示されたものを挙げることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、偏向回路に供給する偏向電力を低減させつつ、表示画像のフォーカス性能を向上させるとともに、色ずれ補正効率を向上させるために偏向ヨークが装着される部分のネック部外径を、電子銃が収納される部分のネック部外径より径寸法を小さく構成した異径ネック方式の投射形陰極線管が開発されつつある。前述した色ずれ補正を行うためのコンバーゼンスヨークを、この異径ネック方式投射形陰極線管の相対的に外径寸法の小さいネック部（ネック径小部）に装着すると、コンバーゼンスヨーク自体の内径を縮小できるので、投写形画像表示装置のスクリーン上における色ずれ補正感度が向上する。
【０００５】
また、前述したフォーカス特性の改善を行うために電子銃は、主レンズを大口径とするほどその効果が得られ、相対的に外径寸法の大きいネック部（ネック径大部）に装着すると、そのレンズ口径を大きくすることができるので、投写形画像表示装置のスクリーン上における画質が向上する。さらに、偏向ヨークは、電子銃に近接して装着するほど偏向効率が良く、換言すれば、ネック部外径寸法を小さくするほど偏向電力が低減できる。具体的には、ネック径小部に偏向ヨークを設置した場合とネック径大部に偏向ヨークを設置した場合とでは偏向電力で約２５％程度の差があり、同一偏向回路で動作させることができない。このように構成される異径ネック方式投射形陰極線管を採用することによっては、ネック径小部に偏向ヨークを設置し、ネック径大部に電子銃を挿入した投射形陰極線管装置は偏向回路を変更することなしでネック径大部のみの構造で構成した投射形陰極線管装置に比較してほぼ同等の画質が得られることになる。
【０００６】
以上説明したような状況下で、異径ネック方式投射形陰極線管装置においては、コンバーゼンスヨークのネック径大部への装着及び偏向ヨークのネック径小部への装着を余儀なくされ、色ずれ補正感度の向上が課題とされていた。
【０００７】
しかしながら、このように構成された異形ネック方式投射形陰極線管装置においては、ネック径大部内に配設されている電子銃から放射される大口径レンズの電子ビームがネック径小部の偏向磁界軌道内を通過するため、偏向ヨークの偏向磁界の影響を強く受け、相対的に画面周辺部では、電子ビームの形状が歪むという偏向歪みを発生させていた。
【０００８】
本発明は、前述した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、表示画像のフォーカス性能を向上させるとともに、色ずれ補正効率を向上させ、かつ偏向歪みによる電子ビームの軌道を修正し、画面周辺部における画質を向上させた異径ネック方式の投射形陰極線管装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による投射形陰極線管装置は、偏向ヨークの開口部の上下に着磁方向が長さ方向で互いに異なる一対のマグネットを管軸方向に対して交差させて配設することにより、偏向磁界内に突入する電子ビームの軌道を修正し、縦長方向に歪んだ電子ビームをほぼ丸形状に近い電子ビーム形状に補正することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による他の投射形陰極線管装置は、偏向ヨークの開口部上下に配設した一対のマグネットに加えてこの一対のマグネット相互間に着磁方向が長さ方向で互いに異なる少なくとも一対のマグネットを管軸方向と同方向に向けて配設することにより、偏向磁界内に突入する電子ビームの軌道を修正し、縦長方向に歪んだ電子ビームをほぼ丸形に近い形状に補正し、放射状方向に歪んだ電子ビームをほぼ丸形に近い形状に補正することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明による投射形陰極線管装置の一実施例を説明する部分断面図である。図１において、この投射形陰極線管は、投写形テレビ（プロジェクションＴＶ）等に用いられ、パネル１とネック３の一端をファンネル２で接続され、ネック３の他端がステム５で封止した真空外囲器で構成されている。ステム５には、電子銃６の各電極に電圧を供給するための複数本ピン５１が植設されている。ベース４は、このステム５およびピン５１を保護するものである。
【００１２】
また、投射形陰極線管は、ほぼ矩形状のパネル１の内面に単色のほぼ矩形状の蛍光面が形成され、電子銃６から１本の電子ビームが発射される。そして、この電子ビームが偏向ヨーク７により水平及び垂直方向に偏向作用を受け、蛍光面上で走査することによって、画面が発光する。
【００１３】
パネル１は、外面がほぼ平坦な形状を有し、内面が電子銃６側に凸形状となるように形成されており、これによって凸レンズを形成している。本実施の形態では、パネル１の内面が球面状であり、その曲率半径Ｒは約３５０ｍｍ程度である。また、収差を低減させるためにパネル１の内面を非球面状に形成することもある。また、パネル１の中央のガラス肉厚Ｔｏは約１４．１ｍｍ程度である。パネル１の対角方向外形寸法は約７インチ程度であり、蛍光面の形成される有効画面の対角方向の寸法は約５．５インチ程度である。また、投射形陰極線管の全長Ｌ１は約２７６ｍｍ程度である。
【００１４】
ネック３は、ファンネル２側に接続されるネック径小部３１と、ステム５に封止されるネック径大部３２と、ネック径小部３１とネック径大部３２を繋ぐネック接続部３３とを有している。ネック径小部３１とファンネル２の遷移領域外周に偏向ヨーク７が設置される。ネック径小部３１の外径は約２９．１ｍｍ程度である。また、ネック径大部３２の内部には電子銃６が収納されている。このネック径大部３２の外径は、約３６．５ｍｍ程度であり、ネック径小部３１よりも約７ｍｍ程度大きな寸法を有して形成されている。このように外径寸法の異なるネックを有するタイプの投射形陰極線管を「異径ネック方式の陰極線管」と称する。ここで、ネック外径約２９．１ｍｍあるいはネック外径約３６．５ｍｍと称するのは、ネックの製造上の寸法誤差も考慮した実質的な数字を意味している。
【００１５】
このように、電子ビームを偏向する偏向ヨーク７の水平偏向コイル７１及び垂直偏向コイル７２は、外径寸法の小さいネック径小部３１に設置される。これによって、偏向電力を抑えることができる。この場合、この偏向電力は、ネック外径寸法が約３６．５ｍｍの場合に比して約２５％程度の節減になる。また、電子ビームを集束する電子銃６の主レンズ形成電極は外径の大きいネック径大部３２に収納されるので、電子レンズの径寸法を大きくすることができる。
【００１６】
また、電子銃６の第１グリッド電極（制御電極）６１は、カップ状に形成されており、電子ビームを放出するカソードは、第１グリッド電極６１内に収納されている。また、第２グリッド電極（加速電極）６２は、第１グリッド電極６１とともにプリフォーカスレンズを形成する。また、第３グリッド電極（第１陽極）６３には、最終電極となる第５グリッド電極（第２陽極）６５とほぼ同等の陽極電圧約３０ｋＶが印加される。一般には、投射形陰極線管の陽極電圧は約２５ｋＶ以上である。
【００１７】
ネック外径をビーム偏向領域とビーム集束領域とで異ならせると、機械的な制約から電子銃が蛍光面から遠ざかる。電子銃が蛍光面から遠ざかると、電子ビームのフォーカス特性が劣化する。しかし、投射形陰極線管では陽極電圧を上げることによって、フォーカス劣化の問題に容易に対処できる。投射形陰極線管では、最高陽極電圧を約３０ｋＶ以上で動作することも可能である。
【００１８】
また、第４グリッド電極（フォーカス電極）６４は、第４グリッド電極第１部材（フォーカス電極第１部材）６４１と、第４グリッド電極第２部材（フォーカス電極第２部材）６４２とに分割されて形成されており、いずれの電極部材にも約８ｋＶ程度のフォーカス電圧が印加される。このフォーカス電極第２部材６４２の蛍光面側は径寸法が大きくなっており、第２陽極６５の内部に入り込んで大口径最終段主レンズを形成している。この主レンズは、ネック外径が大きいほどフォーカス特性改善に効果的であり、そのレンズ口径を大きくすることができる。この最終段主レンズの中心位置は、前記フォーカス電極第２部材６４２の蛍光面側先端部ＭＬで定義され、最終段主レンズ位置ＭＬからパネル１の内面中央までの管軸方向距離Ｌ２は約１３９．７ｍｍ程度である。
【００１９】
また、投射形陰極線管は、高輝度を必要とするため、ビーム電流（カソード電流）は約４ｍＡ以上となる。このような大電流であっても、高いフォーカス性能を維持するために主レンズ口径を大きくできることは極めて重要である。ＰＲＴは蛍光面の電圧が高いため、特に大電流時の空間電荷の反発によるビームの広がりが比較的小さくなり、大電流時における蛍光面上の電子ビームスポットの大きさは、電子銃の球面収差によるビームの広がりによってほぼ決定される。すなわち、ＰＲＴにおいては、ネック径を異ならせて電子銃が蛍光面から遠ざかる影響よりも、電子銃のレンズ口径を大きくする影響のほうが大きい。
【００２０】
また、シールドカップ６６は、第２陽極６５と一体になって主レンズを形成している。シールドカップ６６の蛍光面側の径は徐々に小さくなっている。電子銃６の先端付近でネック接続部３３の外径が小さくなるのに対応して、当該電子銃６の先端付近の径も小さくし、電子銃６が蛍光面から大きく離れることを防止している。
【００２１】
単電子ビーム方式である投射形陰極線管は、インライン配列された３電子ビーム方式であるシャドウマスク形カラー陰極線管と異なって両サイド電子ビームとネック内壁との衝突を考慮しなくても良い。本発明に係わる異径ネック方式の投射形陰極線管では、相反する関係にある偏向電力の低減及び主レンズ径の拡大の両者を満足させるために前述したように可能な限りネック径大部３２とネック径小部３１とのネック径差を大きくしており、約５ｍｍ以上の差をつけると効果的である。
【００２２】
一方、ネック径大部３２とネック径小部３１とを繋いでいるネック接続部３３は、管軸方向に沿ってネック径が徐々に変化する領域であるためにネック径大部３２とネック径小部３１のネック径差が大きくなると、ネック接続部３３の管軸方向長さも拡大される。前述したようにネック径大部３２の外径寸法が約３６．５ｍｍ，ネック径小部３１の外径寸法が約２９．１ｍｍの場合、ネック接続部３３の管軸方向長さは約８ｍｍ程度となる。そして、このネック接続部３３は余剰スペースとなっている。
【００２３】
また、投射形陰極線管には、偏向ヨーク７よりベース４側にコンバーゼンスヨーク８、速度変調コイル９及びセンタリングマグネット１０、１１が実装されている。偏向ヨーク７は、電子ビームを水平方向に走査させる水平偏向コイル７１，電子ビームを垂直方向に走査させる垂直偏向コイル７２及び水平偏向コイル７１と垂直偏向コイル７２とを別々の位置に保持するコイルセパレータ７３を有している。偏向ヨーク７のベース４側（偏向中心付近）は、外径寸法の小さいネック径小部３１に装着されている。
【００２４】
なお、偏向ヨーク７は、ここでは詳細に図示されないが、具体的には、水平偏向コイル７１がコイル支持部内に組み込まれ、コイルセパレータ７３を介して垂直偏向コイル７２が組み込まれ、さらにこの垂直偏向コイル７２の外面側が磁性体からなるコアにより被覆されて保持固定され、ネック径小部３１に装着される構造となっている。
【００２５】
また、コンバーゼンスヨーク８はコンバーゼンス磁界を発生させるトロイダルコイルを有し、外径が大きいネック径大部３２からネック接続部３３に跨るように配置され、偏向ヨーク７のコイルセパレータ７３のベース４側端部に設けられたコンバーゼンスヨークホルダー８１に装着されている。コンバーゼンスヨーク８をネック径大部３２に装着したのは、ネック径小部３１のベース４側への延長によって電子銃最終段主レンズ位置ＭＬから蛍光面中央までの距離Ｌ２とＰＲＴの全長Ｌ１が大きくなり過ぎるのを防止するためである。
【００２６】
さらに、コンバーゼンスヨーク８は、その内面がほぼ円筒面状に形成され、管軸方向全体に沿ってネック径大部３２に対応した大きい内径を有している。これは、コンバーゼンスヨーク８をベース４側から装着するためである。コンバーゼンスヨーク８のネック接続部３３における内径がネック径大部３２と同じであるにもかかわらず、前述した余剰スペースとなっているネック接続部３３を利用してコンバーゼンスヨーク８のコイル全長を延ばしているので、コンバーゼンスヨーク８をネック径小部３１に装着しなくても色ずれ補正感度が向上する。
【００２７】
なお、色ずれ補正感度を向上させるためにコンバーゼンスヨーク８の全長をベース４側に延長することも考えられる。しかし、コンバーゼンスヨーク８よりベース４側に速度変調コイル９及びセンタリングマグネット１０、１１等のネック部品がネック部品ホルダー１３を介してクランプ１２で固定されているので、コンバーゼンスヨーク８がこれらのネック部品と干渉を起こさないように配慮する必要がある。また、コンバーゼンスヨーク８のコイルの管軸方向中央位置ＣＹが電子銃の最終段主レンズ位置ＭＬからベース４側にずれて、電子ビームの集束作用に影響を及ぼす可能性がある。したがって、前記コンバーゼンスヨーク８の管軸方向コイル中心位置ＣＹは、最終段主レンズ位置ＭＬより蛍光面側に配置されるのが好ましい。
【００２８】
速度変調コイル９は画像のコントラストを向上させるために使用される。この速度変調コイル９は、外径が約３６．５ｍｍのネック径大部３２に設置されるため、色ずれ補正感度が問題となる。速度変調コイル９の感度を向上させるためにフォーカス電極６４がフォーカス電極第１部材６４１とフォーカス電極第２部材６４２とに分割され、第１部材６４１と、第２部材６４２との間にギャップを形成して速度変調コイル９の磁界を電子ビームに作用し易くしている。
【００２９】
図２は本発明による投射形陰極線管装置の一実施例における偏向ヨークの構成図である。図２（ａ）は蛍光面側から見た平面図、図２（ｂ）はその側面図であり、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図２において、偏向ヨーク７は、絶縁性機能及び支持機能を有する合成樹脂材によりほぼラッパ状に成形されたコイル支持体２０内に水平偏向コイル７１が組み込まれて保持固定されており、さらに図示されないが一体成形されたコイルセパレータ７３を介して垂直偏向コイル７２が組み込まれている。この垂直偏向コイル７２の外面側には磁性体よりなるコア２１により被覆されて図１に示すネック径小部３１に装着されてバンド２２より締め付け固定される構造となっている。
【００３０】
また、偏向ヨーク７が組み込まれたコイル支持部２０の水平偏向コイル７１の開口部側上下部には、着磁方向が管軸方向（Ｚ軸）と交差する長さ方向（Ｘ軸）で互いに異なる一対のマグネット２３，２４が配設されている。この一対のマグネット２３，２４の取り付け位置は、コイル支持体２０内の水平偏向コイル７１の開口側上下部に埋設されて保持固定される構造となっている。
【００３１】
異形ネック方式の投射形陰極線管は、ネック３の径が大きいことから、偏向ヨーク７を先に組み立ててしまうと、ネック３側から挿入することができない。このために偏向ヨーク７は組立てて調整後に取り付けるものではなく、投射形陰極線管へ直接組み込みながら、調整することが必要である。
【００３２】
ここで、組み立てにおいて、水平偏向コイル７１はコイル支持体２０の内側に組み込まれ、図示しないコイルセパレータ７３により押さえられるので、比較的に組み込み時に発生し易い取り付け位置の変動などによるバラツキは少ない。
【００３３】
しかしながら、垂直偏向コイル７２は、水平偏向コイル７１との絶縁性を保持させるためにコイルセパレータ７３の外面側に取り付けられる。このために垂直偏向コイル７１の外形寸法が大き過ぎると、コア２１を組み込むことが不可能となる。
【００３４】
このコア２１を組み込み易くするためには、対になっている垂直偏向コイル７２が適度な力で組み合うような一種の弾性構造を持たせる必要があり、この弾性の寸法を吸収するためには一対の垂直偏向コイル７２相互間の合わせ目間隔寸法を広げる必要がある。
【００３５】
図３は図２で説明した垂直偏向コイル７２の構成図であり、図３（ａ）は上面から見た平面図、図３（ｂ）蛍光面側から見た平面図である。図３において、対になっている垂直偏向コイル７２相互間の間隔Ｄを０．８ｍｍ以下に設定している。
【００３６】
図４は図３に示す一対の垂直偏向コイル７２相互間の間隔Ｄにより磁界分布が変化する様子を示した磁界の模式図である。図４において、一対の垂直偏向コイル７２は、通常は湾曲したバレル（樽形）と称するバレル磁界ＢＡを形成している。前述したように垂直偏向コイル７２の外形寸法がコイルセパレータ７３の外径寸法よりも小さい場合には、一対の垂直偏向コイル７２相互間の合わせ目間隔を広くする必要性から、図４（ｂ）に示すように合わせ目間隔Ｄが大きくなり、隙間が生じる。
【００３７】
また、この一対の垂直偏向コイル７２相互間が接近（間隔Ｄが小さい）している場合、磁界はバレル状に湾曲している。間隔Ｄが大きい場合、バレル状に湾曲した磁界が歪む。
【００３８】
垂直偏向磁界は、電子ビームを上下方向に延ばす作用をもっている。
【００３９】
図４（ａ）は間隔Ｄが小さい垂直偏向コイルの断面図である。図４（ｂ）は図４（ａ）の垂直偏向コイルによって形成される磁界ＢＡ１と電子ビームの通過位置との関係を示す図である。画面コーナ部に偏向される電子ビームが通過する領域の磁界は湾曲度が強い。そのため、画面コーナ部に偏向される電子ビームＢ１は画面のＹ軸上に偏向される電子ビームより垂直方向に受ける力が弱い。
【００４０】
図４（ｃ）は間隔Ｄが大きい垂直偏向コイルの断面図である。図４（ｄ）は図４（ｃ）の垂直偏向コイルによって形成される磁界ＢＡ２と電子ビームの通過位置との関係を示す図である。間隔Ｄが大きいと、その隙間に偏向磁界が入りこみ、偏向磁界が歪む。間隔Ｄが大きいＹ軸近傍において、磁界ＢＡ２は湾曲度が大きく、Ｙ軸から離れた位置では湾曲度が小さい。
【００４１】
Ｙ軸近傍では湾曲した磁界ＢＡ２の湾曲度が強い。そのため、画面上下部では垂直方向に偏向する力が弱い。一方、Ｙ軸から離れた位置ではバレル状に湾曲した磁界ＢＡ２の湾曲度が弱い。そのため、画面コーナ部に偏向される電子ビームＢ２は図４（ｂ）の電子ビームＢ１より偏向磁界からの垂直方向に受ける力が強い。結果として、電子ビームＢ２は画面上で歪んだ電子ビームスポット形状となる。
【００４２】
図５（ａ）は画面上の電子ビームスポット形状を示す図であり、左右の垂直偏向コイル７２を接触させた状態で、すなわち図４（ａ）の状態で、電子ビームのスポット形状が画面（蛍光面）Ｇ各部位で円形となるように磁界分布を調節してある。ここで、電子銃と画面Ｇとの幾何学的な寸法差による多少の形状変形は避けられないが、このように画面Ｇのほぼ全域にわたって電子ビームスポット形状が丸形となることが望ましい。
【００４３】
しかしながら、偏向ヨークを組み立てる際に、間隔Ｄが大きくなることがある。図５（ｂ）は図４（ｂ）の垂直偏向コイルを用いた場合の電子ビームスポット形状である。電子ビームＢ２は垂直方向に強く力をうけるため、画面Ｇ上での電子ビームスポット形状が歪む。現実的には、電子ビームは水平偏向成分も受けるため、画面Ｇ上での電子ビームスポット形状は放射方向に延びた形状になる。
【００４４】
垂直偏向コイルの間隔Ｄを変化させることで画面Ｇ上の電子ビームのスポット形状を変化させることができる。しかしながら、画面コーナ部と画面上下部の電子ビームスポット形状はトレードオフの関係にある。すなわち、垂直偏向コイルの間隔Ｄを広くすると、画面コーナ部に偏向される電子ビームは垂直方向に延ばされる力を強く受け、このとき画面上下部に偏向される電子ビームは垂直方向に延ばされる力を弱く受ける。
【００４５】
一方、垂直偏向コイルの間隔Ｄを狭くすると、画面コーナ部に偏向される電子ビームは垂直方向に延ばされる力を弱く受け、このとき画面上下部に偏向される電子ビームは垂直方向に延ばされる力を強く受ける。
【００４６】
このように画面Ｇ上の上下部およびコーナ部と垂直偏向コイル７２の合わせ目間隔Ｄとの関係は相反する関係にある。これを改善するためには、画面Ｇの上下部は、一対のマグネット２３，２４を用いて偏向ヨーク７内に突入する電子ビームの軌道を修正し、画面上における電子ビームの形状を補正する。
【００４７】
図６は図２で説明した偏向ヨーク７の開口部の上下に着磁方向が互いに異なる一対のマグネット２３，２４を配設した構成による画面Ｇ上での電子ビーム軌道の補正状態を説明する模式図である。図６において、電流の方向Ｉとし、一対のマグネット２３，２４による磁界方向をＨとしたとき、補正が加わる方向Ｆはフレミングの法則により白抜きの矢印で示すようなＸ軸方向に向かって作用する。
【００４８】
この補正方向Ｆによって画面Ｇの上下ポイントで発生していた楕円状電子ビームＢが図７に示すようにほぼ丸形状の電子ビームＢ形状に補正されることになる。この結果、偏向歪みの影響を受けない場合の理想的な電子ビーム形状とほぼ同等の電子ビーム形状が得られることになる。
【００４９】
また、このような構成に加えて前述した一対の垂直偏向コイル７２の合わせ目間隔Ｄを０．８ｍｍ以下に設定することにより、偏向ヨーク７の組み立て時の寸法を吸収できるとともに、組み立てが容易となり、さらに電子ビームの軌道を修正し、電子ビーム形状をほぼ丸形状に補正し、ほぼ丸形状の電子ビーム形状が得られるという両立の効果が得られることになる。
【００５０】
図８は本発明による投射形陰極線管装置の他の実施例を説明するための偏向ヨークの構成図である。図８（ａ）は蛍光面側から見た平面図、図８（ｂ）はその側面図であり、図２と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図８において、図２の構成と異なる点は、ラッパ状に形成されたコイル支持部２０の上下部に配設された一対のマグネット２３，２４の周方向相互間に管軸方向（Ｚ軸方向）に着磁方向が互いに異なる二対のマグネット２５，２６，２７，２８が所定の間隔を有して配設されている。これらの二対のマグネット２５，２６，２７，２８の取り付け位置は、コイル支持体２０内の水平偏向コイル７１の開口部側で管軸方向と同方向に向けて装着されて保持固定される構造となっている。
【００５１】
この場合、これら二対のマグネット２５，２６，２７，２８のうち、第１の一対のマグネット２５及びマグネット２６は、偏向ヨーク７の開口上部のマグネット２３を中心としてＹ軸方向から周方向に向かってそれぞれ２５度±１０度の間隔を持たせて配置され、さらに第２の一対のマグネット２７，マグネット２８も同様にマグネット２４を中心としてＹ軸方向から周方向に向かってそれぞれ２５度±１０度の間隔を持たせて配置されている。
【００５２】
図９は図８で説明した偏向ヨーク７の開口部でコイル支持部２０の上下部に配設された一対のマグネット２３，２４の周方向相互間に管軸方向（Ｚ軸方向）に着磁方向が互いに異なる二対のマグネット２５、２６、２７、２８が所定の間隔を有して配設した構成による画面Ｇ上における電子ビーム軌道の補正状態を説明する模式図である。
【００５３】
図９において、電子ビームの偏向中心に向かって流れる電流の方向をＩとし、一対のマグネット２６，２８による磁界の方向をＭ１，Ｍ２としたとき、補正が加わる方向Ｆはフレミングの法則により白抜きの矢印で示すようなＸ軸方向に向かって作用する。なお、図９では、画面Ｇに向かって右側部分、つまり一対のマグネット２６、２８の作用についてのみ図示したが、Ｙ軸に対称となる方向の一対のマグネット２５，２７の作用については、図示されていないが、画面Ｇの左側部分にＹ軸に対して幾何学的対称となり、同様にＸ軸方向に向かって作用する。
【００５４】
これによって図５（ｂ）に示すような画面Ｇ上の上下ポイントで発生していた楕円状電子ビームＢのみならず、画面Ｇ上の左右の各ポイントにおいて発生していた楕円状電子ビームを図７に示すようにほぼ丸形状の電子ビームＢ形状に補正されることになる。この結果、図５（ａ）に示したような偏向歪みの影響を受けない場合の理想的な電子ビームＢの形状とほぼ同等の電子ビーム形状が画面Ｇ上の全域にわたって得られることになる。
【００５５】
また、このような構成において、第１の一対のマグネット２５およびマグネット２６は、偏向ヨーク７の開口上部のマグネット２３を中心としてＹ軸から周方向に向かってそれぞれ２５度±１０度の範囲の間隔を持たせて配設し、さらに第２の一対のマグネット２７およびマグネット２８も同様にマグネット２４を中心としてＹ軸から周方向に向かってそれぞれ２５度±１０度の範囲の間隔を持たせて配設し、各マグネット２５、２６、２７、２８の配設位置を前記±１０度の範囲内で適宜調節して装着することにより、投写形陰極線管装置における通常用いられる４：３の画面エリアのほか１６：９のワイドスクリーンエリアにも対応することができ、偏向電力を増大させることなく、大口径レンズとほぼ同等の画質（フォーカス）を得ることができる。
【００５６】
図１０はプロジェクションテレビジョンのシステム概念を示す模式図である。プロジェクションテレビジョンでは、図１０に示すように赤色用投射形陰極線管装置ｒＰＲＴ，緑色用投射形陰極線管装置ｇＰＲＴおよび青色用投射形陰極線管装置ｂＰＲＴの３本の投射形陰極線管からの画像を、各レンズＬＮＳを通してスクリーンＳＲＮにコンバーゼンスさせて投射画像を形成する。このコンバーゼンスの粗調整は各投射形陰極線管を互いに傾斜させて行なわれるが、微調整は各投射形陰極線管に取り付けられたコンバーゼンスヨーク８によって行なわれる。
【００５７】
図１１は背面投写形プロジェクションテレビの概略断面図である。投射形陰極線管ＰＲＴから放射された画像はレンズＬＮＳで拡大され、鏡ＭＲで反射されてスクリーンＳＲＮに投写される。投射形陰極線管ＰＲＴに実装されたコンバーゼンスヨーク８にはコンバーゼンス駆動回路ＣＧＣが接続されている。本発明による投射形陰極線管に装着された偏向ヨーク７に一対のマグネットまたはこれに加えて少なくとも一対のマグネットを配設することによりスクリーンＳＲＮ上にフォーカス特性の良好な画像を投写させることができる。
【００５８】
また、プロジェクションテレビは３本の投射形陰極線管を使用するため、偏向電力の節減または電子ビームの形状補正効果の向上は、通常のテレビの場合に比較して約３倍の効果がある。さらにプロジェクションテレビは、通常は画面対角サイズが公称４０インチ以上の大画面である。このような大画面において、通常のＮＴＳＣ信号では走査線が目立ち、画質を劣化させる。これを防止するためにプロジェクションテレビでは、走査線数の多いＡｄｖａｎｃｅｄ−ＴＶ方式を採用することが多い。この場合、走査線数は通常のＮＴＳＣ方式の２〜３倍になり、偏向電力が増大する。また、高精度な色ずれ補正が要求される。したがって、本発明による投射形陰極線管を用いれば、プロジェクションテレビジョンにおける偏向電力を増大させることなく、電子ビームの形状補正効果によるフォーカス性能の向上は極めて大きな効果がある。
【００５９】
なお、本発明は、投射形陰極線管として異形ネック方式のプロジェクション用投射形陰極線管に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、３本の投射形陰極線管を用いる一般のプロジェクション用陰極線管に適用しても前述とほぼ同様な効果が得られることは勿論である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による投射形陰極線管装置によれば、偏向ヨークの開口部上下に着磁方向が長さ方向で互いに異なる一対のマグネットを配設したことにより、偏向歪みを受けた電子ビームの軌道を修正し、画面上の上下ポイントにおける電子ビームの形状をほぼ丸形状に補正することができるので、スクリーン上におけるフォーカス性能を大幅に向上させ、正規の映像信号に近い表示画像を再現できるという極めて優れた効果が得られる。
【００６１】
また、本発明による他の投射形陰極線管装置によれば、偏向ヨークの開口部の上下に配設した着磁方向が互いに異なる一対のマグネットの周方向相互間に管軸方向と同方向に着磁した少なくとも一対のマグネットを配設したことにより、偏向歪みを受けた電子ビームの軌道を修正し、画面上の全域にわたって電子ビームの形状をほぼ丸形状に補正することができるので、スクリーン上の全域におけるフォーカス性能を大幅に向上させ、正規の映像信号に近い表示画像を再現できるという極めて優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による投射形陰極線管装置の構成を示す部分断面図である。
【図２】本発明による投射形陰極線管装置の一実施の形態を説明する偏向ヨークの構成図である。
【図３】図２に示す偏向ヨークに組み込まれる垂直偏向コイルの構成の説明図である。
【図４】図３に示す一対の垂直偏向コイルのコイル相互間におけるバレル磁界の変化を説明する模式図である。
【図５】水平偏向コイルにより発生する偏向歪みに影響される画面上での電子ビームの形状を示す模式図である。
【図６】図２に示す偏向ヨークにより電子ビームの軌道が補正される状態を説明する模式図である。
【図７】図２に示す水平偏向ヨークによる画面上での電子ビームの形状を示す模式図である。
【図８】本発明による投射形陰極線管装置の他の実施の形態による偏向ヨークの構成図である。
【図９】図８に示す偏向ヨークにより電子ビームの軌道が補正される状態を説明する模式図である。
【図１０】プロジェクションＴＶのシステム概念を示す模式図である。
【図１１】背面投写形プロジェクションＴＶの概略断面図である。
【符号の説明】
１ パネル
２ ファンネル
３ ネック
３１ ネック径小部
３２ ネック径大部
３３ ネック接続部
４ ベース
５ ステム
５１ ピン
６ 電子銃
６１ 第１グリッド電極（制御電極）
６２ 第２グリッド電極（加速電極）
６３ 第３グリッド電極（第１陽極）
６４ 第４グリッド電極（フォーカス電極）
６４１ 第４グリッド電極第１部材
６４２ 第４グリッド電極第２部材
６５ 第５グリッド電極（第２陽極）
６６ シールドカップ
７ 偏向ヨーク
７１ 水平偏向コイル
７２ 垂直偏向コイル
７３ コイルセパレータ
８ コンバーゼンスヨーク
８１ コンバーゼンスヨークホルダー
９ 速度変調コイル
１０ センタリング（２極）マグネット
１１ センタリング（２／４極）マグネット
１２ クランプ
１３ ネック部品ホルダー
２０ コイル支持体
２１ コア
２２ マグネット
２３ マグネット
２４ マグネット
２５ マグネット
２６ マグネット
２７ マグネット。
Claims (6)
- 蛍光面が内面に形成されたパネル部と、電子ビームを発射する電子銃が内部に収納されたネック部と、前記パネル部と前記ネック部の一端を連接するファンネル部と、前記ネック部の他端を封止するステム部とから構成された真空外囲器と、前記電子ビームを前記蛍光面上に走査させる偏向ヨークと、前記電子ビームのコンバーゼンスを調整するコンバーゼンスヨークとを備えた投射形陰極線管装置であって、
前記ネック部は、前記ファンネル部側に配置される第１外径を有する第１ネック部、該第１ネック部より前記ステム部側に配置される第２外径を有する第２ネック部及び該第１ネック部と該第２ネック部とを連接する第３ネック部を有し、前記第１外径は前記第２外径よりも小であり、
前記偏向ヨークは前記ファンネル部と前記第１ネック部との遷移領域に配置され、前記コンバーゼンスヨークは前記第２ネック部から第３ネック部に跨るように配置され、かつ、前記偏向ヨークの開口部上下に着磁方向が長さ方向で互いに異なる一対のマグネットを管軸方向と交差させて配設したことを特徴とする投射形陰極線管装置。 - 前記偏向ヨークは、一対の水平偏向コイルを保持固定するコイル支持体を備え、前記一対のマグネットはこのコイル支持体に取り付け固定したことを特徴とする請求項１に記載の投射形陰極線管装置。
- 前記偏向コイルは、垂直偏向コイル相互間の間隔を０．８ｍｍ以下に設定して配置したことを特徴とする請求項１に記載の投射形陰極線管装置。
- 蛍光面が内面に形成されたパネル部と、電子ビームを発射する電子銃が内部に収納されたネック部と、前記パネル部と前記ネック部の一端を連接するファンネル部と、前記ネック部の他端を封止するステム部とから構成された真空外囲器と、前記電子ビームを前記蛍光面上に走査させる偏向ヨークと、前記電子ビームのコンバーゼンスを調整するコンバーゼンスヨークとを備えた投射形陰極線管装置であって、
前記ネック部は、前記ファンネル部側に配置される第１外径を有する第１ネック部、該第１ネック部より前記ステム部側に配置される第２外径を有する第２ネック部及び該第１ネック部と該第２ネック部とを連接する第３ネック部を有し、前記第１外径は前記第２外径よりも小であり、
前記偏向ヨークは前記ファンネル部と前記第１ネック部との遷移領域に配置され、前記コンバーゼンスヨークは前記第２ネック部から第３ネック部に跨るように配置され、かつ、前記偏向ヨークの開口部上下に着磁方向が長さ方向で互いに異なる一対のマグネットを管軸方向と交差させて配設し、かつ前記一対のマグネットの周方向相互間に着磁方向が長さ方向で互いに異なる少なくとも一対のマグネットを管軸方向と同方向に向けて配設したことを特徴とする投射形陰極線管装置。 - 前記偏向ヨークは水平偏向コイルを保持固定するコイル支持体を備え、前記一対のマグネット及び前記少なくとも一対のマグネットはこのコイル支持部に取り付け固定したことを特徴とした請求項４記載の投射形陰極線管装置。
- 前記偏向コイルは、垂直偏向コイル相互間の間隔を０．８ｍｍ以下に設定して配置したことを特徴とする請求項４に記載の投射形陰極線管装置。
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