JPH0128458B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子ビームを発生するための二極電子
銃を真空容器内に具え、該二極電子銃はその軸を
中心とし該軸に沿つて順次陰極と陽極と集束レン
ズとを具えており、前記陰極は前記軸にほぼ直交
して延在する放出面を有しており、前記陽極は前
記軸の回りに中央アパーチヤを有するとともに該
中央アパーチヤを具える陽極の部分をこの陽極の
残りの部分よりも前記陰極に対し接近させて位置
させてあり、前記集束レンズは光学像の投射によ
つて電位分布が形成される光感知ターゲツト上に
電子ビームを集束させ、該光感知ターゲツトは電
子ビーム走査によつて前記光学像に対応する電気
信号を生じさせるように構成した撮像管に関す
る。

光感知ターゲツトは信号プレート上に設けられ
た光導電層から構成されている場合が多く、この
光導電層上に電位像とも称せられる電位分布が形
成される。この光導電層は多数の画素から成つて
いると考えてもよい。さらにこれら各画素をコン
デンサとみなしてもよく、この場合これらコンデ
ンサは各画素の光強度にほぼ比例した電流強度を
有する電流源に夫々並列に接続されていると考え
られる。従つて、各コンデンサの電荷は一定の光
強度では時間とともに直線的に低減する。走査に
よつて、電子ビームが周期的に各画素を通過して
再びコンデンサを充電させ、各画素の両端間の電
圧が周期的に約45Vにもたらされる。１つのコン
デンサを周期的に充電するのに必要な電荷量は関
連する画素での光強度に比例しており、これに関
連した充電電流は信号抵抗を経て全ての画素に共
通の信号プレートへと流れ、その結果、この信号
抵抗の両端間に電圧変化が生じ、この電圧変化は
光感知ターゲツト上の場所の関数としての光学像
の光強度を時間の関数として表示する。このよう
に作動するテレビジヨン撮像管をビジコンと称す
る。

この種の装置への要求要件の１つは応答速度で
あり、これは装置が光強度の変化に応答する速度
を意味し、この応答速度は、電子ビームが所定の
画素を通過するに要するような短時間内にこの電
子ビームが画素に供給する電荷は電子ビーム内で
の電子の速度分布に依存しているという点に特に
影響される。この応答速度への影響はビーム電流
慣性すなわちビーム電流の遅れとも称せられる。
陰極を離れる電子の速度分布は陰極の温度に依存
しマクスウエル分布として与えられる。電子ビー
ムの電子間相互作用のために過剰の高速電子が形
成されるかも知れず、さらにはマクスウエル分布
から予期出来るよりもさらに高速の電子が存在す
ることも考えられ、この過剰の高速電子によつて
ビーム電流慣性従つて応答速度が有害な影響を受
ける。

文献：「Philips Technisch Tijdschrift」
Vol.29、No.11、1968の「Een kleine
experimentele kleurentelevisie−kamera（小型
の実験的カラー撮像管）」にも開示されているよ
うな、陰極と、負のグリツドと、陽極とを順次に
有している三極電子銃（triode electron gun）
においては、陰極と陽極との間にレンズが形成さ
れるようにクロス・オーバを形成する。このクロ
ス・オーバでは相互作用が起り、ビーム電流慣性
に悪い影響を及ぼす。電子銃内の電子ビームの電
流密度が陰極から陽極の方向に全くまたはほとん
ど増大しないように確実になすことによつて、ビ
ーム電流慣性の低減を相当程度図つている。

また、米国特許第3831058号明細書（特開昭47
−5856号）には三極電子銃を有する装置よりもビ
ーム電流慣性が相当小さい二極電子銃（diode
electron gun）を有する装置が開示されており、
そこに使用されている電子銃では走査中におけ
る、陰極と陽極との間の軸に沿つた任意の点で電
子ビームの電流密度はこの軸と陰極との交差点で
の電流密度の最大でも３倍である。このビーム電
流慣性を低減するためには、実際には電子ビーム
の電子相互間の多数の相互作用を制限することが
重要であることが判つているので、この電子銃の
グリツドをフレームのフライバツク期間中のみ十
分に負電位となして電子放射を抑制するようにな
している。アノードのアパーチヤと比べると、こ
のグリツドのアパーチヤは著しく大きい（直径は
夫々0.75mmおよび0.02mm以下の説明において、こ
の電子銃を第１タイプの二極電子銃という）。

ビーム電流慣性の小さい別のタイプの二極電子
銃が米国特許第877080号に開示されている。この
電子銃は１つの陽極ではなく前後に並べた２つの
陽極を有し、この２つのうちの陰極に近い側の第
１陽極のアパーチヤの直径は第２陽極のアパーチ
ヤの直径の少なくとも２倍の大きさとなつてい
る。この第２陽極の電位は陰極に対して少なくと
も100Vになされていて第１陽極よりも少なくと
も10倍高い電圧とされているので、両陽極間にレ
ンズが形成される。しかしながら、この第１陽極
のアパーチヤが小さすぎるために、このレンズは
陰極からの電子放射に対し実質的に影響を及ぼさ
ない。この電子銃の利点は大きな陰極負荷を必要
とせずにダイナミツク・ビーム電流制御を行なう
ことが可能であるという点にある。その上、戻り
電子ビームによつて陽極から解放された高速二次
電子に起因する妨害信号すなわちいわゆる「リタ
ーン・ビーム効果（return beam effect）」が実
質的に影響を及ぼす程度にまでは発生することは
ない。

本明細書の最初の段落で述べた二極電子銃につ
いては米国特許第3894261号に開示されており、
１つの陰極と１つの陽極とを具えている。アパー
チヤを具える陰極部分はこの陽極の陰極側の残り
の部分に定着されている。

しかしながら、そこに開示されている２つの実
施例には、そのに陰極表面の著しく広い部分にわ
たつて電子放出が行なわれるという欠点がある。
すなわち、この陰極の放出面が第１陽極のアパー
チヤの面よりもはるかに広いために、この電子銃
内の電子電流の大きな部分が第１陽極によつてさ
えぎられ、陽極電流と称せられる電流が生じ、こ
れが原因となつて特にダイナミツク・ビーム電流
制御を行なう場合に電力消費が増大し、加えてそ
の場合にダイナミツク・ビームに対する制御信号
用の電圧源から相当なピーク電流（例えば10ｍＡ
まで）が流れるようにすることが必要となる。

この放出面を制限するために陰極構造を小型す
ることも考えられるが、その場合には陰極の寿命
も制限することとなり魅力的ではない。

これがため、本発明の目的はビーム電流慣性を
小さく維持しながら、陽極電流をこれまで普通で
あつた大きさよりも小さくなした二極電子銃を具
えた撮像管を有する装置を提供することにある。

本発明によれば陽極の中央アパーチヤを具える
前記部分は放出面の75％よりも小さい面積を有す
ることを特徴とする。この放出面の形状は一般に
は円形をしているが、この面を惰円或いは矩形の
形状としてもよい。

二極電子銃において、陽極をこのように構成す
ることによつて、陽極と陰極との間でも、陽極の
アパーチヤに対向しかつ放出面の中心近くでの電
界が最も強く、この陽極のアパーチヤを具える部
分に対向する区域が最も強く放出するようにな
す。この領域の範囲外では、電界強度が減少する
ので電子放出も減少する。このため、この電流密
度は放出面の端縁に向かうに従つて減少しその結
果全体の陽極電流もまた減少する。好ましくは、
この陽極を切頭円錐すなわち円錐台の形状とな
し、その平らなトツプ部分は中央アパーチヤを具
えかつ放出面の75％よりも小さい面積を有してい
る。

また、陽極は中央アパーチヤを有する金属プレ
ートから成り、このアパーチヤが陰極の方向に延
在したカラーを有するようになすことも可能であ
り、この実施例の陽極は深く引き出す工程（デイ
ープ・ドローウイング・プロセス：deep−
drawing process）によつてシート状材料から極
く簡単に製造することが可能である。

本発明の他の実施例によればアパーチヤを具え
る陽極の部分を、陰極に対し負の電位にあるグリ
ツドのアパーチヤ内にまたはほぼそのアパーチヤ
内に位置させ、このグリツドおよび陽極の部分が
放出面に対しほぼ等距離となるようにするのが好
ましい。

この実施例によれば、放出面の微小な部分から
のみ電子を放出せしめることが可能となることが
判つた。この放出は、この陽極を陰極に向けてグ
リツドのアパーチヤ内で移動させて、グリツドと
アパーチヤを具える陽極の部分が陰極からほぼ等
距離に位置するようになして行なう。このように
すると、陰極の電子放出をグリツドの中央アパー
チヤよりも小さな直径の円形領域に限定し、しか
も陰極と陽極との間の領域にも不所望なレンズ効
果が生ずることも無く、ビーム電流慣性を低減さ
せることとなる。その結果、陽極電流が著しく減
少し、二極電子銃がそのビーム電流慣性を小さく
維持し、しかも陰極表面の電子放出を行なわない
部分に形成されたバリウムの単層が陰極表面の電
子放出部分へと移動する故に陰極の寿命が長くな
る。

この実施例は前述した２つのタイプの二極電子
銃に使用してもよい。第２のタイプの電子銃にお
いては、中央アパーチヤが存在している第１陽極
の部分をグリツドのアパーチヤ内にまたはほぼそ
のアパーチヤ内に位置させる。

本発明の他の実施例では、中空の切頭円錐の形
状とし、その平らなトツプ部分をグリツドを同軸
にかつグリツドと同一の面またはほぼ同一の面内
に位置させることが好ましい。

陰極の放出面積を出来るだけ狭く制限するた
め、グリツドの最小アパーチヤの直径を１mmより
小さくしかつ陽極の最小アパーチヤの直径を0.3
mmより小さくするように装置を製作するのが好ま
しい。最初の好適実施例で使用するような陽極の
平らなトツプ部分の直径は0.5mmより小さくして
よい。

本発明によれば、さらに前記陽極を絶縁材料の
プレートの、前記陰極から離れた側に導電層の形
態で設けてあり、および前記グリツドを前記プレ
ートの、前記陰極と対面している側に導電層の形
態で設けてあり、前記プレートは中央アパーチヤ
を有し、前記陽極を形成する前記導電層はさらに
前記プレートの中央アパーチヤの壁にわたり延在
していると共に前記プレートの、前記陰極と対面
している側で該プレートの中央アパーチヤの回り
の区域にわたつて、前記グリツドを形成している
前記導電層のアパーチヤと同軸で、延在するよう
になすことが出来る。さらに好ましくはこのプレ
ートのアパーチヤに陰極の方向に向けてテーパー
をつけてもよい。

以下、図面により本発明の実施例につき説明す
る。

第１図に示す撮像管は（オランダのフイリツプ
ス社の商品名である。）「プランビコン」型の撮像
管であり、ガラス容器１を具え、その一端の窓２
を有しており、その内側に光導電性ターゲツト３
を備えている。このターゲツトは光導電層と、こ
の光導電層および窓との間の透明な導電性信号板
（プレート）とから成つている。この光導電層は
特に活性化された一酸化鉛から主として成つてお
り、信号プレートは導電性酸化錫から成つてい
る。ガラス容器１の他端には撮像管の接続ピンチ
があり、さらに撮像管は軸５に沿つてこれを中心
として電子銃６およびコレクタ７を具えている。
さらに、撮像管はガーゼ状電極８を有しこれによ
り電子ビームがターゲツト３上に垂直にランデイ
ングするようになしている。さらに偏向コイル９
によつて電子銃６から発生された電子ビームを互
いに直交する２つの方向に偏向させ、この電子ビ
ームでターゲツト３上にフレームの書込みを行な
わしめるようになつている。さらに、集束コイル
１０によつて電子ビームをターゲツト３上に集束
させる。この二極電子銃６はさらに放出面１２を
有した陰極１１と陽極１３とを具えている。図で
は図示の複雑化を回避するために、これら構成成
分の接続やこれら構成成分の接続ピン４への接続
の図示を省略してある。陽極１３は絞り
（diaphragm）を形成するような小さなアパーチ
ヤを備えている。

第２図は第１図の詳細部分を示す図である。こ
の図は第１タイプの二極電子銃を示しており、陰
極１１は放出面１２を有し、陽極１３はその円錐
部分１５の平らなトツプ部分１４をこの放出面と
対向させて位置させてある。このトツプ部分１４
中のアパーチヤ１６はこれが電子ビームに対する
絞りを形成するように小さく例えば0.02mmの大き
さである。

第３図は第２タイプの二極電子銃の陰極１１１
から放出された電子の多数の計算された電子の通
路を示している。電子銃は回転対称であるので、
図には対称軸５の一方の側に位置している形状配
置の一部分のみを示してある。第１陽極１１３の
電位は放出面１１２を有する陰極１１１に対し＋
10Vである。第２陽極の電位は＋30Vであつて、
この第２陽極は直径が0.03mmのアパーチヤ１０１
を有するダイアフラム１００を具えている。電極
間には等電位線１１７を示してある。陰極１１１
の放出面１１２に対向させた陽極１１３の平らな
トツプ部分１１４の陽極の残りの部分よりも陰極
にはるかに近いところに位置させているので、陽
極と陰極との間の電位差の結果電界強度は中心で
最大である。これがため、放出された電子ビーム
の電流密度は陰極の放出面の中心における区域内
で最大となり、陰極の端縁に向かつて次第に低減
し、その結果、陽極電流も減少する。

第４図は本発明による第２タイプの二極電子銃
を有する装置の他の実施例を示し、このタイプの
電子銃は第１および第２電極を有している。陰極
２０の放出面１９に対向してセラミツクプレート
２１を設けてあつて、このプレートはアパーチヤ
２２を有しており、このプレート２１の陰極２０
とは離間した側に金属層２３を設け、さらにこの
金属層をアパーチヤ２２の壁にわたつて延在さ
せ、さらにこのプレートの陰極側でこのアパーチ
ヤの周囲に一部分２４を延在させており、この金
属層が第１陽極を形成する。このアパーチヤ２２
に陰極に向けてテーパーをつけてもよい。第２陽
極２６はアパーチヤ２８を具えたプレート２７を
有し、例えば第１陽極のアパーチヤの直径を約
0.2mmとし、プレート２７のアパーチヤの直径を
0.03mm〜0.05mmとする。第１および第２陽極間の
軸に沿つた距離を例えば約0.6mmとし、セラミツ
クプレートの厚さを例えば0.3mmとする。

この実施例では第１陽極の微小部分２４のみを
陰極の放出面１９に接近させて位置させてあるに
すぎないので、これまでの普通の構造における場
合よりも生ずる陽極電流がはるかに少ない。

第５図は第２タイプの二極電子銃の構成成分を
示し、この電子銃は軸５を中心としてこれに沿い
順次に、放出面３１を持つた陰極３０と、この陰
極に向けて延在しかつアパーチヤ３４を持つた一
部分３３を有する第１陽極と、小さなアパーチヤ
３７を持つたプレート３６を有する第２陽極３５
とを、具えている。切頭円錐の上面の直径を例え
ば0.4mmとし、アパーチヤ３４の直径を例えば0.2
mmとする。アパーチヤ３７の直径を例えば0.05mm
とする。尚、他の寸法は図示の目盛によつて推定
することが出来る。

第６図は第２図に示すような電子銃の部分的断
面図であるが、この場合には余分なグリツド４０
を持つていて、陰極４１は放出面４２を具え、陽
極４３は円錐部分４４を有し、その平らなトツプ
部分４５はアパーチヤ４６を有するとともにこの
トツプ部分を放出面４２に対向させて位置させて
あり、このトツプ部分の陰極に対する距離はグリ
ツド４０とほぼ同じである。

第７図は第６図に示したタイプの二極電子銃内
において陰極５１によつて放出された電子の多数
の計算された電子の通路５０を示す。

この図の場合にも、電子銃は回転対称体である
ので、対称軸の一方の側に位置している形状配置
の部分のみを示してある。例えば、グリツド５２
の電位は陰極５１に対し−30Vとし、第１陽極５
３の電位を陰極５１に対し＋10Vとする。電極間
の等電位線を５４で示す。例えば、第２陽極の電
位を＋300Vとし、これは直径が0.03mmのアパー
チヤ１０３を有したダイアフラム１０２を具えて
いる。第１陽極の平らなトツプ部分５５をグリツ
ド５２と一緒に一つの面内に位置させあるので、
この場合には、例えば半径0.2mmの微小な中心領
域の範囲外での陰極からの放出を著しく抑制す
る。このように構成することにより多くの利益を
奏し得、例えば陽極電流を制限し従つて電力消費
を低減することができる。陰極の表面で電子放出
性の単層を形成するバリウムがこの陰極表面上を
放出部分へ向つて移る。このゲツタリング
（gettering）の結果、、陰極従つて撮像管の寿命
をのばすことが出来る。既に説明したような電子
銃のビーム電流慣性もまた小さい。

第８図は本発明による第２タイプの二極電子銃
を有する装置の他の実施例を示す図であり、この
電子銃は第１および第２陽極を有していて、陰極
６１の放出面６０に対向してアパーチヤ６４を有
するセラミツクプレート６３を設け、陰極６１に
対面する側にはグリツド６５を形成する金属層を
設け、さらにこのプレートの陰極からは離れた側
には金属層６６を設けてこの金属層をアパーチヤ
６４の壁にわたり延在させるとともにこの金属層
の一部分６７を陰極と対面する側のアパーチヤの
回りにグリツドと同一面内に位置させて形成す
る。この金属層は第１陽極を形成する。この場
合、アパーチヤに陰極に向つてテーパーをつけて
もよい。第２陽極６８はアパーチヤ７０を有した
プレート６９を具えている。例えば、第１陽極の
アパーチヤ６４の直径を約0.2mmとし、プレート
６９のアパーチヤ７０の直径を約0.03ないし0.05
mmとし、軸に沿つた第１および第２陽極の距離を
約0.6mmとし、セラミツクプレートの厚さを約0.3
mmとする。

第９図は第２タイプの二極電子銃の詳細部を示
し、この電子銃は放出面８１を有する陰極とグリ
ツド８２とアパーチヤ８５を持つており、グリツ
ドに向つて延在している部分８４を有している第
１陽極８３と小さなアパーチヤ８８を備えたプレ
ート８７を有した第２陽極８６とを、中心として
これに沿い順次具えている。例えば切頭円錐の上
面の直径を0.4mmとし、アパーチヤ８５の直径を
0.2mmとし、アパーチヤ８８の直径を0.05mmとす
る。他の寸法は目盛８９によつて推定できる。

第１０図は本発明のさらに他の実施例を示す断
面図であり、第１陽極９０は金属プレートから成
つていて、このプレートは陰極９３の放出面９２
に対向して深く引き出したカラー９１を有してい
る。第２陽極９４もアパーチヤ９６を持つたダイ
アフラム９５を具えている。

本発明は上述した実施例にのみ限定されるもの
ではなく本発明の範囲を逸脱することなく、多く
の変更および変形を行ない得ること明らかであ
る。例えば、放出面に対向して位置しかつ中央ア
パーチヤを具えている陽極の部分は放出面と同様
に、円形である必要はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による撮像管の図式的縦断面
図、第２図は第１図の詳細部分を示す線図、第３
図および第７図は本発明による装置用の電子銃に
おける（空間電荷がない）計算された電子の通路
および計算された等電位線を示す線図、第４，
５，６，８，９および１０図は本発明の他の実施
例を示す詳細な断面図である。 １……容器、２……窓、３……ターゲツト、４
……接続ピン、５……軸、６……電子銃、７……
コレクタ、８……ガーゼ状電極、９……偏向コイ
ル、１０……集束コイル、１１，２０，４１，５
１，６１，９３，１１３……陰極、１２，１９，
３１，４２，６０，８１，９２，１１２……放出
面、１３，４３，１１３……陽極、１４，４５，
５５，１４４……トツプ部分、１５，４４……円
錐部分、１６，２２，２８，３４，４６，６４，
７０，８５，８８，９６，１０３……アパーチ
ヤ、２１，６３……セラミツクプレート、２３，
３２，５５，６６，８３，９０……第１陽極、２
４，３６，６７，８４……（第１陽極の）一部
分、２６，３５，６８，８６，９４……第２陽
極、２７，３６，６９，８７……プレート、４
０，５２，６５，８２……グリツド、５０……電
子の通路、５４，１１７……等電位線、９１……
カラー、９５，１００，１０２……ダイアフラ
ム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電子ビームを発生するための二極電子銃を真
   空容器内に具え、該二極電子銃はその軸を中心と
   し該軸に沿つて順次陰極と陽極と集束レンズとを
   具えており、前記陰極は前記軸にほぼ直交して廷
   在する放出面を有しており、前記陽極は前記軸の
   回りに中央アパーチヤを有するとともに該中央ア
   パーチヤを具える陽極の部分をこの陽極の残りの
   部分よりも前記陰極に対し接近させて位置させて
   あり、前記集束レンズは光学像の投射によつて電
   位分布が形成される光感知ターゲツト上に電子ビ
   ームを集束させ、該光感知ターゲツトは電子ビー
   ム走査によつて前記光学像に対応する電気信号を
   生じさせるように構成した撮像管において、 前記中央アパーチヤを具える前記陽極の部分は
   前記放出面の75％より小さい面積を有しているこ
   とを特徴とする撮像管。 ２ 前記中央アパーチヤを具える前記陽極の部分
   は前記陰極に対し負の電位を有するグリツドのア
   パーチヤ内にまたはほぼこのアパーチヤ内に位置
   させてあり、前記グリツドおよび前記陽極の部分
   は前記放出面に対しほぼ等距離にあることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の撮像管。 ３ 前記陽極を中空の切頭円錐の形状となしてあ
   り、該切頭円錐の平らなトツプ部分はアパーチヤ
   を有しかつ前記放出面の75％よりも小さい面積を
   有していることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の撮像管。 ４ 前記陽極は中央アパーチヤを有する金属プレ
   ートから成つており、該中央アパーチヤは前記陰
   極の方向に延在しているカラーを備えていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の撮像
   管。 ５ 電子銃の前記陽極は中空切頭円錐の形状を有
   しており、該切頭円錐の平らなトツプ部分を前記
   グリツドと同一またはほぼ同一の面内に同軸に位
   置させてあることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載の撮像管。 ６ 前記グリツドの最も小さいアパーチヤの直径
   は１mmよりも小さくおよび前記陽極の最も小さい
   アパーチヤの直径を0.3mmよりも小さくしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の撮像
   管。 ７ 前記陽極の前記平らなトツプ部分は0.5mmよ
   りも小さい直径を有していることを特徴とする特
   許請求の範囲第５項または第６項記載の撮像管。 ８ 前記陽極を絶縁材料のプレートの、前記陰極
   から離れた側に導電層の形態で設けてあり、およ
   び前記グリツドを前記プレートの、前記陰極と対
   面している側に導電層の形態で設けてあり、前記
   プレートは中央アパーチヤを有し、前記陽極を形
   成する前記導電層はさらに前記プレートの中央ア
   パーチヤの壁にわたり延在していると共に前記プ
   レートの、前記陰極と対面している側で該プレー
   トの中央アパーチヤの回りの区域にわたつて、前
   記グリツドを形成している前記導電層のアパーチ
   ヤと同軸で、延在していることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項記載の撮像管。 ９ 前記プレートの前記中央アパーチヤに前記陰
   極に向けてテーパーをつけたことを特徴とする特
   許請求の範囲第８項記載の撮像管。