JP3159240B2 - ビーム形状測定装置及びビーム形状測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラウン管面上の
電子ビームの形状を測定するビーム形状測定装置及びビ
ーム形状測定方法に関し、特に、電流密度分布を輝度の
３次元プロファイルにより測定するビーム形状測定装置
及びビーム形状測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ブラウン管面上のビーム形状測定
装置では、いわゆるラスタースキャン方式で撮像された
データを用いてビーム形状の測定が行われていた。ま
た、電子ビームはシャドウマスクにより一部遮られるの
で、遮られた部分については直線補間やガウス分布等に
より近似計算してビーム形状を測定していた。

【０００３】しかし、シャドウマスクに遮られた部分を
周りのデータから近似計算したデータは実測値ではない
ので真のビーム形状を求めることができなかった。

【０００４】そこで、シャドウマスクにより遮られた部
分も測定するビーム形状測定装置が、例えば、特開平４
ー１８１６３１号公報に提案されている。このビーム形
状測定装置は、被測定ブラウン管のスクリーン面に、単
色のビームスポットを、直流水平電源及び直流垂直電源
からなる直流偏向電源により映出させる手段と、スクリ
ーン面の縦及び横方向に一定のピッチでビームスポット
を移動させる手段と、ビームスポットを撮像し、輝度を
測定し、メモリに記憶させ、ビーム形状を出力する手段
とを有する。

【０００５】このビーム形状測定装置によれば、直流水
平電源を所定のステップ数だけ増加させて水平方向を規
定回数測定し、次に、直流垂直電源を所定のステップ数
だけ増加させて規定回数測定する。例えば、水平方向５
０回、垂直方向５０回の測定をすることにより２５００
点の輝度データが得られる。得られた輝度データはメモ
リに記憶される。そして、得られた測定データを水平、
垂直の両方向で合成することにより３次元のデータ曲線
が得られる。そして、１つのカソード、例えば赤の測定
が終了すると次に緑及び青の測定を行う。これによっ
て、ブラウン管のスクリーンに真のビームスポットを映
出することができ、ビーム形状を正確に測定できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特開平４ー１８１６３
１号公報に提案されているビーム形状測定装置では、シ
ャドウマスクにより遮られた部分も測定するので、ビー
ム形状を正確に測定できる。

【０００７】しかし、ビームのステップ移動には時間が
かかり、また画像が安定するまでの待ち時間もかかるの
で、多大な測定時間を要するという問題があった。

【０００８】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、ビーム形状を正確かつ高速に測定することが
できるビーム形状測定装置及びビーム形状測定方法を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のビーム形状測定
装置は、シャドウマスクを蛍光体上に設置したブラウン
管面上のビームを撮像する撮像手段と、その撮像手段に
よって得られた画像データから第１プロファイルデータ
を作成する第１プロファイル作成手段と、第１プロファ
イルデータのうちシャドウマスクにより遮られた部分を
シャドウマスクのスリット部分に位置するようにビーム
偏向して、撮像手段によって得られた画像データから第
２プロファイルデータを作成する第２プロファイル作成
手段と、第２プロファイルデータを偏向分補正するデー
タシフト部と、そのデータシフト部でシフトされたデー
タと、第１プロファイルデータとを合成するデータ合成
部と、を有することを特徴とするものである。

【００１０】本発明は又、垂直方向のラインに沿ってス
リットが形成されたシャドウマスクを蛍光体上に設置し
たブラウン管面上のビームを撮像する撮像手段と、ビー
ムを水平方向に偏向させて、撮像手段によって得られた
画像データから第１プロファイルデータを作成する第１
プロファイル作成手段と、第１プロファイルデータのう
ちシャドウマスクにより遮られた部分をシャドウマスク
のスリット部分に位置するようにビームを垂直方向に偏
向した後、ビームを水平方向に偏向させて撮像手段によ
って得られた画像データから第２プロファイルデータを
作成する第２プロファイル作成手段と、第２プロファイ
ルデータを偏向分補正するデータシフト部と、そのデー
タシフト部でシフトされたデータと、第１プロファイル
データとを合成するデータ合成部と、を有することを特
徴とする。

【００１１】本発明は又、垂直方向のラインに沿ってス
リットが形成されたシャドウマスクを蛍光体上に設置し
たブラウン管面上のビームを撮像するＣＣＤカメラと、
そのＣＣＤカメラによって撮像された映像信号を画像デ
ータとして記憶する画像メモリと、その画像メモリに記
憶されている画像データからプロファイルデータを作成
するプロファイル作成部と、水平と垂直の２次元のデー
タ番号を付けた記憶領域を持ち、そこに前記プロファイ
ルデータを記憶し、次のプロファイルデータのために水
平方向データ番号を１番増やしておくことにより順次２
次元の第１プロファイルデータを記憶する第１プロファ
イルデータメモリと、水平方向のデータを取得し終わる
まで水平方向に１ライン分水平偏向電流を出力する水平
偏向電流制御部と、前記ＣＣＤカメラへ撮像命令信号を
出力する撮像制御部と、前記第１プロファイルデータメ
モリにデータを取得し終わった時点で、ブラウン管のシ
ャドウマスクにより遮られた部分をシャドウマスクのス
リット部分へ移動させるために、その分の垂直偏向電流
を出力する垂直偏向電流制御部と、水平と垂直の２次元
のデータ番号を付けた記憶領域を持ち、そこに前記プロ
ファイルデータを記憶し、前記垂直偏向電流により移動
したビームの垂直方向位置において、前記水平偏向電流
制御部により水平方向に１ラインづつ移動させながら２
次元の第２プロファイルデータを記憶する第２プロファ
イルデータメモリと、その第２プロファイルデータメモ
リにデータを取得し終わった時点で、メモり内の第２プ
ロファイルデータを前記垂直偏向電流により移動させた
分だけ戻すデータシフト部とそのデータシフト部でシフ
トされたデータと前記第１プロファイルデータメモリ内
の第１プロファイルデータとを合成するデータ合成部
と、を有することを特徴とするものである。

【００１２】上述した本発明のビーム形状測定装置は、
ビームの電流密度分布を輝度の３次元プロファイルデー
タにより測定するものである。

【００１３】本発明のビーム形状測定方法は、（１）シ
ャドウマスクを蛍光体上に設置したブラウン管面上のビ
ームを撮像する工程と、（２）撮像して得られた画像デ
ータから第１プロファイルデータを作成する工程と、
（３）第１プロファイルデータのうちシャドウマスクに
より遮られた部分をシャドウマスクのスリット部分に位
置するようにビーム偏向した後、撮像して得られた画像
データから第２プロファイルデータを作成する工程と、
（４）第２プロファイルデータを偏向分だけデータシフ
トする工程と、（５）シフトされたデータと、第１プロ
ファイルデータとを合成する工程と、を有することを特
徴とするものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形
態の構成を示すブロック図である。

【００１５】図１中、１は垂直方向のラインに沿ってス
リットが形成されたシャドウマスクを蛍光体上に設置し
たブラウン管である。２はブラウン管１面上のビームを
撮像するＣＣＤカメラである。ＣＣＤカメラ２はブラウ
ン管１に向き合って固定されており、先端のレンズ部２
ａを介してブラウン管１面上のビームスポットを拡大し
て撮像する。

【００１６】３はＣＣＤカメラ２によって撮像された映
像信号ａを画像データｂとして記憶する画像メモリであ
る。４は画像メモリ３に記憶されている画像データｂか
らプロファイルデータｃを作成するプロファイル作成部
である。５はプロファイルデータｃのうち第１プロファ
イルデータｊを記憶し、記憶した分の水平方向データ番
号ｄを１づつ増やしていく第１プロファイルデータメモ
リである。

【００１７】６は第１プロファイルデータメモリ５に登
録された水平方向データ番号ｄが水平方向データ取得終
了番号に達しない場合、水平方向に１ライン分の水平偏
向電流ｅを出力する水平偏向電流制御部である。７は水
平偏向電流ｅの出力が終了した後ＣＣＤカメラ２へ撮像
命令信号ｇを出力する撮像制御部である。８は第１プロ
ファイルデータメモリ５に登録された水平方向データ番
号ｄが水平方向データ取得終了番号に達した場合、ブラ
ウン管１のシャドウマスクにより遮られた部分をシャド
ウマスクのスリット部分へビーム偏向して移動できるだ
けの垂直偏向電流ｆを出力する垂直偏向電流制御部であ
る。

【００１８】９は垂直偏向電流ｆにより偏向されたビー
ムの垂直方向位置で水平方向に１ラインづつ移動させて
得られた第２プロファイルデータｈを記憶し、記憶した
分の水平方向データ番号ｄを１づつ増やしていく第２プ
ロファイルデータメモリである。

【００１９】１０は第２プロファイルデータメモリ９に
登録された水平方向データ番号ｄが水平方向データ取得
終了番号に達した場合、メモリ内のデータをその垂直偏
向電流ｆにより移動させた分だけ戻すデータシフト部で
ある。

【００２０】１１はデータシフト部１０でシフトしたデ
ータｉと第１プロファイルデータメモリ５内のデータｊ
を合成するデータ合成部である。

【００２１】図２は、シャドウマスクに対するビームス
ポットの位置によって、輝度プロファイルがどのように
変化するかを説明するための説明図である。図２中、２
０はビームスポット、２１はシャドウマスクのスリット
である。スリット２１は、垂直方向のラインに沿って形
成される。

【００２２】図２（Ａ）はビーム２０を水平方向にピッ
チ送りしてちょうどビーム２０の中心がライン上に一致
した位置ｉ＝ｘの時に得られる輝度プロファイルＰｆ１
（ｘ）を示す図である。

【００２３】一方、図２（Ｂ）はさらにピッチ送りして
いき、ｉ＝ｘ＋ｄの位置のときに得られる輝度プロファ
イルＰｆ１（ｘ+ｄ）を示している。

【００２４】図２（Ｃ）、図２（Ｄ）はビームを垂直方
向にずらした後、水平方向にピッチ送りしていきビーム
がｉ＝ｘ、ｉ＝ｘ−ｄの位置のときに得られるプロファ
イルＰｆ２（ｘ）、Ｐｆ２（ｘ−ｄ）を示している。

【００２５】図３は本発明のビーム形状測定装置の動作
を示すフローチャートである。

【００２６】まず、ブラウン管１の管面にＣＣＤカメラ
２をセットし（Ｓ１）、撮像制御部７から撮像命令信号
ｇがＣＣＤカメラ２に入力されると（Ｓ２）、ＣＣＤカ
メラ２はブラウン管１面上のビームを撮像する（Ｓ
３）。撮像された映像信号ａは画像データｂとして画像
メモリ３に記憶され（Ｓ４）、プロファイル作成部４で
ラインマスク内の輝度データからプロファイルデータｃ
を作成する（Ｓ５）。

【００２７】次いで、作成されたプロファイルデータｃ
が第１プロファイルデータｊの場合には、第１プロファ
イルデータメモリ５で第１プロファイルデータｊを記憶
し（Ｓ６）、記憶した分の水平方向データ番号ｄを１づ
つ増やしていく。

【００２８】次いで、第１プロファイルデータメモリ５
に登録された水平方向データ番号ｄが水平方向データ取
得終了番号に達しない場合、水平偏向電流制御部６によ
って水平方向に１ライン分水平偏向電流ｅを出力する
（Ｓ７）。

【００２９】次いで、第１プロファイルデータメモリ５
に登録された水平方向データ番号ｄが水平方向データ取
得終了番号に達した場合、ブラウン管１のシャドウマス
クにより遮られた部分をシャドウマスクのスリット部分
へビーム偏向して移動できるだけの垂直偏向電流ｆを垂
直偏向電流制御部８によって出力する（Ｓ８）。

【００３０】次いで、垂直偏向電流ｆにより偏向された
ビームの垂直方向位置で水平方向に１ラインづつ移動さ
せ、それを撮像して得られた第２プロファイルデータを
第２プロファイルデータメモリ９で記憶し、記憶した分
の水平方向データ番号ｄを１づつ増やしていく（Ｓ
９）。

【００３１】次いで、第２プロファイルデータメモリ９
に登録された水平方向データ番号ｄが水平方向データ取
得終了番号に達しない場合、水平偏向電流制御部６によ
って水平方向に１ライン分水平偏向電流ｅを出力する
（Ｓ１０）。

【００３２】次いで、第２プロファイルデータメモリ９
に登録された水平方向データ番号ｄが水平方向データ取
得終了番号に達した場合、データシフト部１０によっ
て、第２プロファイルデータメモリ９内のデータｈを垂
直偏向電流ｆにより移動させた分だけ戻してデータシフ
トする（Ｓ１１）。

【００３３】最後に、データ合成部１１によって、デー
タシフト部１０でシフトしたデータｉと第１プロファイ
ルデータメモリ５内のデータｊを合成する（Ｓ１２）。

【００３４】図４は本発明のビーム形状測定装置により
得られる３次元プロファイルを示す模式図である。

【００３５】ビームをピッチ送りしていく毎にラインマ
スク上の輝度プロファイルが時系列データＰｆ１（ｘ）
（図２（Ａ）参照）としてプロファイルデータメモリ１
に記憶される。その時系列データをまとめシャドウマス
クで遮られた部分のデータが欠落した形での３次元プロ
ファイルＳｆ１（ｘ）（ｙ）が得られる（図４（Ａ）参
照）。

【００３６】プロファイルデータメモリ１に記憶された
３次元プロファイルＳｆ１（ｘ）（ｙ）の中でシャドウ
マスクにより遮られた部分を、シャドウマスクのスリッ
ト部分すなわち蛍光体の部分に移動できるだけの垂直偏
向電流ｆを垂直偏向電流制御部８から出力した後、水平
方向にビームをピッチ送りしていき、ラインマスク上の
輝度プロファイルＰｆ２（ｘ）（図２（Ｂ）参照）を得
て、それをまとめて３次元プロファイルＳｆ２（ｘ）
（ｙ）を得る（図４（Ｂ）参照）。

【００３７】Ｓｆ２（ｘ）（ｙ）はＳｆ１（ｘ）（ｙ）
に比べ垂直方向にビームをずらした分だけ中心がずれて
いるので、データシフト部１０で中心をあわせ、シフト
されたデータｉ（ＳＳｆ２（ｘ）（ｙ））を得る（図４
（Ｃ）参照）。

【００３８】最後に、データ合成部１０で３次元プロフ
ァイルＳｆ１（ｘ）（ｙ）とＳＳｆ２（ｘ）（ｙ）を合
成して測定結果Ｓｆ３（ｘ）（ｙ）を得る（図４（Ｄ）
参照）。

【００３９】本発明によれば、ＣＣＤカメラ２によって
得られた画像データｂから第１プロファイルデータｊを
作成し、その第１プロファイルデータｊのうちシャドウ
マスクにより遮られた部分をシャドウマスクのスリット
部分に位置するようにビーム偏向して、ＣＣＤカメラ２
によって得られた画像データから第２プロファイルデー
タｈを作成した後、データシフト部１０でシフトされた
データｉを作成するが、第１プロファイルデータとシフ
トされた第２プロファイルデータは、お互いが欠落した
データ部分を補つ形のデータとなっているので、これら
をデータ合成することにより各プロファイルをマージし
て正確なビーム形状の測定結果を出力することができ
る。従って、ビーム形状測定の信頼性を向上させること
ができる。

【００４０】また、第１プロファイルデータと第２プロ
ファイルデータの２つのデータ分のビーム移動だけで測
定できるので、従来の装置に比べ、測定時間を短縮で
き、ビーム形状測定の高速化を図ることができる。

【００４１】本発明は、上記実施の形態に限定されるこ
とはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範
囲内において、種々の変更が可能である。例えば、シャ
ドウマスクのスロットは、ライン状のものに限らず、円
形に形成されたものでもよい。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば次のような優れた効果を
奏する。 （１）撮像手段によって得られた画像データから第１プ
ロファイルデータを作成し、その第１プロファイルデー
タのうちシャドウマスクにより遮られた部分をシャドウ
マスクのスリット部分に位置するようにビーム偏向し
て、撮像手段によって得られた画像データから第２プロ
ファイルデータを作成した後、データシフト部でシフト
されたデータを作成するが、第１プロファイルデータと
シフトされた第２プロファイルデータは、お互いが欠落
したデータ部分を補つ形のデータとなっているので、こ
れらをデータ合成することにより各プロファイルをマー
ジして正確なビーム形状の測定結果を出力することがで
きる。従って、ビーム形状測定の信頼性を向上させるこ
とができる。 （２）第１プロファイルデータと第２プロファイルデー
タの２つのデータ分のビーム移動だけで測定できるの
で、従来の装置に比べ、測定時間を短縮でき、ビーム形
状測定の高速化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のビーム形状測定装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】シャドウマスクに対するビームスポットの位置
によって、輝度プロファイルがどのように変化するかを
説明するための説明図である。

【図３】本発明のビーム形状測定装置の動作を説明する
ためのフローチャートである。

【図４】本発明のビーム形状測定装置により得られる３
次元プロファイルを示す模式図であり、（Ａ）は第１プ
ロファイルデータの模式図、（Ｂ）は第２プロファイル
データの模式図、（Ｃ）はシフト後のプロファイルデー
タの模式図、（Ｄ）は合成後のプロファイルデータの模
式図である。

【符号の説明】

１：ブラウン管、 ２：ＣＣＤカメラ、 ３：画像メモリ、 ４：プロファイル作成部、 ５：第１プロファイルデータメモリ、 ６：水平偏向電流制御部、 ７：撮像制御部 ８：垂直偏向電流制御部、 ９：第２プロファイルデータメモリ、 １０：データシフト部、 １１：データ合成部、 ａ：映像信号、 ｂ：画像データ、 ｃ：プロファイルデータ、 ｄ：水平方向データ番号、 ｅ：水平偏向電流、 ｆ：垂直偏向電流、 ｇ：撮像命令信号、 ｈ：第２プロファイルデータ、 ｉ：シフト第２プロファイルデータ、 ｊ：第１プロファイルデータ、

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シャドウマスクを蛍光体上に設置したブラ
   ウン管面上のビームを撮像する撮像手段と、 その撮像手段によって得られた画像データから第１プロ
   ファイルデータを作成する第１プロファイル作成手段
   と、 前記第１プロファイルデータのうちシャドウマスクによ
   り遮られた部分をシャドウマスクのスリット部分に位置
   するようにビーム偏向して、前記撮像手段によって得ら
   れた画像データから第２プロファイルデータを作成する
   第２プロファイル作成手段と、 前記第２プロファイルデータを偏向分補正するデータシ
   フト部と、 そのデータシフト部でシフトされたデータと、前記第１
   プロファイルデータとを合成するデータ合成部と、 を有することを特徴とするビーム形状測定装置。
2. 【請求項２】垂直方向のラインに沿ってスリットが形成
   されたシャドウマスクを蛍光体上に設置したブラウン管
   面上のビームを撮像する撮像手段と、 ビームを水平方向に偏向させて、前記撮像手段によって
   得られた画像データから第１プロファイルデータを作成
   する第１プロファイル作成手段と、 前記第１プロファイルデータのうちシャドウマスクによ
   り遮られた部分を前記シャドウマスクのスリット部分に
   位置するようにビームを垂直方向に偏向した後、ビーム
   を水平方向に偏向させて前記撮像手段によって得られた
   画像データから第２プロファイルデータを作成する第２
   プロファイル作成手段と、 前記第２プロファイルデータを偏向分補正するデータシ
   フト部と、 そのデータシフト部でシフトされたデータと、前記第１
   プロファイルデータとを合成するデータ合成部と、 を有することを特徴とするビーム形状測定装置。
3. 【請求項３】垂直方向のラインに沿ってスリットが形成
   されたシャドウマスクを蛍光体上に設置したブラウン管
   面上のビームを撮像するＣＣＤカメラと、 そのＣＣＤカメラによって撮像された映像信号を画像デ
   ータとして記憶する画像メモリと、 その画像メモリに記憶されている画像データからプロフ
   ァイルデータを作成するプロファイル作成部と、 水平と垂直の２次元のデータ番号を付けた記憶領域を持
   ち、そこに前記プロファイルデータを記憶し、次のプロ
   ファイルデータのために水平方向データ番号を１番増や
   しておくことにより順次２次元の第１プロファイルデー
   タを記憶する第１プロファイルデータメモリと、 水平方向のデータを取得し終わるまで水平方向に１ライ
   ン分水平偏向電流を出力する水平偏向電流制御部と、 前記ＣＣＤカメラへ撮像命令信号を出力する撮像制御部
   と、 前記第１プロファイルデータメモリにデータを取得し終
   わった時点で、ブラウン管のシャドウマスクにより遮ら
   れた部分をシャドウマスクのスリット部分へ移動させる
   ために、その分の垂直偏向電流を出力する垂直偏向電流
   制御部と、 水平と垂直の２次元のデータ番号を付けた記憶領域を持
   ち、そこに前記プロファイルデータを記憶し、前記垂直
   偏向電流により移動したビームの垂直方向位置におい
   て、前記水平偏向電流制御部により水平方向に１ライン
   づつ移動させながら２次元の第２プロファイルデータを
   記憶する第２プロファイルデータメモリと、 その第２プロファイルデータメモリにデータを取得し終
   わった時点で、メモり内の第２プロファイルデータを前
   記垂直偏向電流により移動させた分だけ戻すデータシフ
   ト部とそのデータシフト部でシフトされたデータと前記
   第１プロファイルデータメモリ内の第１プロファイルデ
   ータとを合成するデータ合成部と、 を有することを特徴とするビーム形状測定装置
4. 【請求項４】ビームの電流密度分布を輝度の３次元プロ
   ファイルデータにより測定することを特徴とする請求項
   １乃至３のいずれか１つの項に記載のビーム形状測定装
   置。
5. 【請求項５】（１）シャドウマスクを蛍光体上に設置し
   たブラウン管面上のビームを撮像する工程と、（２）撮
   像して得られた画像データから第１プロファイルデータ
   を作成する工程と、（３）前記第１プロファイルデータ
   のうちシャドウマスクにより遮られた部分を前記シャド
   ウマスクのスリット部分に位置するようにビーム偏向し
   た後、撮像して得られた画像データから第２プロファイ
   ルデータを作成する工程と、（４）前記第２プロファイ
   ルデータを偏向分だけデータシフトする工程と、（５）
   シフトされたデータと、前記第１プロファイルデータと
   を合成する工程と、 を有することを特徴とするビーム形状測定方法。