JP2602835B2 - カラー受像管のモアレ視認性低減方法 - Google Patents

カラー受像管のモアレ視認性低減方法

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JP2602835B2 JP62164402A JP16440287A JP2602835B2 JP 2602835 B2 JP2602835 B2 JP 2602835B2 JP 62164402 A JP62164402 A JP 62164402A JP 16440287 A JP16440287 A JP 16440287A JP 2602835 B2 JP2602835 B2 JP 2602835B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明はカラー受像管のモアレ視認性低減のための
電子ビーム形状改良に関するものである。
[従来の技術] 第4図は電子ビームの電子密度の空間的な分布を示す
図であり、電子ビームがピーク値に対してある割合の電
子密度となる電子ビームの幅を電子ビーム寸法と称し、
通常ビーム値に対して5%あるいは50%の値がとられ
る。第4図において、(1a),(1b),(1c)は電子ビ
ームを示し、ピーク値に対し(r)となる電子密度にお
ける電子ビーム寸法が同一であつても種々の形状の電子
ビームが存在し、これを電子ビーム形状と称す。すなわ
ち、電子ビームを、電子ビーム寸法および電子ビーム形
状で定義する。
カラー受像管において、電子ビームにより生成される
走査線の輝度パターンとシヤドウマスクの孔配列との干
渉によりモアレが発生する。このモアレが視認されるか
否かはモアレの明暗の縞のピツチと輝度振幅変調度に依
存する。モアレのピツチ(Pm)はシヤドウマスクのサン
プリングピツチ(Psm)と走査線(Psc)との幾何学的な
関係から、下記(1)式により計算されるが、モアレの
輝度振幅変調度(M)は電子ビームにも依存し、下記
(2)式により計算される。
(m,n):モアレの次数 M=2・Ra・Rb (2) Ra:アパーチヤレスポンス Rb:電子ビームレスポンス Ra=J1(u)/u,u=(2πn/Psm)・rsm (3) J1:1種1次ベツセル関数 rsm:シヤドマスク孔半径 f(x):電子ビーム輝度分布 すなわち、モアレの輝度振幅変調度(M)は電子ビー
ムレスポンス(Rb)とアパーチヤレスポンス(Ra)との
積であらわせる。
従来のカラー受像管においては、電子ビーム形状をガ
ウス分布と仮定してモアレの視認が許容される輝度振幅
変調度となるように電子ビーム寸法を決定していた。す
なわち、上記の式(4)において、f(x)をガウス分
布とすると、 ただし、W05:f(x)のピーク値の5%となる電子ビ
ーム寸法となり、電子ビームレスポンス(Rb)は、 であり、シヤドウマスクのサンプリングピツチ(Ps
m)、走査線ピツチ(Psc)、シヤドウマスク孔半径(rs
m)などを種々変化させたなかから、かかるパラメータ
の値を決定して所定の輝度振幅変調度となるように電子
ビーム寸法(W05)を決定し、モアレの視認が許容限度
内に抑えるように構成されていた。
[発明が解決しようとする問題点] 従来のカラー受像管においては、電子ビーム形状はガ
ウス分布となっていない。第5図は「アン イン−ライ
ン ガン フォー ハイ−レゾリューション カラー
ディスプレイ チューブズ(An In−Line Gun for High
−Resolution Color Display Tubes)」エス アイー
ディー 82 ダイジェスト(SID 82 DIGEST)(1982
年)に記載された電子ビーム形状の測定例であり、図に
おいて(1h)(1i)(1j)(1k)は測定された電子ビー
ム形状である。図から明らかなように電子ビーム形状
(1h)(1i)(1j)(1k)はガウス分布(第3図電子ビ
ーム形状(1G)参照)とは異なった形状をしている。こ
のため、モアレの視認を許容限度で抑えるためには上述
した方法で決定した電子ビーム寸法では不十分であり、
電子ビーム寸法を大きくしたり、あるいは許容するモア
レの輝度振幅変調度を実際のものより小さくとり、実質
的に電子ビーム寸法を大きくしていたため、解像度が低
下し、画質が著しく低下するという問題があつた。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、解像度を低下させることなく、モアレが視
認されにくいカラー受像管のモアレ視認性低減方法を提
供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] この発明にかかるカラー受像管のモアレ視認性低減方
法は電子ビームの形状のガウス分布に近似させたことを
特徴とする。
[作用] この発明によれば、電子ビームの形状がガウス分布に
近似しているため、これら電子ビームを重ね合わせたと
き、輝度分布の輝度振幅変調度が小さくなり、モアレと
して視認されにくくなる。
[発明の実施例] 以下、この発明の一実施例を図面にもとづいて説明す
る。
第1図はこの発明の一実施例によるカラー受像管にお
いて、シヤドウマスクを通して観察される電子ビームに
よる輝度パターンを示す図であり、同図において、
(1)は電子ビーム、(2)はシヤドウマスク、(3)
は重ね合わせ後の電子ビームの輝度分布、(4)はシヤ
ドウマスク(2)を通して観察される輝度分布、(5
a),(5b),(5c)は輝度分布(4)を2本おきに結
んで成るモアレ基本波、(Psm)はシヤドウマスク
(2)によるサンプリングピツチ、(Psc)は走査線ピ
ツチである。
第2図は第1図のカラー受像管におけるモアレの視認
を説明する図であり、(5a),(5b),(5c)は第1図
と同じモアレ基本波、(6)はモアレ基本波(5a),
(5b),(5c)の輝度値を空間座標ごとに加算して平均
した輝度分布である。
電子ビーム(1)の形状はガウス分布であり、走査線
ピツチ(Psc)の間隔で配置され、電子ビーム(1)は
重ね合わされて輝度分布(3)になる。この輝度分布
(3)はシヤドウマスク(2)により、サンプリングピ
ツチ(Psm)でサンプルされ、輝度分布(4)がシヤド
ウマスク(2)を通して観察される。第1図は輝度分布
(4)の生成をわかりやすく説明するためのものであ
る。
輝度分布(4)のピツチは(Psm)であり、寸法的に
非常に小さいため、視覚的には輝度分布(4)の変化そ
のものを観察できない。観察される輝度パターンを次の
ように考える。
いま、(3,1)次のモアレをみてみると、輝度分布
(4)を2本おきに結んで成る分布、つまり、モアレ基
本波(5a),(5b),(5c)はサンプリングピツチ3psm
の場合の(1,1)次のモアレの輝度分布に相当する。こ
のモアレ基本波(5a),(5b),(5c)の形状は、第1
図から明らかなように、重ね合わせ後の電子ビームの輝
度分布(3)の水平方向に引き伸ばしたものとなつてい
る。言い換えると、モアレ基本波のピツチを(Psc)と
なるように水平方向に縮めれば、その形状は重ね合わせ
後の電子ビームの輝度分布(3)に一致する。モアレ基
本波(5a)は1,4,7,10,…,1+3k,…番目の輝度分布
(4)のパターンを結んで成り、モアレ基本波(5b)は
2,5,8,11,…,2+3k,…番目の輝度分布(4)のパターン
を結んで成り、モアレ基本波(5c)は3,6,9,12,…,3+3
k,…番目の輝度分布(4)のパターンを結んで成り、こ
れらモアレ基本波(5a),(5b),(5c)はそれぞれ同
一の同期をもち、周期に対して1/3ずつ位相隔った形に
なつている。したがつて、(1,1)次のモアレの場合、
モアレ基本波の輝度変化がそのまま視認されるモアレと
なり、(3,1)次のモアレの場合、モアレ基本数(5
a),(5b),(5c)の輝度分布を空間座標ごとに加算
する重ね合わせをおこない、3で除した値、すなわち、
モアレ基本波(5a),(5b),(5cの平均輝度分布が視
線確認される輝度分布(6)となることが判明した。
いま、モアレ基本波(5a),(5b),(5c)が正弦波
あるいは余弦波の場合、モアレ基本波(5a),(5b),
(5c)の平均輝度分布の輝度振幅変調度は0になり、モ
アレ基本波(5a),(5b),(5c)のそれぞれの輝度振
幅変調度がどんなに大きくてもモアレとして視認されな
い。
モアレ基本波(5a),(5b),(5c)が正弦波あるい
は余弦波に近似した波形となる実現的な電子ビーム
(1)の形状としてガウス分布があり、この場合、モア
レ基本波(5a),(5b),(5c)の輝度振幅変調度がか
なり大きくなつてもモアレとして視認されない。
いま、電子ビーム(1)の寸法が小さくなると、輝度
分布(3)および(4)の輝度変化が大きくなり、モア
レ基本波(5a),(5b),(5c)の輝度変化も大きくな
るが、電子ビーム(1)の形状がガウス分布に十分近似
していれば、輝度分布(6)の輝度振幅変調度は小さ
く、モアレとしては視認されない。
第3図は電子ビーム形状のガウス分布からの隔りを説
明する図であり、同じ図において、(1)は電子ビー
ム、(1G)はガウス分布、(W80),(W50),(W05)
は電子ビーム(1)のピーク値の80%、50%、5%にお
ける寸法であり、(W80G),(W50G),(W05G)はガウ
ス分布(1G)のピーク値の80%、50%、5%における寸
法である。電子ビーム寸法としてピーク値の50%におけ
る寸法をとり、(W50)と(W50G)を一致させている。
電子ビーム(1)の80%、5%における寸法(W80),
(W50)のガウス分布(1G)の80%、5%における寸法
(W80G),(W05G)に対する比W80/W80g,W05/W05Gをそ
れぞれ上側変形率(mu)、下側変形率(ml)とし、電子
ビーム(1)のガウス分布(1G)からの隔りの程度を示
す。
視認されるモアレの基準をモアレのピッチ0.9mm以
上、かつ、モアレの輝度振幅変調度0.6%以上とし、こ
の基準でシャドウマスクのサンプリングピッチ(Ps
m)、電子ビーム寸法(W05)のさまざまな値に対し、走
査線ピッチ(Psc)および電子ビームの上側変形率(m
u)と下側変形率(ml)を変化させ、視認されるモアレ
の確率を調べた結果を第6図に示す。
第6図は、横軸は上側変形率の増分(Δmu)、縦軸は
下側変形率の増分(Δml)であり、上側変形率を(1.0
−Δmu)から(1.0+Δmu)まで変形させ、下側変形率
を(1.0−Δml)から(1.0+Δml)まで変化させたとき
の、上側変形率、下側変形率の各組み合わせについて、
上述したモアレ視認限界の基準により判断し、視認され
るモアレの視認確率[%]を求めた結果である。ここ
で、第6図では、サンプリングピッチ(Psm)=0.13、
0.14、0.15mm(スクリーンピッチでは0.26、0.28、0.30
mm)の各値に対し、モアレの視認限界を求めており、こ
の結果を求めるために使用したその他の計算条件は以下
のとおりである。
走査線ピッチ(Psc) 0.26〜0.60mm 電子ビーム寸法(W05) 0.25〜0.35mm 第6図より、視認されるモアレの視認確率は上側変形
率(mu)により大きく影響され、その影響の程度は、下
側変形率(ml)により影響されるばあいのおよそ2倍で
あることがわかった。したがって、視認されるモアレの
出現を抑えるためには、上側変形率を下側変形率に比較
して、相対的に小さい範囲に限定する必要がある。
シャドウマスクのサンプリングピッチ(Psm)を変化
させると視認されるモアレの出現確率は変化し、サンプ
リングピッチが小さいほどモアレの出現確率は小さくな
る。通常一般に使用されているCRTにおいて設定しうる
上限と考えられるサンプリングピッチ0.15mm(スクリー
ンピッチでは0.3mm)の場合、上側変形率(mu)および
下側変形率(ml)が、 0.95≦mu≦1.05 (7) 0.90≦ml≦1.10 (8) であれば、モアレの出現確率は20%以下であった。カラ
ー受像管においては、一般には円形のカソード表面から
放出された電子ビームを電子レンズにより蛍光面上に集
束させているが、カソードから取り出した電子ビームは
カソード表面の中心付近で最も電子密度が高く、周辺部
へ行くに従って電子密度が低下し、カソード周縁で電子
密度がゼロとなる略放物面形状の電子密度分布となって
いる。この電子ビームが電子レンズを通過するとき電子
レンズの収差により電子ビーム変形し、ビームの周縁部
分が持ち上がった形状となる。電子ビーム形状を変化さ
せるにはグリッド電極および集束電極寸法を変化させれ
ばよく、このように種々変化させたなかから選択するこ
とによって電子ビーム形状の上側変形率(mu)、下側変
形率(ml)をそれぞれ式(7)、(8)の範囲内とすれ
ば、走査線ピッチ(Psc)0.26〜0.60mmの範囲でモアレ
の視認が問題になることはないことがわかった。
なお、上記実施例では(3,1)次のモアレについて示
したが、(1,1)次以外のモアレであれば同様に論ずる
ことができ、(m,1)次のモアレの場合、輝度分布
(4)を(m−1)本おきにサンプルして、m個のモア
レ基本波を生成して、重ね合わせをおこなえばよい。
また、ガウス分布からの隔りの程度を表わす指標とし
て、上側変形率、下側変形率を使用したが、これと等価
的にガウス分布からの隔りの程度を表わすものならどん
な指標を使用してもよい。
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、電子ビームの形状
をガウス分布に近似させたので、解像度を低下させるこ
となく、モアレパターンを視認しにくいものとでき、カ
ラー受像管において良好な画質を得ることができるとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるカラー受像管におい
て観察される電子ビームによる輝度パターンを説明する
図、第2図はモアレの視認を説明する図、第3図は電子
ビームの上側と下側変形率を説明する図、第4図は電子
ビームの電子密度の空間的分布を示す図、第5図は電子
ビームの測定例を示す図、第6図はモアレの出現確率を
示す図である。 (1)……電子ビーム、(2)……シヤドウマスク、
(3),(4)……輝度分布、(5a),(5b),(5c)
……モアレ基本波、(mu)……上側変形率、(ml)……
下側変形率。 なお、図中の同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カラー受像管の電子ビームを電子密度の空
    間分布として、電子ビーム寸法および電子ビーム形状で
    定義するとき、電子ビームの形状において、ピークの電
    流密度の50%となる寸法を半値幅とするガウス分布から
    の隔たりを、上側変形率(mu)および下側変形率(ml)
    で表わすとき、 0.95≦mu≦1.05 0.90≦ml≦1.10 となるように電子ビームの形状をガウス分布に近似させ
    て構成したことを特徴とするカラー受像管のモアレ視認
    性低減方法。
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