JPH02177232A - カラー受像管螢光面作成用補正レンズ系 - Google Patents

カラー受像管螢光面作成用補正レンズ系

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JPH02177232A
JPH02177232A JP63332247A JP33224788A JPH02177232A JP H02177232 A JPH02177232 A JP H02177232A JP 63332247 A JP63332247 A JP 63332247A JP 33224788 A JP33224788 A JP 33224788A JP H02177232 A JPH02177232 A JP H02177232A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発BJIは、カラー受像管の螢光面作成、の際に用
いる補正レンズ糸に関するものである。
〔従来の技術〕
カラー受像管の製造に際しては、フェースプレート(パ
ネル)の内面に形成するモザイク(ドツト、ストライプ
等)の位置と、夫々に対応する電子ビーム射突点の位置
のずれ(以下ここてはミスランディングと呼ぶ)′5:
如何にして少くするかということが常に大きな問題であ
る。
このために、フェースプレート内面に写真法によって螢
光体モザイクを焼きつけ(露光と呼ばれる)形成する際
、焼きつけ光線の曲路に特殊な形状の補正レンズを置く
方法が一般に行われている。
この状況は、例えばROムレビュー第16巻(1955
年)の第491頁〜497頁にり、W、Epstein
氏他によって「1mprovemsnt in col
or kinsscopes through apt
ica18Jrlalogy Jとして詳述されている
補正レンズとしては、一般に複雑なl5形状を持つ清ら
かな曲面を有するものが用いられる。しっ)シ、問題の
カラー受像管の螢光面がドツトタイプの場合、補正レン
ズの面を滑らかなものに限ると、完全なミスランディン
グ補正をフェースプレート全面にわたって得ることは不
可能であることが知られている。これは光学の基本原理
にもとづくものであって、上記レンズ面を清ら2111
)なものに限るかぎり、どんなに面の位置や数(複数個
のレンズを重ねて用いる)を工夫しても解決出来るもの
ではない。
この対策として、レンズをその面内の互いに直交する2
万回に分割し、それぞれの分割線上には面が不連続で、
小さい段が生じているものを用いる方法が考え出された
。即ち、この方法によれは、レンズ面は百〜数百の少さ
な正方形のブロックに分割され、夫々のブロックレンズ
の面はもはや曲面である必要はないので、傾斜した平面
から成るものを用いる。このレンズは、使用時には分割
線が螢元面露光時の照度むらの原因となるので、絶えず
小さい振巾で往復連動させる。かかる技術の詳細につい
ては、テレビジョン学会誌第27巻(19T1年)第4
61頁〜466頁に山崎氏によって「カラー受像管製造
用不連続面レンズ」として詳述されている。
(発明が解決しようとする課組〕 上記従来の不連続面レンズは、白基上の正方形の小レン
ズから成っているために、aaが非常に面倒である。ま
た、これを解決すべく、レンズはプラスチック板とし、
適当な金型を高温下でレンズ材に押しつけて形成する方
法が考え出されたが、か力するプラスチックによるレン
ズはその表面を汚れなく渭浄な状態に清拭するのが肇し
く、僅かな汚れでもレンズを廃却せねばならないという
問題があった。
更に、この不連続面レンズは、互いに直交する2方向に
分割線が延在しているため、使用時に分m線の影響をな
くすには、レンズに与える往復連動は2方向である必要
があった。
一般に分割線の部分では、露光々線が異常屈折を起こす
ため、ある一定の巾にわたって入射側に黒色の遮光帯が
設けられる。従って、分割酬が多いことは、露光々線の
利用率が下がることになり、カラー受像管製造の効率の
低下の一原因ともなっていた〇 この発明は上記のような欠点を緩和するためになされた
ものであって、滑らかなレンズのみでは実現し得ない補
正を実現し、しかも実質的に滑らかなレンズと同じ方法
で作ることが出来、従って使用中の手入れの容易なガラ
スで作ることが可能で、しかも従来の不連続面レンズよ
りは露光々線の利用率の良い、新規な補正レンズ糸を提
供することを目的としている。
〔fI題を解決するための手段〕
この発明に係る補正レンズ系は、滑らかな凹凸曲面を有
するレンズと、不連続面レンズの組合わせから成る。こ
こで、不連続面レンズの方は1枚の光学材料に滑らかな
凹凸曲面を形成後、これを互いに平行な切断面で切断し
て複数個の帯状素子に分割し、これら帯状素子の夫々を
元とは実る方向に再配列して構成される。
〔作用〕
この発明による補正レンズ系は、ミスランディングのう
ち清らV)な補正レンズで補正可能な成分?従来通り滑
らかなレンズによって補正する他に、従来滑らかな補正
レンズでは補正不能であった成分を、滑らかなレンズと
不連続面レンズの総合特性で補正する。
一般に滑らかな補正レンズで補正不能な成分も、これを
互いに直角な2成分に分解すると、一方向の成分のみな
ら完全に補正することが出来る。この時、他方向には余
分な補正が生じ、その結果、この方向の補正程度は一般
に悪化する。本発明による不連続面レンズは、上記と同
じく、従来滑らかな補正レンズでは補正出来なかった補
正を、それ自身で行なえる訳ではないが、互いに直角な
2成分に分解したとき、やはり一方向の成分のみならほ
ぼ完全に補正することが出来る。この時、他方向にはや
はり余分な補正を生ずるが、こび)方向は先に述べた滑
らかなレンズの場合の余分な補正とはぼ向きが逆で、は
ぼ大きさが等しくなる。従って、両者(?Jらかなレン
ズと不連続面レンズ)の組合わせで、はぼ完全な補正を
得ることが出来る。
〔実施例〕
第1囚は本発明の要部である不連続面レンズ?示してい
る。不!!!続面レンズlは、ガラスD1ら成る噌数個
の帯状素子2の集合体から成っている。
帯状素子2のlJはどの素子についても同一(これをW
とする)であり、その厚みは巾Wより充分小さくなされ
ている。巾が均一であることから、各帯状素子2は互い
に平行で間@Wだけ離れたふたつの而(これ?切断面と
称する)3F有する。残りの面の一方4は切断面3に直
角な平面であり、これを平向III!i4と称する。複
数個の帯状素子2は、その平面側4がすべて同−平向上
にあるように、かつ相隣り合う切断面の間には隙間がな
いように長方形に配列されている(以後に述べるように
、実際の使用に際しては、上のような位置関係を保つた
めに適当な保持棒のようなものが必要であるか、本図で
は説明を省略する)。平面側40向い側の面は、各々の
帯状素子2について滑らかな曲aIIをなしており、こ
れを曲面側5とする。
さて、以下の説明の便σノため、不連続面レンズlの平
till側中心ご原点Oとし、帯状素子2の長手方向に
X軸を、これに直角にy軸を、X7平面に垂直に曲面側
5に向う方向を正としてz軸を定める。
次に、第1図に示した不連続面レンズ1?作る方法を示
す。第2図は第1(2)に示す不連続面レンズlを作る
ため経過的に作られるレンズ状のものであって、原レン
ズ1aと呼ぶことにする。
原レンズ1aは全体として外杉は第1図に示す不all
ie面レンズ1と同じ長方形をなしており、1枚のガラ
ス材から作られる。即ち、1而4aは平面をなしくこれ
を平面側と呼ぶ)、他の面5aは原しンズla全体にわ
たって滑らかな曲面をなしている(これを曲面側と呼ぶ
)。その決定法は後に述べる。表向が滑らかであるから
原レンズlaは連常の曲面研削方法によってその曲面側
5aを形成することが出来る。
りいで、この原レンズ1aをX方向に平行でかっxy平
面に垂直な間隔Wのり数個の面で切断する。
第2図において、点線はこの切断面3aを示す。この切
断3終った状態を第8図イに示す。即チ、切断面3aで
帯状素子2が形成されている。
ここで説明の便のため、各帯状素子に番号屯憶■・・・
■を付するものとする。ここでは番号はyの−(マイナ
ス)端にあるものを■とし、以下順次(2A■・・・と
付するものとする。そして、各帯状素子2の+X端に■
、−x gsにeの記号を便宜上付するものとする。第
3図イには、これらの記号を組合わせて各帯状素子2の
両端に■[F]のの−−−−−−・QOのように記号を
記入しである。
次にこれらの帯状素子2の配列を入れ変える。
このとき、 (1)  ■■■・・・の舶序とy方向の関係は変更し
ない〇 (lJX7平面に対し表と裏の関係は変更しない。
(1)  X方向に対する■とθの向き3逆にする。
このように配列変え2行なったものを第8肉口にボす。
これが第1図に示す本発明による不連続面レンズ1であ
る。切断面3aが切断面3をW戊している。
次に、この不連続面レンズ1を用いてカラーブラウン管
螢元向の作成(螢光向モザイクの焼き付け)を行う状況
を第4図に示す。図において、閣は露光装置本体のフレ
ームである。その上面板51には、位置決め承認が取り
付けられており、また、カラー受像管の一部となされる
べきパネル川が位置決め爪随に接触して決められる位置
に置かれている。パネル旬の内面には感光剤が塗布され
、更にシャドウマスクが装着されているか、図には示し
ていない。上面板51は、また窓部を有している。
フレームlのしかるべき位置には、ランプハウス回が固
定されており、ここで発生した近紫外線が少さい面積の
光束発散部間から集中的に発散し、パネルWの方へ向か
う。光束発散部55は上記近紫外線の実質的な光源とみ
なせるので、以下では5を点光源と呼ぶこととする。点
光源間を発した近紫外線(以下単に光線と称する)かパ
ネル旬に向う通路には、滑らかなレンズ10 、不連続
面レンズlの少なくとも2個のレンズが置かれて元糊の
軌道を修正している。滑らかなレンズ10は、後に述べ
るような光線の軌道修正特性を有している表面の滑らか
なレンズであり、不連続面レンズ1は、先に第1図以下
で説明した帯状素子2の集合体がら成るレンズである。
ここで、不連続面レンズlは、枠部とこれに接続された
リンク駆動部動装[1158とによってy方向(先に第
1図で定義したy方向)に適当な振巾で絶えず往復移動
をなすよう構成されている(不連続面レンズ1がy方向
のみに動くためには、枠間とフレーム団の間に適当なス
ライド機構が必要であるが、図では省略しである)。滑
らかなレンズlOは、砕刃によってフレーム51に固定
されている。
なお、不連続面レンズ1をy方向に絶えず往復連動をさ
せるのは、このレンズは切断面3を有するが、このm;
分では点光源団からの光線が不規則に反射してパネル旬
の内面の照射が不均一になるので、これを避けるためで
ある。
さて、点光源55コ出発した元NM2■は、レンズ10
および1を通過して屈折して後、パネル旬上の点Pに入
射する。この入射光線を逆に直膨で延長し、照光#品と
同じ高さの(照光#団を通って上面板51に平行な)仮
想平面1201と交わる点を6とし、仮想点光源と呼ぶ
。刀う−ブラウン管のミスランディングをなくすために
は、パネル用土に任意にP点を定めた時、このPに対応
して8点の理想位置が与えられ、この理想位置に実際の
8点をレンズによる光線の屈折の結果P持ってくること
が出来ればよい。しかし従来の滑らかな面のレンズのみ
では、この条件をパネル上のすべての点で満足すること
は困難であった。
本発明は、先に述べた不連続面レンズlyE:滑らかな
レンズlOと併用することによって、上に述べた補正の
困謎を大巾に改善出来ることを要旨としているものであ
る。以下にその理由と、それぞれのレンズの設計法の概
略ご述べる。
さて、パネル(2)上に任意の点Pを考えた時、このP
に対応する仮想点光源Sかその理想位置から(仮想平面
201上で)ずれていると、点Pにミスランディングが
生ずる。従って、以下では8点のその理想位置からのず
れを、点Pにおけるミスランディングと呼ぶことにする
。ミスランディングには、X成分およびX成分がある(
ここでx、yはすでに定義されている方向である)。
ところで、パネルWの有効部全面に分布するミスランデ
ィングを考えたとき、このX成分又はX成分の少なくと
も一方は、従来から公知であるところの滑らかな補正レ
ンズで補正可能である。そこで、令弟4図において、不
連続面レンズ1はまだ配置されていないものとし、ミス
ランディングのyIiI2.分を全s清らかなレンズ1
0 T W正するものとする。この時残ったX方向のミ
スランディングは、パネル上の位置の関数なので、これ
をΔX(x、y)とする。ここで(x、y )はP点の
位置の)憤擦であり、パネル居士に適当に決めた座標糸
により表わしたものである□ 一方もとのミスランディングのX成分を全部滑らかなレ
ンズ10で補正することも出来る。この時、残るy方向
のミスランディングをΔy (xSY )とする。
ここで上の手順で2通りに求めたような補正残りΔx 
(X%Y ) 、Δy (x−y )の麓の大きさと方
向の分布は滑らかなレンズlOの配置位置には無関係な
ことが(さらに、たとえ滑らかなレンズσ)枚数?ふや
してもこの状況を変更することは不可能なことが)幾何
光学の公式から証明されている。
即ち、上のようにΔX又はΔyとして未補正分が残る問
題は、滑らかなレンズを用いる眼り本質的なものであっ
て、滑らかなレンズでこの両者を同時に除去することは
不可能である。
しかし、それぞれの半分を補正し、半分を残す0卯ち、
X方向に士ΔX (XS’l ) 、7方向に妻Δyc
x、y>の補正残を同時に生ずるような補正分、滑らか
なレンズ10で実現することは可能である。
今、渭らかなレンズ10はそのように設計されているも
のとする。
次に、不連続面レンズlを新たに追加すること乙考える
。今、簡単のためにこのレンズは光分薄い材料で作られ
ているものとする。もしこのレンズが厚いと、面に何等
凹凸や傾料がつけられていなくても、材料の厚み自体で
光路か変化し、Sの位置が移動する問題が生じ、設計手
順が4維になるためである。しかしこの8の位置の移動
によって生スる新たなミスランディングは、必要とあれ
ば滑らかなレンズ10の11正設計によりVe響を幾何
光学的に児金に除去することが可能であり、理論には杉
Wを及ぼさない。
さて、不連続面レンズlの位置に、次に、滑らかなレン
ズを加えて晃る。もしこび)レンズで先の補止性iΔx
 (X、Y )を補正しようとすると・y+ 1 方向の補正式か7Δy (X、Y )だけ増加し、すで
に滑らかなレンズ10のみでσ)’gJ正の所で述べた
、x717のミスランディングは完全補正、X方向のミ
スランディングの補正式Δy (X−Y )の状態が実
現してしまう。しかし、今はかかる滑らかなレンズ(す
でに述べた通りこのレンズは今は第4図の不連続面レン
ズl (/1位置にあるものとしている)をあえて設計
する。
このレンズ?以下仮、憬レンズと称することとし、下面
(光源側ンが平面、上面(パネル側)が曲面であるとし
、下面中央を原点とし、曲面がz=f(xSy)なる関
数で表わされるものとする。
次にz =f (XS7 )なる曲面を有するレンズを
考え、これ?適当な光学材料を用いて裏作する。
このレンズを第2図で述べた摩レンズ1aとする0この
レンズの面は、以上述べた手相から明らかな如く、滑ら
かである。
そこで原レンズl&を、すでに第3□を用いて述べた通
り多数の切断面3aによって切断し、並べかえて不連続
面レンズ1となす。
さて、一般にミスランディングの補正に用いるような補
正レンズの特性は、個々の光線の通過点でのレンズの厚
み、およびその点でのレンズ曲面の傾斜によって決まる
ここで、傾斜とは面の法線のyz平面となす角の正接(
X方向の傾斜)と同じく、法線のXZ平面となす角の正
接(X方向の傾斜)である。
しかし、もし光線のレンズ面への入射角がyJzさけれ
ば(これはカラー受像管では偏向角が小さい条件に対応
する)、厚みの影#は無視出来て、補正の特性はレンズ
面の各点のX方向および1方向の傾斜で決まり、しかも
ミスランディングのX方向の成分はレンズ面のX方向の
傾斜によって支配的に補正され、ミスランディングのX
方向の成分はレンズ面のX方向の傾斜によって支配的に
補正される。そこで以下この条件が満足されるもσ)と
すると、先に設計した仮想レンズの曲面z = f(X
、7 )は、その面の各点でのXおよびX方向のδf 
 6f 傾斜が夫々 公、勾で表わされる。
この仮想レンズは、その設Hf経緯から朗らかなごとく
、X方向に7ΔX(X、Y)の補正分実現出来る(ミス
ランディングを減少させる)代りに、X方向にフΔy(
X%Y)のミスランディングσ)増り口を生せしめるも
のであった。ごれを整理すれば、先のz=f(x、y)
の曲面を有する仮想レンズは、δf (x、y)点におけるX方向の傾斜 i、c−X方向り
)ミスランディング9yΔx (X、Y )だけM少、
δf (x−y )点におけるX方向の傾斜 /δアーy方向
のミスランディング分1Δy (X、Y )だけ増加、
の図式が田米る。
次に本発明による、すでに述べた手順によって作られた
不連続面レンズ!?考えて見ると、この不連続面レンズ
1はz=f(−x、y)の曲面を有する厚レンズlaを
切断して第8図に示すごとく並べかえたものなので、も
し切断の巾Wが光分に小さければ、(X、7 )点にお
けるX方向の傾斜は実n的にOf (x、 7)/j、
、、同じ点におけるX方向の傾斜は実質的に−’f C
x゛y)7δアである。これを先に述べた仮想レンズの
補正特性と比べて見ると\X方向の補正特性は変りない
が、X方向の補正特性は仮f 思レンズとは逆に、(X%7 )点における傾斜−合→
y方向のミスランディングを女Δy (x、、Y )だ
け減少させる図式が成り立つ。
即ち、本発明による不連続面レンズ1は、X方向に1Δ
x(X、Y)の補正を実現すると同時に、X方向に1Δ
y(X、Y)の補正を実現出来る0しかるに第4図の露
光機において、なめらかなレンズ10では、X方向に−
Δx(XY)、X方向に1■ Δy (X、Y )の補正式があった。従って、この滑
らかなレンズlOと不連続面レンズ1の組合わせでは、
ミスランディングはすべて補正されたことになる。
以上述べた説明には幾つかの近似が含丁れており、更に
実際の不連続面レンズ1では切断(2)3の間隔Wをむ
やみに小さくすることは出来ないので、本発明の方法は
従来の滑らかなレンズでの補正量を必ずしも完全に零に
出来る訳ではない。しかし実用的には大きな効果があり
、従来補正量として問題になっていたものの大半“は除
去できる。
以上述べた不連続面レンズは、レンズ曲面を作成後、こ
のレンズを切断して並べかえて作ることを特徴とし、そ
の面の設計方法は上に述べたものには限らない。例えば
、上の実施例では、滑らかなレンズlOによって、1Δ
X (X、Y )および1Δy(x、y)の補正量の状
態を作り、これを不連続面レンズ1で補正するとしたが
、必ずしもこれに限られるわけではなく、他の補正残分
布状態をまず実限して、これを不連続面レンズlで補正
するものとしてもよい。即ち、補正量の滑らかなレンズ
IOと、不連続面レンズ!での補正分担の配分は、妬何
ように定めてもよく、要するに総合特性として最適のも
(/lを目指せばよい。
また、第4図の実施例では、補正作用?持つレンズは2
枚としたが、必ずしもこれに限定される訳でなく、滑ら
かなレンズ、不連続面レンズの一方、又は両者を複数枚
配置してもよい。不!l!続面レンズの不連続線(切断
面3)は、その際会ずしモスべてのレンズについて同一
方向に平行である必要はなく、レンズごとに異る方向に
平行であってよい。その際、レンズの往復運動の方向は
レンズごとに定められるべきである。また材料も必ずし
もガラスに限られるものではない。
なお第4図の実施例では、不連続面レンズの不?l続面
が点光源間から遠い側にあり、平面m(第1(2)4)
が点光源に近い側にあるとしたが、この逆も可能である
。この場合、不連続面レンズlを作る置きかえ操作は第
8図の通りとしく第3図を不連続面レンズlを点光源間
と逆の側から見た図とする)、出来たレンズを裏返しに
使用すると考えてもよいが、不連続面レンズを作る置き
かえ操作を、夫々の帯状素子の表と裏を逆にする(■と
eは変えない)方法を用いることも可能である。
これらはすべて本発明の原理にもとつくものということ
が出来る。夫々の場合に原レンズ1aの設計法に適当な
ものがあるのはいうまでもない。
(発明の効果〕 以上述べた不連続面レンズは、レンズ面をガラスを用い
て従来からの技術である研磨法で容易に作ることが出来
、また、材料がガラスであるために、レンズ面の使用中
の汚れなどは容易に面に傷3つけることなく除去するこ
とが可能である。
更に、レンズ面の不連続線(切断面3)は、ひとつのレ
ンズ内では全部が一方向に平行に設けられているので、
これを使ってのカラー受像管螢光面貌付作業時に、その
不連続部が好ましくないむらを生ずるのを防ぐための往
復連動は、一方向でよく、露光装置の摘みを比較的簡単
に出来る等の特長があり、従って、比較的コストの上昇
が少く、高品質のカラーブラウン管の製造が可能である
なとの効果がある◇
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による不連続面レンズの斜視
図、第2図は第1図の不連続面レンズを作成するための
原レンズを示す斜視図、第8図は第2図の原レンズから
第1図の不昂続面レンズを作る操作を示す図、第4図は
本発明による不連続面レンズを使用したカラー受像管螢
光面作成用)に光装置の正面図である。 図中、lは不連続面レンズ、l&は原レンズ、2は帯状
素子、3、藁は切断面、4.4aは平面側、5.5aは
曲面側、lOは滑らかなレンズ、Wはフレーム、51G
2上面板、認は位置決め爪、団は窓、舅はランプハウス
、聞は光束発@部、閏は枠、57はリンク、58は駆動
装置、鵠は枠、■はパネル、ハ0は光線、201は仮想
平面である。 代理人   大  岩  増  雄 /4 、休し′J大人 −a 明詰釦 4d 手動べ%11 第1図 1−不達、桶ジ鮎しン又。 2、畢枝木七 J、切IPr釦 4: 平管Φ゛1 j+  affi(tl’1 1Iら11TさしJλ゛

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 露光光線を補正する滑らかな凹凸曲面を有する第1の補
    正レンズと、同じく露光光線を補正する滑らかでない不
    連続部を有する第2の補正レンズとから成り、上記第2
    の補正レンズは、光学材料に滑らかな凹凸曲面を形成後
    、これを互いに平行な切断面で複数個の帯状素子に分割
    後、夫々の帯状素子を相隣り合うものの順序は変えずに
    すべてを元とは異なる方向に再配列して構成したことを
    特徴とするカラー受像管螢光面作成用補正レンズ糸。
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