JP2006155946A - カラーブラウン管及びこれに用いられる電子銃 - Google Patents

Abstract

【課題】 サイドビームのコマ収差の発生とコンバーゼンスの劣化とを抑制し、蛍光体スクリーン上でのビームスポットの小径化を実現する。
【解決手段】 集束電極Ｇ３は、内部に電界補正電極２１を、最終加速電極Ｇ４側に１つの電子ビーム通過孔が形成された外周電極３１を備える。最終加速電極Ｇ４は、内部に電界補正電極２２を、集束電極Ｇ３側に１つの電子ビーム通過孔が形成された外周電極３２を備える。外周電極３１の最終加速電極Ｇ４側端から電界補正電極２１までの距離Ｌ１、外周電極３２の集束電極Ｇ３側端から電界補正電極２２までの距離Ｌ２が、Ｌ１＜Ｌ２を満足し、外周電極３１の電子ビーム通過孔の水平方向開口径Ｈ１，垂直方向開口径Ｖ１、外周電極３２の電子ビーム通過孔の水平方向開口径Ｈ２，垂直方向開口径Ｖ２が、Ｖ１／Ｈ１＞Ｖ２／Ｈ２を満足する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カラーブラウン管に使用される電子銃に関する。特に、蛍光体スクリーン上の解像度を改善するインライン型カラーブラウン管用電子銃に関する。

一般に、カラーブラウン管は図１０に示すように、パネル１と、これに一体に接合されたファンネル２とからなる外囲器を有する。パネル１の内面には、青、緑、赤に発光するストライプ状またはドット状の３色蛍光体層からなる蛍光体スクリーン３が形成され、この蛍光体スクリーン３に対向して、多数の電子ビーム通過孔が形成されたシャドウマスク４が装着されている。ファンネル２のネック５内に３電子ビーム６Ｂ、６Ｇ、６Ｒを放出する電子銃７が配設されている。

このようなカラーブラウン管と、そのファンネル２の外側に装着された偏向装置８とによりカラーブラウン管装置が構成される。電子銃７から放出された電子ビーム６Ｂ，６Ｇ，６Ｒは、偏向装置８が発生する水平偏向磁界及び垂直偏向磁界により偏向され、シャドウマスク４を介して蛍光体スクリーン３を水平方向及び垂直方向に走査することにより、カラー画像が表示される。

上記のカラーブラウン管装置において、特に、電子銃７を、前記３電子ビーム６Ｂ，６Ｇ，６Ｒを同一水平面上に並んだセンタービーム６Ｇ及びその両外側の一対のサイドビーム６Ｂ，６Ｒとして放出するインライン型電子銃とし、偏向装置８が発生する水平偏向磁界をピンクッション形、垂直偏向磁界をバレル形として、この非斉一磁界により上記同一水平面上の３電子ビーム６Ｂ，６Ｇ，６Ｒを蛍光体スクリーン３の全面に集中するようにしたセルフコンバーゼンス・インライン型カラーブラウン管が、現在カラーブラウン管の主流になっている。

このセルフコンバーゼンス・インライン型カラーブラウン管においては、偏向磁界は、前述の如く水平偏向磁界をピンクッション形に、垂直偏向磁界をバレル形にしているため、偏向角の増大にともなって、電子ビームを垂直方向で集束させ、水平方向で発散させる、等価的に４極子レンズとしての作用が強まる。

その結果、蛍光体スクリーン３上のビームスポットは、図１１に示すように、蛍光体スクリーン３の中央部では真円となるが、蛍光体スクリーン３の周辺部ではスポットの垂直方向の上下に過集束成分であるハロー１０を伴い、解像度が大きく劣化する。

この問題を解決するため、電子銃７内のプリフォーカスレンズ部で電子ビームを水平方向よりも垂直方向に強く集束させ、断面形状を横長にした電子ビームを偏向ヨーク８に入射させることにより、偏向磁界による収差を低減する方法が現在広く使われている。

このような電子銃の一例として、図１２にバイポテンシャル型の電子銃を示す。この電子銃は水平方向に一列に配置された３個のカソードＫと、このカソードＫを各別に加熱する図示しない３個のヒータと、カソードＫ側から順次配置された第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とを有し、これらが一対の絶縁支持体（図示せず）により一体に固定されている。

上記グリッドのうち、第１グリッドＧ１、及び第２グリッドＧ２は板状であり、その板面には、それぞれ上記一列配置の３個のカソードＫに対応して３個の略円形の電子ビーム通過孔が形成されている。

第３グリッドＧ３は、筒状の電極からなり、第２グリッドＧ２との対向面には３個の縦長形状の電子ビーム通過孔が水平方向の一直線上に設けられ、第４グリッドＧ４との対向面には３個の略円形の電子ビーム通過孔が水平方向の一直線上に設けられている。

第４グリッドＧ４は、筒状の電極からなり、両端面には３個の略円形電子ビーム通過孔が水平方向の一直線上に設けられている。

この電子銃では、カソードＫに５０〜２００Ｖの電圧が印加され、第１グリッドＧ１は接地され、第２グリッドＧ２には３００〜１０００Ｖが印加される。第３グリッドＧ３には相対的に中位である約６ｋＶ〜１０ｋＶの電圧が印加される。第４グリッドＧ４には相対的に高位である約２５ｋＶ〜３５ｋＶの電圧が印加される。

この電子銃をインライン型カラーブラウン管に適用し、各電極に前記電圧を供給することにより、同一水平面上にインライン配列されたセンタービーム及び一対のサイドビームからなる３電子ビームを発生する三極部（電子ビーム発生部）をカソードＫ，第１グリッドＧ１，及び第２グリッドＧ２で形成し、三極部から放出された３電子ビームを予備集束するプリフォーカスレンズ部を第２グリッドＧ２と第３グリッドＧ３との間に形成し、予備集束された３電子ビームを加速し蛍光体スクリーン上に集束する主レンズ部を第３グリッドＧ３と第４グリッドＧ４とで形成する。

一般に、電子銃における主レンズの口径の大きさは、カラー陰極線管のフォーカス特性に大きく影響を与える要因の一つとなる。主レンズの口径を大きくすると、主レンズの電子ビームに対する倍率及び収差が小さくなり、蛍光体スクリーン上に小さいビームスポットを得ることができる。

主レンズの口径を大きくする方法として、主レンズを形成する２つの電極の電子ビーム通過孔を大きくすること、または、主レンズを形成する２つの電極の距離を広げることが挙げられる。

表１は図１２の電子銃において、第３グリッドＧ３の第４グリッドＧ４との対向面及び第４グリッドＧ４の第３グリッドＧ３との対向面にそれぞれ形成された電子ビーム通過孔の径ＤをΦ５．０ｍｍで一定とし、第３グリッドＧ３と第４グリッドＧ４との間の間隔Ｌを変化させた場合に形成される主レンズの口径を、Ｌ＝１．０ｍｍのときに形成される主レンズの口径を１とした相対比で表した計算結果である。

表１より、電子ビーム通過孔の径Ｄが同一であれば電極間距離Ｌが大きいほど、主レンズ口径が大きくなることがわかる。

しかし実際のインライン型カラーブラウン管では、内径が限定されたネック５内部に電子銃７を配置するため、インライン配置された３つのカソードＫ及び電極のインライン方向（すなわち水平方向）の寸法には上限があり、また主レンズを構成する電極に形成された電子ビーム通過孔の開口径Ｄにも上限がある。このため、主レンズ口径を大きくするためには、主レンズを構成する電極間距離Ｌを広げる必要がある。しかし、電極間距離Ｌを広げた場合、ネック内壁電位の影響が無視できなくなる。適正な主レンズを形成するためには、電極間距離Ｌは高々１．５ｍｍ以下に抑える必要があり、従って、主レンズの大幅な大口径化は難しい。

そこで主レンズ口径を拡大する手法として、３電子ビームに共通のレンズを形成させた電界重畳型主レンズが知られている（例えば特許文献１参照）。この電界重畳型主レンズを用いた電子銃を図１３に示す。図１２と同一の構成部材には同一の符号を付して、それらの説明を省略する。電界重畳型主レンズは、従来の電子銃と同様に、相対的に中位である約６ｋＶ〜１０ｋＶの電圧が印加される第３グリッドＧ３と、相対的に高位である約２５ｋＶ〜３５ｋＶの電圧が印加される第４グリッドＧ４とで形成される。但し、本電子銃では、第３グリッドＧ３の第４グリッドＧ４側、及び第４グリッドＧ４の第３グリッドＧ３側に、図１４に示す長円形の端面を有する筒状の外周電極３３，３４が配置され、これらが３電子ビームに共通のレンズを形成する。また、第３グリッドＧ３内部には外周電極３３の第４グリッドＧ４側端から距離Ｌ３の位置に板状の電界補正電極２３が配置され、第４グリッドＧ４内部には外周電極３４の第３グリッドＧ３側端から距離Ｌ４の位置に板状の電界補正電極２４が配置されている。電界補正電極２３，２４の端面からの距離Ｌ３，Ｌ４は略同等である。また、電界補正電極２３，２４は同形状であり、図１５に示すように、３個の略円形の電子ビーム通過孔７０を有する。電界補正電極２３，２４は、第３グリッドＧ３と第４グリッドＧ４との間に形成される３電子ビームに共通のレンズを電子ビーム毎に整形し適正化する効果がある。

この電界重畳型主レンズのレンズ口径は、図１２の電子銃の場合と同様に、各電界補正電極２３，２４に設けられた電子ビーム通過孔７０の開口径及び電界補正電極２３，２４間距離Ｌ’に大きく依存する。ところが、外周電極３３，３４によりネック内壁電位の影響が抑えられるので、図１２の電子銃の電極間距離Ｌに比べて、電界補正電極間距離Ｌ’を大幅に拡大することが可能である。これにより電界重畳型主レンズは従来のレンズより大口径化が可能であり、現在多くの電子銃に採用されている。

しかし、上記電界重畳型主レンズは、外周電極３３，３４の影響により、サイドビームに、水平方向のコマ収差が発生するという問題がある。この理由を図１６で説明する。図１６は図１３に示した電界重畳型主レンズを用いた電子銃の主レンズ部分の拡大図である。サイドビームは点Ｏｓを出射点とし電界重畳型主レンズに入射する。サイドビーム中心軌道６０は、主レンズが作用しない時に電子銃の中心軸（これは、センタービーム中心軌道に一致する）６３と蛍光体スクリーン３との交点Ｐに到達し、且つ第３グリッドＧ３の電界補正電極２３に設けられたサイドビーム通過孔の中心を通るように設定されている。

また、点Ｏｓを出射点としサイドビーム中心軌道６０に対してインライン方向にセンタービーム側に角度αで出射した電子軌道であるサイドビーム内側軌道を二点鎖線６２で示した。更に、点Ｏｓを出射点としサイドビーム中心軌道６０に対してインライン方向にセンタービームと反対側に角度αで出射した電子軌道であるサイドビーム外側軌道を破線６１で示した。

電界重畳型主レンズでは外周電極３３，３４が存在するために、インライン方向では電子銃の中心軸６３から離れるに従い、電界補正電極２３，２４間への電界５０の浸透が小さくなるので、集束作用は強くなる。

よって、サイドビームの内側と外側では主レンズから受ける集束力が異なり、サイドビーム外側軌道６１とサイドビーム中心軌道６０との交点位置は、サイドビーム内側軌道６２とサイドビーム中心軌道６０との交点位置と一致せず、これよりカソード側にある。よって蛍光体スクリーン中央部において、サイドビーム中心軌道６０の到達点Ｑ０と外側軌道６１の到達点Ｑ１との距離Ｃが、サイドビーム中心軌道の到達点Ｑ０と内側軌道６２の到達点Ｑ２との距離Ｂと異なり（Ｃ＞Ｂ）、電子ビームスポットが歪み、コマ収差が現れる。

このコマ収差を抑制するための手法として、一般には、
Ｉ．外周電極３３，３４の水平方向開口径Ｈを拡大する．
II．電界補正電極２３，２４のサイドビーム通過孔の中心をサイドビーム中心軌道６０に対して偏心させる．
III．電界補正電極２３，２４の外周電極３３，３４の端面からの距離Ｌ３，Ｌ４を変える．
等が考えられる。

しかし、Ｉについてはネック５の内径により制限されてしまう。

IIについては、サイドビーム通過孔の中心を、サイドビーム通過孔を通過するサイドビーム中心軌道６０に対して外側に偏心させればよい。ここで、図１６において、電界補正電極２３，２４は同一形状であり、全ての電子ビーム通過孔７０の径をΦ４．８ｍｍ、サイドビーム通過孔中心の電子銃中心軸６３からの距離ｓｇを５．７ｍｍ、電界補正電極２３，２４間の距離Ｌ’を９．０ｍｍとする。外周電極３３，３４は同一形状であり、互いに対向する側の開口の水平方向径Ｈ＝１９．２ｍｍ，垂直方向径Ｖ＝９．０ｍｍとする（図１４参照）。外周電極３３，３４の端面からの電界補正電極２３，２４の距離Ｌ３，Ｌ４をいずれも４．０ｍｍとする。第３グリッドＧ３に印加する電圧は、第４グリッドＧ４に印加する電圧の２８％とする。更に蛍光体スクリーン３の中央部において、センタービーム中心軌道（即ち、電子銃中心軸）６３の到達点Ｐと、サイドビーム中心軌道６０の到達点ＱＯとの距離をＡで表す。

図１７に、上記の条件において、サイドビーム通過孔中心の電子銃中心軸６３からの距離ｓｇを５．７ｍｍから大きくしていったときのコマ収差の変化を計算により求めた結果を示す。ここで、コマ収差は、図１６において説明した距離Ｂと距離Ｃとの差（Ｃ−Ｂ）に対応する。

図１７でｓｇ＝５．７ｍｍのとき、サイドビーム中心軌道６０は第３グリッドＧ３の電界補正電極２３のサイドビーム通過孔中心を通過するが、コマ収差が発生している。これはサイドビームの内側（電子銃中心軸６３側）と外側（電子銃中心軸６３とは反対側）で主レンズから受ける集束力が異なることを示している。ここでサイドビームの出射点Ｏｓ及び出射角を固定したまま、電界補正電極２３，２４のサイドビーム通過孔中心を外側に移動させると（即ち、ｓｇを大きくすると）、コマ収差が徐々に減少し、ｓｇ＝６．７ｍｍでコマ収差が解消されていることがわかる。つまり、サイドビーム中心軌道６０に対して、電界補正電極２３，２４のサイドビーム通過孔中心を外側に移動させれば、コマ収差を減少させることが可能である。

しかし、この手法では図１８に示すようにサイドビーム中心軌道６０とサイドビーム通過孔の内側端縁との距離Ｘ２が小さくなり、サイドビームに対するレンズ口径が小さくなる。上記例では、サイドビーム通過孔径はΦ４．８ｍｍ、第３グリッドＧ３の電界補正電極２３のサイドビーム通過孔中心の電子銃中心軸６３からの距離ｓｇは６．７ｍｍ、サイドビーム中心軌道６０が電界補正電極２３を通過する時の、サイドビーム中心軌道６０の電子銃中心軸６３からの距離は５．７ｍｍであるので、サイドビーム中心軌道６０と電界補正電極２３のサイドビーム通過孔の内側端縁との距離Ｘ２は１．４ｍｍ、一方、サイドビーム中心軌道６０と電界補正電極２３のサイドビーム通過孔の外側端縁との距離Ｘ３は３．４ｍｍとなり、サイドビーム中心軌道６０とサイドビーム通過孔の内側端縁との距離Ｘ２が著しく短い。サイドビームに対するレンズ口径が縮小された場合、センタービームに対するレンズ口径も縮小する必要があり、電界補正電極２３，２４のセンタービーム通過孔の水平方向半径Ｘ１を上記距離Ｘ２と同等程度に小さくしなければならない。結果、電界補正電極２３，２４の孔形状は図１８に示す形状となり、センタービーム通過孔の水平方向両端縁及びサイドビーム通過孔の内側端縁に電子ビームが衝突しやすくなる。あるいは、コマ収差を補正するために、図１９に示すように、電界補正電極２３，２４のサイドビーム通過孔の開口径を大きくする方法もあり、現在多くの電子銃で採用されているが、サイドビーム通過孔についての上記距離Ｘ２及びセンタービーム通過孔の水平方向半径Ｘ１が僅かに拡大する程度である。電子ビーム径は主レンズ入射直前に最大となるため、第３グリッドＧ３の電界補正電極２３に電子ビームが依然として衝突しやすい。電極に電子ビームが衝突すると電位が不安定となり、フォーカス劣化だけでなく、放電を引き起こし、ＴＶセットを故障させる場合もある。

電界補正電極２３に電子ビームが衝突しないようにするためには、電子ビームが主レンズに入射する前に電子ビームを十分に集束させればよい。しかし、主レンズ入射手前で電子ビームを集束させると、蛍光体スクリーン３上でのビーム径は劣化する。結局、大口径の主レンズを形成しながら、そのレンズ口径に見合うほどのビームスポットの小径化を実現できない。

IIIに関して、電界補正電極２３，２４の外周電極３３，３４の端面からの距離Ｌ３，Ｌ４とコマ収差との関係を検討した。各電界補正電極２３，２４の開口径、印加電圧等の条件は上記IIの検討の場合と同じとし、距離Ｌ３，Ｌ４を変更した。図２０に、電界補正電極間距離Ｌ’（図１６参照）を９．０ｍｍに保ちながら、Ｌ３／Ｌ４を変化させたときのコマ収差（Ｃ−Ｂ）の変化を計算により求めた結果を示す。Ｌ３／Ｌ４が小さくなるほど、コマ収差は０に近づいている。距離Ｌ３を小さくすると、第３グリッドＧ３内で発生するコマ収差は改善できるが、逆に距離Ｌ４は大きくなるため、第４グリッドＧ４内で発生するコマ収差は増大するはずである。しかし、Ｌ３／Ｌ４が小さいほど主レンズ全体のコマ収差は減少する。これは、主レンズの低電圧側（第３グリッドＧ３側）では、高電圧側（第４グリッドＧ４側）に比べて電子ビームのスピードが遅く、そのためレンズ収差の影響を受けやすいからである。よって、主レンズ全体のコマ収差を抑えるには、低電圧側のコマ収差を小さくすることが有効である。Ｌ３／Ｌ４を小さくすることは、低電圧側のコマ収差を小さくするための一手法である。

しかし、電界補正電極２３，２４の外周電極３３，３４の端面からの距離Ｌ３，Ｌ４がＬ３／Ｌ４＜１．０である場合には、図２１に示すように、蛍光体スクリーン３の中央部において、サイドビーム中心軌道６０のセンタービーム中心軌道（電子銃中心軸）６３からの距離Ａが大きくなるという問題がある。この理由を以下に説明する。図２２は、距離Ｌ３，Ｌ４がＬ３／Ｌ４＜１．０を満たすときの主レンズ部の拡大図である。図２２に示すように、電界５０は第４グリッドＧ４側に多く浸透する。第４グリッドＧ４は電子ビームを外側に発散する作用を持つため、電界５０が第４グリッド側に多く浸透すると、サイドビーム６Ｒ，６Ｂは電子銃中心軸６３から離れる方向の力を受ける。結果、図２１に示すとおり、蛍光体スクリーン中央部においてサイドビーム中心軌道６０の電子銃中心軸６３からの距離Ａが大きくなる。距離Ａが大きくなれば、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）に対応する３電子ビームを１点に集中することができなくなり、コンバーゼンスが劣化する。現状では補正可能な距離Ａの許容上限値は２ｍｍ程度である。図２０よりＬ３／Ｌ４＝１．０のとき、コマ収差が０．３ｍｍ程度発生するが、これをほぼ半減するにはＬ３／Ｌ４＝０．５でなければならない。しかし、このとき、図２１より蛍光体スクリーン中央部でのセンタービーム中心軌道６３とサイドビーム中心軌道６０との距離Ａは１０ｍｍ程度になり、コンバーゼンスを補償することが困難となる。

以上より、IIIの手法では、コマ収差低減とコンバーゼンス確保とが両立しないという問題がある。
特開平７−１８２９９１号公報

以上のように、電界重畳型主レンズを形成することによりレンズ口径の拡大は可能であるが、サイドビームのコマ収差が発生するという問題が生じる。このコマ収差を解消しようとすると、上記のとおり新たなさまざまな問題が生じる。従って、実用上は、レンズ口径を十分に拡大することはできなかった。レンズ口径は蛍光体スクリーン上のビームスポット径に大きく影響するため、レンズ口径を拡大できなければ蛍光体スクリーン上のビームスポット径の縮小化は難しく、結果としてカラーブラウン管の解像度の改善は難しい。

本発明は、サイドビームのコマ収差の発生とコンバーゼンスの劣化とが抑制され、蛍光体スクリーン上でのビームスポットの小径化を実現できる、電界重畳型主レンズを形成する電子銃を提供することを目的とする。

本発明のカラーブラウン管用電子銃は、同一水平面上に並んだセンター電子ビーム及びこの両外側の一対のサイド電子ビームからなる３電子ビームを発生する電子ビーム発生部と、前記電子ビームを加速し集束させる、少なくとも集束電極及び最終加速電極からなる主レンズ部とを備える。前記集束電極は、その内部に前記３電子ビームのそれぞれに対応した３つの電子ビーム通過孔が形成された電界補正電極を備え、前記最終加速電極側に前記３電子ビームに共通する１つの電子ビーム通過孔が形成された外周電極を備える。前記最終加速電極は、その内部に前記３電子ビームのそれぞれに対応した３つの電子ビーム通過孔が形成された電界補正電極を備え、前記集束電極側に前記３電子ビームに共通する１つの電子ビーム通過孔が形成された外周電極を備える。

前記集束電極に設けられた前記外周電極の前記最終加速電極側端から前記集束電極に設けられた前記電界補正電極までの距離をＬ１とし、前記最終加速電極に設けられた前記外周電極の前記集束電極側端から前記最終加速電極に設けられた前記電界補正電極までの距離をＬ２としたとき、
Ｌ１＜Ｌ２
を満足する。

前記集束電極に設けられた前記外周電極に形成された前記電子ビーム通過孔の前記最終加速電極側開口についての水平方向径をＨ１，垂直方向径をＶ１とし、前記最終加速電極に設けられた前記外周電極に形成された前記電子ビーム通過孔の前記集束電極側開口についての水平方向径をＨ２，垂直方向径をＶ２としたとき、
Ｖ１／Ｈ１＞Ｖ２／Ｈ２
を満足する。

本発明によれば、電界重畳型レンズを用いて主レンズを大口径化しても、電界補正電極に形成された３つの電子ビーム通過孔の水平方向開口径を縮小することなく、サイドビームのコマ収差を抑えることが可能であり、且つコンバーゼンス補正が可能な位置にサイドビームをスクリーン上に到達させることができる。従って、コンバーゼンス特性を劣化させることなく、スクリーン上のスポット径を縮小することが可能なカラーブラウン管用電子銃を提供することができる。

以下、本発明を一実施例を示しながら詳細に説明する。

図１に、同一水平面上に並んだセンタービーム及びこの両外側の一対のサイドビームからなる３電子ビームを放出する、本発明の一実施形態に係るインライン型電子銃を示す。この電子銃は、水平方向に一列に配置された３個のカソードＫと、このカソードＫを各別に加熱する図示しない３個のヒータと、カソードＫ側から順次配置された第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を有し、これらが一対の絶縁支持体（図示せず）により一体に固定されている。

第１グリッドＧ１は板状であり、その板面には、上記３個のカソードＫに対応して３個の略円形の電子ビーム通過孔が水平方向の一直線上に形成されている。

第２グリッドＧ２も板状であり、その板面には、上記３個のカソードＫに対応して３個の略円形の電子ビーム通過孔が水平方向の一直線上に形成されている。

第３グリッドＧ３は、筒状の電極からなり、第２グリッドＧ２との対向面には３個の縦長形状の電子ビーム通過孔が水平方向の一直線上に設けられ、第４グリッドＧ４側には、３電子ビームに共通する１つの電子ビーム通過孔を有する外周電極３１が設けられている。図２（Ａ）に示すように、外周電極３１の電子ビーム通過孔の第４グリッドＧ４側開口は、水平方向径Ｈ１＝１９．２ｍｍ，垂直方向径Ｖ１＝９．０ｍｍのトラックフィールド状である。更に第３グリッドＧ３の内部には、外周電極３１の第４グリッドＧ４側端から距離Ｌ１＝３ｍｍの位置に電界補正電極２１が設けられている。

電界補正電極２１は板状であり、図１５に示す従来例と同様に、３電子ビームにそれぞれ対応した３個の略円形の電子ビーム通過孔が水平方向の一直線上に設けられている。この３個の電子ビーム通過孔の径はΦ４．８ｍｍで、センタービーム通過孔中心とサイドビーム通過孔中心との距離ｓｇは５．７ｍｍとした。

第４グリッドＧ４は、筒状の電極からなり、第３グリッドＧ３側には、３電子ビームに共通する１つの電子ビーム通過孔を有する外周電極３２が設けられ、第４グリッドＧ４のスクリーン側には３個の略円形の電子ビーム通過孔が水平方向の一直線上に形成されている。図２（Ｂ）に示すように、外周電極３２の電子ビーム通過孔の第３グリッドＧ３側開口は、水平方向径Ｈ２＝１９．２ｍｍ，垂直方向径Ｖ２＝７．５ｍｍのトラックフィールド状である。更に第４グリッドＧ４の内部には、外周電極３２の第３グリッドＧ３側端から距離Ｌ２＝５ｍｍの位置に電界補正電極２２が設けられている。電界補正電極２２は第３グリッドＧ３に設置された電界補正電極２１と同一形状である。

この電子銃では、カソードＫに５０〜２００Ｖの電圧が印加され、第１グリッドＧ１は接地され、第２グリッドＧ２には約８００Ｖが印加される。第３グリッドには相対的に中位である約８．４ｋＶの電圧Ｖｆ１が印加される。第４グリッドＧ４には相対的に高位である約３０ｋＶの電圧Ｅｂが印加される。

この電子銃をインライン型カラーブラウン管に適用し、各電極に前記電圧を供給することにより、同一水平面上にインライン配列されたセンタービーム及び一対のサイドビームからなる３電子ビームを発生する三極部（電子ビーム発生部）をカソードＫ，第１グリッドＧ１，及び第２グリッドＧ２で形成し、三極部から放出された３電子ビームを予備集束するプリフォーカスレンズ部を第２グリッドＧ２と第３グリッドＧ３との間に形成し、予備集束された３電子ビームを加速し蛍光体スクリーン上に集束する主レンズ部を第３グリッドＧ３と第４グリッドＧ４とで形成する。

本発明に係る電子銃を搭載可能なカラーブラウン管装置は特に制限はなく、例えば図１０に示す公知のカラーブラウン管装置であってもよい。

次に、本発明の電子銃の効果を以下に説明する。

図３は本電子銃の主レンズ部周辺の拡大断面図である。本実施例では、第３グリッドＧ３の外周電極３１の第４グリッドＧ４側端から電界補正電極２１までの距離Ｌ１＝３ｍｍ、第４グリッドＧ４の外周電極３２の第３グリッドＧ３側端から電界補正電極２２までの距離Ｌ２＝５ｍｍであり、Ｌ１＜Ｌ２を満足する。従って、このままでは電界５１は第４グリッドＧ４内に入りやすくなる。

ところが、第３グリッドＧ３に設置された外周電極３１の電子ビーム通過孔の第４グリッドＧ４側開口の垂直方向径Ｖ１＝９．０ｍｍ、第４グリッドＧ４に設置された外周電極３２の電子ビーム通過孔の第３グリッドＧ３側開口の垂直方向径Ｖ２＝７．５ｍｍであり、Ｖ１＞Ｖ２を満足する。これにより、第４グリッドＧ４の内部では垂直方向の発散が水平方向の発散より強い４極子レンズ作用が強くなる。つまり、第４グリッドＧ４の外周電極３２の垂直方向径Ｖ２を小さくすることにより、第４グリッドＧ４内部の水平方向の発散力が弱くなる。この結果、第４グリッドＧ４内部でサイドビームをセンタービームから離す作用が弱くなる。

また、第３グリッドＧ３の外周電極３１の電子ビーム通過孔の第４グリッドＧ４側開口の開口面積をＳ１（図２（Ａ）参照）、第４グリッドＧ４の外周電極３２の電子ビーム通過孔の第３グリッドＧ３側開口の開口面積をＳ２（図２（Ｂ）参照）としたとき、Ｓ１＞Ｓ２を満足する。これにより、電界５１は第４グリッドＧ４内に浸透しにくくなり、第４グリッドＧ４内部の水平方向の発散力は更に低下する。この結果、第４グリッドＧ４内部でサイドビームをセンタービームから離す作用が更に弱くなる。

図４に、上記の実施例について、第４グリッドＧ４の外周電極３２に形成された電子ビーム通過孔の垂直方向開口径Ｖ２とコマ収差との関係を計算により求めた結果を示す。

図４の関係を求めるために、図９に示すように点Ｏｓから出射したサイドビーム軌道を計算した。点Ｏｓの位置及びサイドビーム中心軌道６０の電子銃中心軸６３に対する出射角、サイドビームの外側軌道６１及び内側軌道６２のサイドビーム中心軌道６０に対する出射角αは図１６に示した従来例と同一とした。また、従来例と同様に、蛍光体スクリーン３の中央部での、センタービーム中心軌道（電子銃中心軸）６３の到達点をＰ、サイドビーム中心軌道６０の到達点をＱ０、サイドビームの外側軌道６１の到達点をＱ１、サイドビームの内側軌道６２の到達点をＱ２とし、点Ｐと点Ｑ０との距離をＡ、点Ｑ０と点Ｑ１との距離をＣ、点Ｑ０と点Ｑ２との距離をＢとする。

図４より、第４グリッドＧ４の外周電極３２の電子ビーム通過孔の垂直方向開口径Ｖ２を第３グリッドＧ３の外周電極３１の電子ビーム通過孔の垂直方向開口径Ｖ１と同径である９．０ｍｍから縮小すると、徐々にコマ収差（Ｃ−Ｂ）も縮小し、Ｖ２＝７．５ｍｍ近傍でコマ収差がほぼ無くなることがわかる。

また、図５に示すように、蛍光体スクリーン中心部でのサイドビーム中心軌道６０と電子銃中心軸（センタービーム中心軌道）６３との距離Ａも、同様に外周電極３２の電子ビーム通過孔の垂直方向開口径Ｖ２を９．０ｍｍから縮小すると徐々に縮小し、Ｖ２＝７．５ｍｍ近傍で略０ｍｍとなる。即ち、コンバーゼンスが改善される。

よって、外周電極３２の電子ビーム通過孔の垂直方向開口径Ｖ２を最適化することにより、コマ収差及び蛍光体スクリーン中心部でのコンバーゼンスを適正化することができる。

上記とほぼ同様の効果は、第３グリッドＧ３に設置された外周電極３１の電子ビーム通過孔の水平方向開口径Ｈ１と、第４グリッドＧ４に設置された外周電極３２の電子ビーム通過孔の水平方向開口径Ｈ２とが、Ｈ１＜Ｈ２を満足する場合にも得られる。上記条件において、Ｈ２＝１９．２ｍｍ、Ｖ２＝８．０ｍｍ、Ｖ１＝９．０ｍｍとしたときの、水平方向開口径Ｈ１とコマ収差（Ｃ−Ｂ）との関係を図６に、同条件において水平方向開口径Ｈ１と蛍光体スクリーン中心部でのサイドビーム中心軌道６０と電子銃中心軸（センタービーム中心軌道）６３との距離Ａとの関係を図７に示す。図６に示すように、第３グリッドＧ３の外周電極３１の水平方向開口径Ｈ１を第４グリッドＧ４の外周電極３２の水平方向開口径Ｈ２と同径である１９．２ｍｍから縮小するとコマ収差が劣化するが、劣化の程度は微小であり実用レベルである。一方、図７に示すように、第３グリッドＧ３の外周電極３１の水平方向開口径Ｈ１を第４グリッドＧ４の外周電極３２の水平方向開口径Ｈ２と同径である１９．２ｍｍから縮小すると、距離Ａは徐々に０ｍｍに近づき、Ｈ１＝１８．８ｍｍ近傍でＡ＝０ｍｍとなる。

以上より、Ｖ１とＶ２との関係及び／又はＨ１とＨ２との関係を最適化することが重要であり、より具体的には、Ｖ１＞Ｖ２及び／又はＨ１＜Ｈ２を満足することが好ましい。即ち、Ｖ１／Ｈ１＞Ｖ２／Ｈ２を満足することが好ましい。これにより、電界補正電極２１，２２に形成された電子ビーム通過孔の水平方向径を縮小することなく、サイドビームのコマ収差を軽減することが可能である。また蛍光体スクリーン上において、サイドビームはセンタービームに対して、コンバーゼンス補正が可能なほどの至近距離に到達するので、コンバーゼンスの劣化も抑えることが可能である。

上記実施例では、第４グリッドＧ４の外周電極３２の開口形状を比Ｖ２／Ｈ２が相対的に小さな横長形状としたために、各電子ビームには水平方向及び垂直方向に非点収差が生じる。

この非点収差は、第３グリッドＧ３内の電界補正電極２１の電子ビーム通過孔の開口形状を図８（Ａ）に示すように横長とすることで低減できる。前述のとおり偏向ヨークが発生する磁界が有する偏向収差の影響を減少させるため、一般的に電子ビームを、その断面形状を横長にして主レンズに入射させることが好ましい。このため、電界補正電極２１の電子ビーム通過孔の形状を横長にすることは問題無い。

また、上記非点収差は、第４グリッドＧ４内の電界補正電極２２の電子ビーム通過孔の開口形状を図８（Ｂ）に示すように縦長とすることでも低減することができる。

よって、第３グリッドＧ３内の電界補正電極２１の電子ビーム通過孔の垂直方向開口径をＶ３、第４グリッドＧ４内の電界補正電極２２の電子ビーム通過孔の垂直方向開口径をＶ４としたとき、Ｖ３＜Ｖ４とすることにより、上記非点収差を低減することができる。

本発明に係るカラーブラウン管用電子銃は、電界重畳型主レンズを用いながら、主レンズを形成する電極内部に設置された電界補正電極に形成された３つの電子ビーム通過孔の水平方向開口径を縮小することなくコマ収差の低減を可能にし、更にコンバーゼンスは従来の電子銃と殆ど変わらない。よって、電界重畳型主レンズの特徴である大口径レンズを十分生かしたフォーカス特性の優れたカラーブラウン管用として広く利用することができる。

本発明の一実施形態に係る電子銃の概略構成を示した水平断面図 （Ａ）は本発明の一実施形態に係る電子銃の第３グリッドに設けられた外周電極の正面図、（Ｂ）は本発明の一実施形態に係る電子銃の第４グリッドに設けられた外周電極の正面図 電界重畳型主レンズを用いた本発明の一実施形態に係る電子銃の主レンズ周辺の電界図 電界重畳型主レンズを用いた本発明の一実施例に係る電子銃において、第４グリッドの外周電極に形成された電子ビーム通過孔の垂直方向開口径Ｖ２とサイドビームのコマ収差との関係を示した図 電界重畳型主レンズを用いた本発明の一実施例に係る電子銃において、第４グリッドの外周電極に形成された電子ビーム通過孔の垂直方向開口径Ｖ２とサイドビームの蛍光体スクリーン上の到達位置との関係を示した図 電界重畳型主レンズを用いた本発明の一実施例に係る電子銃において、第３グリッドの外周電極に形成された電子ビーム通過孔の水平方向開口径Ｈ１とサイドビームのコマ収差との関係を示した図 電界重畳型主レンズを用いた本発明の一実施例に係る電子銃において、第３グリッドの外周電極に形成された電子ビーム通過孔の水平方向開口径Ｈ１とサイドビームの蛍光体スクリーン上の到達位置との関係を示した図 （Ａ）は電界重畳型主レンズを用いた本発明の別の実施形態に係る電子銃において、第３グリッドの電界補正電極の正面図、（Ｂ）は電界重畳型主レンズを用いた本発明の別の実施形態に係る電子銃において、第４グリッドの電界補正電極の正面図 本発明の一実施形態に係る電子銃において、電界重畳型主レンズに入射したサイドビームの軌道を示した図 カラーブラウン管装置の一例の概略構成を示した断面図 従来のカラーブラウン管装置において、蛍光体スクリーン上のビームスポット形状を示した図 従来の一般的なバイポテンシャル電子銃の概略構成を示した水平方向断面図 従来の電界重畳型主レンズを用いた電子銃の概略構成を示した水平方向断面図 従来の電界重畳型主レンズを用いた電子銃において、主レンズを形成する外周電極の端面図 従来の電界重畳型主レンズを用いた電子銃において、電界補正電極の正面図 従来の電界重畳型主レンズに入射したサイドビームの軌道を示した図 従来の電界重畳型主レンズを用いた電子銃において、電界補正電極のサイドビーム通過孔中心位置とサイドビームのコマ収差との関係を示した図 従来の電界重畳型主レンズを用いた電子銃において、コマ収差を補正するための電界補正電極の正面図 従来の電界重畳型主レンズを用いた電子銃において、コマ収差を補正するためにサイドビーム通過孔径を拡大した電界補正電極の正面図 従来の電界重畳型主レンズを用いた電子銃において、電界補正電極の取付け位置とサイドビームのコマ収差との関係を示した図 従来の電界重畳型主レンズを用いた電子銃において、電界補正電極の取付け位置とサイドビームの蛍光体スクリーン上の到達位置との関係を示した図 従来の電界重畳型主レンズを用いた電子銃において、第３グリッドの第４グリッド側端からの電界補正電極の距離が、第４グリッドの第３グリッド側端からの電界補正電極の距離より短い場合の電界図

符号の説明

Ｋ カソード
Ｇ１ 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
２１，２２ 電界補正電極
３１，３２ 外周電極

Claims (4)

1. 同一水平面上に並んだセンター電子ビーム及びこの両外側の一対のサイド電子ビームからなる３電子ビームを発生する電子ビーム発生部と、
   前記電子ビームを加速し集束させる、少なくとも集束電極及び最終加速電極からなる主レンズ部とを備え、
   前記集束電極は、その内部に前記３電子ビームのそれぞれに対応した３つの電子ビーム通過孔が形成された電界補正電極を備え、前記最終加速電極側に前記３電子ビームに共通する１つの電子ビーム通過孔が形成された外周電極を備え、
   前記最終加速電極は、その内部に前記３電子ビームのそれぞれに対応した３つの電子ビーム通過孔が形成された電界補正電極を備え、前記集束電極側に前記３電子ビームに共通する１つの電子ビーム通過孔が形成された外周電極を備え、
   前記集束電極に設けられた前記外周電極の前記最終加速電極側端から前記集束電極に設けられた前記電界補正電極までの距離をＬ１とし、前記最終加速電極に設けられた前記外周電極の前記集束電極側端から前記最終加速電極に設けられた前記電界補正電極までの距離をＬ２としたとき、
   Ｌ１＜Ｌ２
   を満足し、
   前記集束電極に設けられた前記外周電極に形成された前記電子ビーム通過孔の前記最終加速電極側開口についての水平方向径をＨ１，垂直方向径をＶ１とし、前記最終加速電極に設けられた前記外周電極に形成された前記電子ビーム通過孔の前記集束電極側開口についての水平方向径をＨ２，垂直方向径をＶ２としたとき、
   Ｖ１／Ｈ１＞Ｖ２／Ｈ２
   を満足することを特徴とするカラーブラウン管用電子銃。
2. 前記集束電極に設けられた前記外周電極に形成された前記電子ビーム通過孔の前記最終加速電極側開口の開口面積をＳ１とし、前記最終加速電極に設けられた前記外周電極に形成された前記電子ビーム通過孔の前記集束電極側開口の開口面積をＳ２としたとき、
   Ｓ１＞Ｓ２
   を満足する請求項１に記載のカラーブラウン管用電子銃。
3. Ｈ１＜Ｈ２
   を満足する請求項１に記載のカラーブラウン管用電子銃。
4. 前記集束電極に設けられた前記電界補正電極に形成された前記３つの電子ビーム通過孔の垂直方向径をＶ３とし、前記最終加速電極に設けられた前記電界補正電極に形成された前記３つの電子ビーム通過孔の垂直方向径をＶ４としたとき、
   Ｖ３＜Ｖ４
   を満足する請求項１に記載のカラーブラウン管用電子銃。
   

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