JPH02267838A - 電子銃装置 - Google Patents

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〕 本発明は、カラーテレビジョン受像管やカラーデイスプ
レィ管のような陰極線管に適用して好適な電子銃装置に
係る。

〔従来の技術〕

従来、カラーテレビジョン受像管、カラーデイスプレィ
管に用いられる電子銃装置としては例えば第２図に示す
ように、赤、緑、青に対応して設けられるカソードＫＲ
Ｉ　ＫＯ，Ｋａに対して、共通に第１グリッド電極Ｇ１
．第２グリツド電極ＧｘＨ第３グリツド電極Ｇｓ、第４
グリツド電極Ｇ４　。

第５グリツド電極Ｇ５が配列され、Ｇｓ、　Ｇ４゜Ｇ５
においてユニポテンシャル型の主電子レンズが構成され
るようにした、いわゆる複ビーム単電子銃装置がある。

この場合、各カソードＫＲ，ＫＯ及びＫＢからの電子ビ
ームは、主電子レンズのほぼ中央において、いわゆるフ
ラウンホーファの条件を満足させる。すなわちコマ収差
が零になる条件を与える位置に入射するようになされて
いる。

このような構成の電子銃装置は、例えば特公昭６２−４
８３４２号等が挙げられる。

第２図においてさらに詳しく説明すると、前述のごとく
各カソードＫＲ，ＫＯ及びＫＢから出射した電子ビーム
は、第１グリツド電極Ｇ１及び第２グリツド電極Ｇ２で
構成されるカソードレンズで集束される。その後、２０
〜３０ＫＶの高電圧が印加された第３グリツド電極Ｇａ
及び第５グリツド電極Ｇｔおよび、５〜ｌ０ＫＶの集束
電圧が印加された第４グリツド電極Ｇ４で構成されるユ
ニポテンシャルレンズ（主電子レンズ）を通過し、集束
作用をうける。このユニポテンシャルレンズでは、第２
図に示したごと＜ＫＲＩＫＢからの電子ビーム、すなわ
ちサイドビームは斜め入射するためコマ収差が発生する
。このコマ収差をとり除く条件がフラウンホーファの条
件であり、この条件を満たす位置に入射するようＫＲ及
びＫＢからの電子ビームの入射角度が決められる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の構成による電子銃においては、主電子レンズに入
射するカソードＫＢ、Ｋａ、ＫＢからの電子ビームの角
度は固定されている。しかし、電子ビームの電流量が変
化するとコマ収差を零にするフラウンホーファ条件も変
化してしまい、ある電流量でコマ収差が零でも電流量が
変化するとコマ収差が現出するようになる。従って、す
べての電流量に対してコマ収差が零になる条件を与える
ためには、電流量変化に伴いそれぞれの適性位置に電子
ビームを入射させる必要がある。

ここで、入射角とコマ収差の関係について解析した結果
を示す。第３図は、解析の条件を示した説明図であり、
この例では、各電極長等寸法、距離は電極径りで規格化
している。電極０３の長さは２．４５Ｄ、電極０４の憂
さは１．０５Ｄ　、電極間ギャップ長はＯ，Ｌ５Ｄ　で
あり、スクリーン位置は電極０３端而より３５．４０　
であり、サイドビームについて、中心軸より０．３５Ｄ
　の距離離れた電極０８端面から計算を行っている。

第４図に、サイドビームについて第３図の条件で１°、
２°および３°の発散角をもったそれぞれの電子ビーム
について同時に主電子レンズへに入射角度を変化させた
とき、スクリーンでのスポット形状の変化を示した。第
３図に示したごとく、スクリーンでの座橿に関してＸ′
軸をビームの整列方向（水平方向）にとっており、Ｘ′
軸　ｙ　を軸の交点（原点Ｏ）がサイドビームの中心ビ
ーム軌道の到達点で、その周りが発散ビームの到達位置
である。電極Ｇ４の電圧すなわち集束電圧は電極Ｇ８の
電圧（＝電極Ｇｓの電圧）の３３．３％に固定している
。スポット形状がＹ′軸方向に長い状態はアンダーフォ
ーカスの状態で、Ｘ′軸方向に長い状態はオーバフォー
カスの状態である。

第４図において１ｍおよび２°の発散ビームはアンダー
フォーカスの状態であり、３°発故ビームはオーバフォ
ーカスの状態である。ここでは主レンズへの入射角度を
、主レンズ中心位置へ向かう角度（−６，３９０５°）
から徐々にスクリーンよりに向かう様に変化させたもの
である。この図から、主レンズ中心位置へ向かうように
しても発散ビームの中心と中心ビームの到達点（原点Ｏ
）とは−致せず、コマ収差が存在することが分る（第４
図（ａ））。しかし徐々にその入射角度を減少させてい
くにつれ、コマ収差は減少していく。

第５図はサイドビームの発散角とコマ収差を零にする（
フラウンホーファ条件を満たす）主レンズへの入射角と
の関係を示したものである。コマ収差を零〔こするため
には発散角が大きい程、入射角を小さくしなければなら
ない。そして、第４図に示したようにこの入射角に対す
るコマ収差増減の変化は発散角が大きい程大きい。１°
発散ビームがコマ収差零の条件のとき（第４図（ｂ））
は、２°、３°発散ビームの中心はＸ′軸の正の方向へ
移動（左より）し、３°発散ビームがコマ収差零の条件
のとき（第４図（ｄ））は、１°、２゜発散ビームの中
心はＸ′軸の負の方向へ移動（右より）している。しか
しながら、前述したごとく、この入射角に対するコマ収
差増減の変化は１発散角が小さくなる程小さいので、電
子ビームの最外郭の発散角のビームのコマ収差零の条件
に合わせれば、その内側のビームに生ずるコマ収差は小
さくできる。第４図で説明すると、３°発散ビームのコ
マ収差零の条件に合わせたときの１°、２゜発散ビーム
のコマ収差は小さく、全体としてコマ収差を極小にでき
るということである（第４図（ｄ））。つまり、ある電
流量のときはその電子ビームの最外郭ビームの発散角に
応じたフラウンホーファ条件を満たす角度で入射させる
よう制御すればよい。

電流量が増すにつれ最外郭ビームの発散角は増大するの
で、主電子レンズへの入射角を減少させる必要がある。

それにもかかわらず従来の電子銃では、主電子レンズに
斜めに入射する複数の電子ビームの角度は固定されてい
るため、電流量の変化に伴いコマ収差が顕著となりスポ
ットを小さくできないという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑み、電子ビームの電流量に応じ
、それぞれのフラウンホーファ条件で電子ビームが入射
するよう電子ビームの主電子レンズへの入射角を制御し
、コマ収差を無くすることを目的としたものである。

第６図は、３″発散ビームのコマ収差零の条件（フラウ
ンホーファ条件）である主電子レンズへの入射角−５，
９１１９°で、電極Ｇ４の電圧すなわち集束電圧を変化
させたときのスポット形状の変化を示したものである。

この図から、集束電圧を変化させても発散ビームと中心
ビームとの関係、すなわちコマ収差に関してはほとんど
影響がないことが分る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、以上述べてきた主電子レンズへのサイドビ
ームの入射角を制御する方法として、主電子レンズを構
成するカソード側の電極、すなわち第３グリツド電極Ｇ
δを分割し、一方の電極に電流量に応じて変化する電圧
を印加することによってプリ電子レンズを形成し、主電
子レンズへ電子ビームが入射する前に上記プリ電子レン
ズによって偏向させ、主電子レンズへの入射角を制御し
ようとするものである。

〔作用〕

すなわち、上記プリ電子レンズの働きにより、カソード
より斜めに入射してきたサイドの電子ビームはその軌道
が偏向され、主電子レンズへ入射する条件を変えること
ができる。つまり、上記プリ電子レンズの強さを電子ビ
ームの電流量に応じて変えるよう上記分割した電極Ｇ８
に与える電圧を変えることにより、主電子レンズへのサ
イドビームの入射角を自由に変化させることができる。

第４図を用いて説明したように、電子ビームの最外郭の
発散角のビームのコマ収差零の条件に合わせれば、その
内側のビームに生ずるコマ収差も小さくできる。このこ
とはとりもなおさず、電流量最大のビームのコマ収差零
の条件でそれよりも小電流のビームのコマ収差もほぼ零
にできるということである。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

簡便な実施例として、目的とするサイドビームの入射角
を制御すると同時に他のサイトビームの入射角も変化す
る例から説明する。

第１図に示したごとく、本発明は電極Ｇ８を０３１とＧ
ｓｚに分割し、プリ電子レンズを形成するというもので
あるにの例では、電極Ｇ３１の長さは０．５Ｄ　であり
、電極Ｇ５１−Ｇｓｔ間のギャップ長は０．１５Ｄ　で
ある。すなわち、電極Ｇδ２の電圧を変化し、このプリ
電子レンズの強さを変化させることにより、サイドビー
ム１の主電子レンズへの入射角を変化させ、電流量に応
じた、つまりそのときの最外部の電子ビームの発散角に
応じたフラウンホーファ条件を満たす位置にサイドビー
ム１を向かわせることができるというものである。

第７図により説明する。第７図は本発明の一実施例であ
る第１図の電極系及び条件について、３°発散ビームの
コマ収差界の条件（フラウンホーファ条件）、すなわち
主電子レンズへの入射角−５，９１１９°で電極Ｇ８２
の電圧を電極０３１の電圧（＝電極ＧＩｓの電圧）の９
６％、９７％及び１００％（すなわちプリ電子レンズの
効果なし）としたときの１’、２°及び３°発敗ビーム
のスクリーンでのスポット形状の変化を示している。尚
、電極Ｇ４の電圧（集束電圧）は電極Ｇ３１の電圧（＝
電極ＧＩｌｌの電圧）の３３．３％である。電極Ｇδ２
の電圧が９６％のときは１°発敗ビームに対して発散ビ
ームの中心と中心ビームの到達点（原点○）は一致して
おりコマ収差が零になっていることが分る（第７図（ａ
））。すなわち、プリ電子レンズの働きにより、３°発
敗ビームのコマ収差界の条件の位置よりカソードよりの
位置で電子ビームが軸を横切り、１°発敗ビームに対し
てコマ収差が零になっているのである。

同様に、さらにプリ電子レンズ効果を弱めた。

電ｔ４ｉＧｓｘの電圧が９７％では、２°発敗ビームに
対して発散ビームの中心と中心ビームの到達点（原点○
）は一致しており、コマ収差が零になっていることが分
る（第７図（ｂ））。電極Ｇｓｘの電圧が１００％では
プリ電子レンズ効果はなくなり、３°発散ビームに対し
てコマ収差が零になるようにできるのである（第７図（
Ｃ））。

また、ここでは前述のごとく電極Ｇ４の電圧（集束電圧
）を電極０３１の電圧（＝電極０５の電圧）の３３．３
％に固定したときの結果である。

一般に電子ビームの電流量が増すにつれ、カソードと電
極Ｇｌおよび電極Ｇ２とで形成されるカソードレンズで
電子ビームが一旦集束される位置（クロスオーバ位置）
はカソード側から遠ざかる。

このクロスオーバ位置は主電子レンズに対する物点位置
となる。従って、電流量が増すにつれ物点位置が主電子
レンズに近づくことになり、スクリーン上で電子ビーム
を集束させるためには集束電圧を低下させて、主電子レ
ンズ強度を増大させなければならない。ここで電流量変
化に対して集束電圧の変動を小さくし、集束電圧一定の
条件でスポット特性を良くしたいという要求がある。第
７図（ａ）、（ｂ）に示したごとく、本発明によれば、
それぞれ１’　、２°発散ビームのスポットはアンダー
フォーカスの状態で、第４図（ｂ）及び（ｃ）のそれぞ
れ１°、２°発散ビームのスポットより大きくなってい
る。すなわち、これらを集束させるには従来よりさらに
集束電圧を小さくする必要があり、そのことは言い換え
れば、電流量が増した時（３°発散ビーム時など）の集
束電圧との差が縮まり、電流量変化に対して集束電圧一
定の条件で良好なスポット特性が得られる可能性のある
ことを示している。

この第１図の例では、他のサイドビーム３（例えば目的
としたサイドビームがカソードＫＲからのビームとすれ
ばカソードＫＢからのビーム）もその主電子レンズへの
入射角を同時に変化させてしまうことは明らかである。

しかしながら、前述のごとくサイドビームのうち、その
時点で電流量が一番大きいものコマ収差界の入射角にな
るように電極ａｎｔの電圧を変化させれば、他のサイド
ビームの電流量はそれよりも小さいのでそのコマ収差も
ほぼ零にできる。すなわち、その時点その時点に・おい
て゛サイドビームの電流量の大きい方のビームに対して
、その発散角に応じた適正入射角になるよう、電極０８
２の電圧を変化させればよい。

同様な実施例を第８図〜第１０図に示した。第８図は、
電極Ｇ８を分割しサイドビームの通過する断面を傾斜さ
せたものである。電極Ｇｓｚの電圧を電極Ｇ５と同じ電
圧ＶＧδとし、電極Ｇ３１の電圧をＶｏｇから電流量が
増すにつれ（ＶＯ５−Ｖａ）と変化させることにより、
王で示した軌道へ向かっていたサイドビームを１′へ向
かわせることにより同様な効果を得るものである。

また、第９図及び第１０図は、電極Ｇδを３分割し、電
極Ｇｓｓ、　Ｇｓｚ及び０３Ｍのカソード側端面にはカ
ソードＫＲ，Ｋ（］、Ｋａからの３本の電子ビームに対
応して３つの小円孔ａ、ｂ及びＣがそれぞれに設けられ
ている。サイドビームの通過する電極Ｇ３１に設けられ
た小円孔ａの中心軸Ａと電極Ｇｓｘに設けられた小円孔
すの中心軸Ｂはずらして配置している。ここで、ＶＦは
電極Ｇ４の電圧（集束電圧）であり、ＶＯ５は電極Ｇ５
の電圧である。、電極０３１には、第９図においてはＶ
Ｆが、第１０図においてＶａδが印加されている。これ
ら両図において電極Ｇｓｚには最初電圧ＶＦが印加され
ており、サイドビームの軌道が１で示した軌道へ向かっ
ている時、電子ビームの電流量が増加するに伴い（ＶＦ
　　Ｖｄ）と電極Ｇｓｙ、Ｙｔ圧を変化することにより
、軌道を１′の方向へ向かわせ、同様な効果を得ようと
するものである。

第９図及び第１０図に示した電極構成では、電流量変化
に対して変化する電圧を印加する電極が、低電圧が印加
されている電極であるので、ここまで説明してきたよう
な高電圧が加わる電極に対するよりも比較的制御しやす
いという利点がある。

以上説明してきた実施例は簡便な方法であり、他のサイ
ドビームも同時に制御されてしまう。そこでさらに積極
的にそれぞれのサイドビームに対して独立に主電子レン
ズへの入射角を制御する方法として、第９図及び第１０
図の電極Ｇａｚを３つの小円孔に対して絶縁し、分離独
立した電極構造を第１１図に示した。すなわち、この例
ではサイドビーム１及び３は、それぞれの電流量増加に
応じて独立に電極ＧｓｚＲに電圧（ＶＦ　　Ｖａ）を、
電極Ｇ　ｓ２Ｂに電圧（ＶＦ　　Ｖａ’　）を与えるこ
とによって、その主電子レンズへの入射角を独立に制御
することができ、それぞれ１′及び３′の方向へ向かわ
せることができる。従って、サイドビームそれぞれにつ
いて常に適性な入射角制御ができ、コマ収差を無くする
ことができる。

さらに、その他の実施例を第１２図に示した。

この例では、主電子レンズのカソード側（電極６８のカ
ソード側）に偏向板ｄが設けられており、電極Ｇ３の電
圧（＝電極Ｇ６の電圧）　ＶＣＦ＋と電流量増減に伴い
変化する電圧ｖｄが加わった電圧（Ｖａ＋ｓ＋Ｖｄ）に
より、サイドビームの主電子レンズへの入射軌道を１か
ら１′へ変化させ同様な効果を得ることができる。この
例でも他のサイドビームも同時に制御されてしまうので
、さらに第１３図に示した様な電圧配分とし、偏向板ｄ
ｕ及びａＳに加える電圧（Ｖｃａ＋ＶＪ及び（Ｖ　ａ　
ａ　＋Ｖｄ′）をサイドビーム１及び３に対してそれぞ
れ独立に制御することにより個々に変化させることがで
きることは言うまでもない。

尚、以上の説明ではいかなる電流量においても、主電子
レンズへの入射角が最適となるようダイナミックにサイ
ドビームの軌道を制御するように述べてきた。しかしな
がら、第４図において説明したように、最外部電子ビー
ムの発散角に応じたフラウンホーファ条件を満たす角度
で入射させればその内側の発散ビームに生ずるコマ収差
も小さくできる。従って、ある電流量までは入射角をそ
の最大電流量の最適入射角に固定しておき、それを越え
る電流量に対してはその電流量に追随して入射角を変化
させるといっ゛たより簡便な方法も考えられる。

〔発明の効果〕

以上説明したごとく本発明によれば、電流量変化に応じ
て電子ビームの主電子レンズへの入射角をダイナミック
に制御できるので、いかなる電子ビームの電流量におい
ても常にコマ収差を無くすることができ、良好な特性を
得ることができる。

しかも、電流量変化に対して集束電圧の変化を小さくで
きるので集束電圧一定の条件でも良好なスポット特性が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１回は本発明の一実施例の電子銃装置の電極配置を示
す縦断面図、第２図は従来の電子銃装置の電極配置を示
す縦断面図、第３図は解析の条件を示した説明図、第４
図は主電子レンズへのサイドビームの入射角を変化させ
たときのスポット形状の変化を表わした図、第５図はコ
マ収差界を満足する（フラウンホーファ条件を満たす）
サイドビームの発散角と入射角の関係をホす図、第６図
は電極Ｇ４の電圧（集束電圧）を変化したときのｋｎ スポット形状の変化を表わした図、第７図は本発明の実
施例の電子銃装置の効果によるスポット形状の変化を表
わした図、第８図〜第１３図は本発明によるその他の例
の電極配置構成を示す縦断面図である。 １及び３・・・サイドビームの中心ビーム軌道、α・・
・サイドビームの主電子レンズへの入射角、２・・・サ
イドビームの発散ビーム、β・・・サイドビームの発散
角、○・・・サイドビームの中心ビーム軌道の到達点、
Ｄ・・・電極径、ＫＦＩ、　Ｋａ、　Ｋａ・・・カソー
ド、Ｑｌ、　Ｇ２・・・第１．第２グリツド電極、Ｇｓ
、Ｇｓ・・・第３〜第５グリツド電極、ＳＣ・・・スク
リーン、ＶＦ・・・電極Ｇ４の電圧（集束電圧）　、　
Ｖｏｌｌ・・・電極Ｇ５の電圧、Ｖａ・・・変化させる
制御電圧、ｄ・・・偏向板。 ■ 図 篤 囲 η３１ 第 図 ＃散所（°ジ 第 凹 第 口 舅 ／θ 図 児 区 丘３２ 葛 葛 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数のカソードより電子ビームを取り出し、これら
   複数の電子ビームを単一の主電子レンズにより集束させ
   る陰極線管用の電子銃装置に関し、電子ビームの電流量
   に応じて、上記主電子レンズへ斜め入射する複数の電子
   ビームの内少なくとも１つの電子ビームの上記主電子レ
   ンズへの入射角を変化させることを特徴とする電子銃装
   置。 ２、単一の主電子レンズを構成するカソード側の電極が
   分割され、電子ビームの電流量に応じて変化する電圧を
   上記分割された電極に印加することにより、プリ電子レ
   ンズを形成し、上記主電子レンズへ斜め入射する複数の
   電子ビームの内少なくとも１つの電子ビームが上記主電
   子レンズへ入射する角度を変化させることを特徴とする
   請求項１記載の電子銃装置。 ３、一定の電子ビームの電流量までは上記主電子レンズ
   へ斜め入射する複数の電子ビームのうちの少なくとも１
   つが、上記主電子レンズへ入射する角度を固定されてお
   り、一定の電流量を越えた動作に対してのみその電流量
   に応じて上記角度を変化させることを特徴とする請求項
   １記載の電子銃装置。 ４、同一時点において上記主電子レンズへ斜め入射する
   複数の電子ビームのうちの少なくとも最も電流量の多い
   電子ビームが、その電流量に応じて上記主電子レンズへ
   入射する角度を変化させることを特徴とする請求項１記
   載の電子銃装置。