JPH03205746A - カラー受像管装置 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明はカラー受像管装置に係り、特にＨＤＴＶやＨＤ
ＴＶなどの一般家庭用として高品質なカラー受像管装置
に関する。

（従来の技術） 一般的なカラー受像管装置の断面を第１８図に示す。同
図においてカラー受像管装置（１）は、スクリーン面（
２〉をもつパネル（３）と、このパネルからファンネル
（４）を介して連結されたネック（５）と、このネック
に内装された電子銃（６）と、ネックからファンネルに
かけてこの外壁に装着された偏向ヨーク（７）と、前記
スクリーン面と所定間隔をもって対設された多数のアパ
ーチャ（８）を有するシャドウマスク（９）と、このシ
ャドウマスクを保持するフレーム（ｌＯ）と、このフレ
ームに取り付けられた内部磁気シールド（ｌ１）と、前
記ファンネルの内壁から前記ネックの一部にかけて一様
に塗布された内部導電膜（１２）と、ファンネルの外部
に塗布された外部導電膜（１３）と、ファンネルの一部
に設けられた陽極端子（図示せず）とを具備している。

また、前記電子銃及び陽極端子に適当な電圧を印加し、
且つ前記偏向ヨークを駆動させる駆動装置（ｌ４）を備
えている。

スクリーン面は赤色発光蛍光体，緑色発光蛍光体，青色
発光蛍光体がストライプ状またはドット状に多数塗布さ
れており、電子銃から出た３本の電子ビームＢＲ，ＢＧ
，ＢＢはシャドウマスクにより選択されてそれぞれの蛍
光体を衝撃し、これを発光させる。また、電子銃はイン
ライン配列の平行な３本の電子ビームを発生，制御，加
速させ形 るための電子ビーム毅成部ＧＥと、これらの電子ビーム
を集束，集中するための主電子レンズ部ＭＬを有してい
る。そして３本の電子ビームＢＲ，Ｂ　ｃ　，　　Ｂ　
Ｂを偏向ヨークによってスクリーン全面に偏向走査する
ことにより画像を映出する。

偏向ヨークは基本的には電子ビームを水平方向に偏向す
る水平偏向磁界を発生するための水平偏向コイルと垂直
方向に偏向する垂直偏向磁界を発生するための垂直偏向
コイルとを有している。実際のカラー受像管装置におい
ては、電子ビームを偏向したとき３電子ビームスポット
のスクリーン面での集中がずれてくるので、この集中の
ずれを防止するため工夫が施されている。これはコンバ
ーゼンスフリ−（自己集中型）システムと称され、水平
偏向磁界をビンクッション形，垂直偏向磁界をバレル形
にすることにより、スクリーン全面において３電子ビー
ムが集中するようにしたものである。

さて、一般に家庭で使用される様なカラー受像管装置で
は奥行が短く、低消費電力で、スクリーン全面にわたり
高解像度のものが要求されるが、それぞれ技術的に矛盾
するもので非常に困難な問題を抱えている。

奥行を短くするためには偏向ヨークによって偏向する最
大偏向角を大きくすればよいが（広角偏向）、偏向角を
大きくすると偏向ヨークに流す電流量を大きくしなけれ
ばならず大きな消費電力を費やしてしまう等の問題がで
る。消費電力を少なくするにはネック径を小さくして偏
向感度を上げればよいが、ネック径を小さくすると電子
銃の電子レンズロ径が小さくなってスクリーン上のビー
ムスポットは大きくなり解像度が劣化してしまう。前記
消費電力は主として水平偏向コイルの消費電力が問題で
あり、これはＮＴＳＣ方式の場合、垂直偏向周波数（　
８０Ｈｚ）に比べ水平偏向周波数（　１５．７５ＫＨｚ
）が格段に（約２６０倍）高いためであり、この水平偏
向コイルのインピーダンスＬｕ（ＩＩＩＨＡ２）として
表わし比較していく。この消費電力が大きいと単に経済
的損失だけでなく偏向ヨークの発熱、焼損という致命的
な問題に発展する。偏向ヨークは使用されている材料の
関係上約６０℃が発熱の限界である。勿論水平偏向周波
数そのものも問題である。

また、偏向角が大きくなれば奥行は短くなるが、スクリ
ーン中央部と周辺部では大きな光路差を生じ、電子銃に
よる電子ビームのフォーカスが中央部と周辺部では合わ
なくなるし、また偏向ヨークによる偏向収差が激しくな
りスクリーン周辺部では解像度が著しく劣化する。一方
、ネック径を大きくして電子銃の電子レンズ径を大きく
し、スクリーン上のスポット径を小さくしようとする場
合、ネック内には３個の電子レンズを並置するため３本
の電子ビームの間隔が大きくなり、前記偏向感度の劣化
だけでなく、３本のビームをスクリーン全面でコンバー
ゼンスさせることが難しくなり、結局解像度や精細度を
劣化させてしまう。

このような状況の基で、現在家庭用のカラー受像管装置
は、例えばスクリーン対角寸法が３２インチの場合、偏
向角は１１０°で奥行は約５００　ｍｍ，ネック内径は
２８．０ｍｍ％ネック外径は３２．５ｍｍで電子銃のレ
ンズロ径（ビーム通過孔径）は６．２　ｍｍ，インライ
ンに配列された３本の電子ビームの間隔は６．６ｍｍで
あり、スクリーン上のスポット径は電流値が１ｆｆｌ＾
のとき約２關である。偏向ヨークはサドル型水平偏向コ
イルとサドル型垂直偏向コイルで水平偏向コイルの管軸
方向の長さが７５ｍｍ，電子銃側の開口は３５市、スク
リーン側の開口は１４０　ｍｍ程４２ＩｌｌＨＡ２（陽
極高圧３２Ｋｖ）テ水平偏向周波数１５．７５ＫＨｚ，
垂直ＢＯＨｚで偏向した場合発熱は約３５℃である。又
コンバージゼンス品位としてスクリーン周辺部で２．０
ｗ程度である。

一方、これからのテレビシステムはＨＤＴＶやＨＤＴＶ
が考えられており、現状よりさらに画像品位の向上がシ
ステムとして目論まれている。しかし、映像信号系側で
どのように品位向上を目指してもカラー受像管装置とし
て前述の如く各種問題点があり、家庭用として奥行が短
く、低消費電力で画像品位を向上させることは極めて困
難である。

特にＨＤＴＶというシステムに対しては非常に高品位な
画像を要求されているためこれまでいくつかのカラー受
像管装置が製作されているが、とても家庭用としては受
け入れられないものである。

例えばスクリーン対角寸法が３２インチクラスの場合、
偏向角は９０°で奥行は約８６０＋ｍと前述の一般のカ
ラー受像管装置と比べ１６０ｍｍも長く、工業的且つ経
済的損失が大きく、また家庭用としても長ずざるもので
ある。

ネック径は内径が３０．９，外径は８６．５乃至８１．
５ｖｕａで、電子銃の３本の電子ビームはデルタ配列で
、１つのレンズ口径（ビーム通過孔径）は１２．０ｍｍ
で、一般家庭用に比べ約２倍の大きさである。従ってス
クリーン上のスポット径は約１　．　２　ｍｍ　（　Ｉ
　Ｋ　−１ｆｆｌＡ）と一般家庭用に比べ約４０％も小
さくなっているが、これはＨＤＴＶとしてＩＯＯＯＴＶ
本の解像度を要求されているためで、レンズ口径とスク
リーン上のスポット径は電子レンズの型式がいろいろ変
っても（例えばパイポテンシャル型，ユニポテンシャル
型など）大体第ｌ９図のような関係にある。

これはレンズロ径が決まるとその電子光学的倍率が決ま
るからであり、このことからＨＤＴＶとしてはその解像
度の要求からレンズ口径として約１２關以上必要なこと
が判る。ネック内径が３０．９ｍｍで電子銃の３本の電
子ビームをインライン配列とし、１つのレンズ口径を１
２ｍｍ以上とることは第２０図（ａ）及び（ｂ）の如く
従来技術では不可能である。

（第２０図（ａ）からインライン配列の場合最大９．０
關が限度であることが判る。）また３本の電子ビムがデ
ジタル配列になっているため３本のビームをスクリーン
全面に集中させるためには、前述の自己集中型磁界分布
は不可能で、別途コンバーゼンス補正コイルを付加して
やらねばならず、工業的，経済的損失が大きくカラー受
像管装置としては高価なものとなる。

さらにはＨＤＴＶとして最大ミスコンバーゼンス量を０
．３乃至０．５　ｍｍ　（画面高さの約０．１％以下）
と要求されているが、このような高精度なコンバーゼン
ス品位を満足させるためには上記補正コイルだけでは不
可能でデジタルコンバーゼンス回路が取り付けられてい
る。このデジタルコンバーゼンス回路は高価で且つ多大
な電力を要すため一般家庭用に使用し普及していくこと
は経済的に不可能である。

またデジタルコンバーゼンス回路を用いてコンバーゼン
スを設定するとき、スクリーン全面の数十カ所に対して
１カ所つづ設定一記憶させねばならないため多大な時間
を要し、一般家庭用のカラー受像管装置のような量産化
はできない。このため工業的，経済的損失が大きく、カ
ラー受像管装置としては一般家庭用に比べ数倍乃至数十
倍という非常に高価なものとなってしまっている。

また偏向ヨークはサドルーサドルコイルにより斉一磁界
を発生するようにしたもので、偏向ヨーｍＨＡ２と小さ
く従って発熱も問題はない。しかし、偏向ヨークの消費
電力は偏向角に大きく影響されるわけであり、この偏向
ヨークで偏向角を大きくしていくと消費電力は急増し、
それと共に発熱も問題になってくるし、また上記コンバ
ーゼンス品位は保証できなくなる。さらには広角偏向（
１００°以上）にすると偏向ヨークによる偏向収差のた
めビームスポットは第２１図の如く周辺で激しいハロー
を生じ、解像度は著しく劣化する。上記デルタ配列の電
子銃では、このような激しい偏向収差をダイナミックフ
ォーカスとして改善することができない。

（発明が解決しようとする課題） このように今後テレビシステムとして高品位画像化が目
論まれているのに対し、カラー受像管装置としては従来
技術では現行の一般家庭用カラー受像管装置並みに奥行
が短く低消費電力で高品位画像を映出することは極めて
困難であるという問題があった。

本発明はかかる従来技術の課題を解決すべくなされたも
ので、ＨＤＴＶ用カラー受像管装置として使用しても現
行の一般家庭用カラー受像管装置並みに奥行が短く低消
費電力で且つ高品質画像を映出することができる極めて
実用性に富んだ、また工業的、産業的に価値の高いカラ
ー受像管装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のカラー受像管装置は、パネル，ファンネル，ネ
ックから成る外囲器と、パネル内面に形成されたスクリ
ーンと、ネック内に封入された電子銃と、ネックからフ
ァンネルにかけて配置された偏向ヨークを備え、前記電
子銃から発射されたインライン配列された３本の電子ビ
ームを偏向ヨークにより水平方向および垂直方向に偏向
走査するカラー受像管装置において、前記偏向ヨークは
少なくともサドル型水平偏向コイルとサドル型垂直偏向
コイルから成り、該偏向ヨークによる対角最大偏向角は
１００度以上であり、前記電子銃は３個のカソードを含
む電子ビーム形成部と該３本の電子ビームを集束，集中
させる主電子レンズ部から少なくとも成り、前記電子ビ
ーム形成部における隣接する電子ビームの間隔は３．５
乃至６．０關であり、該電子ビーム間隔に対する前記ネ
ック内径の比は５．１以上であり、且つ前記主電子レン
ズ部はその最終段において３本の電子ビームを共通に包
含する第１の実質的な円筒電極とさらに該第１の円筒電
極を包含する第２の実質的な円筒電極とによって形成さ
れた共通大口径電子レンズを備えたことを特徴とするカ
ラー受像管装置である。

（作　用） 本発明では、偏向角を現行の一般家庭用カラー受像管と
同じように１００°乃至は１１０°と広角にして奥行を
短くする。ネック径は３６．５關以上の太いネック径と
してこの中に封入する電子銃は３本の電子ビームの間隔
を３、５乃至６．０關と小さくし、且つこれら３本の電
子ビームを同時に大口径電子レンズで集束させることに
より、スクリーン上のスポット径は小さくなり、ＨＤＴ
ＶやＨＤＴＶで要求される高解像度が得られるようにな
る。

また、インライン配列のため自己集中磁界とすることも
できるのでカラー受像管装置の製造，調整は非常に容易
で、原稿の一般家庭用カラー受像管と全く変らない。

さらには太いネック径，大きな偏向角にもかかわらず３
本の電子ビームの間隔が小さいことと、水平偏向コイル
も垂直偏向コイルも共にサドル型コイルとして磁界分布
を高精度に調整することによりコンバーゼンスは極めて
良好なものとなる。

（実施例） 以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明を実施したカラー受像管装置の一部透視
図である。第１図においてカラー受像管装置（５１）は
、スクリーン面（５２）をもつバネル（５３〉と、この
パネルからファンネル（５４）を介して連結されたネッ
ク（５５）と、このネックに内装された電子銃（５６）
と、ネックからファンネルにかけてこの外壁に装着され
た偏向ヨーク（５７）と、前記スクリーン面と所定間隔
をもって対設された多数のアパチャ（５８）を有するシ
ャドウマスク（５９）と、このシャドウマスクを保持す
るフレーム（６０〉と、このフレームに取り付けられた
内部磁気シールド（６ｌ〉と、前記ファンネルの内壁か
ら前記ネックの一部にかけて一様に塗布された内部導電
膜（Ｂ２）と、ファンネルの外部に塗布された外部導電
膜（６３）と、ファンネルの一部に設けられた陽極端子
（図示せず）とを具備している。また、前記電子銃及び
陽極端子に適当な電圧を印加し、且つ前記偏向ヨークを
駆動させる駆動装置（６４）を備えている。

電子銃（５６〉は第２図（水平断面図）、第３図（垂直
断面図）に示す如く電子ビーム形成部ＧＥとしてカソー
ド（Ｋ）とコントロールグリッド（Ｇ　），スクリーン
グリッド（Ｇ２）および主ｌ レンズ部の第１グリッド（ＣＤＩ），第２グリッド（Ｇ
Ｄ２），第３グリッド（ＧＤ３），第４グリッド（ＧＤ
４），第５グリッド（ＧＤ５），第６グリッド（ＧＤ６
），第７グリッド（ＧＤ７）及び第８グリッド（ＧＤ８
）と、これらを支持する絶縁支持体（ＭＦ．Ｇ）及びバ
ルブスペーサ（ＢＳ）から或り、電子銃（５６）はネッ
ク下部のステムピン（ＳＴＰ）に固定されている。

前記カソードＫは内部に夫々ヒータＨを有しており３本
の電子ビームＢ　Ｒ　，　　Ｂ　ｃ　，Ｂ　ｎを発生す
る。

またビーム形成部のコントロールグリッド（Ｇ　），ス
クリーングリッド（Ｇ２）は前記３１ 個のカソードに対応して３つの比較的小さなビーム通過
孔を有し、第１グリッド（ＣＤＩ）のスクリーングリッ
ド（Ｇ２）側はスクリーングリッド（Ｇ２）より大きな
告，、個のビーム通過孔を有し、カソードＫから第１グ
リッド（ＣＤＩ）までの部分はカソードＫからの電子ビ
ームを制御、加速し、いわゆる電子ビ〜ム形成部（ＧＥ
）となる。

次いで主レンズ部（ＭＬ）の第１グリッド（ＣＤＩ）の
第２グリッド（ＧＤ２）側と第２グリッド（ＧＤ２）及
び第３グリッド（ＧＤ３）の第２グリッド（ＧＤ２）側
は第５図に示す様に同じく３つのカソードＫに対応して
３つの比較的大きなビーム通過孔（１２１）を有する。

また第２グリッド（ＣＤ２）の第３グリド（ＧＤ３）側
に第６図に示す様に上下に平行な突出部（ＰＪ）を有す
る。

次いで第３グリッド（ＧＤ３）の第４グリッド（ＧＤ４
）側と第４グリッド（ＧＤ４），第５グリッド（ＧＤ５
）．第６グリッド（ＧＤ６），第７グリッド（ＧＤ７）
の第６グリッド（ＧＤ６）側は第７図（ａ）に示すよう
に水平方向（Ｘ方向）に細長い１つのビーム通過孔（１
２２）を有し、３本の電子ビームを挟む様に開孔から奥
の方へ向かって突出片（ＩＰＴ）を有する。

この突出片はＧＤ５．ＧＤ６．ＧＤ７の各対向面側では
第７図（ｂ）のように両側のビームが通過する部分が中
央のビームが通過する部分より短くなっている（ＭＰＴ
）。

さらに、第７グリッド（ＧＤ７）の第８グリッド（ＧＤ
８）側は大きな円筒（ＬＣＹ７）となっており、この内
部に第８図のように３つの独立したビーム通過孔（１２
３）　．　（１２４）　．　（１２４）をもつ板状電極
（ＥＣＤ）を有し、この板状電極（ＥＣＤ）の３つのビ
ーム通過孔のうち両側のビーム通過孔（１２４）には第
８グリッド（ＧＤ８）側に向かってそれぞれ上下に一対
の突出部（ＶＩＳ）をもつ。

また３つのビーム通過孔のうち両側のビーム通過孔’（
１２３）より大きく形成されている。

第８グリッド（ＧＤ８）は第７グリッド（ＧＤ７）を包
囲する大きな円筒状の電極（ＬＣＹ８）であり、（ＧＤ
７）の円筒（ＬＣＹ？）との間に実質的に大口径電子レ
ンズ（Ｌ　Ｅ　Ｌ）を形或する。

第８グリッド（ＧＤ８）の先端外周にはバルブスベーサ
（ＢＳ）を有しファンネル（５４）内壁からネック（５
５）内壁に塗布してある導電膜（Ｂ２）と接触しており
、ファンネル（５４〉に設けてある陽極端子から陽極高
電圧を供給するように構成されている。

以上、カソードＫと（Ｇｌ）から（ＧＤ８）まで絶縁支
持体（ＭＦＧ）によって固定支持されている。また、ネ
ック（５５）からファンネル（５４）にかけて偏向ヨー
ク（５７）が取り付けられており、電子銃から３本の電
子ビームＢＲ，ＢＧ，ＢＢを水平，垂直に偏向するため
の水平偏向コイルと垂直偏向コイルから成っている。

前記電子銃は、第８グリッド（ＧＤ８）を除いて全ての
電極はステムピン（ＳＴＰ）を通じ外部より所定の電圧
が印加されるようになっている。

以上の電極構成において、例えば、カソードＫは約１５
０ｖのカットオフ電圧とし、これに映像信号を加え、Ｇ
ｌはアース、Ｇ２ハ５００ｖ〜ＩＫＶ１ＧＤ１　（−Ｇ
３），ＧＤ３，ＧＤ５，ＧＤ７は５〜１０ＫｖＳＧＤ２
２は０〜ＩＫｖ．．ＧＤ４は０〜３Ｋｖ１ＧＤ５は１５
〜２０ＫＶ，そしてＧＤ８は陽極高電圧ノ２５〜３５Ｋ
Ｖを印加する。

このような電位を印加することによって電子レンズは第
４図のように形成される。

第４図（ａ）は電極位置を、同図（ｂ）は水平断面（Ｘ
−Ｚ断面），同図（ｅ）は中央ビームに対する垂直断面
（Ｙ−Ｚ断面），同図（ｄ）は両側ビームに対する垂直
断面の電子レンズ状態を示す。

各カソード（Ｋ）からその変調信号に応じて発生したビ
ームはカソード（Ｋ〉，コントロールグリッド（Ｇ　）
，スクリーングリッド（Ｇ２）によりｌ 中心軸（Ｚ　　）．　　（ＺＧ）．　　（ＺＢ）と交差
してＲ 第１のクロスオーバＣＯ　を形成してＧ２，ＧＤ１ １によるプリフォーカスレンズ（Ｐ　Ｌ）によって僅か
に集束されＣＤＩの中へ発散しながら入射していく。

ＣＤＩの中へ入射してきた各電子ビームＢＲ，Ｂ　ｃ　
，Ｂ　ＢはＧＤＩからＧＤ８までの主電子レンズ部（Ｍ
Ｌ）において集束作用且つ両側のビームＢＲ，ＢＢは集
中作用を受けてスクリーン（５２）上に集束・集中する
。この３本の電子ビームは偏向ヨーク（５７〉により水
平方向及び垂直方向に偏向走査されスクリーン（５２）
上に所定の映像を映出する。

このときスクリーン周辺部では偏向ヨーク（５７）の磁
界により偏向収差をうけるので、スクリーン周辺部に於
では主電子レンズの状態を変化させ偏向収差を相殺する
ようにする。

ＣＤＩからＧＤ８までの主電子レンズ部のレンズ作用を
第４図を用いてさらに詳しく説明していく。

第１のクロースオーバＣＯｌを形成してＣＤＩへはいっ
てきた個々の電子ビームは、ＧＤＩ−ＧＤ　２　−ＧＤ
　３の独立したビーム通過孔によってそれぞれに形成さ
れる。個々の弱いユニポテンシャルレンズ（Ｌｌ）（−
４１のレンズ）で水平方向，垂直方向共にそれぞれ少し
集束される。このときＧＤ２のＧＤａ側にある上下の突
出部（ＰＪ）のために上記第１のレンズは水平方向より
も垂直方向が少し強く集束される。これは高電流域にお
けるビームスポット径を小さくするためである。

次いで、ＧＤ　３−ＧＤ　４−ＧＤ　５の共通の横長ビ
ーム通過孔によって形成されると３ビームに対して共通
の平面形ユニポテンシャルレンズＬ２（第２のレンズ）
により個々のビームは垂直方向（Ｙ方向）のみ強く集束
される。このためＧＤ５のグリッドの中間部で各ビーム
はそれぞれ垂直方向において水平面（Ｘ−Ｚ面）と交差
して線状の第２のクロスオーバＣＯ２を形成し、その後
発散しながら進んでいく。

次いで、ＧＤ　５−ＧＤ　６−ＧＤ　７の共通の横長ビ
ーム通過孔によって形成される平面形二二ポテンシャル
レンズＬ３（第３のレンズ）により個々のビームは垂直
方向（Ｙ方向）のみ少し集束され、最後にＧＤ　７−Ｇ
Ｄ　８によって形威される大口径電子レンズ（Ｌ４）（
第４のレンズ）に入射していく。このときＧＤ５，ＧＤ
６，ＧＤ７の各対向面側は第７図（ｂ）のような電極と
なっているため中央ビームは両側ビームより少し強く集
束される。

このように中央ビームを両側ビームより強く集束させる
方法は第７図（ｂ）のような電極以外でも可能である。

従って第４のレンズ（Ｌ４）から見た仮想物点位置は中
央ビームの水平方向はＯＨＣ，垂直方向はＯＶＣ，両側
ビームの水平方向はＯＨＳ，垂直方向はＯＶＳの場所に
あり、水平方向は同じであるが垂直方向は異なる。

ここで言う「第４図レンズ（Ｌ４）から見た仮想物点の
位置」は、対称な電子ビームをスクリーン上に集束させ
るときの第４レンズの強弱、即ち電極電位の大小から推
定されるものである。従って、例えば中央ビームの水平
方向を集束させるためのＧＤ７の電極電位と両側ビーム
の水平方向を集束させるためのＧＤ７の電極電位とに違
いがあっても、スクリーン上に集束された２つの状態の
ビームが実用上許容できる範囲において小さければ中央
ビームと両側ビームとの水平方向を集束させるための第
４レンズの強さは同等と見なし得るものである。従って
、第４図（ｂ）に示すように、中央ビームの水平方向の
第４レンズから見た仮想物点位置ＯＨＣと両側ビームの
仮想物点位置ＯＨＳは同じ２方向位置にあるけれども、
これは実用上許容できる範囲における差異は当然包含す
るものである。（本実施例の後述する仕様例においても
中央ビームの水平方向を集束させるためのＧＤ７の電極
電位と両側ビームのそれとは約ｔｏｏｖの差があるが、
スクリーン上に集束されたビーム状態からはこの程度の
差は許容できるものである。）このようなビームが第４
のレンズ（Ｌ４）へ入射していくことによって水平方向
、垂直方向共に集束され、且つ両側のビームは集束作用
を受けてスクリーン中央部にそれぞれ小さなビームスポ
ットを形戊する。また、第３のレンズ（Ｌ３）ではＧＤ
６の電位をＧＤ５，ＧＤ７の電位より高くしたユニポテ
ンシャルレンズとすることがレンズの収差の点から好ま
しい。

第４のレンズ（Ｌ４）である大口径電子レンズはＧＤ７
とＧＤ８により形成されるが、ＧＤ７の途中のＧＤＢ側
近くに配置してある３＠の独立したビーム通過孔（１２
３）　，　（１２４）　，　（１２４）をもつ板状電極
（ＥＣＤ）と突出部（ＶＩＳ）により第ｌΩ図，第１１
図の如＜ＧＤ８側からの高電圧の浸透が制御されるので
、結局ＧＤ７の先端部ＧＤ７Ｔ（３ビームに共通な大開
孔）とＧＤ８の円筒（３ビームに共通な大開孔）により
大きな１つの電子レンズ（Ｌ　Ｅ　Ｌ）が形成されると
共に、このレンズ領域内においてその低電圧側に３個の
個別のアスティグレンズ（ＡＬ　　），（ＡＬ２），１ （ＡＬ３）が形成されていることになる。第ｌＯ図，第
１１図は第２図，第３図に対応するＧＤ　７−ＧＤ８部
の等電位状況である。このとき両側のアスティグレンズ
（ＡＬ　　）．　　（ＡＬ３）力呻央のアス１ ティグレンズ（ＡＬ２）より弱くなるように、板状電極
（ＥＣＤ）の開孔（１２３）　，　（１２４）　．　（
１２４）は第８図の如く両側の開孔が中央の開孔より大
きくなっている。これによって、電子レンズ（ＬＥＬ）
による両側のビームに対する集束力と中央のビームに対
する集束力の差を相殺する。また、板状電極（ＥＣＤ）
の両側の開孔の中心部はビームの入射位置と異なり中央
から離れる方向へずれている。このため水平方向（Ｘ−
Ｚ面）に関してはアスティグレンズＡＬ　　　ＡＬ３に
対し両側のビｌ　゛ −ムはそれぞれ中央軸（２軸）に近い方を通過してコマ
収差を発生するがこれは電子レンズ（ＬＥＬ）によるコ
マ収差と丁度反対方向であるため打ち消しあいスクリー
ン上に集束される。両側の電子ビームにはコマ収差が無
視できるようになり、両側の電子ビームも良好なスポッ
トを形成する。

ここで第４レンズ（Ｌ４）全体としては、板状電極（Ｅ
ＣＤ）の位置，開孔形状，突出部の設計により中央ビー
ムと両側ビームに対して水平方向の集束力は一致してい
て、垂直方向の集束力は中央ビームに対する集束力より
両側ビームに対する集束力が強くなっている。水平方向
は垂直より強く集束する。このため第４レンズ（Ｌ４）
に入射するビームの仮想物点位置は中央ビームと両側ビ
ームの水平方向ＯＨＣ，ＯＨＳは同じ２方向位置にあり
、垂直方向は中央ビームの方（ＯＶＣ）が両側ビームの
方（ＯＶＳ）より第４レンズ（Ｌ４）より離れた位置に
あり、且つ水平方向（ＯＨＣ）は垂直方向（ＯＶＣ）よ
り第４レンズ（Ｌ４）側にある。

前記板状電極（ＥＣＤ）の位置、開孔形状、突出部の設
計によっては、水平方向と垂直方向の集束力を同等若し
くは逆に垂直方向の集束力を水平方向の集束力より強く
することも容易に可能である。

例えば第８図に示す板状電極（ＥＣＤ）の中央のビーム
通過孔（１２３）の縦方向（Ｙ方向）径を小さくし、第
２３図の如く突出部（ＶＩＳ）を長く突出させれば、第
４レンズ（Ｌ４）の垂直方向の集束力を水平方向の集束
力より強くすることができる。このときの様子を第４図
（ａ）　，　（ｂ）　．　（ｃ）　．（ｄ）に対応して
第２２図（ａ）　．　　（ｂ）　．　　（ｃ）　．　（
ｄ）に示す。同じ番号、名称は同じものを示す。第２２
図に示すように第４レンズ（Ｌ４）から見た仮想物点位
置は、中央ビームＢ　と両側ビームＢＲ，Ｇ ＢＢの水平方向ＯＨＣ，ＯＨＳは同じ（実用上同じ集束
電圧）であるが、垂直方向は中央ビームの方（ＯＶＣ）
が両側ビームの方（ＯＶＳ）より少し第４レンズ（Ｌ４
）より離れた位置にあり、且つ垂直方向（ＯＶＣ）は水
平方向（ＯＨＣ）より第４レンズ（Ｌ４）側にある必要
がある。このために第４レンズ（Ｌ４）に入射するビー
ムの集束状態を第１レンズ（Ｌｌ）〜第３レンズ（Ｌ３
）で少し調整すればよい。さらに板状電極（ＥＣＤ）の
調整によっては垂直方向における中央ビームと両側ビー
ムの集束力の違いをも同等若しくは逆にすることもでき
る。

これによって中央のビームと両側のビームは水平方向，
垂直方向共に同じスクリーン上に同時に集束される。（
勿論、水平方向，垂直方向が集束されるということはそ
れ以外の方向も同時に集束していく。） また、このとき電子レンズ（Ｌ　Ｅ　Ｌ）とアスティグ
レンズ（ＡＬ　　）．　　（ＡＬ３）により両側の１ ビームは中央のビームの方へ曲げられスクリーン上で一
点に集中するようになる。

これは計算機による３次元電界解析と本発明者等の実験
により明確になったものである。

第１のレンズ（Ｌ１）は前述した如く電子ビーム量が多
くなったとき（高電流時）電子ビーム形成部からはいっ
てくるビームの発散角が大きくなりすぎることを抑制す
るもので、特に水平方向よりも垂直方向を強く集束する
ようにしている。これは垂直方向においては第２のレン
ズ（Ｌ２）．第３のレンズ（Ｌ３）と水平方向より多く
のレンズを使用するため、これらの収差が加算されスク
リーン上のスポット径を水平方向より悪くするためであ
り、水平方向より垂直方向を強く集束させることにより
スクリーン上のスポット径を略円形に集束させ得る。水
平方向より垂直方向を強く集束させる方法は第６図の如
く突出部を設けること以外にも例えばビーム開孔径を楕
円にしたりして行なえるし、またビーム形成部において
行なってもよい。

第１のレンズ（Ｌ１）はその他に電子銃の全長を短くし
たり全電子レンズの倍率と収差を調整したり、電極電位
を調整したりすることができる。

これらのビームが偏向ヨークにより偏向されると、前述
した如く垂直方向において激しくオーバ集束状態となる
が、このときＧＤ４の電位を上昇させると（ダイナミッ
クフォーカスｌＧＤ３−ＧＤ　４−ＧＤ　５間に形成さ
れていたＬ２によって主として垂直方向の集束力が弱ま
り、水平面上の第２のクロスオーバＣ０２はスクリーン
側へ移動していきＣＯ２（ｄ〉の位置にくるので、従っ
てＬ４よりみた垂直方向の物点位置は短くなり、スクリ
ーン上に集束するビームはアンダー集束方向へなってゆ
く。その結果、偏向ヨークによるオーバ集束状態は相殺
され、偏向されたスクリーン位置においてビームは適正
集束状態となる。

第４図に示すように本発明によればスクリーン周辺部に
おいてダイナミックフォーカスを行なうと偏向中心面で
のビーム径はＤからＤｄへと小さくなるので偏向収差も
受けにくくなり、ダイナミックフォーカス感度は非常に
高い。

またこのようなビームを偏向ヨークの偏向磁界によりス
クリーン全面に偏向し、その水平方向の偏向又は垂直方
向の偏向に応じて第９図のような電圧をＧＤ４に印加す
るようにした場合、前記偏向ヨークによる第２１図のよ
うな偏向収差は消え、スクリーン全面においてスポット
径は良好になり、解像度の優れたカラー受像管装置を提
供することができる。

また第９図のようなダイナミック電圧は従来方式のダイ
ナミック電圧より小さく、カラー受像管装置の駆動回路
負担を少なくし、極めて経済的な効果を発揮する。

前記実施例の詳細な仕様は例えば以下のようになってい
る。

ネック内径３０．９關，外径３７．５ｍｍカソード間隔
Ｓｇ　＝４．９２ｍｍ 各電極の開孔径Ｇ　φ，Ｇ２φ＝０．６２關ｌ ＧＤ３　，　　ＧＤ２　，　　ＧＤ３　　φ−４．５２
ｍｍＧＤ３　，　ＧＤ４　．　ＧＤ５　．　ＧＤ８　，
　ＧＤ７の縦径／横径一４．５２／１５．０關（両側の
孔大部縦径／横経−８，０／２．５　） ＧＤ７の板状電極部の縦径／横経 中央部　１１．０／　４．５２ｍｍ 両側部　１１．０／７．０　ｍｍ ＧＤ７φ”２５．０ｍｍ ＧＤ８φ−＝１２８．Ｏｍｍ 各電極の長さ ＣＤＩ　＝２．５　ａｍ，　ＣＤ２　−２．０　ｍｎ＋
，　ＧＤ３　−９．２　ｉｎＧＤ４　＝８．８　ｍｍ．
　ＧＤ５　＝１７．０ｍｎ＋，　ＧＤ６　−４．４　ｍ
ｍＧＤ７　＝３７．０ｍｍ，　ＧＤ８　−４０．０ｍｍ
スクリーン対角有径径は３２インチで対角最大偏向角θ
は１１０’であり、このときスクリーン中央部でビーム
スポットを適正集束するための各電極電位は、 ＣＤＩ　，　ＧＤ３　，　ＧＤ５　，　ＧＤ７　　９　
ＫＶ，　ＧＤ２　　０　Ｖ，ＧＤ４　　２ＫＶ，　ＧＤ
６　　２０ＫＶ，　ＧＤ８　　３２ＫＶであり、これに
よってスクリーン中央部には３本の電子ビームは一点に
集中し、そのスポット径は０．９　ｍｍ　（ＩＫ−１ｍ
Ａ）となり、ＨＤＴＶとしての解像度の要求を十二分に
満足する。このスポット径は等価的レンズ口径として１
２ｎ以上であるゎけだが、これはＣＤ？でさえビーム通
過孔径は２５ｍｍであるためで、このような電子銃では
共通大口径レンズへ入射する３本のビーム間隔Ｓｇが大
きすぎるとレンズＬＥＬの収差成分を相殺することがで
きず、両側ビームには収差が残ってしまったり、３本の
ビームを１点に集中することができなかったりする。Ｇ
Ｄ７／ＧＤ８のビーム通過孔径を一定にしておいてビー
ム間隔Ｓｇを変えていったときのスクリーン上の両側ビ
ームのビーム径（収差成分を含む）をみると、第１２図
（ａ）の如＜Ｓｇが約６．０ｍ■以上から急激に大きく
なり激しく収差が発生していく。

これは第１２図（ｂ）の如く第１の電極ＧＤ７と第２の
電極ＧＤ８によって形成された大口径電子レンズのレン
ズ口径に対してビーム間隔Ｓｇが問題なのであるが、Ｇ
Ｄ７，ＧＤ８の径は実施例だけでなく、さらに大きくで
きるもので、原理的にはＧＤ８はネック内径を使用して
もよいので、第１２図（ａ）に示したグラフは結局Ｓｇ
とネック内径（　Ｄ　Ｎｌ）の比によって書き直すこと
ができる。それによるとＨＤＴＶにも使用できるために
はＤＮＩ／Ｓｇは約５．１以上ということになる。

一方、レンズロ径（ビーム通過孔径）に対してＳｇは十
分小さい方が好ましいが、一方電子ビーム形或部におい
てカソードは３個独立して配置させねばならないこと及
び電子ビームが電子ビーム形成部から発散してくるとき
の発散角の上から３本のビーム間隔は約３．５ｍｍ以下
に小さくすることは難しい。

これは１つのカソードの径が約３．０關でカソードを支
えるホルダーが０．４關の厚さを有していることと、ビ
ームの発散角は高電流時に５〜６°になり、３本のビー
ムはビーム形成部から僅か２０關程度進むと重なり合っ
てしまうからである。

このためＳｇは大きい方がよいが上記の如くネタツク内
径３　０　．　９　ｍ＋ａに対してＳｇは約６．０關ま
では拡げることができるため、好ましくはＳｇとして３
．５關乃至６．０關ということになる。

一方、本発明の偏向ヨークは第ｌ３図（ａ）のようにサ
ドル型水平偏向コイルと第ｌ８図（ｂ）のようサドル型
垂直偏向コイルから戊っており、水平偏向磁界は第ｌ４
図（ａ）のようになっており、また、垂直偏向磁界は第
１４図（ｂ）のようになっている。そして共にピンクッ
ション，バレルの程度は小さく斉一磁界に近い磁界なの
でビームに及ぼす偏向収差は非常に少ないが、やはりス
クリーンの水平端ではビームの上／下方向にオーバ集束
されハローをもつ。このハローは荊述の電子銃により容
易にダイナミック補正され、スクリーン全面において高
解像度を保つことができるようになる。

３本のビーム間隔Ｓｇは４，９２と小さいのにネック径
は８７．５ａ＋ｓと大きくとっているので３本のビーム
のコンバーゼンス品位は良好なものとなる。

一般にＳｇに対するコンバーゼンス品位は同じような偏
向ヨーク，ネック径であれば本発明者等の実験によると
第ｌ５図如＜Ｓｇが大きいもの程ミスコンバーゼンス量
は大きくなる。

本発明ではネック径に対してビーム間隔Ｓｇを十分小さ
くとっているので、ＨＤＴＶだけでなくＨＳＴＶのよう
に高精度のコンバーゼンス品位が要求されても従来のＨ
ＤＴＶ用カラー受像管装置の如くディジタルコンバーゼ
ンス回路を使う必要もなく、現行の家庭用カラー受像管
装置と同じように簡単な調整だけで０．３〜０．５關と
いう上記要求に答えることができる。

もちろん偏向磁界分布の微妙な調整をするため特に水平
偏向コイルはセンクション巻きのサドル型となっており
、また電子銃側への不要な磁界を発生させないためにも
垂直偏向コイルもサドル型コイルになっている。

また、前記実施例の偏向ヨークは管軸方向に長くし、偏
向感度を稼ぐようにしている。偏向感度を稼ぐにはネッ
ク径を小さくする方がいいが、前述の如くレンズ口径を
大きくすることと、コンバゼンス品位を良くすることの
ためにネック径は大きいので、偏向領域を長くすること
により偏向感度を稼いでいる。またこのため大型偏向ヨ
ークとなっており、十分な表面積が確保されているので
偏向ヨークの発熱に対しても強くなっている。

一般に偏向周波数，偏向ヨークが同じ場合、偏向角の増
大と共に偏向ヨークに流す電流Ｉｎは増え、消費電力Ｌ
　ｉ　２は第１６図の如く急激に大ＨＨ きくなっていき、これと共に偏向ヨークの発熱も増加し
ていく。

一方、同じ偏向角で偏向周波数が高くなっていった場合
も偏向ヨークの発熱は増える。これは高周波により偏向
ヨークのコイルに発生する渦電流にるもので、高周波数
の場合の偏向ヨークの発熱対策は偏向ヨークに使う巻線
ワイヤを単線とするのではなく細い線を撚り合わせた線
（リッッ線）として高周波による渦電流損失を防だもの
が提案されており、計算機端末ディスプレイ用カラー受
像管等には使用されているが、このようなリッツ線は高
価なものであり、家庭用のカラー受像管装置に使用する
にはコスト的に大きな問題である。

これに対し本発明の場合は現行の家庭用カラー受像管装
置に使用されている単線を用いても発熱は問題ないよう
になっている。

ＨＤＴＶやＨＤＴＶについてはいろいろな仕様があるが
水平偏向周波数は最大６４ＫＨｚとなる可能性がありこ
の周波数において、上記本発明の偏向ヨークを用いた場
合、偏向角に対し発熱は第１７図の如くなる。偏向ヨー
クはモールド部等の仕様材料の関係上発熱として６０℃
以下に抑える必要がある。

従って、本発明の偏向ヨークは偏向周波数が６４ＫＨｚ
となった場合でも偏向角はｌ００°まで仕様することが
できる。勿論水平偏向周波数が、ＮＨＫが提案している
ＨＤＴＶの場合の３３．７５ＫＨｚの場合には偏向角は
１１０°以上に設定することも可能であり、現行の一般
家庭用カラー受像管の如く広角偏向により奥行を短くで
きる。

．　２ また本発明の偏向ヨークは消費電力ＬＨＩＨも現行の一
般家庭用カラー受像管と同程度であり、回路設計上消費
電力に関してコストアップの必要性はない。

本発明の偏向ヨークは、水平偏向コイルの管軸方向の長
さが１１０　ｍｍ，電子銃側の開口は約４０ｍｍ，スク
リーン側の開口は１８０ｍＩ１程度であり、コイルは単
線巻きでＬＨｉＨ２は約４２ｍＨＡ２（陽極高圧３２Ｋ
Ｖ）であり、偏向周波数が３３．７ＫＨｚのとき偏向ヨ
ークの発熱は約４０℃となり、全く問題ない。

また前記電子銃と組み合わせることにより、ミスコンバ
ーゼンスは０，５關程度であり高精度なコンバーゼンス
品位を達成している。

前記実施例では電子銃としてＧＤＩ〜ＧＤ８の電極をも
つ例を示したが本発明はこれに限らず平行な３本のイン
ライン電子ビームを共通な大口径電子レンズで集中，集
束させる電子銃であればよいし、ＧＤ２，ＧＤ３，ＧＤ
４，ＧＤ５，ＧＤ６が必ずしも必要なものではない。

また、偏向収差を補正するためのダイナミックフォーカ
スの手段も前記実施例に限るものではなく、通常使用さ
れているような４極子レンズを設けてもよい。

またカラー受像管装置として３２インチのスクリーンに
限るものではないことは当然である。

［発明の効果コ 以上述べたように本発明のカラー受像管装置によれば、
今後テレビシステムとしてＨＤＴＶやＨＤＴＶなど高品
位画像が目論まれているのに対し、現行の一般家庭用カ
ラー受像管装置並みに奥行が短く、低消費電力で高品質
画像を映出することができるようになり、極めて実用性
に富んだ、また、工業的，産業的に価値の高いカラー受
像管装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すカラー受像管装置の一
部切欠斜視図、第２図及び第３図はそれぞれ第１図の電
子銃部のＸ−ｚ及びＹ−Ｚ方向の拡大断面図、第４図（
ａ）は本発明のカラー受像管装置の電極構成図、第４図
（ｂ）は第４図（ａ）のＸ−Ｚ方向の等価光学モデル、
第４図（ｅ）は第４図（ａ）の中央ビームに対するＹ−
ｚ方向の等価光学モデル、第４図（ｄ）は第４図（ａ）
のサイドビームに対するＹ−Ｚ方向の等価光学モデル、
第５図，第６図，第７図（ａ），第７図（ｂ）及び第８
図は本発明に用いる電極の模式図、第９図は画面の位置
とダイナミック電圧との関係図、第１０図及び第１１図
はそれぞれ主レンズ部のＸ−Ｚ方向及びＹ−Ｚ方向の等
電位分布図、第ｌ２図（ａ）はビーム間隔とスポット径
との関係図、第ｌ２図（ｂ）は主レンズ部の拡大模式図
、第ｌ３図（ａ）及び第１３図（ｂ）はそれぞれ本発明
で使用する水平及び垂直偏向コイルの模式図、第１４図
（ａ）及び第１４図（ｂ）はそれぞれ第１３図（ａ）及
び第１３図（ｂ）の偏向コイルの軸上磁界分布図、第１
５図は電子ビーム間隔とミスコンバーゼンス量との関係
図、第１６図は偏向角と消費電力の関係図、第１７図は
偏向角と偏向コイルの発熱との関係図、第１８図は一般
的なカラー受像管の概略断面図、第１９図は電子銃のレ
ンズロ径とビームスポット径との関係図、第２０図（ａ
）及び第２０図（ｂ）はそれぞれインライン型及びデル
タ型電子銃のネック断面図、第２１図はスクリーン上で
のビームスポットの模式図、第２２図（ａ）乃至第２２
図（ｄ）はそれぞれ第４図（ａ）乃至第４図（ｄ）に対
応した変形例を示す等価光学モデル、第２３図は第８図
の変形例を示す電極の模式図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）パネル、ファンネル、ネックから成る外囲器と、
   パネル内面に形成されたスクリーンと、ネック内に封入
   された電子銃と、ネックからファンネルにかけて配置さ
   れた偏向ヨークを備え、前記電子銃から発射されるイン
   ライン配列された３本の電子ビームを偏向ヨークにより
   水平方向および垂直方向に偏向走査するカラー受像管装
   置において、 前記偏向ヨークは少なくともサドル型水平偏向コイルと
   サドル型垂直偏向コイルから成り、該偏向ヨークによる
   対角最大偏向角は１００度以上であり、前記電子銃は３
   個のカソードを含む電子ビーム形成部と該３本の電子ビ
   ームを集束、集中させる主電子レンズ部から少なくとも
   成り、前記電子ビーム形成部における隣接する電子ビー
   ムの間隔は３．５乃至６．０ｍｍであり、該電子ビーム
   間隔に対する前記ネック内径の比は５．１以上であり、
   且つ前記主電子レンズ部はその最終段において３本の電
   子ビームを共通に包含する第１の実質的な円筒電極とさ
   らに該第１の円筒電極を包含する第２の実質的な円筒電
   極とによって形成された共通大口径電子レンズを備えた
   ことを特徴とするカラー受像管装置。