JP2007073248A - 投写管用偏向装置および投写管装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 副偏向装置の消費電力のばらつきを抑えつつ、効率よく消費電力を低減する。
【解決手段】 投写管用偏向装置は、ラスタ生成用の主偏向装置とコンバーゼンス補正用の副偏向装置とを備える。副偏向装置３１は、少なくとも副水平偏向コイル３２、副垂直偏向コイル３３、及び副コア５０を備える。主偏向装置が備えられる投写管装置の管軸をＺ軸、Ｚ軸と直交する水平方向の軸をＸ軸、Ｚ軸と直交する垂直方向の軸をＹ軸とすると、副コアの内面はＺ軸を中心軸とする略円筒面であり、副コアの外面は、Ｚ軸と直交する方向における外面の外寸法が他の箇所より相対的に小さな径小部を、Ｘ軸上又はその近傍に有する。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、投写管用偏向装置、及びこれを備えた投写管装置に関する。

一般に投写型のプロジェクションテレビにおいては、レッド、グリーン、ブルーのラスタを、それぞれの色を発する３本の投写管装置で生成することで画像を創り出している。投写管装置用の偏向装置の偏向磁界は、ビームスポットの形状が歪まないようにほぼ斉一とされるので、図１のような画像のピンクッション歪み１が大きく残留している。また、３本の投写管装置の組立て誤差などによりプロジェクションテレビのスクリーン上でしばしばミスコンバーゼンス（色ずれ）を生じることがある。画像のピンクッション歪みとミスコンバーゼンスはプロジェクションテレビの補正回路により補正されている。

図２は投写管装置が備える偏向装置２の分解斜視図である。偏向装置２は、スクリーン側から、主偏向装置３、副偏向装置４、バックカバー５、センタリングマグネット６をこの順に備える。図中、Ｚ軸は偏向装置２が搭載される投写管装置の管軸である。プロジェクションテレビの補正回路から副偏向装置４に適当な電力を供給して、画像上下のピンクッション歪みとミスコンバーゼンスを補正することは一般に行なわれている。この補正電力は、プロジェクションテレビの全消費電力の１３％程度を占めることが知られており、省エネに関する要求が高まっている近年において、テレビセットメーカは苦しい設計を強いられている。

この補正電力を低減するために副偏向装置の消費電力を低減する従来技術が、特許文献１に開示されている。図３は特許文献１の副偏向装置７の正面図であり、図４はその分解斜視図である。副偏向装置７は、副水平偏向コイル８と、副垂直偏向コイル９と、互いに同一形状である第一の副コア１０及び第二の副コア１１とから成る。第一の副コア１０及び第二の副コア１１はともに、できる限り内径を小さくした厚肉部１２と、副水平偏向コイル８または副垂直偏向コイル９の巻線のためのスペースを投写管装置のネック部１４との間に確保するための薄肉部１３とを備える。第一のコア１０の薄肉部１３に副水平偏向コイル８がトロイダル巻きされ、第二のコア１１の薄肉部１３に副垂直偏向コイル９がトロイダル巻きされている。このような副偏向装置７によれば、厚肉部１３での内径をできる限り小さくしているので、磁気抵抗を小さくすることができ、消費電力を低減できる。
特開２００３−３３１７５３号公報

しかしながら、図３及び図４に示した副偏向装置７は、副水平偏向コイル８及び副垂直偏向コイル９がそれぞれ第一の副コア１０及び第二の副コア１１に巻回された後、第一の副コア１０と第二の副コア１１とが組み合わされて製作される。従って、副水平偏向コイル８と副垂直偏向コイル９との間にＺ軸を中心とした回転方向の組立て誤差が生じる可能性があり、これが副偏向装置の消費電力のばらつきにつながる。これを図を用いて説明する。

図５は、副水平偏向コイル８と副垂直偏向コイル９との間に回転方向の組立て誤差がない副偏向装置７の正面図である。説明を分かりやすくするため、本来は見えていないが副垂直偏向コイル９を点線で示している。図示したように、Ｚ軸と直交する水平方向の軸をＸ軸、Ｚ軸と直交する垂直方向の軸をＹ軸とする。副水平偏向コイル８及び副垂直偏向コイル９に電流が流れることで、副水平偏向磁界１５及び副垂直偏向磁界１６が発生する。回転方向の組立て誤差がないので、副水平偏向磁界１５と副垂直偏向磁界１６とは直交している。

図６は、図５に示した回転方向の組立て誤差がない副偏向装置７による副水平偏向磁界１５及び副垂直偏向磁界１６の合成磁界１７が第一象限の電子ビーム１８に与える影響を説明するための図である。合成磁界１７によって電子ビーム１８はローレンツ力２８を受けるので、副水平偏向磁界１５及び副垂直偏向磁界１６の大きさを適当に変えることによって、電子ビーム１８を所望の位置に動かすことができる。

図７は、副水平偏向コイル８がＺ軸を中心としてＸ軸から角度θだけ回転して組み立てられた副偏向装置７の正面図である。副水平偏向コイル８がＸ軸から角度θだけ回転しているので、副水平偏向磁界１５ａも角度θだけ回転している。

図８は、図７に示した副水平偏向コイル８がＺ軸を中心としてＸ軸から角度θだけ回転して組み立てられた副偏向装置７による副水平偏向磁界１５ａ及び副垂直偏向磁界１６の合成磁界１７ａが第一象限の電子ビーム１８に与える影響を説明するための図である。説明を分かりやすくするため図６に示した回転方向の組立て誤差がない場合の副水平偏向磁界１５、合成磁界１７を破線で示している。副水平偏向磁界１５ａ及び副垂直偏向磁界１６の合成磁界１７ａは、回転方向の誤差がない場合の合成磁界１７と比べて、大きさが小さくなり、また向きが異なっている。電子ビーム１８を図６と同じ所望の方向に移動させるためには、合成磁界１７と同じ大きさで同じ向きの合成磁界が必要になる。したがって、副水平偏向コイル８及び副垂直偏向コイル９への供給電力を増大して、より強い副水平偏向磁界１５ｂ及びより強い副垂直偏向磁界１６ｂを発生させる必要がある。

ここでは、副水平偏向コイル８がＺ軸に対して時計回り方向に回転したときの場合について説明したが、反時計回り方向に回転したときも同じ理屈で考えることができる。但し、この場合、電子ビーム１８を所望の方向に移動させるためには、副水平偏向磁界は強くしなければならないが、副垂直偏向磁界は弱くする必要がある。

従って、副水平偏向コイル８と副垂直偏向コイル９との間の回転方向の組立て誤差は、副偏向装置の消費電力のばらつきにつながる。

一般に画像の上下ピンクッション歪みを補正するために必要な電力はプロジェクションテレビ全体の消費電力の約１１％を占めており、副偏向装置の消費電力のほとんどが上下ピンクッション歪みの補正のための電力である。上下ピンクッション歪みは副垂直偏向コイルで補正するため、副垂直偏向コイルの消費電力は、副水平偏向コイルの消費電力に比べて著しく大きい。したがって、副偏向装置の消費電力を効率よく低減するためには副垂直偏向コイルの消費電力を低減する必要がある。

本発明は、従来の上記の問題を鑑み、副偏向装置の消費電力のばらつきを抑えつつ、効率よく消費電力を低減した投写管用偏向装置およびこの偏向装置を備えた投写管装置を提供することを目的とする。

本発明の投写管用偏向装置は、ラスタ生成用の主偏向装置とコンバーゼンス補正用の副偏向装置とを備える。前記副偏向装置は、少なくとも副水平偏向コイル、副垂直偏向コイル、及び副コアを備える。前記主偏向装置が備えられる投写管装置の管軸をＺ軸とし、Ｚ軸と直交する水平方向の軸をＸ軸、Ｚ軸と直交する垂直方向の軸をＹ軸とするＸＹＺ直交座標系を定義したとき、前記副コアの内面はＺ軸を中心軸とする略円筒面であり、前記副コアの外面は、Ｚ軸と直交する方向における前記外面の外寸法が他の箇所より相対的に小さな径小部を、Ｘ軸上又はその近傍に有することを特徴とする。

本発明の投写管装置は、上記の本発明の投写管用偏向装置を備える。

本発明によれば、消費電力のばらつきを抑えつつ、消費電力を効率よく低減できる。

上記の本発明の投写管用偏向装置において、前記副コアの外面のＺ軸と垂直な面での断面形状は、Ｙ軸を長軸、Ｘ軸を短軸とする楕円形状であることが好ましい。これにより、副偏向装置の消費電力のばらつきを抑え、かつ効率よく消費電力を低減できる。

前記楕円形状の長径をφｙ、短径をφｘとしたとき、これらの比φｙ／φｘが１．１４以上であることが好ましい。これにより、副偏向装置の消費電力のばらつきを抑え、かつより効率よく消費電力を低減できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１に係る投写管装置を図９を参照しながら説明する。図９に示すように、投写管装置１９は、画面表示部２０がほぼ矩形状のガラス製のパネル２１と、このパネル２１に連接された漏斗状のガラス製ファンネル２２と、このファンネル２２に連接された円筒状のガラス製のネック部２３とからなる真空外囲器を有する。ネック部２３からファンネル２２に至る外囲器の外周面上に偏向装置２９が装着されている。ファンネル２２は、ネック部２３との連接部から偏向装置２９の装着された位置までの径小部、いわゆるヨーク部２４を有する。ネック部２３内には電子ビーム２５を射出する電子銃２６が配設されている。電子ビーム２５は、偏向装置２９が発生する水平、垂直偏向磁界により水平、垂直方向に偏向され、スクリーン２７を水平、垂直走査し、これにより画像が表示される。

図１０に本発明の実施の形態１にかかる偏向装置２９の側面図を示す。この偏向装置２９はラスタ生成用の主偏向装置３０と、上下のピンクッション歪みとコンバーゼンス補正用の副偏向装置３１とからなる。図示したように、主偏向装置３０が備えられる投写管装置の管軸をＺ軸とし、Ｚ軸と直交する水平方向の軸をＸ軸、Ｚ軸と直交する垂直方向の軸をＹ軸とするＸＹＺ直交座標系を定義する。副偏向装置３１は主偏向装置３０よりも電子銃側に存在するため、副偏向装置３１が存在する位置において電子ビーム２５はＺ軸の近傍を通る。

図１１は副偏向装置３１の正面図である。副コア５０はＺ軸を中心軸とする略円筒形である。副コア５０の内面はＺ軸を中心軸とする略円筒面である。一方、副コア５０の外面は、Ｘ軸と交差する位置に設けられたＸ軸とほぼ垂直な一対の平面部５１と、一対の平面部５１以外の領域の円筒面部５２とからなる。すなわち、副コア５０は、Ｚ軸を中心軸とする円筒の外面のＸ軸方向の両端を、Ｘ軸と垂直な２平面で切断して除去して得られる形状と近似した形状を有している。従って、一対の平面部５１間のＸ軸方向の寸法Ｌｘは、円筒面部５２のＺ軸と直交する方向における外寸法より小さい。すなわち、副コア５０の外面は、Ｚ軸と直交する方向における外面の外寸法が他の箇所より相対的に小さな径小部を、一対の平面部５１に有している。

副コア５０のＸ軸が交差する位置及びその近傍に１対の副水平偏向コイル３２がトロイダル巻きされ、Ｙ軸が交差する位置及びその近傍に１対の副垂直偏向コイル３３がトロイダル巻きされている。１対の副水平偏向コイル３２は直列接続されており、１対の副垂直偏向コイル３３も直列接続されている。一対の副水平偏向コイル３２に電流が流れると、副コア５０の中及び副コア５０の内側の空間３８に、副水平偏向磁界３５が閉ループを形成するように発生する。一対の副垂直偏向コイル３３に電流が流れると、副コア５０の中及び副コア５０の内側の空間３８に、副垂直偏向磁界３９が閉ループを形成するように発生する。

副コア５０の内面は略円筒面であり、外面の一対の平面部５１間の寸法Ｌｘが円筒面部５２のＺ軸と直交する方向における外寸法より小さいので、副コア５０のＺ軸と直交する方向における厚さはＸ軸が交差する位置及びその近傍の領域（Ｘ軸近傍領域）４１で薄い。従って、副コア５０中の磁束密度はＸ軸近傍領域４１で大きくなるので、副コア５０の内側の空間３８に吹き出す磁束の密度は、Ｘ軸近傍で大きくなる。

本発明者は、内面が直径３０．８ｍｍの円筒面であり、外面の円筒面部５２の直径が３８．８ｍｍの副コア５０を備えた副偏向装置３１を用いて、寸法Ｌｘと副水平偏向コイル３２の消費電力指数ＰＨ（ＰＨ＝ＬＨ×ＩＨ²）との関係、及び寸法Ｌｘと副垂直偏向コイル３３の消費電力指数ＰＶ（ＰＶ＝ＬＶ×ＩＶ²）との関係を調べた。ここで、ＬＨは副水平偏向コイル３２のインダクタンス、ＩＨは副水平偏向コイル３２の偏向電流、ＬＶは副垂直偏向コイル３３のインダクタンス、ＩＶは副垂直偏向コイル３３の偏向電流である。結果を図１２に示す。寸法Ｌｘが小さくなるとＰＶが小さくなり、ＰＨは若干大きくなった。寸法Ｌｘが３４ｍｍのとき、一対の平面部５１が形成されていない場合に比べて、ＰＶは６％減少し、ＰＨは０．８％増加した。副偏向装置３１の消費電力を効率よく低減するためには副垂直偏向コイル３３の消費電力を小さくする必要があるため、ＰＶを小さくしておけばＰＨが少し大きくなっても、実用上、副偏向装置３１の消費電力低減の効果は得られる。

また、上記サイズの副コアを備えた副偏向装置３１を１０セット作成し、それぞれについて消費電力指数ＰＨ，ＰＶを測定したが、ほとんどばらつき無く、実用上全く問題ないことを確認した。

以上のように、本実施の形態により、副偏向装置３１の消費電力を低減することができる。

また、副水平偏向コイル３２及び副垂直偏向コイル３３は共通する副コア５０に巻線されているため、図３及び図４に示した従来の副偏向装置７の副水平偏向コイル８と副垂直偏向コイル９との間のＺ軸を中心とした回転方向の組立誤差は、本実施の形態では生じない。したがって、本実施の形態により、この組立誤差を解消する際に発生する副偏向装置の消費電力のばらつきを低減することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２は、実施の形態１と副偏向装置において異なり、その他は実施の形態１と同じである。実施の形態１と重複する説明を省略し、実施の形態１と異なる点を中心に実施の形態２を説明する。

図１３は実施の形態２に係る偏向装置の副偏向装置３１の正面図である。副コア６０はＺ軸を中心軸とする略円筒形である。副コア６０の内面はＺ軸を中心軸とする略円筒面である。一方、副コア６０の外面のＺ軸と垂直な面での断面形状は、Ｙ軸を長軸、Ｘ軸を短軸とする楕円形状である。この楕円形状の長径をφｙ、短径をφｘ（φｘ＜φｙ）とする。従って、副コア６０の外面は、Ｚ軸と直交する方向における外面の外寸法が他の箇所より相対的に小さな径小部をＸ軸上に有している。

副コア６０のＸ軸が交差する位置及びその近傍に１対の副水平偏向コイル４３がトロイダル巻きされ、Ｙ軸が交差する位置及びその近傍に１対の副垂直偏向コイル４４がトロイダル巻きされている。１対の副水平偏向コイル４３は直列接続されており、１対の副垂直偏向コイル４４も直列接続されている。一対の副水平偏向コイル４３に電流が流れると、副コア６０の中及び副コア６０の内側の空間４５に、副水平偏向磁界４６が閉ループを形成するように発生する。一対の副垂直偏向コイル４４に電流が流れると、副コア６０の中及び副コア６０の内側の空間４５に、副垂直偏向磁界４７が閉ループを形成するように発生する。

副コア６０の内面は略円筒面であり、外面の断面形状がφｘ＜φｙである楕円形状であるので、副コア６０のＺ軸と直交する方向における厚さはＸ軸が交差する位置及びその近傍の領域（Ｘ軸近傍領域）４８で薄い。従って、副コア６０中の磁束密度はＸ軸近傍領域４８で大きくなるので、副コア６０の内側の空間４５に吹き出す磁束の密度は、Ｘ軸近傍で大きくなる。

本発明者は、内面が直径３０．８ｍｍの円筒面である副コア６０を備えた副偏向装置３１を用いて、長径φｙの短径φｘに対する比ｒ（ｒ＝φｙ／φｘ）と副水平偏向コイル４３の消費電力指数ＰＨ（ＰＨ＝ＬＨ×ＩＨ²）との関係、及び比ｒと副垂直偏向コイル４４の消費電力指数ＰＶ（ＰＶ＝ＬＶ×ＩＶ²）との関係を調べた。ここで、ＬＨは副水平偏向コイル４３のインダクタンス、ＩＨは副水平偏向コイル４３の偏向電流、ＬＶは副垂直偏向コイル４４のインダクタンス、ＩＶは副垂直偏向コイル４４の偏向電流である。結果を図１４に示す。比ｒが１より小さいときはＰＨが小さくなり、ＰＶは若干大きくなった。また、比ｒが１より大きいときはＰＶが小さくなり、ＰＨは若干大きくなった。短径φｘが３７ｍｍ、長径φｙが４２ｍｍ、すなわち比ｒが１．１４のとき、副コアの外面が円筒面である場合に比べて、ＰＶは８％減少し、ＰＨは１．５％増加した。副偏向装置３１の消費電力を効率よく低減するためには副垂直偏向コイル４４の消費電力を小さくする必要があるため、ＰＶを小さくしておけばＰＨが少し大きくなっても、実用上、副偏向装置３１の消費電力低減の効果は得られる。このような理由から、ｒ≧１．１４を満足することが好ましい。

また、上記サイズの副コアを備えた副偏向装置３１を１０セット作成し、それぞれについて消費電力指数ＰＨ，ＰＶを測定したが、ほとんどばらつき無く、実用上全く問題ないことを確認した。

以上のように、本実施の形態により、副偏向装置３１の消費電力を低減することができる。

また、副水平偏向コイル４３及び副垂直偏向コイル４４は共通する副コア６０に巻線されているため、図３及び図４に示した従来の副偏向装置７の副水平偏向コイル８と副垂直偏向コイル９との間のＺ軸を中心とした回転方向の組立誤差は、本実施の形態では生じない。したがって、本実施の形態により、この組立誤差を解消する際に発生する副偏向装置の消費電力のばらつきを低減することができる。

上記の実施の形態１，２では、副コア５０，６０の内面は円筒面であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、副水平偏向コイル及び副垂直偏向コイルが巻回されない部分に、副コア５０，６０の内面がネック部２３（又はファンネル２２）に可能な限り接近できるように、Ｚ軸側に突出した凸部を有していても良い。これにより、磁気抵抗を小さくすることができるので、副偏向装置の消費電力を更に低減することができる。

また、副水平偏向コイル及び副垂直偏向コイルはそれぞれ副コアの２箇所に巻回されていたが、所望する副水平偏向磁界及び副垂直偏向磁界を形成することができれば、本発明はこれに限定されない。

本発明の利用分野は特に制限はないが、例えば投写型プロジェクションテレビの画像投射部に利用することができる。

画面のピンクッション歪みを示した正面図 従来の投写管用偏向装置の分解斜視図 従来の副偏向装置の正面図 従来の副偏向装置の分解斜視図 従来の副偏向装置において、副水平偏向コイルと副垂直偏向コイルとの間に組み立て誤差がない場合の磁界を示した正面図 図５に示した回転方向の組立て誤差がない副偏向装置による副水平偏向磁界及び副垂直偏向磁界の合成磁界が第一象限の電子ビームに与える影響を説明するための図 従来の副偏向装置において、副水平偏向コイルと副垂直偏向コイルとの間に組み立て誤差がある場合の磁界を示した正面図 図７に示した回転方向の組立て誤差がある副偏向装置による副水平偏向磁界及び副垂直偏向磁界の合成磁界が第一象限の電子ビームに与える影響を説明するための図 本発明の実施の形態１に係る投写管装置の側面図 本発明の実施の形態１に係る偏向装置の側面図 本発明の実施の形態１に係る偏向装置の副偏向装置の正面図 本発明の実施の形態１に係る偏向装置の副偏向装置において、寸法Ｌｘと消費電力指数との関係を示した図 本発明の実施の形態２に係る偏向装置の副偏向装置の正面図 本発明の実施の形態２に係る偏向装置の副偏向装置において、比ｒ（＝φｙ／φｘ）と消費電力指数との関係を示した図

符号の説明

１ 画像のピンクッション歪み
２ 偏向装置
３ 主偏向装置
４ 副偏向装置
５ バックカバー
６ センタリングマグネット
７ 副偏向装置
８ 副水平偏向コイル
９ 副垂直偏向コイル
１０ 第一の副コア
１１ 第二の副コア
１２ 副コアの厚肉部
１３ 副コアの薄肉部
１４ ネック部
１５ 副水平偏向磁界
１５ａ，１５ｂ 副水平偏向磁界
１６ 副垂直偏向磁界
１６ｂ 副垂直偏向磁界
１７ 合成磁界
１７ａ 合成磁界
１８ 電子ビーム
１９ 投写管装置
２０ 画面表示部
２１ パネル
２２ ファンネル
２３ ネック部
２４ ヨーク部
２５ 電子ビーム
２６ 電子銃
２７ スクリーン
２８ ローレンツ力
２９ 偏向装置
３０ 主偏向装置
３１ 副偏向装置
３２ 副水平偏向コイル
３３ 副垂直偏向コイル
３５ 副水平偏向磁界
３８ 副コアの内側の空間
３９ 副垂直偏向磁界
４１ Ｘ軸近傍領域
４３ 副水平偏向コイル
４４ 副垂直偏向コイル
４５ 副コアの内側の空間
４６ 副水平偏向磁界
４７ 副垂直偏向磁界
４８ Ｘ軸近傍領域
５０ 副コア
５１ 平面部
５２ 円筒面部
６０ 副コア

Claims (4)

1. ラスタ生成用の主偏向装置とコンバーゼンス補正用の副偏向装置とを備えた投写管用偏向装置であって、
   前記副偏向装置は、少なくとも副水平偏向コイル、副垂直偏向コイル、及び副コアを備え、
   前記主偏向装置が備えられる投写管装置の管軸をＺ軸とし、Ｚ軸と直交する水平方向の軸をＸ軸、Ｚ軸と直交する垂直方向の軸をＹ軸とするＸＹＺ直交座標系を定義したとき、前記副コアの内面はＺ軸を中心軸とする略円筒面であり、前記副コアの外面は、Ｚ軸と直交する方向における前記外面の外寸法が他の箇所より相対的に小さな径小部を、Ｘ軸上又はその近傍に有することを特徴とする投写管用偏向装置。
2. 前記副コアの外面のＺ軸と垂直な面での断面形状は、Ｙ軸を長軸、Ｘ軸を短軸とする楕円形状である請求項１に記載の投写管用偏向装置。
3. 前記楕円形状の長径をφｙ、短径をφｘとしたとき、これらの比φｙ／φｘが１．１４以上である請求項２に記載の投写管用偏向装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の投写管用偏向装置を備える投写管装置。
   

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