JP3562305B2 - インライン型電子銃 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３本の電子ビームを画面上にスポット状に集束させるインライン型電子銃において、主集束レンズに非点収差を補正する機能を備えたインライン型電子銃に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、特開昭６３−２４５８４６号公報に開示されたインライン型電子銃における主集束レンズの構成を示す断面図、図１２は前記主集束レンズにおける最終加速電極の第３部材を陰極側から見た図である。図において、１１は集束電極、２１〜２４は集束電極１１の後方（蛍光面側）に位置する最終加速電極であり、２１は最終加速電極の第１部材、２２は最終加速電極の第２部材、２３は最終加速電極の第３部材、２４はシールドカップを示す。さらに、前記第３部材２３は、ビームの進行方向に向かって伸びる側壁部２５ａ、２５ｂを持ち、かつシールドカップ２４側端面のビーム通過孔から第２部材２２側に向かって突出した、３つのビームを含む平面に平行かつ対称な、一対の平行極板２８ａ、２８ｂ、および段部２９が設けられている。
【０００３】
次に、その動作について説明する。通常、集束電極１１には比較的低い電圧が、最終加速電極２１〜２４には高電圧が印加され、その２つの電極の間で主集束レンズが形成される。
【０００４】
このとき、集束電極１１からの比較的低い電位の染み込みが、最終加速電極の第２部材２２に設けられたビーム通過孔を通して、最終加速電極の第３部材２３付近まで起こる。その様子を示したのが図１３における等電位線３１である。ここで、第３部材に設けられた平行極板２８ａ、２８ｂの、３本のビームを含む平面に垂直な方向の間隔Ｈ２８は、第２部材２２に設けられたビーム通過孔の、３本のビームを含む平面に垂直な方向の径Ｈ２２よりも小さく構成されている。これにより、比較的低い電位を持つ等電位線３１と、相対的に高電位を有する平行極板２８ａ、２８ｂとの間で、ビームを垂直方向に引き伸ばす方向に電界が形成される。その電界の方向を示したのが図１３における３２ａ、３２ｂである。そのため、最終加速電極の垂直方向の発散効果が強まり、結果として、主集束レンズ全体が垂直方向未収束の非点収差を付与されることになる。
【０００５】
このような電子銃を、セルフコンバーゼンス方式の偏向ヨークと組合わせることにより、偏向ヨークにより生成される垂直方向過集束の非点収差を相殺し、画面周辺でもハローの少ない、画面全域で比較的均一なフォーカス状態を生成することができる。
【０００６】
なお、さらに垂直方向の発散効果を増す必要がある場合には、段部２９を設けたり、平行極板２８ａ、２８ｂを長くすることにより、垂直方向の発散効果を強くできるとしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記方法で主集束レンズに非点収差を付与する場合、次のような問題点があった。複数の電極部材を一つの電子銃に組み立てる際、図１４に示すように、外側ビーム通過孔形状に断面形状を合わせた棒状構造体３４を、両外側ビームの離間距離と等しい間隔を保って平行に設置した、組み立て治具３３を用いる。前記組み立て治具３３に電極部材を順次挿入していくことにより、各電極部材におけるビーム通過孔の中心軸がずれないように、精度よく組み立てを行うことができる。このとき、強い垂直方向のビーム発散効果を得るため、平行極板２８ａ、２８ｂの間隔Ｈ２８を小さく構成している場合、電極部材を斜めに挿入するなどして、組み立て治具３３の棒状構造体３４に平行極板２８ａ、２８ｂが触れると、間隔Ｈ２８が変わってしまうなどの変形を起こし、特性が期待どおり発揮できない恐れがある。
【０００８】
また、組み立て治具３３の棒状構造体３４との接触を避けるために、平行極板２８ａ、２８ｂの間隔Ｈ２８を大きく構成すると、垂直方向のビーム発散効果が低下してしまう。その低下を補うべく、平行極板２８ａ、２８ｂを長くすると、これに伴って第３部材２３に深い絞り加工が要求されるため、材料が引伸ばしに耐えられず、破れてしまうなどの不具合が生じる。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、偏向ヨークで発生する垂直方向過集束の非点収差を補正するのに十分な量の垂直方向の発散効果を付与できるとともに、製造上の組立精度の良いインライン型電子銃を提供することを目的とするる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の構成に係るインライン型電子銃は、集束電極と、最終加速電極により構成される主集束レンズを有し、最終加速電極が、集束電極に対向し、長円形状のビーム通過孔を有する第１部材と、前記第１部材の後方に位置し、３つの独立なビーム通過孔を有する板状の第２部材と、前記第２部材の後方に位置する第３の部材とを含んで構成される電子銃において、前記第３部材は、前記第２部材側の端面からつながり、ビームの進行方向に沿って反対側の端面まで伸びる、３本のビームを含む平面に略平行かつ対称な側壁部を持ち、前記側壁部におけるすくなくとも一部の範囲で、３本のビームを含む平面に垂直な方向の間隔を、前記第２部材におけるビーム通過孔の、３本のビームを含む平面に垂直な方向の径よりも小さくしたものである。
【００１１】
また、本発明の第２の構成に係るインライン型電子銃は、前記第３部材の側壁部において、ビームのインライン方向に向かって、中央ビームが通過する部分の両外側に位置する少なくとも一部の範囲で、３本のビームを含む平面に垂直な方向の間隔を、中央ビームが通過する部分での３本のビームを含む平面に垂直な方向の間隔と異なるように構成したものである。
【００１２】
また、本発明の第３の構成に係るインライン型電子銃は、前記第３部材において、３つの独立したビーム通過孔を備え、その少なくとも１つのビーム通過孔を、縦長または横長の形状に構成したものである。
【００１３】
また、本発明の第４の構成に係るインライン型電子銃は、前記第３部材において、前記側壁部の３本のビームを含む平面に垂直な方向の間隔をビームの進行方向の全長にわたって前記第２部材の３本のビームを含む平面に垂直な方向の径よりも小さくしたものである。
【００１４】
また、本発明の第５の構成に係るインライン型電子銃は、前記第３部材の側壁部において、ビームのインライン方向に向かって、中央ビームが通過する部分の両外側に位置する少なくとも一部の範囲で、３本のビームを含む平面に垂直な方向の間隔を、前記第２部材におけるビーム通過孔の、３本のビームを含む平面に垂直な方向の径以上に構成したものである。
【００１５】
また、本発明の第６の構成に係るインライン型電子銃は、前記第３部材において、前記第２部材側の端面および前記第２部材と反対側の端面の両方に外向きの支持フランジ部を備えたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の第１の実施の形態における主集束レンズの構成を示す断面図、図２は同実施の形態における最終加速電極の第３部材２３を陰極側から見た図、図３は最終加速電極近傍の等電位線および電界を示す断面図である。図において、１１は複数の電極部材からなる集束電極、２１は、ビームのインライン方向に長軸を持つ長円形の開口を有する、最終加速電極の第１部材、２２は３つの独立したビーム通過孔を持つ最終加速電極の第２部材、２３は、前記第２部材側の端面からつながり、ビームの進行方向に沿って反対側の端面まで延びる、３本のビームを含む平面に略平行かつ対称な側壁部２５ａ、２５ｂをもち、３つの独立したビーム通過孔を有する最終加速電極の第３部材、２４は最終加速電極に取り付けられたシールドカップを示す。第３部材２３の３つの独立なビーム通過孔は、シールドカップ２４に設けることもあり、連通した１つの孔とすることもある。
【００１７】
ここで、図１に示すように、側壁部２５ａ、２５ｂの、３本のビームを含む平面に垂直な方向の間隔Ｈ２５を、最終加速電極の第２部材２２に設けられたビーム通過孔の、３本のビームを含む平面に垂直な方向の径Ｈ２２より小さく構成している。そのため、図３に示すように、高電位を印加される側壁部２５ａ、２５ｂは、比較的低電位の等電位線３１との間で、ビームを垂直に引伸ばす方向に力を加える電界３２ａ、３２ｂを生成する。その結果、最終加速電極における、ビームの垂直方向発散力が強められ、偏向ヨークで発生する垂直方向過集束の非点収差を補正することができる。このように、側壁部２５ａ、２５ｂは実質上、従来例における平行極板２８ａ、２８ｂと同じ働きをする。
【００１８】
同時に、側壁部２５ａ、２５ｂは、従来例における平行極板２８ａ、２８ｂと異なり、第２部材２２側の端面とつながっているため、構造的な強度が増し、組み立て時の変形を起こしにくくなる。
【００１９】
実施の形態２．
図４は本発明の第２の実施の形態を示す最終加速電極の第３部材２３の図である。図に示すように、側壁部２５ａ、２５ｂの間隔Ｈ２５を、第２部材２２に設けられたビーム通過孔の径Ｈ２２より小さく構成する際、両外側ビームに対する部分の間隔Ｈ２５ｓを、中央ビームに対する部分の間隔Ｈ２５ｃよりも大きくなるよう構成している。これにより、中央ビームと両外側ビームに対する垂直方向の発散効果を相対的に調整することができる。この構成によれば、中央ビームに対する垂直方向の発散力が、両外側ビームに比べて強くなる。両外側ビームの垂直方向の発散力を中央ビームに比べて強くしたい場合は、逆に両外側ビームに対する部分の間隔Ｈ２５ｓを中央ビームに対する部分の間隔Ｈ２５ｃより小さくすればよい。
【００２０】
上記第２の実施の形態では、中央ビームに対する部分の間隔Ｈ２５ｃに対して、両外側ビームに対する部分の間隔Ｈ２５ｓが、直線的に変化する例を示したが、階段状に変化したり、曲線的に変化する形状を用いても同様の効果が得られる。
【００２１】
実施の形態３．
図５は本発明の第３の実施の形態を示す、最終加速電極の第３部材２３の図である。図に示すように、中央ビームが通過する付近では、側壁部２５ａ、２５ｂの間隔Ｈ２５ｃを、第２部材２２に設けられたビーム通過孔の径Ｈ２２より小さく構成しながら、ビームのインライン方向両外側の範囲に、側壁部２５ａ、２５ｂの間隔Ｈ２５ｏを、第２部材２２に設けられたビーム通過孔の径Ｈ２２以上に構成した部分を設ける。これにより、第３部材２３がシールドカップ２４と接合される部分の面積を大きくすることができ、実質上平行極板をなす側壁部２５ａ、２５ｂの、３本のビームを含む平面に対する平行度の組立精度を向上させることができる。
【００２２】
実施の形態４．
図６は本発明の第４の実施の形態を示す、最終加速電極の第３部材２３の図である。側壁部２５ａ、２５ｂの間隔Ｈ２５を、第２部材２２に設けられたビーム通過孔の径Ｈ２２より小さく構成すると同時に、第３部材２３の、シールドカップ２４と接合する端面に設けられたビーム通過孔２６のうち、中央ビームに対する通過孔２６ｃを長方形にしたものである。長方形が横長であれば、中央ビームに対する垂直方向の発散力を強めることができ、長方形が縦長であれば、中央ビームに対する垂直方向の発散力を弱めることができる。その結果、中央ビームの両外側ビームに対する垂直方向発散力の相対的な微調整ができる。この方法によれば、変更は孔形状のみのため、比較的容易に実施できる。
【００２３】
上記第４の実施の形態では、中央ビームに対するビーム通過孔２６ｃの形状について説明したが、両外側ビームに対するビーム通過孔２６ｓを長方形にしても同様の効果が得られる。
【００２４】
さらに、上記第４の実施の形態では、ビーム通過孔として長方形を例示したが、楕円形状など、縦横の径が異なるものであれば、いかなる孔形状を用いてもよい。また、３つのビームに共通の１つの孔を用いて、３本のビーム位置に対応する部分の垂直方向の間隔を調整してもよい。
【００２５】
実施の形態５．
図７は本発明の第５の実施の形態における主集束レンズの構成を示す断面図、図８は同実施の形態における最終加速電極の第３部材２３の図である。図において、図１と同一番号の部分は同一部分もしくは同様の働きをする部分である。図に示すように、第３部材２３のビーム進行方向全長にわたって、側壁部２５ａ、２５ｂの間隔Ｈ２５を、第２部材２２に設けられたビーム通過孔の径Ｈ２２より小さく構成したものである。これにより、最終加速電極におけるビームの垂直方向発散力を、上記の実施の形態より強めることができる。
【００２６】
実施の形態６．
図９は本発明の第６の実施の形態における主集束レンズの構成を示す断面図、図１０は同実施の形態に於ける最終加速電極の第３部材２３の図である。図中、図１と同一番号の部分は同一部分もしくは同様の働きをする部分である。図に示すように、第３部材２３において、側壁部２５ａ、２５ｂの間隔Ｈ２５を、第２部材２２に設けられたビーム通過孔の径Ｈ２２より小さく構成しながら、第２部材２２側端面に設けていた外向きの支持フランジ部２７を、シールドカップ２４側の端面にも同様に設けたものであり、第５の実施の形態と同様の効果が得られる。また、広いフランジを用いることにより組立精度も向上する。但し、この実施の形態においては、３つの独立したビーム通過孔は、シールドカップ２４に設ける。
【００２７】
以上すべての実施の形態においては、第３部材２３における側壁部２５ａ、２５ｂの間隔Ｈ２５が、ビームの進行方向に沿って変化しても差し支えない。
【００２８】
また、以上の実施の形態は、そのうちのいくつかを組み合わせることにより、個々の電子銃に適した主集束レンズの非点収差に設定することが可能である。
【００２９】
なお、本発明は、ダイナミックフォーカス機構を持たない電子銃の主集束レンズに用いることはもちろん、ダイナミックフォーカス機構を持つ電子銃の主集束レンズにおいて、電子銃全体の非点収差を調整するために用いることも可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の第１の構成に係るインライン型電子銃によれば、ビームに対する十分な垂直方向の発散力を、製造のバラツキなく、最終加速電極に付与できる。その結果、個々の電子銃に適した非点収差を主集束レンズに付与でき、画面周辺での偏向収差を抑えた、フォーカス性能の向上したインライン型電子銃が得られる。
【００３１】
また、本発明の第２または第３の構成に係るインライン型電子銃によれば、第１の構成の効果に加えて、中央ビームに対する垂直方向の発散力と両外側ビームに対する垂直方向の発散力とを相対的に調整することができる。
【００３２】
また、本発明の第４の構成に係るインライン型電子銃によれば、第１の構成の効果に加えて、ビームに対する垂直方向の発散力を強くすることができる。
【００３３】
また、本発明の第５または第６の構成に係るインライン型電子銃によれば、第１の構成の効果に加えて、組立精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における主集束レンズの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における最終加速電極の第３部材を陰極側から見た図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における最終加速電極近傍の等電位線および電界を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における最終加速電極の第３部材の図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態における最終加速電極の第３部材の図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態における最終加速電極の第３部材の図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態における主集束レンズの構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態における最終加速電極の第３部材の図である。
【図９】本発明の第６の実施の形態における主集束レンズの構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の第６の実施の形態における最終加速電極の第３部材の図である。
【図１１】従来例を示す主集束レンズの構成を示す断面図である。
【図１２】従来例における最終加速電極の第３部材を陰極側から見た図である。
【図１３】従来例における最終加速電極付近の電界を表す図である。
【図１４】電子銃の組み立てに使用する組み立て治具の説明図である。
【符号の説明】
１１ 集束電極、２１ 最終加速電極の第１部材、２２ 最終加速電極の第２部材、２３ 最終加速電極の第３部材、２４ シールドカップ、２５ａ，２５ｂ側壁部、２６ｃ，２６ｓ ビーム通過孔、２７ 支持フランジ部、２８ａ，２８ｂ 平行極板、２９ 段部、３３ 電子銃組立治具、３４ 棒状構造体。

Claims (6)

1. 集束電極と、最終加速電極により構成される主集束レンズを有し、最終加速電極が、集束電極に対向し、長円形状のビーム通過孔を有する第１部材と、前記第１部材の後方に位置し、３つの独立なビーム通過孔を有する板状の第２部材と、前記第２部材の後方に位置する第３の部材とを含んで構成される電子銃において、前記第３部材は、前記第２部材側の端面からつながり、ビームの進行方向に沿って反対側の端面まで伸びる、３本のビームを含む平面に略平行かつ対称な側壁部を持ち、前記側壁部におけるすくなくとも一部の範囲で、３本のビームを含む平面に垂直な方向の間隔を、前記第２部材におけるビーム通過孔の、３本のビームを含む平面に垂直な方向の径よりも小さくしたことを特徴とするインライン型電子銃。
2. 前記第３部材の側壁部において、ビームのインライン方向に向かって、中央ビームが通過する部分の両外側に位置する少なくとも一部の範囲で、３本のビームを含む平面に垂直な方向の間隔を、中央ビームが通過する部分での３本のビームを含む平面に垂直な方向の間隔と異なるように構成したことを特徴とする請求項１記載のインライン型電子銃。
3. 前記第３部材において、３つの独立したビーム通過孔を備え、その少なくとも１つのビーム通過孔を、縦長または横長の形状に構成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載のインライン型電子銃。
4. 前記第３部材において、前記側壁部の３本のビームを含む平面に垂直な方向の間隔を、ビームの進行方向の全長にわたって、前記第２部材におけるビーム通過孔の、３本のビームを含む平面に垂直な方向の径よりも小さくしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のインライン型電子銃。
5. 前記第３部材の側壁部において、ビームのインライン方向に向かって、中央ビームが通過する部分の両外側に位置する少なくとも一部の範囲で、３本のビームを含む平面に垂直な方向の間隔を、前記第２部材におけるビーム通過孔の、３本のビームを含む平面に垂直な方向の径以上に構成したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のインライン型電子銃。
6. 前記第３部材において、前記第２部材側の端面および前記第２部材と反対側の端面の両方に外向きの支持フランジ部を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のインライン型電子銃。

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