JP3409799B2 - 進行波型偏向装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は陰極線管（ＣＲＴ）の進
行波型偏向装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】偏向装置を電子ビームが通過する間、偏
向電圧が変化しないとすれば、偏向電圧の大きさに比例
した電子ビームの偏向を得ることができる。しかし、偏
向電圧の周波数が高いために偏向装置を電子ビームが通
過する間に偏向電圧が変化すると、所望の偏向が不可能
となる。この問題を解決するために、ＤＣ−数百ＭＨｚ
の信号を観測するためのＣＲＴでは、進行波型偏向装置
が使用されている。進行波型偏向装置では、螺旋型等の
進行波型偏向導体（遅波回路）の一端から他端に伝播す
る偏向信号の進行速度と電子ビームの進行速度とをほぼ
一致させる。これによって偏向作用時間が長くなり、電
子ビームを充分に偏向することができ、広帯域偏向装置
を提供することが可能になる。このような進行波型偏向
装置を容易且つ強固に形成するために、従来は長手の絶
縁性基体に帯状導体を螺旋状に巻回し、第１及び第２の
偏向体夫々の絶縁性基体に夫々２つの溝を設け、ここに
２つのアース導体板を配置し、この２つのアース導体板
を溶接等により固定して１つの絶縁性基体を挟持した構
造が例えば特願平２−１２１２３６号に開示されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】進行波型偏向装置で
は、螺旋型等の進行波型偏向導体（遅波回路）の一端か
ら他端に伝播する偏向信号の進行速度と電子ビームの進
行速度とをほぼ一致させるような構造をとっている。こ
れによって偏向作用時間が長くなり、電子ビームを充分
に偏向することができ、広帯域偏向装置を提供すること
が可能になる。簡単のために比誘電率及び透磁率がそれ
ぞれ１とした螺旋型の進行波型偏向導体（遅波回路）を
考えた場合、偏向信号は螺旋状導体を光速で伝送するの
に対して、電子ビームは２．５ｋｖ加速においてほぼ光
の速度の１／１０の程度の速度で進行する。このため偏
向信号を螺旋状に伝送させることにより、偏向面でのＺ
軸方向（軸方向）の位相速度を電子ビームの速度に整合
させることが可能となる。ここで遅波回路の特性を集中
定数で表わせば、螺旋状導体のＺ方向の単位当りのイン
ダクタンスをＬ、容量をＣとすれば、Ｚ軸方向の位相速
度ｕは次式で表わすことができる。 ｕ＝１／（Ｌ×Ｃ）^1/2 ・・・（１） また電子の速度は次式で表わされる。 ｖ＝｛（２×ｅ×Ｖk ）／ｍ_e ｝^1/2 ・・・（２） ここでｅは電子の電荷量、Ｖk は加速電圧、ｍ_e は電子
の質量である。特性インピーダンスＺはＺ＝（Ｌ／Ｃ）
^1/2 で表わすことができ、ここに（１）式を代入するこ
とにより特性インピーダンスは次式で表わされる。 Ｚ＝１／（ｕ×Ｃ）・・・（３） 従って特性インピーダンスＺは容量Ｃに反比例すること
がわかる。ここでｕは電子ビームの速度と整合を考えれ
ば、（２）式からわかる様に加速電圧によって決まる定
数となる。つまり特性インピーダンスの値はＺ方向当り
又は１ターン当りの容量によって決まることがわかる。
この特性インピーダンスは電圧と電流を関係づけるもの
であり、オームの法則により次式の関係を有する。 Ｖ＝Ｚ×Ｉ・・・（４） なお、一般的には、Ｖ，Ｚ，Ｉとも複素数となる。

【０００４】ここでＶを偏向電圧と仮定すれば、偏向感
度（偏向電圧）は（４）式より偏向信号電流と特性イン
ピーダンスＺの値に比例する。ここで偏向感度を改善す
るには（４）式より偏向信号電流を増やすか、特性イン
ピーダンスの値を大きくすればよいことがわかるが偏向
信号電流をふやすことは駆動増幅器の負荷が大きくなり
駆動増幅器の性能上困難である。また、特性インピーダ
ンスＺの値を大きくするには式（３）から１ターン当り
の容量を小さくすることが必要である。

【０００５】しかし、従来の進行波型偏向装置では偏向
板の端部効果の電界によるフォーカスの悪化を防ぐため
に、電子ビームを偏向する電界がＹ方向のみになる様
に、偏向板の幅と偏向板間の比を７倍程度にして、偏向
電界の端部の電界の歪によるフォーカスの劣化を防止し
ている。また同様に外部からの不用電界の影響によるフ
ォーカスの劣化も防止している。このために偏向板の幅
を狭くし偏向容量を小さくすると、偏向面の端部効果に
よるｘ方向の電界により電子ビームのフォーカスを劣化
させてしまう。また偏向板の幅が狭いと偏向電界以外の
外部電界が入り込み易く、外部電界シールド効果が弱く
なり電子ビームのフォーカスの悪化をもたらすという欠
点がある。

【０００６】従って、本発明の目的は端部効果（偏向系
のｘ方向の電界）や外部電界によるフォーカスの劣化を
防ぎ、容易に特性インピーダンスを大きくすることので
きる進行波型偏向装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、電子ビームの通路を挟んで対向配置された
第１及び第２の偏向体から成り、前記第１及び第２の偏
向体が前記電子ビームの進行方向に沿って延びる長手の
絶縁性基体と、前記絶縁性基体に螺旋状に設けられた導
体とを夫々有している進行波型偏向装置において、導電
性を有し且つ所定の抵抗値を有するシールド体が前記第
１及び第２の偏向体の間の電子ビーム通路の側面及び前
記第１及び第２の偏向体の側面を覆うように配置されて
おり、且つ前記シールド体の前記第１及び第２の偏向体
の側面を覆う部分が前記第１及び第２の偏向体の螺旋状
導体に電気的に接触又は結合されており、且つ前記第１
及び第２の偏向体の螺旋状導体に偏向電圧を印加した時
の前記シ−ルド体の前記電子ビ−ム通路の側面を覆う部
分の電位が前記シ−ルド体の前記第１の偏向体側部分か
ら前記第２の偏向体側部分に向って直線的に変化するよ
うに前記シ−ルド体が形成されていることを特徴とする
進行波型偏向装置に係わるものである。なお、請求項２
に示すようにシールド体を絶縁性基体と導電性を有する
シールド層で形成することができる。また、請求項３に
示すようにシールド体を抵抗性基体とすること、又は抵
抗性基体の上に導電性シールド層を設けることによって
形成することができる。また、請求項４に示すようにシ
ールド体に第１及び第２の偏向体の配置位置を決める部
分（例えば溝）を設けることが望ましい。また、請求項
５に示すように第１及び第２の偏向体をシールド体で機
械的に保持するように形成することができる。

【０００８】

【発明の作用及び効果】シールド体の第１及び第２の偏
向体の間の電子ビーム通路の側面を覆う領域の偏向時の
電位分布は、電子ビーム通路における電位分布とほぼ同
一になる。このため電子ビーム通路の両端部における偏
向電界の乱れがなくなり、電子ビームのフォーカス劣化
が抑制される。これは第１及び第２の偏向体のｘ軸方向
の幅を有効に利用できることを意味し、第１及び第２の
偏向体の小型化を可能にする。この結果、螺旋状導体の
容量を小さくして特性インピーダンスを大きくすること
ができる。なお、特性インピーダンスが大きくなれば、
前述したように偏向感度の向上又は駆動増幅器の負荷の
軽減が可能になる。請求項２又は３によれば、機械的に
安定したシールド体を提供することができる。請求項４
によれば、第１及び第２の偏向体の相互位置関係の精度
を高めることができる。請求項５によれば、偏向装置の
取付構造が簡単になる。

【０００９】

【第１の実施例】次に、図１〜図９を参照して本発明の
実施例に係わるオシロスコープのＣＲＴを説明する。こ
のＣＲＴ１は、図１に示すように、排気した管体２と、
この中に組み込まれた陰極線管用電極構体３と、蛍光ス
クリーン４とから成る。陰極線管用電極構体３は、カソ
ードと制御グリッドとの組立体５とアノード６とから成
る電子銃７、第１の四極レンズ８、第２の四極レンズ
９、本発明に従う垂直偏向装置１０、第３の四極レンズ
１１、水平偏向装置１２及び偏向拡大電子レンズ１３を
備えており、これ等は共通の絶縁支持体１４、１５に支
持されている。蛍光スクリーン４は、フェスプレート１
６と蛍光物質層１７と導体層１８とから成る。導体層１
８は、偏向拡大レンズ１３の近傍まで延在した後段加速
電極１９に接続されている。

【００１０】本発明に係わる垂直偏向装置１０は、図２
及びこの断面を示す図３から明らかなようにビーム進行
方向に平行に配置された第１及び第２の偏向体２１、２
２及びシールド体２０ａ、２０ｂを備えている。ＣＲＴ
１のレンズ系として四極レンズ８、９、１１が使用さ
れ、Ｙ方向に対して第１の四極レンズ８が凹レンズと作
用し、５２の四極レンズ９が凸レンズと作用するために
Ｙ方向のビームが垂直偏向装置１０内でしぼられながら
通過する。このため第１及び第２の偏向体２１、２２が
平行であっても偏向されたビームは、偏向体２１、２２
でカットされることなくスクリーン４に到達する。勿
論、第１及び第２の偏向体２１、２２をスクリーン４に
向って徐々に広がるように配置すること、または偏向体
２１、２２の長さの１／２の所から広がり始めるように
形成することも可能である。

【００１１】第１の偏向体２１は図４〜図６に示すよう
にアルミナ製の第１の絶縁性基体２３と帯状金属板から
成る第１の螺旋状導体２４と金属板から成る第１のアー
ス導体２５とから成り、ビーム進行方向（Ｚ軸方向）に
延びるように配置されている。第２の偏向体２２も同様
に、第２の絶縁性基体２６と第２の螺旋状導体２７と金
属板から成る第２のアース導体２８とから成り、ビーム
進行方向（Ｚ軸方向）に延びるように配置されている。
なお、第１及び第２の絶縁性基体２３、２６に位置決め
用溝を夫々設け、ここに第１及び第２の螺旋状導体２
４、２７を配置することができる。第１及び第２の螺旋
状導体２４、２７を偏向信号源に接続するために、これ
等の一端及び他端に図１に示すようにリード線２９、３
０、３１、３２が接続されている。

【００１２】偏向装置１０は第１及び第２の偏向体２
１、２２を一体化してＣＲＴ電極構体３の絶縁支持体１
４、１５に取付けるための金属製の第１及び第２の取付
用板状電極３３、３４を有している。第１及び第２の取
付用板状電極３３、３４は、図７に示すように形成され
ており、第１及び第２のアース導体２５、２８を支持す
る。なお、第１及び第２の取付用板状電極３３、３４に
はビーム通過孔３５、３６が設けられ、更にアース導体
２５、２８を結合させる部分が設けられている。なお、
第１及び第２のアース導体２５、２８は第１及び第２の
絶縁性基体２３、２６の溝３７、３８に配置されてい
る。また第１及び第２の絶縁性基体２３、２６の脚部２
３ａ、２６ａは互いに接触してスペーサとして機能し、
第１及び第２の螺旋状導体２４、２７の間にビーム通路
を形成している。

【００１３】第１及び第２のシールド体２０ａ、２０ｂ
は図４に示すように第１及び第２の偏向体２１、２２の
側面を覆うように配置されている。各シールド体２０
ａ、２０ｂは例えばアルミナ系磁器から成る絶縁性基板
４０とこの表面に蒸着で形成された導電性を有するシー
ルド層４１とから成る。なお、シールド層４１は抵抗ペ
ースト等の導電性を有する物質をスクリーン印刷又はハ
ケ塗り等で塗布し、焼成することによって形成してもよ
い。このシールド層４１のシート抵抗値は１０²〜１０
⁵ Ω／□であることが望ましい。即ち、シールド層４１
は螺旋状導体２４、２７のシート抵抗よりも高いシート
抵抗値を有することが望ましい。絶縁性基板４０とシー
ルド層４１の代りに抵抗体から成る抵抗性基板を使用す
ること、又は絶縁性基板にシールド層４１を設けること
もできる。なお、導電性を有するシールド層４１の抵抗
値が高すぎると、シールド効果が小さくなり、また低す
ぎると第１及び第２の螺旋状導体２４、２７との間に漏
れ電流が流れ、偏向信号の減衰が生じる。第１及び第２
のシールド体２０ａ、２０ｂはシールド層４１と第１及
び第２の螺旋状導体２４、２７との間の電気的接続即ち
導通が確保されるようにシールド体２０ａ、２０ｂ又は
第１及び第２の偏向体２１、２２の側面に部分的に塗布
された無機質（アルミナ系）の接着剤（図示せず）によ
って第１及び第２の偏向体２１、２２に固着されてい
る。なお、導電性接着剤を使用する場合には第１及び第
２の偏向体２１、２２の側面の全部又はこれに対応する
シールド体２０ａ、２０ｂの領域の全部に接着剤を塗布
しても差支えない。

【００１４】図４に示すように第１及び第２の偏向体２
１、２２の両側面をシールド体２０ａ、２０ｂで覆う
と、電子ビームはこれ等で四方向が閉塞された空間を通
過することになる。図９は本発明に従うシールド体２０
ａ、２０ｂを設けない従来の偏向装置の図４に対応する
断面における電界分布を点線で又等電位線を実線で定性
的に示す。通常のＣＲＴでは電子ビーム４２はスクリー
ン上でフォーカスが結ぶように電子レンズでしぼられる
ため、Ｙ偏向系の部分ではフォーカスするようにしぼら
れておらず広がりを有している。このため電子ビームを
構成している各電子は夫々の位置での偏向電界により偏
向される。端部効果によりＹ偏向系の端部では偏向電界
が外側に曲がりｘ方向にも偏向作用が生じｘ方向にも偏
向されることになる。電子の位置によってこの偏向の量
が変わり、この偏向作用は端部にいくに従い強くなり、
距離に対して一定でない為、通常のレンズ作用とは異な
り、通常の電子レンズでは収束させることができず、ス
クリーン上で１点に結ぶことを困難にする。また電極の
幅が狭くシールド効果が弱くｘ方向からの外部電界にも
影響されることになる。

【００１５】一方、本発明に従う偏向装置では、シール
ド体２０ａ、２０ｂが設けられているため図９の従来装
置で生じる問題点が解決される。図１０は本実施例の偏
向装置の図４に対応する部分における電界分布を点線で
等電位線を実線で定性的に示す。これから明らかなよう
に、本実施例によれば電位分布を示す点線及び等電位線
を示す実線がそれぞれ平行になる。周知のように第１及
び第２の偏向体２１、２２は対称電圧で駆動される。従
って、図１０のＹ軸方向におけるａ点が例えば＋Ｖd で
あれば、ｃ点は−Ｖd となり、これ等の中間のｂ点は０
ボルトとなる。シールド層４１はシート抵抗を有するの
で、全領域で同一電位とならず、場所によって異なる電
位になる。即ち、シールド層４１は第１及び第２の螺旋
状導体２４、２７に電気的に結合されているので、この
Ｙ軸方向のａ点の高さ位置の電位は＋Ｖd であり、この
Ｃ点の高さ位置の電位は−Ｖd であり、これ等の間の電
位は図１１の実線Ａで示すように＋Ｖd と−Ｖd との間
で傾斜を有して直線的に変化する。第１の偏向体２１に
−Ｖd が印加され、第２の偏向体２２に＋Ｖd が印加さ
れた時には図１１の破線Ｂに示すようにシールド層４１
の電位は変化する。このシールド層４１の電位変化は、
ビーム５０の通路における偏向電界の変化と同じであ
る。これにより、第１及び第２の偏向体２１、２２の対
向空間の全領域に理想的な偏向電界が生じる。

【００１６】図９の従来装置においても、第１及び第２
の偏向体２１、２２の中央部分には理想的な偏向電界が
生じている。従って、第１及び第２の偏向体２１、２２
のＸ軸方向の幅を大きくして中央部分のみを電子ビーム
通路に使用すれば端部効果の弊害は除去できる。しか
し、このような方法を採用すると、偏向装置が大型にな
るのみでなく、（３）式の容量Ｃが大きくなり、特性イ
ンピーダンスが小さくなる。これに対して、本実施例で
は、第１及び第２の偏向体２１、２２の対向空間のほぼ
全領域が均一電界分布となるので、第１及び第２の偏向
体２１、２２のｘ軸方向の幅が小さくてもフォーカスの
悪化は少ない。従って、（３）式の容量を小さくして特
性インピーダンスを大きくすることができる。

【００１７】

【第２の実施例】次に、図１２及び図１３に示す第２の
実施例の偏向装置を説明する。但し、図１２及び図１３
の第２の実施例及び後述する図１４〜図１６の第３の実
施例において図１〜図８と共通する部分には同一の符号
を付してその説明を省略する。

【００１８】図１２及び図１３の実施例ではシールド体
２０ａ、２０ｂに溝４３、４４が設けられ、ここに第１
及び第２の偏向体２１、２２がはめ込まれ、無機質（ア
ルミナ系）の接着剤（図示せず）で固着されている。第
１及び第２の偏向体２１、２２の間隔は溝４３、４４の
間隔で決めるために高精度になり、ＣＲＴの感度、特性
インピーダンス等のバラツキを抑えることができる。ま
た、第１の実施例を示す図４の脚部２３ａ、２６ａが不
要になるので、脚部２３ａ、２６ａによる電子ビーム通
路の妨害がなくなり、第１及び第２の偏向体２１、２２
の小型化が可能になる。なお、導電性シールド層４１の
作用効果も第１の実施例と同様に得られる。

【００１９】

【第３の実施例】図１４〜図１６は第３の実施例を示
す。図１４は図２に対応する部分を示し、図１５は図８
及び図１２に対応する部分を示し、図１６は図４に対応
する部分を示す。この実施例ではシールド体２０ａ、２
０ｂの上部に２個、下部に２個の取付孔４５が夫々設け
られ、ここに支持金属板４６の突起４７が挿入され、こ
の突起４７に金属片を溶接することによって頭部４８が
形成されている。支持金属板４６は陰極線管用電極構体
と共通の絶縁支持体１４、１５に固着されている。従っ
て、第１及び第２の偏向体２１、２２の取付けは支持金
属板４６によって達成されており、第１の実施例の図２
及び図７に示す第１及び第２のアース板２５、２８と第
１及び第２の取付用板状電極３３、３４が省かれてい
る。このため（２）式の容量Ｃが小さくなり、特性イン
ピーダンスを高くなり、ドライブアンプの負荷を低減す
ることができる。また、第１及び第２の偏向体２１、２
２と第１及び第２のシールド体２０ａ、２０ｂとの組み
合せによって垂直偏向装置を予め単独に構成し、組み込
む前に特性のチェックを行うことができる。なお、この
実施例でも第１及び第２の偏向体２１、２２の側面は導
電性を有するシールド層４１で覆われているので、第１
の実施例と同一の作用効果を得ることができる。

【００２０】

【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 （１） 第３の実施例においても第１の実施例と同様に
アース導体２５、２８を設けることができる。第３の実
施例の場合にはアース導体２５、２８によって第１及び
第２の偏向体２１、２２を支持することが不要であるの
で、第１の実施例の場合よりも薄く且つ小さい金属板を
使用して容量を低減させて特性インピーダンスを高くす
ることができる。 （２） 螺旋状導体２４、２７を導体の蒸着又は塗布等
で形成した導体層とすることができる。 （３） シールド体２０ａ、２０ｂを電子ビーム通路の
側面のみを覆うように形成すること、又は第１及び第２
の偏向体のビーム入口面とビーム出口面とを除いたすべ
ての面を覆うように形成することができる。 （４） 蓄積ターゲットを有する蓄積管の偏向装置にも
適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係わるＣＲＴを示す一
部切欠正面図である

【図２】図１の進行波型偏向装置を示す一部切欠正面図
である。

【図３】シールド板を除去して図２の第１及び第２の偏
向体を示す正面図である。

【図４】図２のＡ−Ａ線拡大断面図である。

【図５】第１の偏向体の一部切欠斜視図である。

【図６】図５の偏向体の中央縦断面図である。

【図７】取付用板状電極とアース導体板とを示す斜視図
である。

【図８】シールド体を示す斜視図である。

【図９】シールド体を設ける前における第１及び第２の
偏向体間の偏向電界及び等電位線を示す図である。

【図１０】シールド体を設けた後における第１及び第２
の偏向体間の偏向電界及び等電位線を示す図である。

【図１１】図１０のシールド体のａ〜ｃ間の偏向電圧を
示す図である。

【図１２】第２の実施例のシールド体を示す斜視図であ
る。

【図１３】図１２のシールド体を第１及び第２の偏向体
に装着した状態を図４に対応させて示す断面図である。

【図１４】第３の実施例の偏向装置を図２に対応して示
す正面図である。

【図１５】図１４のシールド体を示す斜視図である。

【図１６】図１４のＢ−Ｂ線拡大断面図である。

【符号の説明】

２０ａ、２０ｂ シールド体 ２１ 第１の偏向体 ２２ 第２の偏向体 ２４ 第１の螺旋状導体 ２７ 第２の螺旋状導体

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子ビームの通路を挟んで対向配置され
   た第１及び第２の偏向体から成り、前記第１及び第２の
   偏向体が前記電子ビームの進行方向に沿って延びる長手
   の絶縁性基体と、前記絶縁性基体に螺旋状に設けられた
   導体とを夫々有している進行波型偏向装置において、導電性を有し且つ所定の抵抗値を有する シールド体が前
   記第１及び第２の偏向体の間の電子ビーム通路の側面及
   び前記第１及び第２の偏向体の側面を覆うように配置さ
   れており、且つ前記シールド体の前記第１及び第２の偏
   向体の側面を覆う部分が前記第１及び第２の偏向体の螺
   旋状導体に電気的に接触又は結合されており、且つ前記
   第１及び第２の偏向体の螺旋状導体に偏向電圧を印加し
   た時の前記シ−ルド体の前記電子ビ−ム通路の側面を覆
   う部分の電位が前記シ−ルド体の前記第１の偏向体側部
   分から前記第２の偏向体側部分に向って直線的に変化す
   るように前記シ−ルド体が形成されていることを特徴と
   する進行波型偏向装置。
2. 【請求項２】 前記シールド体は絶縁性基体（４０）と
   この絶縁性基体（４０）の表面に形成された導電性を有
   し且つシート抵抗を有するシールド層（４１）である請
   求項１記載の進行波型偏向装置。
3. 【請求項３】 前記シールド体は抵抗性基体である請求
   項１記載の進行波型偏向装置。
4. 【請求項４】 前記シールド体に前記第１及び第２の偏
   向体の配置位置を決める部分に設けられていることを特
   徴とする請求項１又は２又は３記載の進行波型偏向装
   置。
5. 【請求項５】 前記シールド体は前記第１及び第２の偏
   向体を機械的保持するように形成されていることを特徴
   とする請求項１又は２又は３又は４記載の進行波型偏向
   装置。