JP3576217B2 - 受像管装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、カラー受像管などの受像管装置に係り、特に偏向ヨークの発生する磁界により生ずる偏向収差を補正するダイナミックフォーカス方式の受像管装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、カラー受像管装置は、図６に示すように、パネル１およびこのパネル１に一体に接合されたファンネル２からなる外囲器を有し、そのパネル１の内面に、青、緑、赤に発光するストライプ状またはドット状の３色蛍光体層からなる蛍光体スクリーン３が形成され、この蛍光体スクリーン３に対向して、その内側に多数の電子ビーム通過孔の形成されたシャドウマスク４が装着されている。一方、ファンネル２のネック５内に、３電子ビーム６Ｂ ，６Ｇ ，６Ｒ を放出する電子銃７が配設されている。そして、この電子銃７から放出される電子ビーム６Ｂ ，６Ｇ ，６Ｒ をファンネル２の外側に装着された偏向装置８の発生する水平、垂直偏向磁界により偏向し、シャドウマスク４を介して蛍光体スクリーン３を水平、垂直走査することにより、カラー画像を表示する構造に形成されている。
【０００３】
このようなカラー受像管装置において、特に電子銃７を同一水平面上を通るセンタービーム６Ｇ および一対のサイドビーム６Ｂ ，６Ｒ からなる一列配置の３電子ビーム６Ｂ ，６Ｇ ，６Ｒ を放出するインライン型電子銃とし、一方、偏向装置８の発生する水平偏向磁界をピンクッション形、垂直偏向磁界をバレル形として、この非斉一磁界により上記一列配置の３電子ビーム６Ｂ ，６Ｇ ，６Ｒ を蛍光体スクリーン３の全面に集中するようにしたセルフコンバーゼンス・インライン型カラー受像管装置が、現在カラー受像管装置の主流となっている。
【０００４】
しかしこのセルフコンバーゼンス・インライン型カラー受像管装置については、偏向磁界の偏向収差（非点収差）の影響を受け、図５（ａ）に対応して同（ｂ）に画面水平方向（Ｈ軸方向）および対角方向（Ｄ軸方向）周辺部のビームスポットについて示すように、画面中央部のビームスポット１０ａ を真円としても、画面周辺部のビームスポット１０ｂ は、水平方向に長い（横長）高輝度のコア部１１の上下に低輝度のハロー部１２を伴う形状に歪み、画面周辺部の解像度が劣化する。
【０００５】
これは、非斉一の偏向磁界が電子ビ−ムを垂直方向に集束、水平方向に発散するように等価的な４極子レンズとして電子ビ−ムに作用し、スクリ−ン上の電子ビ−ムは、垂直方向に過集束状態、水平方向に不足集束状態の非点収差を受けるためである。また画面周辺では、電子ビ−ムは、スクリ−ンに傾斜して入射するので、ビ−ムスポットが横長になる幾何学的な歪を受けるためである。
【０００６】
このような偏向収差による解像度の劣化を防止するため、画面周辺部に電子ビームを偏向するにしたがい、電子銃の形成する一部電子レンズのレンズ作用を変化させ、画面周辺部での偏向収差を補正する高性能電子銃が開発されている。
【０００７】
この一例として、特開昭６４−３８９４７号公報には、主電子レンズ部を構成する一部電極にダイナミックフォーカス電圧を印加して、主電子レンズ部に作用の異なる２つの４極子レンズを形成するものが示されている。この電子銃は、図７（ａ）に示すように、一列配置の３個のカソードＫ、これらカソードＫを各別に加熱する３個のヒータ（図示せず）、上記カソードＫから順次所定間隔離れて蛍光体スクリーン方向に配置された第１ないし第５グリッドＧ１ 〜Ｇ５ 、２つの中間電極ＧＭ１，ＧＭ２および第６グリッドＧ６ からなる。そして、第５グリッドＧ５ の中間電極ＧＭ１側には、図７（ｂ）に示すような水平方向（インライン方向）に長い実質的に横長の３つの電子ビーム通過孔が開いており、２つの中間電極ＧＭ１，ＧＭ２には、図７（ｃ）に示すような略円形の３つの電子ビーム通過孔が開いており、また、第６グリッドＧ６ の中間電極ＧＭ２側には、図７（ｄ）に示すような水平方向（インライン方向）に長い実質的に横長の３つの電子ビーム通過孔が開いている。更に、第５グリッドＧ５ に、所定の直流電圧に電子ビームの偏向量に応じて変化する変動電圧Ｖｄ を重畳したダイナミックフォーカス電圧が印加されるものとなっている。図８にその各電極に印加される電圧を示す。
【０００８】
このような電圧の印加により、この電子銃では、図９（ａ）に示すように、第５、第６グリッドＧ５ ，Ｇ６ 間に、第５グリッドＧ５ とこれに隣接する中間電極ＧＭ１とにより形成される水平方向に発散、垂直方向に集束作用をもつ４極子レンズＱＬ２ と、２つの中間電極ＧＭ１，ＧＭ２間に円筒レンズＣＬ、そして中間電極ＧＭ２とこれに隣接する第６グリッドＧ６ とにより形成される水平方向に集束、垂直方向に発散作用をもつ４極子レンズＱＬ１ とを含む拡張電界型の主電子レンズ部ＭＬが形成される。そしてこの電子銃では、図８に示したように、画面周辺部に電子ビームを偏向するにしたがい、第５グリッドＧ５ に印加される電圧を実線から破線で示すように上昇させることにより、図９（ｂ）に示したように４極子レンズＱＬ２ と円筒レンズＣＬを弱め、相対的に４極子レンズＱＬ２ を垂直方向に発散、水平方向に集束する作用をもたせ、主電子レンズ部ＭＬ全体の集束作用を弱める。その結果、破線で示したように電子ビームに対する垂直方向の発散作用が強まるが、水平方向については、ＱＬ２ の集束作用は強まるが、主電子レンズ全体の集束作用が弱まるため、あまり変化しない。そのため、非斉一磁界による電子ビ−ムの垂直方向の過集束は、電子銃で電子ビ−ムの垂直方向を発散するために補正され、図５（ｃ）に示したように、画面周辺部のビームスポット１０ｂ の垂直方向径は改善される。しかし電子ビ−ムの水平方向の集束状態は、電子銃側でほとんど変化しないため、画面周辺のビ−ムスポット径の横長は、ほとんど改善されない。つまり、電子ビ−ムの水平方向が偏向磁界の等価的な４極子レンズから受ける発散作用と、スクリ−ンへ傾斜して入射することによる幾何学的なスポット歪がまだ残っているため、画面周辺のビ−ムスポット径の横長は、ほとんど改善されない。
【０００９】
したがってこのような電子銃では、高解像度のカラー受像管装置を構成することができない。またこの電子銃では、画面周辺部のビームスポット１０ｂ の偏向歪を補正するために、高い電圧が必要となり、耐電圧ばかりでなく、経済的にも不利であるという問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、電子銃から放出される同一水平面上を通る一列配置の３電子ビームを蛍光体スクリーンの全面に集中するために、偏向装置の発生する水平偏向磁界をピンクッション形、垂直偏向磁界をバレル形とすると、電子ビームは、その偏向磁界の偏向収差の影響とスクリ−ンに傾斜して入射することによる幾何学的な歪を受け、画面周辺部でのビームスポットが歪み、解像度がいちじるしく劣化する。
【００１１】
この偏向収差による解像度の劣化を防止するために、先に述べたように第５グリッドと第６グリッドとの間に２つの中間電極を配置し、その第５グリッドにダイナミックフォーカス電圧を印加して、第５、第６グリッド間に、水平方向に発散、垂直方向に集束作用をもつ４極子レンズと、水平方向に集束、垂直方向に発散作用をもつ４極子レンズとを含む主電子レンズを形成するようにした電子銃がある。
【００１２】
この電子銃では、画面周辺部に電子ビームを偏向するにしたがい、第５グリッドに印加されるダイナミックフォーカス電圧を上昇させることにより、水平方向に発散、垂直方向に集束作用をもつ４極子レンズを弱め、等価的に主電子レンズを弱めて、垂直方向の発散作用を強めることはできるが、水平方向の集束作用はほとんど変化しない。
【００１３】
そのため、画面周辺部のビームスポットの垂直方向径は改善されるが、水平方向径はほとんど変化せず、高解像度のカラー受像管装置を構成することができない。しかもこの電子銃では、画面周辺部のビームスポットの偏向歪をとるために、高い電圧が必要であり、耐電圧ばかりでなく、経済的にも不利であるという問題がある。
【００１４】
この発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、画面周辺部におけるビ−ムスポットの水平径を改善すると同時に、偏向歪を低電圧のダイナミックフォーカス電圧で補正することを可能とし、画面全域にわたりビ−ムスポット径の小さな高解像度の受像管装置を構成することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
カソードを含む複数個の電極からなる水平方向に一列配置の３電子ビームを発生する電子ビーム発生部およびこの電子ビーム発生部からの電子ビームを蛍光体スクリーン上に集束する複数個の電極からなる主電子レンズ部を有する電子銃と、この電子銃から放出される電子ビームを水平および垂直方向に偏向する偏向装置とを備える受像管装置において、主電子レンズ部を、カソード側から蛍光体スクリーン方向に配置された少なくとも第１、第２、第３電極を含む複数個の電極を有し、第２、第３電極の形成する第１電子レンズのレンズ作用領域内の陰極側に電子ビームを水平方向に発散、垂直方向に集束する非対称電子レンズを少なくとも形成し、第１、第２電極間に電子ビームの水平方向と垂直方向とで作用の異なる非対称の第２電子レンズを少なくとも形成し、第２電極には偏向装置の電子ビームの偏向に応じた電圧が印加され、その電圧が変動することにより第２電子レンズに形成される非対称電子レンズのレンズ作用が水平方向に集束、垂直方向に発散する作用を強めるとともに第１電子レンズの作用を弱めるものとした。
【００１６】
【作用】
上記のように主電子レンズ部を構成し、電子ビームの偏向に応じて、第１電子レンズの作用を弱めるとともに、非対称の第２電子レンズを作用させ、第１電子レンズと第２電子レンズの２段により、電子ビ−ムを垂直方向に発散して、偏向磁界による過集束を補正すると同時に、第２電子レンズにより、電子ビ−ムの水平方向径を集束しかつ電子ビ−ムの水平方向を絞った状態で、第１電子レンズに入射し、偏向磁界を通過する電子ビ−ムの水平方向を径の小さな過集束状態とすることにより、偏向磁界による発散作用と、スクリ−ンに傾斜入射する際の幾何学的な歪を補正することができる。また、第２電極に電子ビ−ムの偏向に応じて変化する電圧を供給することで、実質的に水平方向に集束、垂直方向に発散する作用の電子レンズを２段設けることができ、従来の１つの電極で、１段の水平方向に集束、垂直方向に発散する作用をもたせる場合にくらべて、低いダイナミックフォーカス電圧で、画面周辺部のビ−ムスポット歪を補正することが可能となる。
【００１７】
【実施例】
以下、図面を参照してこの発明を実施例に基づいて説明する。
図１にその一実施例であるカラー受像管装置を示す。このカラー受像管装置は、パネル１およびこのパネル１に一体に接合されたファンネル２からなる外囲器を有し、そのパネル１の内面に、青、緑、赤に発光するストライプ状の３色蛍光体層からなる蛍光体スクリーン３が形成され、この蛍光体スクリーン３に対向して、その内側に多数の電子ビーム通過孔の形成されたシャドウマスク４が装着されている。一方、ファンネル２のネック５内に、同一水平面上を通る一列配置の３電子ビーム２０Ｂ ，２０Ｇ ，２０Ｒ を放出する電子銃２１が配設されている。さらにこの電子銃２１に沿って、その一側に抵抗器（図示せず）が配設されている。またファンネル２の外側に偏向装置８が装着されている。そして、上記電子銃２１から放出される３電子ビーム２０Ｂ ，２０Ｇ ，２０Ｒ を偏向装置８の発生する水平、垂直偏向磁界により偏向し、シャドウマスク４を介して蛍光体スクリーン３を水平、垂直走査することにより、蛍光体スクリーン３上にカラー画像を表示する構造に形成されている。
【００１８】
上記電子銃２１は、図２（ａ）に示すように、水平方向に一列配置された３個のカソードＫＢ ，ＫＧ ，ＫＲ 、これらカソードＫＢ ，ＫＧ ，ＫＲ を各別に加熱するヒータ（図示せず）、上記ＫＢ ，ＫＧ ，ＫＲ から蛍光体スクリーン方向に順次所定間隔離間して配置された第１ないし第４グリッドＧ１ 〜Ｇ４ 、２分割された第５グリッドＧ５１，Ｇ５２（第１電極、第２電極）、２つの中間電極ＧＭ１，ＧＭ２および第６グリッドＧ６ （第３電極）からなる。なお、図２（ａ）において、２２は、電子銃の一側に配設された抵抗器である。
【００１９】
上記第１、第２グリッドＧ１ ，Ｇ２ は板状電極からなり、第３、第４グリッドＧ３ ，Ｇ４ 、２分割された第５グリッドＧ５１，Ｇ５２および第６グリッドＧ６ は筒状電極、２つの中間電極ＧＭ１，ＧＭ２は板厚の厚い板状電極からなる。
【００２０】
その第１、第２、第３、第４グリッドＧ１ ，Ｇ２ ，Ｇ３ ，Ｇ４ および第５−１グリッドＧ５１には、図２（ｂ）に示すように、３個のカソードＫＢ ，ＫＧ ，ＫＲ に対応して、３個の略円形の電子ビーム通過孔が一列配置に形成されている。第５−２グリッドＧ５２の第５−１グリッドＧ５１側および中間電極ＧＭ１側には、図２（ｃ）に示すように、それぞれ３個のカソードＫＢ ，ＫＧ ，ＫＲ に対応して、水平方向（Ｈ軸方向）を長径とするほぼ矩形状の３個の電子ビーム通過孔が一列配置に形成されている。２つの中間電極ＧＭ１，ＧＭ２には、図２（ｄ）に示すように、３個のカソードＫＢ ，ＫＧ ，ＫＲ に対応して、ほぼ円形の３個の電子ビーム通過孔が一列配置に形成されている。第６グリッドＧ６ の中間電極ＧＭ２側には図２（ｅ）に示すように、３個のカソードＫＢ ，ＫＧ ，ＫＲ に対応して、水平方向を長径とするほぼ矩形状の３個の電子ビーム通過孔が一列配置に形成されている。
【００２１】
この電子銃は、第２グリッドＧ２ と第４グリッドＧ４ 、第３グリッドＧ３ と第５−２グリッドＧ５２がそれぞれ管内で接続され、第６グリッドＧ６ には、ファンネル２の径大部に設けられた陽極端子２４およびファンネル２の内面に塗布形成された内面導電膜２５（図１参照）などを介して陽極高電圧Ｅｂ が印加され、第５−１グリッドＧ５１および２つの中間電極ＧＭ１，ＧＭ２には、それぞれその陽極高電圧Ｅｂ を抵抗器２２により分割して得られる所定の電圧が印加される。また上記管内で接続された第３グリッドＧ３ と第５−２グリッドＧ５２には、ネック５端部を封止するステム２６を気密に貫通するステムピン２７を介して、ダイナミックフォーカス電圧Ｖｄ が印加される。またカソードＫＢ ，ＫＧ ，ＫＲ 、第１、第２、第４グリットＧ１ ，Ｇ２ ，Ｇ４ にも、それぞれステム２６を気密に貫通するステムピン２７を介して、所定の電圧が印加される。
【００２２】
上記電圧の印加によりこの電子銃２１では、カソードＫＢ ，ＫＧ ，ＫＲ および第１、第２、第３グリットＧ１ ，Ｇ２ ，Ｇ３ により、各カソードＫＢ ，ＫＧ ，ＫＲ からの電子放出を制御し、放出された電子を集束して電子ビームを形成する電子ビーム形成部が形成され、２分割された第５グリッドＧ５１，Ｇ５２、２つの中間電極ＧＭ１，ＧＭ２および第６グリットＧ６ により、上記電子ビーム形成部からの電子ビームを蛍光体スクリーン上に集束する主電子レンズ部が形成される。
【００２３】
この主電子レンズ部は、図３に示すように、第５−２グリッドＧ５２、２つの中間電極ＧＭ１，ＧＭ２および第６グリットＧ６ に形成される大きな第１電子レンズＭＬと、電子ビームを画面中央部から周辺部へと偏向するにしたがって、第５−２グリッドＧ５２に印加されるダイナミックフォーカス電圧Ｖｄ を図４に示すように、実線から破線で示すように変化させることにより、第５−１グリッドＧ５１と第５−２グリッドＧ５２との間に形成される水平方向に集束、垂直方向に発散作用をもつ４極子レンズの第２電子レンズＱＬ３ とからなる。その第１電子レンズＭＬの陰極側の第５−２グリッドＧ５２と中間電極ＧＭ１との間には、水平方向に発散、垂直方向に集束作用をもつ４極子レンズＱＬ２ が形成され、２つの中間電極ＧＭ１，ＧＭ２の間には円筒レンズＣＬが形成され、第１電子レンズのスクリ−ン側の中間電極ＧＭ２と第６グリットＧ６ との間には、水平方向に集束、垂直方向に発散作用をもつ４極子レンズＱＬ１ が形成される。
【００２４】
主電子レンズ部にこのような電子レンズＱＬ２ ，ＣＬ，ＱＬ１ を形成すると、電子ビーム２０Ｂ ，２０Ｇ ，２０Ｒ を偏向しない場合は、第５−１グリッドＧ５１と第５−２グリッドＧ５２とは、略同一電位または数百Ｖの電位差に保つことにより、これら第５−１グリッドＧ５１、第５−２グリッドＧ５２間に形成される第２電子レンズＱＬ３ の作用は極めて弱い状態となり、実質的に電子ビーム形成部からの電子ビーム２０Ｂ ，２０Ｇ ，２０Ｒ は、図３の実線で示すように第１電子レンズＭＬにより集束されて蛍光体スクリーンに達する。これに対し、電子ビーム２０Ｂ ，２０Ｇ ，２０Ｒ を画面周辺部方向に偏向する場合は、その偏向に応じて第５−２グリッドＧ５２に印加されるダイナミックフォーカス電圧が上昇し、第５−１グリッドＧ５１、第５−２グリッドＧ５２間に、そのダイナミックフォーカス電圧Ｖｄ の変化に応じた強さの水平方向に集束、垂直方向に発散作用をもつ第２電子レンズＱＬ３ が形成され、同時に第５−２グリッドＧ５２と中間電極ＧＭ１との間に形成される水平方向に発散、垂直方向に集束作用をもつ４極子レンズＱＬ２ と３つの中間電極ＧＭ１、ＧＭ２間の円筒レンズＣＬの強さが弱まる。その結果、第５−１グリッドＧ５１から中間電極ＧＭ１にかけて、図３の破線で示すように実質的に電子ビ−ムを水平方向に集束、垂直方向に発散作用をもつレンズ効果が相対的に生ずる。
【００２５】
したがって上記のように第５グリッドを２分割し、その中間電極ＧＭ１と対向する他方の第５−２グリッドＧ５２にダイナミックフォーカス電圧Ｖｄ を印加すると、１つの電極の電位を変化させるだけで、２段の水平方向に集束、垂直方向に発散作用をもたせることができ、従来の１つの電極で、１段の水平方向に集束、垂直方向に発散する作用をもたせる場合にくらべて、ダイナミックフォーカス感度が上がり、低いダイナミックフォーカス電圧で画面周辺部の偏向歪の補正を実現することができる。また４極子レンズＱＬ３ を第５−２グリッドＧ５２と第６グリットＧ６ との間に形成される第１電子レンズＭＬのカソードＫＢ ，ＫＧ ，ＫＲ 側に形成することにより、この第１電子レンズＭＬに電子ビーム２０Ｂ ，２０Ｇ ，２０Ｒ の水平方向径をあらかじめ細く絞った状態で入射させるので、画面周辺部に偏向される電子ビーム２０Ｂ ，２０Ｇ ，２０Ｒ の偏向磁界を通過するときの水平方向径は小さくなって、過集束状態となり、偏向磁界のもつ水平方向に発散する作用の影響を減少しながら補正する。また同時に、電子ビ−ムの水平方向は細く、蛍光体スクリ−ン３に集束されるので、蛍光体スクリ−ン３に傾斜して入射する際の幾何学的な電子ビ−ムの横長歪を補正する。その結果、図５（ｄ）に示したように、画面周辺部におけるビームスポット１０ｂ の水平方向径を小さくすることができる。
【００２６】
このような電子銃では、第１電子レンズＭＬと第２電子レンズＱＬ３ の距離が重要となる。つまり、電子ビ−ムの偏向にともなって、第２電子レンズＱＬ３ を、電子ビ−ムの水平方向に集束、垂直方向に発散するように作用させ、水平方向の集束作用によって蛍光体スクリ−ン周辺における電子ビ−ムの幾何学的な歪を補正し、発散作用によって偏向収差を補正する。その幾何学的な歪の補正には、第２電子レンズＱＬ３ をビ−ム径の比較的小さな陰極側に配置した方が電子ビ−ムをより細く集束できるので効果的であり、偏向歪の補正には、第１電子レンズＭＬに近い位置、つまり偏向装置に近い場所に配置した方が、偏向磁界の等価的な４極子レンズから見込んだ補正時の物点位置がより偏向磁界の等価的な４極子レンズ側に移動するので効果的である。
【００２７】
第１電子レンズＭＬと第２電子レンズＱＬ３ を接近しすぎると、第１電子レンズＭＬを形成する陰極側にある第２電極Ｇ５２の水平方向に横長の電子ビ−ム通過孔から浸透した電界が第２電子レンズＱＬ３ を形成する円形電子ビーム通過孔を有する第１電極Ｇ５１まで浸透し、第１電子レンズＭＬの陰極側に形成すべき４極子レンズ成分が弱まり、ダイナミックフォ−カス感度が劣化し、この発明の効果が得られなくなる。したがって第１電極Ｇ５１は、第１電子レンズＭＬの電界に影響を及ばさない位置に配置する必要がある。
【００２８】
円筒電子レンズ系の場合、電界は、対称軸方向へ開口径とほぼ同程度の距離まで浸透するから、非円形開口の電子レンズ系の場合には、開口径の最大径までは浸透しないが、開口径の最小径以上では、電界が浸透すると考えられる。しかし浸透電界中の実質的なレンズ作用領域は、浸透電界距離の７０〜８０％程度が支配すると考えることができる。
【００２９】
したがって図２（ｃ）に示すように、第２電極の第３電極側の水平方向に横長のビ−ム通過孔の水平方向径をＤＨ２、垂直方向径をＤＶ２とすると、第２電極側への浸透電界の距離は、ほぼＤＨ２とＤＶ２の中間値程度、つまり、（ ＤＨ２＋ＤＶ２） ／２と推定できる。したがって図２（ａ）に示すように、第２電極の長さＬ２ と第１電極と第２電極の間隔ｇ１２の和を、０．８・（ ＤＨ２＋ＤＶ２） ／２以上にすれば、第２電極から陰極側へ浸透する電界は、第１電極の影響を受けないと考えることができる。つまり、
０．８・（ＤＨ２＋ＤＶ２）／２≦Ｌ２ ＋ｇ１２
の関係を満足すればよい。
【００３０】
一方、第１電子レンズＭＬと第２電子レンズＱＬ３ の距離を遠ざけすぎると、第２電子レンズＱＬ３ で垂直方向に発散した電子ビ−ムが第１電子レンズＭＬの離軸部分を通過することになり、第１電子レンズＭＬの球面収差を受けて集束され、十分な発散作用が得られない状態になる。極端に遠ざけると、第１電子レンズＭＬを構成する電極に電子ビームが衝突する場合が生ずる。したがって第２電子レンズＱＬ３ は、第１電子レンズＭＬの球面収差の影響を受けない位置に配置する必要がある。
【００３１】
電子レンズは、これを構成する電極の電子ビ−ム通過孔の中心軸から開口径Ｄの約１５％程度までは、球面収差は比較的小さく、開口径Ｄの２５％を越えると、急激に球面収差が増加するので、開口径Ｄの１５％以下のビ−ム占有率で電子ビ−ムを集束するのが一般的である。
【００３２】
図３に示すように、電子ビ−ム形成部から第２電子レンズＱＬ３ までの距離をＳ１ とし、第２電子レンズＱＬ３ から第１電子レンズＭＬまでの距離をＳ２ とすると、主電子レンズに入射する電子ビ−ムの発散角αは、約１．５°程度であるから、第１電子レンズにおけるビ−ム占有率を１５％とすると、
（Ｓ１ ＋Ｓ２ ）・ｔａｎ １．５°＝０．１５・Ｄ
となり、第２電子レンズＱＬ３ では、電子ビ−ムを発散して、約２．５°程度の発散角になる。このとき、第１電子レンズＭＬのビ−ム占有率を５０％以下とすると、
Ｓ１ ・ｔａｎ １．５°＋Ｓ２ ・ｔａｎ ２．５°≦０．２５・Ｄ
となる。したがって
Ｓ２ ≦５．７・Ｄ
となる。ここで、レンズ中心を電極間の中央にとって、第１電極Ｇ５１と第２電極Ｇ５２の間隔をｇ１２、第２電極Ｇ５２と第３電極Ｇ６ の間隔をｇ２３とし、第２電極Ｇ５２の各長さをＬ２ とすると、
Ｓ２ ＝Ｌ２ ＋（ｇ１２＋ｇ２３）／２
となるから、
Ｌ２ ＋（ｇ１２＋ｇ２３）／２＜５．７・Ｄ
なる関係を満足すれば、球面収差の影響を受けることはきわめて少なくなる。
【００３３】
なお、この発明の好適な具体例を図２を基に説明する。
第１および第２グリッドＧ１ 、Ｇ２ には、カソ−ドＫＢ 、ＫＧ 、ＫＲ に対応して直径０．３〜１．０ｍｍの３個の円形電子ビ−ム通過孔が設けられ、第３グリッドＧ３ の第２グリッドＧ２ 側には、直径１．０〜３．０ｍｍの３個の円形電子ビ−ム通過孔が、第３グリッドＧ３ の第４グリッドＧ４ 側、第４グリッドＧ４ 、第５−１グリッドＧ５１には、直径５．５ｍｍの３個の円形電子ビ−ム通過孔が、第５−２グリッドＧ５２の第５−１グリッドＧ５１側には、垂直方向径４．７ｍｍ、水平方向径６．２ｍｍの水平方向を長径とするほぼ矩形状の３個の電子ビ−ム通過孔が、第５−２グリッドＧ５２の中間電極ＧＭ１側には、垂直方向径４．７ｍｍ、水平方向径６．２ｍｍの水平方向を長径とするほぼ矩形状の３個の電子ビ−ム通過孔が、中間電極ＧＭ１、ＧＭ２には、直径６．２ｍｍの３個のほぼ円形の電子ビ−ム通過孔が、第６グリッドＧ６ の中間電極ＧＭ２側には、垂直方向径４．７ｍｍ、水平方向径６．２ｍｍの水平方向を長径とするほぼ矩形状の電子ビ−ム通過孔が設けられ、第５−２グリッドＧ５２と第６グリッドＧ６ の内側には、３電子ビ−ムを挟むように水平方向に長い２つの金属片がそれぞれ取り付けられている。一方、
第３グリッドＧ３ の長さＧ３Ｌ： ３．１ｍｍ
第４グリッドＧ４ の長さＧ４Ｌ： ２０．３ｍｍ
第５−１グリッドＧ５１の長さＧ５１Ｌ ： ８．０ｍｍ
第５−２グリッドＧ５２の長さＧ５２Ｌ ： ４．８ｍｍ
中間電極ＧＭ１の長さＧＭ１Ｌ ： ２．０ｍｍ
中間電極ＧＭ２の長さＧＭ２Ｌ ： ２．０ｍｍ
第６グリッドＧ６ の長さＧ６Ｌ： ８．６ｍｍ
となっており、また、
第３グリッドＧ３ と第４グリッドＧ４ の間隔ｇ３４： ０．７ｍｍ
第４グリッドＧ４ と第５−１グリッドＧ５１の間隔ｇ４５１ ：０．７ｍｍ
第５−１グリッドＧ５１と第５−２グリッドＧ５２の間隔ｇ５１５２：０．５ｍｍ
第５−２グリッドＧ５２と中間電極ＧＭ１の間隔ｇ５２Ｍ１： ０．８ｍｍ
中間電極ＧＭ１と中間電極ＧＭ２の間隔ｇＭ１Ｍ２： ０．８ｍｍ
中間電極ＧＭ２と第６グリッドＧ６ の間隔ｇＭ２６ ： ０．８ｍｍ
となっている。
【００３４】
そしてカソ−ドＫＢ 、ＫＧ 、ＫＲ には１００〜２００Ｖのカット・オフ電圧に映像信号を重ねた電圧が印加され、第１グリッドＧ１ を接地電位とし、第２、第４グリッドＧ２ 、Ｇ４ に６００〜１０００Ｖの電圧が、第３、第５−２グリッドＧ３ 、Ｇ５２に陽極電圧Ｅｂの２０〜４０％の電圧がそれぞれステムピンを介して印加され、第５−１グリッドＧ５１と２つの中間電極ＧＭ１、ＧＭ２に、電子銃近傍の管内に配置された抵抗器により陽極電圧を分割して、第５−１グリッドＧ５１に第３グリッドＧ３ とほぼ同じ電圧が、中間電極ＧＭ１に陽極電圧の３０〜５０％の電圧が、中間電極ＧＭ２に陽極電圧の６０〜８０％の電圧が印加される。そして電子ビ−ムの偏向に同期して第３グリッドＧ３ と第５−１グリッドＧ５１に５００〜１５００Ｖｐ−Ｐ の電圧が重畳して印加される。
【００３５】
この場合、第１電極、第２電極、第３電極は、それぞれ第５−１グリッドＧ５１、第５−２グリッドＧ５２、第６グリッドＧ６ に対応する。したがって第５−２グリッドＧ５２の中間電極ＧＭ１側の水平方向開口径ＤＨ は６．２ｍｍ、垂直方向開口径ＤＶ は４．７ｍｍとなり、電極長Ｌ２ は、Ｌ５２となって４．８ｍｍ、電極間隔ｇ１２は０．５ｍｍとしている。したがって
０．８・（ＤＨ２＋ＤＶ２）／２
＝０．８・（６．２＋４．７）／２＝４．３６ｍｍ
一方、
Ｌ２ ＋ｇ１２＝５．３ｍｍ
となり、先の条件を満足し、第５−２グリッドＧ５２に浸透する電界が第５−１グリッドＧ５１の影響を受けることがない。したがって偏向収差を補正する感度が低下することはない。
【００３６】
また、第１電子レンズＭＬの垂直方向径はＤＶ であるから、この電子レンズＭＬの垂直方向の球面収差は、ほぼＤＶ に関係する。したがって開口径ＤをＤＶ として４．７ｍｍとし、Ｌ２ は４．８ｍｍ、ｇ１２は０．５ｍｍ、ｇ２３は実質的に第５−２グリッドＧ５２と第６グリッドＧ６ の電極間隔となるから、６．４ｍｍである。よって、
となる。一方、
Ｌ２ ＋（ｇ１２＋ｇ２３）
＝４．８＋（０．５＋６．４）／２＝８．２５ｍｍ
となり、先の条件を満足し、第１電子レンズＭＬの球面収差の影響を受けることがないので、偏向収差を補正する感度は低下しない。
【００３７】
他の実施例として、第５−１グリッドＧ５１の第５−２グリッドＧ５２側の３個の電子ビ−ム通過孔の垂直方向径を水平方向径よりも大きくして、垂直方向を長径とするほぼ矩形状のビ−ム通過孔とし、第２電子レンズの４極子レンズ作用を強めることにより、この電子銃の効果をより一層高めることが可能である。
【００３８】
なお、上記実施例では、第２電極と第３電極の間に中間電極を介在させた４極子レンズを含む拡張電界型電子レンズを第１電子レンズとする電子銃について説明したが、この発明は、これに限らず、陰極側に４極子レンズ成分を有する電子レンズ系や４極子レンズとＢＰＦ（Ｂｉ−Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ Ｆｏｃｕｓ）型電子レンズを第１電子レンズとする電子銃など、４極子レンズと他の電子レンズとを組合わせた電子銃において、その４極子レンズ部を第１電子レンズとする電子銃にも適用できる。
【００３９】
【発明の効果】
この発明によれば、電子ビームの偏向に応じて第１電子レンズの作用を弱めるとともに、非対称の第２電子レンズを作用させ、第１電子レンズと第２電子レンズの２段により電子ビ−ムを垂直方向に発散して、偏向磁界による過集束を補正すると同時に、第２電子レンズにより電子ビ−ムを水平方向径に集束し、かつ電子ビ−ムの水平方向を絞った状態で第１電子レンズに入射させ、偏向磁界を通過する電子ビ−ムの水平方向を径の小さな過集束状態として、偏向磁界による発散作用とスクリ−ンに傾斜して入射する際の幾何学的な歪を補正することができる。また第２電極に電子ビ−ムの偏向に応じて変化する電圧を供給することにより、実質的に水平方向に集束、垂直方向に発散する作用の電子レンズを２段設けることができ、従来の１つの電極で、１段の水平方向に集束、垂直方向に発散する作用をもたせる場合にくらべて、低いダイナミックフォーカス電圧で画面周辺部のビ−ムスポットの歪を補正することが可能となり、ダイナミックフォ−カス感度が向上し、画面全域にわたってビ−ムスポット径の小さな高解像度の受像管装置とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例であるカラー受像管装置の構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）はその電子銃の構成を示す図、図２（ｂ）ないし（ｅ）は電子銃に含まれる一部の電極における電子ビーム通過孔の形状を示す図である。
【図３】上記電子銃の主電子レンズ部に形成される電子レンズを示す図である。
【図４】上記電子銃の各電極に印加される電圧を示す図である。
【図５】図５（ａ）ないし（ｄ）は上記カラー受像管装置の画面周辺部でのビームスポットを従来のカラー受像管装置のそれと比較して示す図である。
【図６】従来のカラー受像管装置の構成を示す図である。
【図７】図７（ａ）はその電子銃の構成を示す図、図７（ｂ）ないし（ｄ）は電子銃に含まれる一部の電極における電子ビーム通過孔の形状を示す図である。
【図８】上記電子銃の各電極に印加される電圧を示す図である。
【図９】図９（ａ）および（ｂ）はそれぞれ上記電子銃の主電子レンズ部に形成される電子レンズを示す図である。
【符号の説明】
３…蛍光体スクリーン
１０ｂ …ビームスポット
２０Ｂ ，２０Ｇ ，２０Ｒ …一列配置の３電子ビーム
２１…電子銃
２２…抵抗器
Ｇ１ …第１グリッド
Ｇ２ …第２グリッド
Ｇ３ …第３グリッド
Ｇ４ …第４グリッド
Ｇ５１，Ｇ５２…２分割された第５グリッド
Ｇ６ …第６グリッド
ＧＭ１，ＧＭ２…中間電極
ＫＢ ，ＫＧ ，ＫＲ …カソード
ＭＬ…メインレンズ
ＱＬ１ ，ＱＬ２ ，ＱＬ３ …４極子レンズ
【産業上の利用分野】
この発明は、カラー受像管などの受像管装置に係り、特に偏向ヨークの発生する磁界により生ずる偏向収差を補正するダイナミックフォーカス方式の受像管装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、カラー受像管装置は、図６に示すように、パネル１およびこのパネル１に一体に接合されたファンネル２からなる外囲器を有し、そのパネル１の内面に、青、緑、赤に発光するストライプ状またはドット状の３色蛍光体層からなる蛍光体スクリーン３が形成され、この蛍光体スクリーン３に対向して、その内側に多数の電子ビーム通過孔の形成されたシャドウマスク４が装着されている。一方、ファンネル２のネック５内に、３電子ビーム６Ｂ ，６Ｇ ，６Ｒ を放出する電子銃７が配設されている。そして、この電子銃７から放出される電子ビーム６Ｂ ，６Ｇ ，６Ｒ をファンネル２の外側に装着された偏向装置８の発生する水平、垂直偏向磁界により偏向し、シャドウマスク４を介して蛍光体スクリーン３を水平、垂直走査することにより、カラー画像を表示する構造に形成されている。
【０００３】
このようなカラー受像管装置において、特に電子銃７を同一水平面上を通るセンタービーム６Ｇ および一対のサイドビーム６Ｂ ，６Ｒ からなる一列配置の３電子ビーム６Ｂ ，６Ｇ ，６Ｒ を放出するインライン型電子銃とし、一方、偏向装置８の発生する水平偏向磁界をピンクッション形、垂直偏向磁界をバレル形として、この非斉一磁界により上記一列配置の３電子ビーム６Ｂ ，６Ｇ ，６Ｒ を蛍光体スクリーン３の全面に集中するようにしたセルフコンバーゼンス・インライン型カラー受像管装置が、現在カラー受像管装置の主流となっている。
【０００４】
しかしこのセルフコンバーゼンス・インライン型カラー受像管装置については、偏向磁界の偏向収差（非点収差）の影響を受け、図５（ａ）に対応して同（ｂ）に画面水平方向（Ｈ軸方向）および対角方向（Ｄ軸方向）周辺部のビームスポットについて示すように、画面中央部のビームスポット１０ａ を真円としても、画面周辺部のビームスポット１０ｂ は、水平方向に長い（横長）高輝度のコア部１１の上下に低輝度のハロー部１２を伴う形状に歪み、画面周辺部の解像度が劣化する。
【０００５】
これは、非斉一の偏向磁界が電子ビ−ムを垂直方向に集束、水平方向に発散するように等価的な４極子レンズとして電子ビ−ムに作用し、スクリ−ン上の電子ビ−ムは、垂直方向に過集束状態、水平方向に不足集束状態の非点収差を受けるためである。また画面周辺では、電子ビ−ムは、スクリ−ンに傾斜して入射するので、ビ−ムスポットが横長になる幾何学的な歪を受けるためである。
【０００６】
このような偏向収差による解像度の劣化を防止するため、画面周辺部に電子ビームを偏向するにしたがい、電子銃の形成する一部電子レンズのレンズ作用を変化させ、画面周辺部での偏向収差を補正する高性能電子銃が開発されている。
【０００７】
この一例として、特開昭６４−３８９４７号公報には、主電子レンズ部を構成する一部電極にダイナミックフォーカス電圧を印加して、主電子レンズ部に作用の異なる２つの４極子レンズを形成するものが示されている。この電子銃は、図７（ａ）に示すように、一列配置の３個のカソードＫ、これらカソードＫを各別に加熱する３個のヒータ（図示せず）、上記カソードＫから順次所定間隔離れて蛍光体スクリーン方向に配置された第１ないし第５グリッドＧ１ 〜Ｇ５ 、２つの中間電極ＧＭ１，ＧＭ２および第６グリッドＧ６ からなる。そして、第５グリッドＧ５ の中間電極ＧＭ１側には、図７（ｂ）に示すような水平方向（インライン方向）に長い実質的に横長の３つの電子ビーム通過孔が開いており、２つの中間電極ＧＭ１，ＧＭ２には、図７（ｃ）に示すような略円形の３つの電子ビーム通過孔が開いており、また、第６グリッドＧ６ の中間電極ＧＭ２側には、図７（ｄ）に示すような水平方向（インライン方向）に長い実質的に横長の３つの電子ビーム通過孔が開いている。更に、第５グリッドＧ５ に、所定の直流電圧に電子ビームの偏向量に応じて変化する変動電圧Ｖｄ を重畳したダイナミックフォーカス電圧が印加されるものとなっている。図８にその各電極に印加される電圧を示す。
【０００８】
このような電圧の印加により、この電子銃では、図９（ａ）に示すように、第５、第６グリッドＧ５ ，Ｇ６ 間に、第５グリッドＧ５ とこれに隣接する中間電極ＧＭ１とにより形成される水平方向に発散、垂直方向に集束作用をもつ４極子レンズＱＬ２ と、２つの中間電極ＧＭ１，ＧＭ２間に円筒レンズＣＬ、そして中間電極ＧＭ２とこれに隣接する第６グリッドＧ６ とにより形成される水平方向に集束、垂直方向に発散作用をもつ４極子レンズＱＬ１ とを含む拡張電界型の主電子レンズ部ＭＬが形成される。そしてこの電子銃では、図８に示したように、画面周辺部に電子ビームを偏向するにしたがい、第５グリッドＧ５ に印加される電圧を実線から破線で示すように上昇させることにより、図９（ｂ）に示したように４極子レンズＱＬ２ と円筒レンズＣＬを弱め、相対的に４極子レンズＱＬ２ を垂直方向に発散、水平方向に集束する作用をもたせ、主電子レンズ部ＭＬ全体の集束作用を弱める。その結果、破線で示したように電子ビームに対する垂直方向の発散作用が強まるが、水平方向については、ＱＬ２ の集束作用は強まるが、主電子レンズ全体の集束作用が弱まるため、あまり変化しない。そのため、非斉一磁界による電子ビ−ムの垂直方向の過集束は、電子銃で電子ビ−ムの垂直方向を発散するために補正され、図５（ｃ）に示したように、画面周辺部のビームスポット１０ｂ の垂直方向径は改善される。しかし電子ビ−ムの水平方向の集束状態は、電子銃側でほとんど変化しないため、画面周辺のビ−ムスポット径の横長は、ほとんど改善されない。つまり、電子ビ−ムの水平方向が偏向磁界の等価的な４極子レンズから受ける発散作用と、スクリ−ンへ傾斜して入射することによる幾何学的なスポット歪がまだ残っているため、画面周辺のビ−ムスポット径の横長は、ほとんど改善されない。
【０００９】
したがってこのような電子銃では、高解像度のカラー受像管装置を構成することができない。またこの電子銃では、画面周辺部のビームスポット１０ｂ の偏向歪を補正するために、高い電圧が必要となり、耐電圧ばかりでなく、経済的にも不利であるという問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、電子銃から放出される同一水平面上を通る一列配置の３電子ビームを蛍光体スクリーンの全面に集中するために、偏向装置の発生する水平偏向磁界をピンクッション形、垂直偏向磁界をバレル形とすると、電子ビームは、その偏向磁界の偏向収差の影響とスクリ−ンに傾斜して入射することによる幾何学的な歪を受け、画面周辺部でのビームスポットが歪み、解像度がいちじるしく劣化する。
【００１１】
この偏向収差による解像度の劣化を防止するために、先に述べたように第５グリッドと第６グリッドとの間に２つの中間電極を配置し、その第５グリッドにダイナミックフォーカス電圧を印加して、第５、第６グリッド間に、水平方向に発散、垂直方向に集束作用をもつ４極子レンズと、水平方向に集束、垂直方向に発散作用をもつ４極子レンズとを含む主電子レンズを形成するようにした電子銃がある。
【００１２】
この電子銃では、画面周辺部に電子ビームを偏向するにしたがい、第５グリッドに印加されるダイナミックフォーカス電圧を上昇させることにより、水平方向に発散、垂直方向に集束作用をもつ４極子レンズを弱め、等価的に主電子レンズを弱めて、垂直方向の発散作用を強めることはできるが、水平方向の集束作用はほとんど変化しない。
【００１３】
そのため、画面周辺部のビームスポットの垂直方向径は改善されるが、水平方向径はほとんど変化せず、高解像度のカラー受像管装置を構成することができない。しかもこの電子銃では、画面周辺部のビームスポットの偏向歪をとるために、高い電圧が必要であり、耐電圧ばかりでなく、経済的にも不利であるという問題がある。
【００１４】
この発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、画面周辺部におけるビ−ムスポットの水平径を改善すると同時に、偏向歪を低電圧のダイナミックフォーカス電圧で補正することを可能とし、画面全域にわたりビ−ムスポット径の小さな高解像度の受像管装置を構成することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
カソードを含む複数個の電極からなる水平方向に一列配置の３電子ビームを発生する電子ビーム発生部およびこの電子ビーム発生部からの電子ビームを蛍光体スクリーン上に集束する複数個の電極からなる主電子レンズ部を有する電子銃と、この電子銃から放出される電子ビームを水平および垂直方向に偏向する偏向装置とを備える受像管装置において、主電子レンズ部を、カソード側から蛍光体スクリーン方向に配置された少なくとも第１、第２、第３電極を含む複数個の電極を有し、第２、第３電極の形成する第１電子レンズのレンズ作用領域内の陰極側に電子ビームを水平方向に発散、垂直方向に集束する非対称電子レンズを少なくとも形成し、第１、第２電極間に電子ビームの水平方向と垂直方向とで作用の異なる非対称の第２電子レンズを少なくとも形成し、第２電極には偏向装置の電子ビームの偏向に応じた電圧が印加され、その電圧が変動することにより第２電子レンズに形成される非対称電子レンズのレンズ作用が水平方向に集束、垂直方向に発散する作用を強めるとともに第１電子レンズの作用を弱めるものとした。
【００１６】
【作用】
上記のように主電子レンズ部を構成し、電子ビームの偏向に応じて、第１電子レンズの作用を弱めるとともに、非対称の第２電子レンズを作用させ、第１電子レンズと第２電子レンズの２段により、電子ビ−ムを垂直方向に発散して、偏向磁界による過集束を補正すると同時に、第２電子レンズにより、電子ビ−ムの水平方向径を集束しかつ電子ビ−ムの水平方向を絞った状態で、第１電子レンズに入射し、偏向磁界を通過する電子ビ−ムの水平方向を径の小さな過集束状態とすることにより、偏向磁界による発散作用と、スクリ−ンに傾斜入射する際の幾何学的な歪を補正することができる。また、第２電極に電子ビ−ムの偏向に応じて変化する電圧を供給することで、実質的に水平方向に集束、垂直方向に発散する作用の電子レンズを２段設けることができ、従来の１つの電極で、１段の水平方向に集束、垂直方向に発散する作用をもたせる場合にくらべて、低いダイナミックフォーカス電圧で、画面周辺部のビ−ムスポット歪を補正することが可能となる。
【００１７】
【実施例】
以下、図面を参照してこの発明を実施例に基づいて説明する。
図１にその一実施例であるカラー受像管装置を示す。このカラー受像管装置は、パネル１およびこのパネル１に一体に接合されたファンネル２からなる外囲器を有し、そのパネル１の内面に、青、緑、赤に発光するストライプ状の３色蛍光体層からなる蛍光体スクリーン３が形成され、この蛍光体スクリーン３に対向して、その内側に多数の電子ビーム通過孔の形成されたシャドウマスク４が装着されている。一方、ファンネル２のネック５内に、同一水平面上を通る一列配置の３電子ビーム２０Ｂ ，２０Ｇ ，２０Ｒ を放出する電子銃２１が配設されている。さらにこの電子銃２１に沿って、その一側に抵抗器（図示せず）が配設されている。またファンネル２の外側に偏向装置８が装着されている。そして、上記電子銃２１から放出される３電子ビーム２０Ｂ ，２０Ｇ ，２０Ｒ を偏向装置８の発生する水平、垂直偏向磁界により偏向し、シャドウマスク４を介して蛍光体スクリーン３を水平、垂直走査することにより、蛍光体スクリーン３上にカラー画像を表示する構造に形成されている。
【００１８】
上記電子銃２１は、図２（ａ）に示すように、水平方向に一列配置された３個のカソードＫＢ ，ＫＧ ，ＫＲ 、これらカソードＫＢ ，ＫＧ ，ＫＲ を各別に加熱するヒータ（図示せず）、上記ＫＢ ，ＫＧ ，ＫＲ から蛍光体スクリーン方向に順次所定間隔離間して配置された第１ないし第４グリッドＧ１ 〜Ｇ４ 、２分割された第５グリッドＧ５１，Ｇ５２（第１電極、第２電極）、２つの中間電極ＧＭ１，ＧＭ２および第６グリッドＧ６ （第３電極）からなる。なお、図２（ａ）において、２２は、電子銃の一側に配設された抵抗器である。
【００１９】
上記第１、第２グリッドＧ１ ，Ｇ２ は板状電極からなり、第３、第４グリッドＧ３ ，Ｇ４ 、２分割された第５グリッドＧ５１，Ｇ５２および第６グリッドＧ６ は筒状電極、２つの中間電極ＧＭ１，ＧＭ２は板厚の厚い板状電極からなる。
【００２０】
その第１、第２、第３、第４グリッドＧ１ ，Ｇ２ ，Ｇ３ ，Ｇ４ および第５−１グリッドＧ５１には、図２（ｂ）に示すように、３個のカソードＫＢ ，ＫＧ ，ＫＲ に対応して、３個の略円形の電子ビーム通過孔が一列配置に形成されている。第５−２グリッドＧ５２の第５−１グリッドＧ５１側および中間電極ＧＭ１側には、図２（ｃ）に示すように、それぞれ３個のカソードＫＢ ，ＫＧ ，ＫＲ に対応して、水平方向（Ｈ軸方向）を長径とするほぼ矩形状の３個の電子ビーム通過孔が一列配置に形成されている。２つの中間電極ＧＭ１，ＧＭ２には、図２（ｄ）に示すように、３個のカソードＫＢ ，ＫＧ ，ＫＲ に対応して、ほぼ円形の３個の電子ビーム通過孔が一列配置に形成されている。第６グリッドＧ６ の中間電極ＧＭ２側には図２（ｅ）に示すように、３個のカソードＫＢ ，ＫＧ ，ＫＲ に対応して、水平方向を長径とするほぼ矩形状の３個の電子ビーム通過孔が一列配置に形成されている。
【００２１】
この電子銃は、第２グリッドＧ２ と第４グリッドＧ４ 、第３グリッドＧ３ と第５−２グリッドＧ５２がそれぞれ管内で接続され、第６グリッドＧ６ には、ファンネル２の径大部に設けられた陽極端子２４およびファンネル２の内面に塗布形成された内面導電膜２５（図１参照）などを介して陽極高電圧Ｅｂ が印加され、第５−１グリッドＧ５１および２つの中間電極ＧＭ１，ＧＭ２には、それぞれその陽極高電圧Ｅｂ を抵抗器２２により分割して得られる所定の電圧が印加される。また上記管内で接続された第３グリッドＧ３ と第５−２グリッドＧ５２には、ネック５端部を封止するステム２６を気密に貫通するステムピン２７を介して、ダイナミックフォーカス電圧Ｖｄ が印加される。またカソードＫＢ ，ＫＧ ，ＫＲ 、第１、第２、第４グリットＧ１ ，Ｇ２ ，Ｇ４ にも、それぞれステム２６を気密に貫通するステムピン２７を介して、所定の電圧が印加される。
【００２２】
上記電圧の印加によりこの電子銃２１では、カソードＫＢ ，ＫＧ ，ＫＲ および第１、第２、第３グリットＧ１ ，Ｇ２ ，Ｇ３ により、各カソードＫＢ ，ＫＧ ，ＫＲ からの電子放出を制御し、放出された電子を集束して電子ビームを形成する電子ビーム形成部が形成され、２分割された第５グリッドＧ５１，Ｇ５２、２つの中間電極ＧＭ１，ＧＭ２および第６グリットＧ６ により、上記電子ビーム形成部からの電子ビームを蛍光体スクリーン上に集束する主電子レンズ部が形成される。
【００２３】
この主電子レンズ部は、図３に示すように、第５−２グリッドＧ５２、２つの中間電極ＧＭ１，ＧＭ２および第６グリットＧ６ に形成される大きな第１電子レンズＭＬと、電子ビームを画面中央部から周辺部へと偏向するにしたがって、第５−２グリッドＧ５２に印加されるダイナミックフォーカス電圧Ｖｄ を図４に示すように、実線から破線で示すように変化させることにより、第５−１グリッドＧ５１と第５−２グリッドＧ５２との間に形成される水平方向に集束、垂直方向に発散作用をもつ４極子レンズの第２電子レンズＱＬ３ とからなる。その第１電子レンズＭＬの陰極側の第５−２グリッドＧ５２と中間電極ＧＭ１との間には、水平方向に発散、垂直方向に集束作用をもつ４極子レンズＱＬ２ が形成され、２つの中間電極ＧＭ１，ＧＭ２の間には円筒レンズＣＬが形成され、第１電子レンズのスクリ−ン側の中間電極ＧＭ２と第６グリットＧ６ との間には、水平方向に集束、垂直方向に発散作用をもつ４極子レンズＱＬ１ が形成される。
【００２４】
主電子レンズ部にこのような電子レンズＱＬ２ ，ＣＬ，ＱＬ１ を形成すると、電子ビーム２０Ｂ ，２０Ｇ ，２０Ｒ を偏向しない場合は、第５−１グリッドＧ５１と第５−２グリッドＧ５２とは、略同一電位または数百Ｖの電位差に保つことにより、これら第５−１グリッドＧ５１、第５−２グリッドＧ５２間に形成される第２電子レンズＱＬ３ の作用は極めて弱い状態となり、実質的に電子ビーム形成部からの電子ビーム２０Ｂ ，２０Ｇ ，２０Ｒ は、図３の実線で示すように第１電子レンズＭＬにより集束されて蛍光体スクリーンに達する。これに対し、電子ビーム２０Ｂ ，２０Ｇ ，２０Ｒ を画面周辺部方向に偏向する場合は、その偏向に応じて第５−２グリッドＧ５２に印加されるダイナミックフォーカス電圧が上昇し、第５−１グリッドＧ５１、第５−２グリッドＧ５２間に、そのダイナミックフォーカス電圧Ｖｄ の変化に応じた強さの水平方向に集束、垂直方向に発散作用をもつ第２電子レンズＱＬ３ が形成され、同時に第５−２グリッドＧ５２と中間電極ＧＭ１との間に形成される水平方向に発散、垂直方向に集束作用をもつ４極子レンズＱＬ２ と３つの中間電極ＧＭ１、ＧＭ２間の円筒レンズＣＬの強さが弱まる。その結果、第５−１グリッドＧ５１から中間電極ＧＭ１にかけて、図３の破線で示すように実質的に電子ビ−ムを水平方向に集束、垂直方向に発散作用をもつレンズ効果が相対的に生ずる。
【００２５】
したがって上記のように第５グリッドを２分割し、その中間電極ＧＭ１と対向する他方の第５−２グリッドＧ５２にダイナミックフォーカス電圧Ｖｄ を印加すると、１つの電極の電位を変化させるだけで、２段の水平方向に集束、垂直方向に発散作用をもたせることができ、従来の１つの電極で、１段の水平方向に集束、垂直方向に発散する作用をもたせる場合にくらべて、ダイナミックフォーカス感度が上がり、低いダイナミックフォーカス電圧で画面周辺部の偏向歪の補正を実現することができる。また４極子レンズＱＬ３ を第５−２グリッドＧ５２と第６グリットＧ６ との間に形成される第１電子レンズＭＬのカソードＫＢ ，ＫＧ ，ＫＲ 側に形成することにより、この第１電子レンズＭＬに電子ビーム２０Ｂ ，２０Ｇ ，２０Ｒ の水平方向径をあらかじめ細く絞った状態で入射させるので、画面周辺部に偏向される電子ビーム２０Ｂ ，２０Ｇ ，２０Ｒ の偏向磁界を通過するときの水平方向径は小さくなって、過集束状態となり、偏向磁界のもつ水平方向に発散する作用の影響を減少しながら補正する。また同時に、電子ビ−ムの水平方向は細く、蛍光体スクリ−ン３に集束されるので、蛍光体スクリ−ン３に傾斜して入射する際の幾何学的な電子ビ−ムの横長歪を補正する。その結果、図５（ｄ）に示したように、画面周辺部におけるビームスポット１０ｂ の水平方向径を小さくすることができる。
【００２６】
このような電子銃では、第１電子レンズＭＬと第２電子レンズＱＬ３ の距離が重要となる。つまり、電子ビ−ムの偏向にともなって、第２電子レンズＱＬ３ を、電子ビ−ムの水平方向に集束、垂直方向に発散するように作用させ、水平方向の集束作用によって蛍光体スクリ−ン周辺における電子ビ−ムの幾何学的な歪を補正し、発散作用によって偏向収差を補正する。その幾何学的な歪の補正には、第２電子レンズＱＬ３ をビ−ム径の比較的小さな陰極側に配置した方が電子ビ−ムをより細く集束できるので効果的であり、偏向歪の補正には、第１電子レンズＭＬに近い位置、つまり偏向装置に近い場所に配置した方が、偏向磁界の等価的な４極子レンズから見込んだ補正時の物点位置がより偏向磁界の等価的な４極子レンズ側に移動するので効果的である。
【００２７】
第１電子レンズＭＬと第２電子レンズＱＬ３ を接近しすぎると、第１電子レンズＭＬを形成する陰極側にある第２電極Ｇ５２の水平方向に横長の電子ビ−ム通過孔から浸透した電界が第２電子レンズＱＬ３ を形成する円形電子ビーム通過孔を有する第１電極Ｇ５１まで浸透し、第１電子レンズＭＬの陰極側に形成すべき４極子レンズ成分が弱まり、ダイナミックフォ−カス感度が劣化し、この発明の効果が得られなくなる。したがって第１電極Ｇ５１は、第１電子レンズＭＬの電界に影響を及ばさない位置に配置する必要がある。
【００２８】
円筒電子レンズ系の場合、電界は、対称軸方向へ開口径とほぼ同程度の距離まで浸透するから、非円形開口の電子レンズ系の場合には、開口径の最大径までは浸透しないが、開口径の最小径以上では、電界が浸透すると考えられる。しかし浸透電界中の実質的なレンズ作用領域は、浸透電界距離の７０〜８０％程度が支配すると考えることができる。
【００２９】
したがって図２（ｃ）に示すように、第２電極の第３電極側の水平方向に横長のビ−ム通過孔の水平方向径をＤＨ２、垂直方向径をＤＶ２とすると、第２電極側への浸透電界の距離は、ほぼＤＨ２とＤＶ２の中間値程度、つまり、（ ＤＨ２＋ＤＶ２） ／２と推定できる。したがって図２（ａ）に示すように、第２電極の長さＬ２ と第１電極と第２電極の間隔ｇ１２の和を、０．８・（ ＤＨ２＋ＤＶ２） ／２以上にすれば、第２電極から陰極側へ浸透する電界は、第１電極の影響を受けないと考えることができる。つまり、
０．８・（ＤＨ２＋ＤＶ２）／２≦Ｌ２ ＋ｇ１２
の関係を満足すればよい。
【００３０】
一方、第１電子レンズＭＬと第２電子レンズＱＬ３ の距離を遠ざけすぎると、第２電子レンズＱＬ３ で垂直方向に発散した電子ビ−ムが第１電子レンズＭＬの離軸部分を通過することになり、第１電子レンズＭＬの球面収差を受けて集束され、十分な発散作用が得られない状態になる。極端に遠ざけると、第１電子レンズＭＬを構成する電極に電子ビームが衝突する場合が生ずる。したがって第２電子レンズＱＬ３ は、第１電子レンズＭＬの球面収差の影響を受けない位置に配置する必要がある。
【００３１】
電子レンズは、これを構成する電極の電子ビ−ム通過孔の中心軸から開口径Ｄの約１５％程度までは、球面収差は比較的小さく、開口径Ｄの２５％を越えると、急激に球面収差が増加するので、開口径Ｄの１５％以下のビ−ム占有率で電子ビ−ムを集束するのが一般的である。
【００３２】
図３に示すように、電子ビ−ム形成部から第２電子レンズＱＬ３ までの距離をＳ１ とし、第２電子レンズＱＬ３ から第１電子レンズＭＬまでの距離をＳ２ とすると、主電子レンズに入射する電子ビ−ムの発散角αは、約１．５°程度であるから、第１電子レンズにおけるビ−ム占有率を１５％とすると、
（Ｓ１ ＋Ｓ２ ）・ｔａｎ １．５°＝０．１５・Ｄ
となり、第２電子レンズＱＬ３ では、電子ビ−ムを発散して、約２．５°程度の発散角になる。このとき、第１電子レンズＭＬのビ−ム占有率を５０％以下とすると、
Ｓ１ ・ｔａｎ １．５°＋Ｓ２ ・ｔａｎ ２．５°≦０．２５・Ｄ
となる。したがって
Ｓ２ ≦５．７・Ｄ
となる。ここで、レンズ中心を電極間の中央にとって、第１電極Ｇ５１と第２電極Ｇ５２の間隔をｇ１２、第２電極Ｇ５２と第３電極Ｇ６ の間隔をｇ２３とし、第２電極Ｇ５２の各長さをＬ２ とすると、
Ｓ２ ＝Ｌ２ ＋（ｇ１２＋ｇ２３）／２
となるから、
Ｌ２ ＋（ｇ１２＋ｇ２３）／２＜５．７・Ｄ
なる関係を満足すれば、球面収差の影響を受けることはきわめて少なくなる。
【００３３】
なお、この発明の好適な具体例を図２を基に説明する。
第１および第２グリッドＧ１ 、Ｇ２ には、カソ−ドＫＢ 、ＫＧ 、ＫＲ に対応して直径０．３〜１．０ｍｍの３個の円形電子ビ−ム通過孔が設けられ、第３グリッドＧ３ の第２グリッドＧ２ 側には、直径１．０〜３．０ｍｍの３個の円形電子ビ−ム通過孔が、第３グリッドＧ３ の第４グリッドＧ４ 側、第４グリッドＧ４ 、第５−１グリッドＧ５１には、直径５．５ｍｍの３個の円形電子ビ−ム通過孔が、第５−２グリッドＧ５２の第５−１グリッドＧ５１側には、垂直方向径４．７ｍｍ、水平方向径６．２ｍｍの水平方向を長径とするほぼ矩形状の３個の電子ビ−ム通過孔が、第５−２グリッドＧ５２の中間電極ＧＭ１側には、垂直方向径４．７ｍｍ、水平方向径６．２ｍｍの水平方向を長径とするほぼ矩形状の３個の電子ビ−ム通過孔が、中間電極ＧＭ１、ＧＭ２には、直径６．２ｍｍの３個のほぼ円形の電子ビ−ム通過孔が、第６グリッドＧ６ の中間電極ＧＭ２側には、垂直方向径４．７ｍｍ、水平方向径６．２ｍｍの水平方向を長径とするほぼ矩形状の電子ビ−ム通過孔が設けられ、第５−２グリッドＧ５２と第６グリッドＧ６ の内側には、３電子ビ−ムを挟むように水平方向に長い２つの金属片がそれぞれ取り付けられている。一方、
第３グリッドＧ３ の長さＧ３Ｌ： ３．１ｍｍ
第４グリッドＧ４ の長さＧ４Ｌ： ２０．３ｍｍ
第５−１グリッドＧ５１の長さＧ５１Ｌ ： ８．０ｍｍ
第５−２グリッドＧ５２の長さＧ５２Ｌ ： ４．８ｍｍ
中間電極ＧＭ１の長さＧＭ１Ｌ ： ２．０ｍｍ
中間電極ＧＭ２の長さＧＭ２Ｌ ： ２．０ｍｍ
第６グリッドＧ６ の長さＧ６Ｌ： ８．６ｍｍ
となっており、また、
第３グリッドＧ３ と第４グリッドＧ４ の間隔ｇ３４： ０．７ｍｍ
第４グリッドＧ４ と第５−１グリッドＧ５１の間隔ｇ４５１ ：０．７ｍｍ
第５−１グリッドＧ５１と第５−２グリッドＧ５２の間隔ｇ５１５２：０．５ｍｍ
第５−２グリッドＧ５２と中間電極ＧＭ１の間隔ｇ５２Ｍ１： ０．８ｍｍ
中間電極ＧＭ１と中間電極ＧＭ２の間隔ｇＭ１Ｍ２： ０．８ｍｍ
中間電極ＧＭ２と第６グリッドＧ６ の間隔ｇＭ２６ ： ０．８ｍｍ
となっている。
【００３４】
そしてカソ−ドＫＢ 、ＫＧ 、ＫＲ には１００〜２００Ｖのカット・オフ電圧に映像信号を重ねた電圧が印加され、第１グリッドＧ１ を接地電位とし、第２、第４グリッドＧ２ 、Ｇ４ に６００〜１０００Ｖの電圧が、第３、第５−２グリッドＧ３ 、Ｇ５２に陽極電圧Ｅｂの２０〜４０％の電圧がそれぞれステムピンを介して印加され、第５−１グリッドＧ５１と２つの中間電極ＧＭ１、ＧＭ２に、電子銃近傍の管内に配置された抵抗器により陽極電圧を分割して、第５−１グリッドＧ５１に第３グリッドＧ３ とほぼ同じ電圧が、中間電極ＧＭ１に陽極電圧の３０〜５０％の電圧が、中間電極ＧＭ２に陽極電圧の６０〜８０％の電圧が印加される。そして電子ビ−ムの偏向に同期して第３グリッドＧ３ と第５−１グリッドＧ５１に５００〜１５００Ｖｐ−Ｐ の電圧が重畳して印加される。
【００３５】
この場合、第１電極、第２電極、第３電極は、それぞれ第５−１グリッドＧ５１、第５−２グリッドＧ５２、第６グリッドＧ６ に対応する。したがって第５−２グリッドＧ５２の中間電極ＧＭ１側の水平方向開口径ＤＨ は６．２ｍｍ、垂直方向開口径ＤＶ は４．７ｍｍとなり、電極長Ｌ２ は、Ｌ５２となって４．８ｍｍ、電極間隔ｇ１２は０．５ｍｍとしている。したがって
０．８・（ＤＨ２＋ＤＶ２）／２
＝０．８・（６．２＋４．７）／２＝４．３６ｍｍ
一方、
Ｌ２ ＋ｇ１２＝５．３ｍｍ
となり、先の条件を満足し、第５−２グリッドＧ５２に浸透する電界が第５−１グリッドＧ５１の影響を受けることがない。したがって偏向収差を補正する感度が低下することはない。
【００３６】
また、第１電子レンズＭＬの垂直方向径はＤＶ であるから、この電子レンズＭＬの垂直方向の球面収差は、ほぼＤＶ に関係する。したがって開口径ＤをＤＶ として４．７ｍｍとし、Ｌ２ は４．８ｍｍ、ｇ１２は０．５ｍｍ、ｇ２３は実質的に第５−２グリッドＧ５２と第６グリッドＧ６ の電極間隔となるから、６．４ｍｍである。よって、
Ｌ２ ＋（ｇ１２＋ｇ２３）
＝４．８＋（０．５＋６．４）／２＝８．２５ｍｍ
となり、先の条件を満足し、第１電子レンズＭＬの球面収差の影響を受けることがないので、偏向収差を補正する感度は低下しない。
【００３７】
他の実施例として、第５−１グリッドＧ５１の第５−２グリッドＧ５２側の３個の電子ビ−ム通過孔の垂直方向径を水平方向径よりも大きくして、垂直方向を長径とするほぼ矩形状のビ−ム通過孔とし、第２電子レンズの４極子レンズ作用を強めることにより、この電子銃の効果をより一層高めることが可能である。
【００３８】
なお、上記実施例では、第２電極と第３電極の間に中間電極を介在させた４極子レンズを含む拡張電界型電子レンズを第１電子レンズとする電子銃について説明したが、この発明は、これに限らず、陰極側に４極子レンズ成分を有する電子レンズ系や４極子レンズとＢＰＦ（Ｂｉ−Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ Ｆｏｃｕｓ）型電子レンズを第１電子レンズとする電子銃など、４極子レンズと他の電子レンズとを組合わせた電子銃において、その４極子レンズ部を第１電子レンズとする電子銃にも適用できる。
【００３９】
【発明の効果】
この発明によれば、電子ビームの偏向に応じて第１電子レンズの作用を弱めるとともに、非対称の第２電子レンズを作用させ、第１電子レンズと第２電子レンズの２段により電子ビ−ムを垂直方向に発散して、偏向磁界による過集束を補正すると同時に、第２電子レンズにより電子ビ−ムを水平方向径に集束し、かつ電子ビ−ムの水平方向を絞った状態で第１電子レンズに入射させ、偏向磁界を通過する電子ビ−ムの水平方向を径の小さな過集束状態として、偏向磁界による発散作用とスクリ−ンに傾斜して入射する際の幾何学的な歪を補正することができる。また第２電極に電子ビ−ムの偏向に応じて変化する電圧を供給することにより、実質的に水平方向に集束、垂直方向に発散する作用の電子レンズを２段設けることができ、従来の１つの電極で、１段の水平方向に集束、垂直方向に発散する作用をもたせる場合にくらべて、低いダイナミックフォーカス電圧で画面周辺部のビ−ムスポットの歪を補正することが可能となり、ダイナミックフォ−カス感度が向上し、画面全域にわたってビ−ムスポット径の小さな高解像度の受像管装置とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例であるカラー受像管装置の構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）はその電子銃の構成を示す図、図２（ｂ）ないし（ｅ）は電子銃に含まれる一部の電極における電子ビーム通過孔の形状を示す図である。
【図３】上記電子銃の主電子レンズ部に形成される電子レンズを示す図である。
【図４】上記電子銃の各電極に印加される電圧を示す図である。
【図５】図５（ａ）ないし（ｄ）は上記カラー受像管装置の画面周辺部でのビームスポットを従来のカラー受像管装置のそれと比較して示す図である。
【図６】従来のカラー受像管装置の構成を示す図である。
【図７】図７（ａ）はその電子銃の構成を示す図、図７（ｂ）ないし（ｄ）は電子銃に含まれる一部の電極における電子ビーム通過孔の形状を示す図である。
【図８】上記電子銃の各電極に印加される電圧を示す図である。
【図９】図９（ａ）および（ｂ）はそれぞれ上記電子銃の主電子レンズ部に形成される電子レンズを示す図である。
【符号の説明】
３…蛍光体スクリーン
１０ｂ …ビームスポット
２０Ｂ ，２０Ｇ ，２０Ｒ …一列配置の３電子ビーム
２１…電子銃
２２…抵抗器
Ｇ１ …第１グリッド
Ｇ２ …第２グリッド
Ｇ３ …第３グリッド
Ｇ４ …第４グリッド
Ｇ５１，Ｇ５２…２分割された第５グリッド
Ｇ６ …第６グリッド
ＧＭ１，ＧＭ２…中間電極
ＫＢ ，ＫＧ ，ＫＲ …カソード
ＭＬ…メインレンズ
ＱＬ１ ，ＱＬ２ ，ＱＬ３ …４極子レンズ
Claims (2)
- カソードを含む複数個の電極からなる水平方向に一列配置の３電子ビームを発生する電子ビーム発生部およびこの電子ビーム発生部からの電子ビームを蛍光体スクリーン上に集束する複数個の電極からなる主電子レンズ部を有する電子銃と、この電子銃から放出される電子ビームを水平および垂直方向に偏向する偏向装置とを備える受像管装置において、
上記主電子レンズ部は、上記カソード側から上記蛍光体スクリーン方向に配置された少なくとも第１、第２、第３電極を含む複数個の電極を有し、上記第２、第３電極の形成する第１電子レンズのレンズ作用領域内の陰極側に上記電子ビームを水平方向に発散、垂直方向に集束する非対称電子レンズが少なくとも形成され、上記第１、第２電極間に上記電子ビームの水平方向と垂直方向とで作用の異なる非対称の第２電子レンズが少なくとも形成され、前記第２電極には上記偏向装置の電子ビームの偏向に応じた電圧が印加され、その電圧が変動することにより上記第２電子レンズに形成される上記非対称電子レンズのレンズ作用が水平方向に集束、垂直方向に発散する作用を強めるとともに上記第１電子レンズの作用を弱めることを特徴とする受像管装置。 - 請求項１記載の受像管装置において、第２電極の長さをＬ2 、第１電極と第２電極の間隔をｇ12、第２電極と第３電極の間隔をｇ23、第２電極の電子ビーム通過孔の水平方向径をＤH2、垂直方向径をＤV2としたとき、
０．８・（ＤH2＋ＤV2）／２≦Ｌ2 ＋ｇ12
Ｌ2 ＋（ｇ12＋ｇ23）／２＜５．７・ＤV2
の式を満足することを特徴とする受像管装置。
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