JPH02276138A - 画像表示装置 - 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） 本発明は表示スクリーンと、この表示スクリーンに面し
た、電子光学軸に沿って中心を置くカッ電極を有する電
子ビーム発生用の電子銃とを有する表示管を有し、前記
の電子銃は更に集束レンズ電界を発生する静電収束レン
ズを有し、前記の管は更に、集束電界の少なくとも一部
と重畳する偏向磁界ヲ発生する偏向手段を有する画像表
示装置に関するものである。

（従来の技術） 現在の表示管では、電子銃の集束レンズは常に偏向磁界
の外側におかれている。けれども、理論的には、電子ビ
ームを表示スクリーン上に集束する静電的電子レンズを
少なくとも部分的に偏向コイルシステムの範囲内に配設
し、かくして一方においては短い装置をまた他方におい
ては集束レンズと表示スクリーン間の距離の減少を得る
のが好ましい。集束レンズの機能は、カソードまたは電
子ビームのクロスオーバを表示スクリーン上にイメージ
することである。イメージングの間に生じる拡大は、集
束レンズシステムと表示スクリーン間の距離に比例し、
程度は小さいがイメージさるべき物体と集束レンズシス
テム間の距離に比例する。したがって、前者の距離が短
かければそれだけスポットの電子光学的な拡大は小さく
表示装置の分解能はよくなる。

特に集束レンズの球面収差を考えまたクロスオーバ或い
はカソードのイメージングに対する最適の解答を求める
場合、集束システムとスクリーン間の距離は最も重要な
問題として残る。集束の程度がこの距離の逆数に比例す
る関係はそのまま有効である。カソードと集束レンズ間
の距離の影響はこの場合更に重要でない。

前述し・たとこよりすると、集束レンズはできるだけ表
示スクリーンに近くすなわちできるだけ偏向磁界に近く
位置させるべきである。けれども、集束レンズが偏向コ
イルシステムの範囲内に深く位置すればそれだけ偏向磁
界は通常の集束レンズの導電し易い要素（金属円筒等）
に発生された渦電流によって妨げられる。

偏向コイルシステムで発生された磁界に対するシールド
は別として、これ等の渦電流は集束を妨げる磁界を生じ
る。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、前述した問題を解決することを目的とするも
のである。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明は、冒頭に記載し
たタイプの画像表示装置において、集束レンズが、高抵
抗を有する材料のらせん状抵抗構造が設けられた内面を
有する管状構造を有し、この管状構造は同軸の入力部分
と同軸の出力部分とを有し、出力部分は、偏向されたビ
ームが内壁のガラスに衝突するのを阻止する寸法を有す
るものである。

集束レンズのらせん状構造の高抵抗の結果、渦電流の発
生したがって偏向磁界の妨害が著しく回避される。

したがって、本発明の画像表示装置では、何等の有害な
影響なしに、従来の画像表示装置において可能であった
よりも更に集束レンズを偏向磁界に近く動かすことがで
きる。らせん状抵抗構造は、付勢によって、電子ビーム
に集中効果を有する部分と後に続く電子ビームに発散効
果を有する部分とを有する集束電界を発生する形状を一
般に有する。集束レンズはこの場合、偏向磁界が、集中
効果を有するレンズ電界部と少なくとも部分的に重畳す
るような程度迄前方に有利に動かすことができる。

集束レンズの管状構造は前面に対してこのような距離に
位置されるので、この管状構造の出力部分は、偏向され
たビームが内壁のガラスに衝突しないような寸法を有せ
ねばならない。したがって、管状構造は表示スクリーン
に向かって拡がるのが好ましい。特に実際的な解決は表
示管の容器の内側にらせん状抵抗トラックを設けること
である。

けれども、管状構造を前面に近づけて動かすと別の問題
が生じる。集束レンズが偏向磁界内に深く入ればそれだ
けレンズ内の電子ビームが中心位置より偏向される程度
が多くなる。その結果、球面収差だけでなしに更に、集
束レンズと表示スクリーン間の距離を短くすることより
生じるスポット増大の減少を部分的に無効にする他の収
差も発生する。これ等の収差は、偏向磁界が集束レンズ
電界を通過するためビームが最早や集束レンズ電界の中
心を通らなくなることより生じる。偏向非点収差および
電界の彎曲によりスポット増加も生じるように思われる
が、これ等の電子光学的収差のうち最も邪魔になる収差
はコマによるスポット増大である。電界の彎曲とは、“
最良焦点の面”とも呼ばれるイメージの主表面が表示ス
クリーンと一致しないことを意味する。

最大の利点が偏向磁界と集束磁界の重畳より得られるべ
きならば、少なくともコマによるスポット増大は抑制さ
れねばならない。このことは、本発明の要旨内において
次のように確実にされることができる。

コマによるスポット増大を補償するため、本発明の画像
表示装置の一実施態様では、表示管が、ビーム整形電子
銃部分と集束レンズの間に配設された、電子ビームを同
期的に且つ該ビームが偏向手段で偏向される方向と反対
の方向に予測向するダイポール電磁界を発生する補助装
置を有する（したがって平均的にビームはレンズの中心
を通過する）。

偏向非点収差によるスポット増大を補償するために、本
発明の別の画像表示装置の実施態様では、電子銃に、ビ
ーム整形部分と集束レンズの間に配された動的に制御可
能な静電的または磁気的２Ｎ極素子（Ｎは２または４）
が設けられる。

電界の彎曲によるスポット増大を補償するために、本発
明の更に別の実施態様では、らせん状抵抗構造には接続
手段が設けられ、一方、集束レンズの度を表示スクリー
ン上のビームスポットの位置の関数として変えるために
前記の接続手段に動的電圧を加える電圧供給手段が設け
られる。

以上の方策は別々にまたは一緒に用いることができる。

（実施例） 以下に本発明を添付の図面を参照して実施例で更に詳し
く説明する。

第１図に示した装置は、就中、表示窓２、円錐状部分３
およびネック４より成るガラス容器ｌを有する陰極線管
を有する。前記のネックは、カソード７と共に電子銃を
構成する多数の電極構造８゜９を収容する。電子銃の電
子−光学軸６はまた容器の軸でもある。電子ビーム１２
は連続して形成され、陰極７および電極構造８，９によ
って加速される。電極構造１０は、ビームを表示窓２の
内側の表示スクリーン１４上に集束する集束レンズ１１
を構成する。この電極構造１０は、管構造の内面に設け
られた高い抵抗を有する材料のらせん状抵抗トラックに
よって構成される。通常加えられる電圧は例えば次の通
りである。

カソード７５０ｖ 電極８　　　　０Ｖ 電極９　　　　５００　Ｖ 集束レンズ１１の人口側　　　　７ＫＶ集束レンズ１１
の出口側　　　　３０ＫＶ一般に、集束レンズ電極の出
口側の電位は集束レンズ電極の人口側の電位の２から１
０倍の高さである。電子ビーム１２は偏向コイルシステ
ム５によって表示スクリーン１４を横切って軸６より偏
向される。表示スクリーン１４は、薄いアルミニウムフ
ィルムで被覆されたけい光体層を有し、このアルミニウ
ムフィルムは、円錐状部分３の内壁上の導電性被覆を経
て、電極１０の端に接続されることができる。

第３図は、集束レンズ１１で発生することのできる集束
レンズ電界の一例を略図的に示したものである。曲線は
、らせん状抵抗トラックの両端に電位差を加えることに
よって発生された等電位面の図の紙面における交線を表
わす。各等電位面は同じ“屈折率”を有する面を表わす
。レンズの中心は点Ａである。焦点距離ｆ１とＦ２は夫
々焦点Ｐ１と第１主表面Ｈ４間の距離および焦点Ｐ２と
第２主表面Ｈ２間の距離である。焦点Ｆ、とＦ２は中心
Ａから夫々距離Ｆ１′　とＦ２／のところにある。発生
された集東電界は、この場合電子ビームに収束効果を有
する部分Ｂと電子ビームに発散効果を有する部分Ｃを有
するのが普通である。この実施例では、電極構造１１で
構成された集束レンズは部分的に偏向コイルシステム５
の範囲内にある。このように、この集束レンズは、集束
レンズが偏向コイルの前に位置する管における程表示ス
クリーンから離れていないので、表示スクリーン上のビ
ームの開口角は、若し集束レンズ内の電子ビームの直径
が同じままで、同じ収差および成る１つの所定のカソー
ド負荷の場合には、より大きく、このためより小さな電
子スポットが表示スクリーン上に得られる。

このため解像力がより良くなる。収束レンズは、有利的
には、偏向電極が電子ビームに収束効果を有するレンズ
電界部分に少なくとも部分的に重畳する迄システム内に
動かれることができる。電圧供給の方法に応じて、集束
レンズは例えばユニポテンシャル、パイポテンシャルま
たはトライポテンシャルタイプとすることができる。

集束レンズは部分的に偏向コイルの磁界内に位置されて
いるので、レンズ電極の材料の渦電流の発生を最大限に
抑えるように、集束レンズを本発明の要旨の範囲内で高
抵抗材料のらせん状構造とし、管状構造の内壁に設ける
ことができる。本発明は、陰極線管を有するすべての画
像表示装置特に投写形テレビジョン表示装置に有利に用
いることができる。

第２図は、第１図の表示管に用いるのに適したタイプの
電子銃を示す。このタイプは管状の（ガラス）容器１５
を有する。高オーム抵抗層１６が容器１５の内側に設け
られ、この層内にはらせん状構造が一端の近くに形成さ
れ、集束レンズ１７を構成する。高オーム抵抗層１６は
、例えば少量（例えば重量で数％）の金属酸化物（特に
酸化ルテニウム）粒子を有するガラスエナメルでよい。

この層１６は、１から１０μｍの間、例えば３μｍの厚
さを有することができる。このような層のスケヤ当りの
抵抗は、金属酸化物の濃度と核層が受ける焼成処理に依
存する。１０４　と１０＠　Ωの間で変わるスケヤ当り
の抵抗が実際に得られた。所望のスケヤ当りの抵抗は関
係のパラメータを調節することによって得ることができ
る。１０’　Ωかち１０’　Ωのオーダーのスケヤ当り
の抵抗が本願に非常に適している。層１６に形成された
らせん状構造（この構造は連続したらせんまたはらせん
構造を有しないセグメントで連結された多数の個々のら
せん一第２図では５個−でもよい）はＩＯＧΩのオーダ
ーとすることができ、このオーダーは、数マイクロアン
ペアの電流が３０にＶの電位差で両端を横切って流れる
ことを意味する。

第２図の電子銃は集束レンズ１７の前にビーム整形部分
１８を有し、この部分は一般、にカソード１９、グリッ
ド電極２０およびアノード２１を有する。ビーム整形部
分１８の構成要素は、第２図に示すように、集束レンズ
１７の管状容器１５内に取付けることができる。代わり
に、これ等の構成要素を、例えば軸方向のガラス−セラ
ミック取付ロッドに固定することにより、表示管内の集
束レンズの管状容器の外側に取付けることもできる。管
状容器１５は表示管のネックで構成するのも有利である
。このような表示管２２が第４図に略図的に示されてい
る。このような構造の特別な利点は、集束レンズのらせ
ん状構造２３を有する高オーム抵抗層が表示管の容器の
拡げられた部分に設けられているため、偏向コイルシス
テム２５で偏向された電子ビーム２４はらせん状構造に
衝突することがないということである。第１図に示した
表示管の構造では、この問題は例えば集束レンズ１０の
管状に拡がった端部を与えることにより防ぐことができ
るであろう。やはり有利であろう方策は、電子ビームが
集束レンズ内に入る前に偏向の主方向と反対の方向に該
電子を予偏向（ｐｒｅ−ｆｏｃｕｓｉｎｇ）することで
ある。このように予偏向された電子ビームは第１図に１
２′　で示されている。予偏向されない電子ビームは１
２で示されている。既に前に述べたように、電子ビーム
が反対方向に予偏向されるということは、本発明による
表示管のコマによるスポット増大を減少する有用な補正
手段である。予偏向を実現するために、表示管はコイル
のシステムを有することができる（第１図にＵでまた第
４図に２６で示す）。

このようなコイルシステム１１または２６は、環状コア
２７を有し、このコアに例えば４つのコイルの１組また
は２組（第１ａ図）を巻回することができる。これ等の
コイルを選択的に動的に付勢することによって、予偏向
ダイポール磁界をＸとｙ方向に発生することができ、四
極磁界を発生することができる。前述したように、非点
収差によるスポット増大は、電子ビームを四極磁界を通
過させることにより、本発明の表示管において減少させ
ることができる。

けれども、ダイポールおよび四極電界を加えることによ
って同様の効果を得ることができる。この目的で、別々
に制御可能な８個の軸方向電極（フィンガ）を、例えば
第２図の電子銃の高オーム抵抗層１６のらせんが設けら
れてない円筒状セグメント内に形成することができる。

第５．６および７図は、集束レンズを表示スクリーンの
方に動かした時のコマ（第５図）、電界の彎曲（第６図
）および非点収差（第７図）によるスポット寸法の増加
の状態を示す。スポット寸法は、集束レンズの物体側に
おいてｒ　　＝　５０　ｍｒａｄの開口角を有するビー
ム、５０μｍの物体寸法および表示スクリーン上へのＸ
＝７．３６　ＸＲＬ。、の偏向に対して求められた。Ｑ
、は集束レンズの前面側と表示スクリーン間の距ｎ（最
初の位置Ｑ、では１５ｃｍ、その最後の位置ではＱｌ　
は１０ｃｍであった）で、Ｒは集束レンズの半径（この
例ではＲ＝５ｍｍ）である。

第５図には、コマによるスポット増大がファクター（Ｋ
Ｌ、Ｘ２ｒ′）により示されているが、ここでＫＬは誤
差係数でＸおよびｒ′は前に定義した価である。

同様に、電界の彎曲によるスポット増大がファクター（
Ｋｐ　Ｘ２ｒ’　）　によって第６図に示され、非点収
差によるスポット増大がファクタ（ＫＡＸ２ｒ’　）に
よって第７図に示されているが、ここでに、とＫＡはこ
れ等の場合に対する誤差係数を表わす。

第５図はまた、その都度コマ零にするために必要な予偏
向（−必要なアンペアターン数）が主偏向に対してどの
位であるべきかをファクターＰｎｐ Ｂ、Ａ。

によって示したものである。この場合Ｂは磁束でβは有
効磁界長である。３次コマ誤差を減少するためには、主
偏向磁界と予偏向磁界のエネルギ間の線形関係で足りる
が、これは技術的に簡単な方法で実現することができ、
実際に良好な結果を生じる。非線形の関係はより高次の
誤差の減少に望ましいであろう。

特に集束レンズの前面で予偏向を実現することによって
、ビームは平均して集束レンズの中心を通過し、管状構
造の出力部分の縁に衝突するビームの問題は軽減される
。管構造の有効出口開口はいわば拡げられる。

本発明の要旨内において、若し所望ならば自動集束によ
って電界の彎曲を補正することも可能である。集束レン
ズとも呼ばれる電子ビームを集束する電子レンズの度は
、電子ビームがその時点に受ける偏向の関数として調節
される。これにより、その時のイメージの主表面を、電
子ビームが表示スクリーンに衝突する領域で該スクリー
ンと重ねさせることを可能にする。この補正方法は、制
御装置に、集束レンズの電極に正確な自動集束電圧を発
生するための特別な回路を必要とする。

らせん状抵抗トラックの材料はこのような高い電気抵抗
（例えば１０　ＧΩ）を有するので、ＲＣ時間は大きい
（例えば１０ｍ５ｅｃ）。その結果、自動集束電圧の効
果が殆どらせん状抵抗構造に及ばせない。

けれどもこのことは、ライン周波数がそれ程高くない場
合には真実とは思われない。いわば、既に十分な補正が
集束レンズの人口側において得られる。補正レンズの長
さは、１次特性が重要なので役をなさない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像表示管の一実施例の略断面図、 第２図は第１図の管に使用するのに適した電子銃の縦断
面図、 第３図は第２図のタイプの電子銃により発生されること
のできる集束電界の説明図、 第４図は本発明の画像表示管の別の実施例の略断面図、 第５図は集束レンズを表示スクリーンの方向に動かした
時のコマによるスポット寸法の増加を示すグラフ、 第６図は集束レンズを表示スクリーンの方向に動かした
時の電界によるスポット寸法の増加を示すグラフ、 第７図は集束レンズを表示スクリーンの方向に動かした
時の非点収差によるスポット寸法の増加を示すグラフで
ある。 ２・・・表示スクリーン ６・・・電子光学軸 ７．１９・・・カソード ８．９・・・電極構造 １０・・・管状構造 １１、２６・・・予偏向レンズシステム１６・・・高抵
抗層 １７・・・集束レンズ １８・・・ビーム整形部分 ２０・・・グリッド電極 ２３・・・らせん状構造

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、表示スクリーンと、この表示スクリーンに面した、
   電子光学軸に沿って中心を置くカソードとビーム整形部
   分を共同して構成する多数の電極を有する電子ビーム発
   生用の電子銃とを有する表示管を有し、前記の電子銃は
   更に集束レンズ電界を発生する静電集束レンズを有し、
   前記の管は更に、集束電界の少なくとも一部と重畳する
   偏向磁界を発生する偏向手段を有する画像表示装置にお
   いて、集束レンズは、高抵抗を有する材料のらせん状抵
   抗構造が設けられた内面を有する管状構造を有し、この
   管状構造は同軸の入力部分と同軸の出力部分とを有し、
   出力部分は、偏向されたビームが内壁のガラスに衝突す
   るのを阻止する寸法を有することを特徴とする画像表示
   装置。 ２、管状構造は表示スクリーンに向かって開拡した請求
   項１記載の画像表示装置。 ３、表示管は、ビーム整形電子銃部分と集束レンズの間
   に配設された、電子ビームを同期的に且つ該ビームが偏
   向手段で偏向される方向と反対の方向に予偏向するダイ
   ポール電磁界を発生する補助装置を有する請求項１記載
   の画像表示装置。 ４、電子銃にはビーム整形部分と集束レンズの間に配さ
   れた動的に制御可能な静電的または磁気的２Ｎ極素子（
   Ｎは２または４）が設けられた請求項１記載の画像表示
   装置。 ５、らせん状抵抗構造には接続手段が設けられ、一方、
   集束レンズの度を表示スクリーン上のビームスポットの
   位置の関数として変えるために前記の接続手段に動的電
   圧を加える電圧供給手段が設けられた請求項１記載の画
   像表示装置。