JPH0339374B2

JPH0339374B2 -

Info

Publication number: JPH0339374B2
Application number: JP57117640A
Authority: JP
Inventors: Shii Robindaa Ronarudo; Jei Batesu Deebitsudo; Furankurin Denhamu Dan
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1981-07-06
Filing date: 1982-07-06
Publication date: 1991-06-13
Also published as: GB2102195B; US4456853A; GB2102195A; NL8202573A; DE3225278C2; DE3225278A1; JPS5825042A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は陰極線管（CRT）、特に複数の電子銃
及びシヤドウマスクを備えたCRTに関する。

従来の３電子銃、シヤドウマスク型のCRTの
一般的構成及びラスタ走査カラー像を得るための
動作方法は当業者には周知である。又、ダイナミ
ツク補正が無いと、斯るCRTに生ずる像は或る
固有の歪を有することも当業者には周知である。
この歪の主要なものは、３つの電子ビームの偏向
中心を表示管のスクリーンの曲面の中心から離れ
て配置することにより生じる糸巻歪（カラー
CRTと同様に単色CRTにも存在する）、複数の
電子銃を管体の管軸からずれて配置することによ
り生ずる台形歪及び複数の電子銃を横方向に離間
して配置することにより生じるシヤドウマスク管
のビーム・コンパージエンス誤差である。デルタ
（三角形）配置の電子銃構成では、３個の電子銃
全てを管軸から離間し、インライン（一線状）配
置の電子銃構成では１個の電子銃を管軸上に配置
し、他の２個をその両側に離間する。

幾可学的歪を補正する通常の方法は、画像ラス
タを得るために単一又は複数ビームを表示スクリ
ーンを横切つて偏向するために使用する偏向信号
に適当なアナログ補正成分を加えることである。
通常、３つの電子ビームをスクリーンの中心に集
めるために用いる電磁界に異なるアナログ補正成
分を同様に加えてコンバージエンス誤差を補正す
る。上述の２つの歪のうち、正確且つ均一に補正
することが最も困難なのは間欠的に順整を必要と
するコンバージエンス誤差である。

ダイナミツクビーム・コンバージエンスをする
ための基本的方法は管球内の各ビームに関して独
立した垂直及び水平偏向信号を発生させることで
ある。補正信号はスクリーンの中心において零点
補正をし、ビームの偏向が中心から離れるにつれ
て、補正量を増加して、補正量はわずかに歪んだ
放物線に近くなる。視聴者がそれほど精密さを望
まず視距離が約1.8〜３ｍである家庭用テレビジ
ヨン環境ではこの様な基本的補正で充分である。
しかし、情報表示の分野では精密さが望まれ、視
距離が更に短かい。特に、厳密な解像度が要求さ
れる場合には、基本的補正では補正されないコン
バージエンス残留誤差量は許されない。

上述の基本的方法の改良は、本発明の譲受人で
あるテクトロニツクス・インコーポレイテツドに
より製造された4027カラー・グラフイツク・ター
ミナルに施されている。即ち、表示スクリーンを
幾つかの区分領域に分割し、独立して調整可能で
ある異なる補正信号を各区分領域ごとに発生させ
る。この様な改良により、スクリーン全面で、３
つのビームの正確なコンバージエンスができる。
上述の4027においては、表示スクリーンを９個の
区分領域に分調し、３つのビームを各ビームに対
応する３個のポテンシヨメータの調整により各領
域で一点に集める。しかし、補正は改良できる
が、この方法では９個の区分領域を有するので３
つのビームに対して27個の異なるポテンシヨメー
タの調整が必要で、調整に時間がかかる。他の従
来の方法では表示スクリーンを一様な多数の区分
領域に分割し（例えばテクトロニツクス・インコ
ーポレイテツド製690カラー・モニタでは13個）、
更に多数のポテンシヨメータによる関連調整を必
要とする。これら装置に共通の欠点は各独立した
区分領域で幾つかの調整をするために、表示装置
の完全な制御を行う操作者が必要なことである。

最近の技術では補正情報をキーボード又は他の
同等の手段を介してデジタル的に入力して、所望
量のビーム調整をするアナログ信号に変換するデ
ジタル・コンバージエンス装置がある。斯る装置
を開示又は使用したものとして、例えば、ハレツ
トその他による米国特許第4203051号、ソウター
による米国特許第4203054号（これらはIBM社に
譲渡）及びオハイオ州デイトンのシステム・リサ
ーチ・ラボラトリイズ社製SRLモデル382カラ
ー・デイスプレーがある。斯るIBMの装置は
1980年９月IBM社発行のジエイ・レス・デベロ
ツプ（J.Res.Develop）24巻第１号、598ページの
「３ビーム高解像度カラー情報表示のコンバージ
エンス用デジタル・システム」と題したジエイ・
エス・ビーテソンその他による論文にも記述され
ている。SRLのコンバージエンス装置はシステ
ム・リサーチ・ラボラトリー社のアール・イー・
ホルムス及びジエイ・エ−・メイズによる「シユ
ミレーター・ビジユアル・システム用25インチ精
密カラー表示」と題した論文に記述されている。
IBM及びSRLシステム両方に共通の特徴はコン
バージエンス又は他の幾可学的調整を為すために
３つのビームの各々に必要な移動角度を表わすデ
ジタル情報を操作者が入力するのにキーボードを
使用することである。IBMシステムは表示領域
全面の13個の異なる点でビームを個々に調整でき
る、然るにSRLシステムは256個の異なる点で調
整できる。

偏向調整のみができる半自動装置はブリストウ
による米国特許第4099092号に開示されている。
この装置では、CRT表示の前面に配置されたフ
オト・ダイオード・アレイ又は固体素子撮像管及
びデジタル・コンピユーターを補正成分を発生す
るために使用する。この補正成分は後でプログラ
ム可能な固定記憶装置（ROM）を介して従来の
偏向波形に加えられる。

全ての従来技術に共通の欠点はコンバージエン
ス又は幾可学的補正動作を達成する間、システム
の完全な制御を確認する操作者を必要とすること
である。

本発明の陰極表示管（CRT）によれば走査電
子ビームの水平及び垂直位置を表わす情報が得ら
れる。閉ループ補正システムにおいて、CRTは
表示像のコンバージエンス及び幾可学補正の両方
を自動的に制御する様に動作する。

本発明のCRTは螢光体材料の表示スクリーン、
及び電子ビームを表示スクリーンに向けて発生す
る１個又は複数の電子銃を含む点において従来と
同様のCRTと、電子ビームで衝撃すると２次元
内で電子ビームの正確な位置を表わす指示を発生
するために、電子銃及び表示スクリーン間に配置
した位置検出用帰還手段とを有する。本発明の
CRTの一実施例はシヤドウマスクの一面全体に
離間して配置した複数の帰還素子即ち位置検出素
子を有するシヤドウマスク型カラーCRTを含み、
この検出素子により特定の信号が生じる。素子は
通過電子ビームにより走査される際に、所望の正
確な位置情報を含む単一又は複数の信号を発生す
るように構成され、離間して配置される。

本発明のCRTの他の実施例は表示スクリーン
の内面の全体に離間して又は周囲に配置した複数
の小さな帰還素子を有する単色CRTを含む。

当業者にはモノスコープ、フライング・スポツ
ト・スキヤナ及びビーム・インデツクスCRTの
様な種々の装置と本発明のCRTとの間のわずか
な類似点が理解できるであろう。モノスコープは
特定の２次電子放出材料の複数の文字限定領域に
区分されたターゲツトを有する略従来のCRTを
含む。選択した領域に走査ラスタを偏向すると、
選択した文字を限定する指示を生じる。フライン
グ・スポツト・スキヤナは文字限定開口によつて
穴をあけられた不透明材料で被覆された螢光性ス
クリーンを含むことで類似する。選択された開口
に同様の走査ラスタを偏向するとき、指示が生
じ、選択した文字を限定する。当然、ビーム・イ
ンデツクス・カラーCRTは当業者には周知であ
る。これらの主たる特徴は複数のインデツクス縞
のすき間のある配列により、片側が被覆された多
数の縞模様表示スクリーンである。

本発明のCRTの主要な機能はCRT表示システ
ムのコンバージエンス調整及び幾可学的整列の両
方を容易且つ自動的に実行することである（ここ
で「幾可学的整列」とは糸巻歪及び台形歪の如き
像の乱れを補正するために必要なビーム調整のほ
か、表示像の大きさ、位置、直線性、直交性等に
影響を及ぼすために必要なビーム調整の意味を含
む。）。シヤドウマスク型カラーCRTに特に関連
するが、コンバージエンス即ちコンバージエンス
誤差を制御することは複数の電子銃及び共通の偏
向システムを有する単色又はカラーのいかなる
CRTの動作においても重要な問題である。

本発明のCRTの使用に適当な閉ループ補正シ
ステムが、本出願の譲受人であるテクトロニツク
ス・インコーポレイテツドに譲渡され、米国にお
いて本出願と同日（1981年７月６日）に出願され
た、ロナルド・Ｃ・ロビンダー及びダン・Ｆ・デ
ンハムによる米国特許出願No.280、420（特願昭57
−117641号（特開昭58−24186号）に対応）（特公
平１−48553号公報に対応）に開示されている。
説明のために本明細書では斯る米国出願を引用す
る。

CRTの帰還素子は種々の異なる構成でよいが、
シヤドウマスク型CRTで使用するため特に有効
な構成は、垂直脚部及びこれに対して傾斜した傾
斜脚部で直角三角形を形成し、３電子銃側のシヤ
ドウマスク面の所定位置に離間して配置すること
である。特定の実施例では帰還素子は短残光
（rapid−decay）螢光性材料で形成され、帰還信
号を検出する手段は単数又は複数の光電子増倍管
又は半導体光検出器を含む。これらの手段は、特
定の発光スペクトルに反応し、ビームの通過によ
り励起される螢光体から生じる可視スペクトル発
光を検出できる。他の実施例では、素子は同様な
励起で２次電子を放出する材料で形成され、検出
手段は単数又は複数の２次電子用コレクタを含
む。更に他の実施例では素子はマスク面から絶縁
された導電被膜に開口のように形成され、検出手
段は通過ビームにより導電被膜及び／又はシヤド
ウマスクに誘起される電流を検出する手段を含
む。全ての素子はCRTのシヤドウマスクの裏面
に形成されるので、表示像に悪影響を及ぼさな
い。

単色CRTに特に有効な帰還素子構造は、連続
したラスタ線走査により調整することができる小
さなドツト又は点である。帰還素子をCRT表示
スクリーンのアルミニウムで被膜された内面の所
定位置に離間して配置する。素子を充分に小さく
形成できるなら、いかなる表示像の保全にも大き
な影響を与えることなく、可視領域に配置でき
る。どちらの場合においても、上述のシヤドウマ
スクの実施例又は他のものに適当な短残光螢光材
料で形成してよい。

帰還素子の構成にかかわらず、走査励起により
生じる信号は、CRT内の各電子ビームの他のビ
ーム及び各素子の物理的位置に対する正確な位置
を示すタイミング関係を有する。これらのタイミ
ング関係は判別にされ、更にマイクロプロセツサ
又は他の適当な処理装置により処理されて、所望
の幾可学的及びコンバージエンス調整をするため
に必要な補正成分を決定する。補正成分を決定す
ると、この補正成分は上述したIBM、SRL及び
ブリストウの例に開示された装置を含むアナログ
又はデジタルの周知の手段によりコンバージエン
ス及び偏向回路に印加される。

本発明のCRTの主たる効果はコンバージエン
ス調整及び幾可学的補正処理に操作者が必要ない
ことである。更に、これらの補正処理は充分に速
いので周辺の表示システムの通常の動作を妨害す
ることがない。

従つて、本発明の目的は走査電子ビームの正確
な位置決めをする帰還手段を有するCRTを提供
することである。

本発明の他の目的は通過電子ビームにより励起
されて、２次元内で電子ビームの位置を示す帰還
信号を発生する帰還手段を含むCRTを提供する
ことである。

本発明の他の目的は斯る帰還信号を発生できる
帰還手段を有するシヤドウマスク型カラーCRT
を提供することである。

本発明の他の目的は管内の電子ビームの位置を
示す指示を発生する手段を含むシヤドウマスクを
提供することである。

本発明の上述の目的、特徴及び効果は添付図を
参照して行う以下の説明より明らかとなろう。

以下の説明はCRT表示装置の基本的理解のた
めシヤドウマスク型CRTについて行う。

当業者には周知である様に、従来のシヤドウマ
スク型CRTの３つのビームは色忠実度が許容範
囲にある画像を得るためシヤドウマスク開口で一
点に集中しなければならない。デルタ電子銃配置
では、通常各ビームがマスク開口を通るように電
磁界を変調してコンバージエンスを行う。インラ
イン電子銃配置では方法が少し異なるが基本概念
は応用できる。説明を簡単にするため、ここでは
デルタ電子銃配置について説明するが、これは本
発明の限定を意図をするものではない。更には、
本発明はシヤドウマスク型CRTに限定するもの
ではなく、共通の偏向システムを有する複数ビー
ム単色CRTにも応用できる。

第１図はデルタ電子銃CRTのビームをコンバ
ージエンスするために通常必要であるビーム調整
の４つの例を示す。CRT表示スクリーンの操作
者側から見た第１図において、各ビーム位置はビ
ームにより生ずる特定の色、即ち赤、緑及び青を
夫々示す文字Ｒ、Ｇ及びＢを囲む円で示される。
矢印は有効な調整方向を示す。従来の様に、赤及
び緑のビームは第１図中“＋”で示す共通のコン
バージエンス点に向つて又は遠ざかる斜め方向に
動き、一方青のビームは水平及び垂直方向に動
く。実際には、第２図に示す様に赤及び緑のビー
ムが黄色表示を形成するように先ずコンバージエ
ンスし、次に青のビームを空間的に一致させて白
色表示を形成するようにして完全なコンバージエ
ンスを行う。コンバージエンス工程を容易にする
ためCRTスクリーン上に実際に表示する印は任
意に選択すればよい。

コンバージエンス処理を行う基本的従来装置を
第３図に示す。この装置は３要素電子銃構体２２
及びシヤドウマスク２３を有するCRT２０、コ
ンバージエンス構体２４、偏向ヨーク（又は偏向
板）２６、画像信号を発するＺ軸信号源２８、水
平及び垂直同期信号源３０、全体のコンバージエ
ンス及び偏向波形を発生する波形発生器３２及び
発生器３２の縮合波形に或る補正成分を接作者３
６が手動で選択できる手段３４を含む。例えば従
来の装置とは上述したテクトロニツクス・インコ
ーポレイテツド製4027カラー・グラフイツク・タ
ーミナル、IBM及びSRLの装置である。テクト
ロニツクス・インコーポレイテツド製4027では波
形発生器３２及び手動調整手段３４はアナログで
あり、SRL社製装置では波形発生器はアナログ
で調整手段はデジタルであり、IBM社製装置で
は両方ともデジタルである。各社の装置に共通す
る特徴は補正動作を行うために必要な時間中、装
置に操作者３６が必要であることである。上述し
た様に、従来の装置が主要な機能は第１に３つの
電子ビーム６４ａ，６４ｂ，６４ｃをシヤドウマ
スク２３でコンバージエンスさせ、第２に幾可学
的に許容範囲の像を決定させるように操作者が手
動で補正波形を調整することである。第４のシス
テムのブリストウの装置では外部検出装置の操作
者３６が追加され、補正波形は自動的に発生され
るが、操作者を依然必要とする。

第４図は本発明のCRTの一実施例及びこれと
共に使用する閉ループ補正システムを示す。図示
する様に、CRT４０は一方に螢光体被覆表示ス
クリーン４４、他方に３要素電子銃構体４６を有
する管体４２を含む。開口を設けた金属製シヤド
ウマスク４８を電子銃側で表示スクリーン４４に
近接して配置し、後述する様に複数の帰還素子５
０を互いに離間して配置する。帰還素子５０を除
いてはCRT４０は従来のシヤドウ・マスク型カ
ラー・CRTと同様である。

CRT４０の例示的システムは、管体４２のネ
ツク部５２の周囲（又は内部）に取付けたコンバ
ージエンス電磁構体５４及び偏向ヨーク（又は
板）５６、Ｚ軸信号源６０、水平及び垂直偏向信
号源６２及び波形発生器６４を含む。更に、適当
なインターフエイス５８を介してCRT４０の動
作中に現われる帰還信号を検出し、この信号に応
答してCRT内の各ビーム４７ａ，４７ｂ，４７
ｃの位置を示す第２信号を発生する検出回路６６
及び第２信号に応答して発生器６４の総合コンバ
ージエンス及び偏向波形に印加する補正成分を発
生する処理手段即ちプロセツサ６８を含む。

後述する様に、動作中、電子ビーム４７で帰還
素子５０を走査して得た位置情報を用いて、プロ
セツサ６８は発生器６４により発生するコンバー
ジエンス及び偏向波形に印加する補正信号を発生
し、コンバージエンス及び幾可学的補正を行う。
第４図のシステムの更に詳細な説明は上述したロ
ビンダー及びデンハムの特許出願を参考にされた
い。

帰還素子５０は種々の構成が考えられる。或る
構成は、シヤドウマスク４８の電子銃側の表面の
所定の位置に被着した例えばP47螢光体の様な短
残光螢光性材料である。他の構成を以下に掲げ
る。螢光性材料の素子５０に関して、適当なイン
ターフエイス５８はCRT４０の外に面して且つ
管体４２に形成された透明覗き窓に近接して設け
た光電子増倍管である。インターフエイス５８を
示すための第４図の小さな円は、単なる記号であ
り、特定の機械的、光学的又は電気的接続を意味
するものではない。後述する様に、インターフエ
イス５８は他の同等のものでよい。

これまで、説明した帰還素子構成は第５図のも
のも含む。図中の各素子は、CRT表示スクリー
ンの観測者側から見た様に描かれている。シヤド
ウマスクの表面に配列されるので、素子は左右が
逆になる。垂直及び傾斜部材即ち境界標を含む素
子構成は最も確実で明瞭な帰還信号を発生するこ
とが解かつている。必要とする水平及び垂直位置
情報を与えることができる他の素子構成が、上述
した様な本発明から逸脱することなく可能であ
る。しかし、シヤドウマスク又は表示スクリーン
に完全に広がつた、ビームインデツクス管の様な
単一帯の帰還素子は１次元内のみでビーム位置情
報を与えるだけであるので、帰還素子として不適
当である。

特に効果的である帰還素子の実施例を第６図に
示す。素子は直角三角形を形成する、非結合の脚
部８０及び８２を含み、第１脚部即ち立ち上り脚
部８０は垂直方向（電子ビームの副走査方向）に
向けられ第２脚部即ち立下り脚部８２は水平方向
（電子ビームの主走査方向）に対して30゜の角度８
４（脚部８０に対して60゜）に傾斜している。こ
こで用語「立上り」及び「立下り」とは図におい
て左から右へのビーム走査の方向に関してである
（第６図に示した素子は表示スクリーンの操作者
側から見た図である。シヤドウマスクの電子銃側
から見ると、ビーム進行は右から左となり素子は
逆向きになる。）。更に用語「水平」及び「垂直」
はCRT表示装置の電子ビーム偏向に対応する。

第６図の素子の代表的寸法は、高さ８６は約
7.6〜25.4mm、全長８８は約15.2〜44.5mm、水平方
向の脚の幅９０は約0.25〜2.54mm、脚の間隔９２
は脚の幅に略等しい。装置の特性によつては他の
寸法であつてもよい。ここで、重要なことは素子
により走査中の電子ビームの位置を検出し、この
検出により生じる信号を明確に認識することであ
る。更に、高さ８６は走査ビームを垂直方向で調
整するに充分であり脚部８０からはずれることな
くコンバージエンスを得るために必要な長さであ
る。脚部間隔９２は、たとえ垂直面で素子が走査
されても、２つの別個の信号を確実に発生する距
離である。脚部８０及び８２の一定且つ等しい水
平幅９０を２つの信号の振幅及び周期が同じにな
るように選択する。例えば30゜の角度８４は脚８
２がシヤドウマスク４８の開口と一直線になるよ
うに選択される。しかし、開口の直径の関係、ビ
ーム直径及び素子の全長は開口配列で素子構成の
配置誤差により生ずる不均一を最小限にするの
で、後者の特性は厳密ではない。同様の素子構成
がインライン電子銃配置のシヤドウマスク管及び
単色管にも使用できる。

第７図はシヤドウマスク４８の電子銃側の表面
を示す。ここで“＋”で示す帰還素子５０は、第
４図の側面図から解る様に、この素子は規則的に
離間された配列を形成するようにシヤドウマスク
表面上に配置される。設計上の選択により、素子
を点線の枠９４で表わす所定の保証領域内の全体
を設けてもよい。各素子は、CRTの３つのビー
ムが正確にコンバージエンス及び配列される表示
面積の区分領域の中心を定めるので、使用する素
子の数及び位置は補正の精度を決定する重要な要
素である。第７図に示すパターンでは、17個の異
なる位置即ち中心、上下、左右、４隅及びこれら
の間の同様の点でコンバージエンス及び幾可学的
補正ができる。総合的にデジタルコンバージエン
スを使用した装置に関しては、例えば30乃至256
個の等間隔で更に小さい多くの配列及び素子を必
要とする。後述するように各帰還素子５０を走査
電子ビームにより個々に調べてもよく、コンバー
ジエンス及び補正動作は同時に点毎に即ち表示全
体で行われる。

第４図のCRT及びシステムと共に使用する代
表的位置検出回路を第８図に示す。帰還素子５０
は螢光性材料で形成され、従つてセンサ５８は光
電子増倍管として簡略して示す。第８図の回路は
所定の一連の切換え入力信号に応答して出力状態
が交互に変わるトグル・フリツプ・フロツプ１１
０、トグル１１０の出力状態をアナログ量に変換
するランプ発生器１１２及びアナログ量をデジタ
ル量に変換するアナログ・デジタル変換器
（ADC）１１４を含む。ランプ発生器１１２は増
幅器１１６及びコンデンサＣに蓄積した電荷を制
御するトランジスタ・スイツチＱ１，Ｑ２を含
む。ADC１１４はデジタル発振器１１８、デジ
タル計数用カウンタ１２０、デジタル・アナログ
変換器１２２及びカウンタの計数値がコンデンサ
の充電電荷に相当するようになるとカウンタ１２
０の計数を停止させ、ランプ発生器１１２をリセ
ツトする比較器１２４を含む。光電子増倍信号の
振幅を制御する増幅器１２６が第８図の回路に含
まれる。この回路の機能は特定のラスタ線分の水
平及び垂直位置を表わすデジタル・タイミング信
号を供給することである（用語「ラスタ線分」は
本発明をラスタ走査型の装置に限定するものでは
ない。）。当業者には明らかな様に、本発明はダイ
レクト・ビーム（即ちカリグラフイツク）型の装
置にも応用でき、有用である。

第８図の回路の動作は第９図の信号図を参照し
て、理解されるであろう。例えば表示領域の左中
央端の素子の様な選択された帰還素子に関して表
示領域の中央を通過する赤色の線の様な、特定の
走査線の位置を決定するためには選択された素子
の両方の脚部を横切るように、充分な長さの走査
線を発生させることのみが必要である。第１の横
断走査は走査線の水平位置を表わす信号を発生さ
せ、第２の横断走査は走査線の垂直位置を表わす
信号を発生させる。同一走査線の３つの色要素の
各々に対して処理を繰り返すことにより、コンバ
ージエンス又は他の空間的関係を制御するために
必要な調整が敏速にできる。表示領域に関して物
理的位置を知ることより、幾可学的補正を行うに
必要な調整ができる。

第９図は第８図の回路に印加されるＺ軸Ｚ及び
帰還PMT信号、トグル状態（TOGGLE）及びこ
れに応答して生ずるコンデンサの電荷Ｃを示す。

TOGGLE及びＣ信号には２組あり、一方は帰
還素子の第１の横断走査用であり、他方は帰還素
子の第２の横断走査用である。第９図はＺ軸信号
により生ずる走査線LINEを示す。素子の２つの
脚部８０及び８２に関係する発生線分即ち走査線
の位置を簡略的に示すため、第６図の帰還素子を
走査線信号に重ねてある。LINE曲線の水平座標
の時間及び距離の両方を測定する。

選択された走査線が発生する前の時刻t₀におい
て、プロセツサ６８は適当な制御信号を発生し、
トグル１１０を高出力状態にセツトし、カウンタ
１２０を初期状態即ち零にセツトする。この状態
において、増幅器１１６の入力端は接地され、コ
ンデンサＣは放電する。次に水平偏向が始まり、
CRT内の３つのビームは表示領域を左から右に
移動し始める。選択した帰還素子５０に到達する
前の所定時刻t₁において、例えば赤の如き電子ビ
ームに対するＺ軸信号は均一な輝度の掃引線を生
ずるように一定の振幅に維持される。これと同時
に、緑色及び青色電子銃へ印加するＺ軸信号を零
にセツトする。プロセツサ６８は適当な制御信号
を発生し、図中で上のトグル曲線で示すように、
トグル１１０を低出力状態にする。トグル１１０
の低出力状態により、トランジスタＱ１が非導通
になる様にバイアスされ、コンデンサＣは充電を
始める。これを第９図の上のＣ曲線で示す。時刻
t₂では、赤色のビームは素子５０の立上り脚部８
０を衝撃し、素子の材料を発光させ、第１帰還指
示をする。光電子増倍管５８はこの指示を検出し
第1PMTパルス１４０を発生する。PMTパルス
１４０を印加すると、トグル１１０の出力は高出
力状態に復帰し、その結果増幅器１１６の入力端
は再び接地され、コンデンサＣの充電動作が終了
する。次に適当な制御信号が発生し、後述するよ
うにトグル信号が次のPMTパルス１４２に応答
するのを妨げる。この時でコンデンサＣの電荷は
一定な輝線セグメント１４４の出発点から素子５
０の立上り脚部８０に出合う即ち交差する時点ま
での水平方向距離及び経過時間を表わすアナログ
量である。

走査線１４４を決定するＺ軸信号は有効な帰還
信号を発生するに足りる振幅が必要であることに
留意されたい。この振幅は少なくとも装置の操作
者が見ることができる掃引線を発生するに必要な
大きさである。

第８図の回路の次の動作の前に、適当な制御信
号が発生され、カウンタ１２０は計数し始める。
この様に発生し、Ｄ／Ａ変換器１２２によりアナ
ログ量に変換されるデジタル計数値がコンデンサ
Ｃに充電された電荷量に相当する値に達すると、
比較器１２４は計数を停止させ、コンデンサＣを
放電させる信号を発生する。停止時において、カ
ウンタ１２０の計数値は上述の如く水平距離及び
時間を表わすデジタル量である。このデジタル表
示は素子５０の立上り脚部８０により表わされる
垂直面での走査線１４４の位置を表わす。

水平基準に関して走査線１４４を位置づけるた
めに、第８図の回路は再び初期状態とし、水平走
査動作を繰り返す。時刻t₁で一定輝度走査線１４
４が開始し、トグル１１０には信号は印加されず
トグルは第９図の下のTOGGLE曲線により示す
様に高出力状態を維持する。時刻t₂で走査ビーム
が素子５０の立上り脚８０と交差すると、生じた
PMTパルス１４０はトグル１１０を低出力状態
に切換え、コンデンサＣの充電を開始させる。こ
れを第９図の下のＣ曲線で示す。時刻t₃でビーム
が素子５０の立下り脚部８２と交差する時生じた
第2PMTパルス１４２はトグル１１０を高出力状
態に復帰させ、充電動作を終了させる。Ａ／Ｄ変
換器１１４の再開始動作によりカウンタ１２０内
で発生するデジタル信号は走査線１４４及び２個
の素子脚部８０，８２の交差点間の水平距離及び
経過時間を表わす。立下り脚部８２の傾斜によ
り、デジタル信号は素子５０に関する走査線セグ
メント１４４の垂直位置を示す。素子５０の正確
な物理的位置が既知であるなら、この垂直位置の
情報を用いて例えば、検出した経過時間と素子５
０の既知の物理的位置に相当する経過時間との間
の誤差を所定の範囲以下に減少させる方向に、走
査線１４４を移動させて幾可学的補正を行うよう
にしてもよい。しかし、コンバージエンスをする
ために素子の物理的位置を知る必要はない。

非飛越しラスタ走査型式での使用上、第８図の
位置検出回路及びプロセツサ６８は選択した帰還
素子５０の最初の水平走査期間に得た情報を同一
の素子の次に続く走査前に充分敏速にデジタル化
及び蓄積できる。従つて、連続したラスタ線を発
生するに必要な時間以内で特定の走査線に対する
水平及び垂直位置情報が得られる。特定の線分及
び帰還素子に対して、赤色ビームの情報を得て且
つ蓄積した後、緑色及び青色ビームに関して相当
する情報を得るため上述の工程を繰り返す。この
状態を第１０図に示す。水平位置情報は特定の色
の走査に関して同じであるので、上述の２つの動
作のうちどちらを先に行つてもよい。ここでは垂
直情報を得るために使用する線分が３色の各々に
ついて同じであることが必要である。

この様にして得た情報はかなり敏速に分析さ
れ、それについては上述のロビンダー及びデンハ
ムの特許出願に開示されている。コンバージエン
ス波形に加える補正成分を計算するために使う特
定な処理即ちアルゴリズムは熟練した設計者の設
計上の選択による。斯る選択には、コンバージエ
ンスを得るまでビームを１工程づつ繰り返して移
動させる単に繰り返しの解決法、必要な補正量を
計算し、ビームを１回移動させる単に数学的解決
方法及びビームを繰り返し、１工程ごとにコンバ
ージエンス誤差の程度に関係してビームを移動さ
せる混成即ち前者２つの中間の解決法を含む。実
際には各経過時間の差が所定の限界以下に減少す
るとコンバージエンスが得られる。特定のシステ
ムに最も適当である解決法は、計算に必要な時
間、及び実際の計算の速度、及び能力に依存す
る。

上述の様に、補正工程は所定の工程に従つて自
動的に又は操作者の制御により行なわれる。自動
的に行うとき、線分１４４は非常に速く且つたま
に現われるので操作者は実際上ほとんど気が付か
ない。60Hzの画像ラスタとすると、各線分の試験
は1/60秒以内であり、初期ウオーム・アツプ後
は、補正の時間間隔は数時間である。たとえそう
でも、いかなる中断も許されず、補正処理の手動
による機能停止又は開始を必要とする表示写真に
も応用できる。手動制御を行なうのに必要な回路
は当業者には周知である。

上述では帰還素子５０はシヤドウマスク４８の
電子銃側表面に塗布した短残光螢光体により形成
されるとした。好適な螢光体材料はP46及びP47
螢光体である。P46及びP47螢光体の発光は夫々
黄色範囲及び紫外線範囲である。両螢光体は残光
時間がかなり短いのでビームの通過を明瞭に示す
ことができる。螢光体及びセンサ５８は例えば上
述した光電子増倍管の様な、螢光体の放射線に適
合するセンサが選ばれる。光電子増倍管又は他の
光学式センサに関して、当然、透明窓即ち覗き窓
をCRT管体の側壁に設けることが必要である。
ここで注意すべきことは、センサが受ける発光に
電子ビームの通過により生じる光以外の光が混じ
るのを防止することである。この様な考察は当業
者、特にビームインデツクス管技術に関連した分
野に従事する当業者には明らかである。

帰還素子は電子ビームが通過することによる衝
突で２次電子を放出可能な材料で形成してもよ
い。この場合、インターフエイス５８は管体の内
部に配置され、外部から適当な導体を介してアク
セスできる２次電子用の適当な単一又は複数のコ
レクタを含む。周知の２次電子放出材料は一酸化
マグネシウム（MgO）である。２次電子用コレ
クタの構成及び設置は例えばモノスコープ型の文
字発生器管の設計及び製造に携わる当業者には周
知である。

シヤドウマスク４８の表面上の帰還素子５０の
大きさ及び配置は多少の制限はあるが設計上の選
択による。上述した様に第１に考慮すべき事柄は
帰還素子を走査することにより生ずる信号が明瞭
且つ判別し得るものであることである。従つてこ
の素子はビーム調整の制限された範囲内で有効な
信号を発生できるように充分大きく、しかし適切
な分離ができるように充分小さくなければならな
い。仮に、帰還素子が互いに接近しすぎると、或
る信号素子の異なる構成部分により生じる各信号
を区別し、更に第１素子の構成部分及び隣接する
素子の他の構成部分により生じる信号を区別する
ために処理能力がプロセツサ６８に要求される。
コンバージエンス又は他の補正処理の初めにおい
て、ビームが総合的配列誤差を有すると、各信号
の後者の設定を行なう。コンバージエンスを得る
ために通常必要なビーム調整量は254mm×190mmの
表示領域に対して±3.2mm程度であり、約12.7mm
×25.4mmの帰還素子がコンバージエンス及び幾可
学的補正に適当である。当然これら素子の間隔は
表示領域の大きさと同様に素子の大きさ及び個数
に依存する。

帰還信号は、電子ビームがシヤドウマスクの鉄
を主成分とする材料に衝突する際に生じるＸ線放
射を含んでもよい。シヤドウマスクの材料は比較
的に原子番号が大きい（highZ）ので、銅の様な
小さな原子番号（lowZ）の材料でマスクの帰還
素子が存在しない領域を被覆すると、通過する電
子ビームに応答して、Ｘ線放射を発することがで
きる帰還素子５０の配列になる。必要であれば、
シヤドウマスクをタングステンの如き、更に原子
番号の大きい材料の第１層で被覆して、Ｘ線放出
を一層に増進してもよい。使用する特定の材料の
Ｘ線スペクトルに最適な半導体検出器を管内に配
置して、帰還信号を検出してもよい。

第４の選択として、帰還素子５０をシヤドウマ
スク４８の電子銃側の表面上に被着した導電性及
び絶縁性被膜状の開口のように形成してもよい。
この素子を形成する工程は次の様である。

１シヤドウマスクの表面を適当な絶縁材料で被
覆する。

２この絶縁材料を適当な金属又は他の導電性材
料で被覆する。絶縁材料及びシヤドウマスク４
８を共に、導電物質／絶縁物質／導電物質のサ
ンドイツチ構造になる。

３周知のフオト・エツチング技術を使つて、所
望の帰還素子５０の形成する形状に、絶縁性及
び導電性材料を共に除去する。

この様に形成すると、帰還素子５０はシヤドウ
マスクを除いて導電性及び絶縁性材料の被着層全
体に広がつた特定の構成の複数の開口を含む（初
めに、シヤドウマスクの貫通孔を形成する非常に
小さい開口が注意深く保たれる。）。

外部電気接続（接合部５８の第４実施例）をシ
ヤドウマスク４８及び導電層の両方に設けると、
通過電子ビームの正及び負の両方の指示を検出で
きる。ビームが素子の開口により定めた領域にあ
る時（第１状態）、ビーム電流がシヤドウマスク
内に誘起される。ビームが表示領域のどこか他の
位置にあるとき（第２状態）、ビーム電流は導電
被覆内に誘起される。第１状態は正の指示、第２
状態は負の指示と考えてよい。当然、全体のサン
ドイツチ状のもの全体に広がり小さなドツトで定
めた開口をビームが通過する時、或るビーム電流
はシヤドウマスク４８に誘起される。この電流を
敏速に帰還電流と区別する。所望の補正信号を発
生するための帰還電流の処理は上述した概略的工
程で行なう。

これまでは主にデジタル配置電子銃型CRTに
ついて説明したきた。しかし、本発明は３個以上
の電子銃を有するCRTにも応用できる。第１１
図はコンバージエンスを得るために通常使用する
４段階のビーム調整の指示を有するインライン型
CRTの水平配置ビームを示す。前と同様に、各
電子銃を特定の色即ち赤色、緑色及び青色を夫々
表わすＲ、Ｇ及びＢを囲む円で表わす。中心ビー
ムを固定し、即ち偏向によつてのみ動くように
し、一方、外側のビームはコンバージエンスを得
るに必要な平面で動かせる。このコンバージエン
スを得て、維持するための本発明による工程は第
１０図を用いて行つた上述の説明から理解でき
る。赤色及び緑色ビームをコンバージエンスし、
次に青色ビームを一致させる代りに、外側の２個
のビームを中心に向つて移動させる。信号検出及
び時間評価工程のその他の説明は前と略同様であ
る。

以上の説明は主に自動ビームコンバージエンス
について行つたが、基本的概念を周知の種類の幾
可学的歪の自動補正に応用できる。この様な補正
をするため、各帰還素子の既知の物理的位置に関
する各被コンバージエンス走査線の所望位置を知
ることのみが必要である。物理的位置は製造工程
中の物理的測定により決定してもよく、又はそれ
自体の補正システムにより得てもよい。一度、表
示ラスタをコンバージエンスし、幾可学的許容値
に調整すると、帰還素子に関する特定の走査線の
検出位置（t₁，t₂及びt₃で表わす。）は簡単に蓄積
でき、その後の自動検出、比較及び調整によりそ
の位置を維持できる。

当業者には明らかな様に、CRT内の帰還素子
の基本概念はシヤドウマスク型カラーCRTに限
定されるものではなく、単一又は多電子銃を有す
る単色又はカラーの他のCRTにも同様に応用で
きる。シヤドウマスクCRTのビーム・コンバー
ジエンスに関する大部分の原理は単一の共有偏向
システムを有する複数ビーム単色CRTにおける
ビーム・コンバージエンス制御に応用できる。例
えば、単色表示システムは周知であり、このシス
テムでは、２個以上の電子ビームが表示手段を横
切つて平行に偏向されて、ラスタ線数が増加し、
フレーム速度が減少した画像ラスタを発生させ
る。この様なシステムでは、正確なコンバージエ
ンスよりむしろ正確なビームコンバージエンス誤
差の方が重要である。当然、幾可学的補正はシヤ
ドウマスクを使用してもしなくても、カラー及び
単色CRTで重要である。

以上、明細書中で用いた用語及び表現は本発明
を限定するものではない。又、上記説明は本発明
の好適な実施例について行つたが、本発明の要旨
を逸脱することなく種々の変更及び変形を成し得
ることは当業者には明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のデルタ配置電子銃、シヤドウマ
スク型CRTに用いるビーム調整を示す略図、第
２図は第１図のビームをコンバージエンスするた
めに通常用いる手順を示す略図、第３図は従来の
補正システムのブロツク線図、第４図は本発明の
CRT及びそれを使用する閉ループ補正システム
を示す構成図、第５図は本発明のCRTと共に使
用するに好適な帰還素子の構成例を示す略図、第
６図は特に有効な帰還素子の構成を示す拡大図、
第７図は帰還素子の適当な配列を示す本発明の
CRTのシヤドウマスクを示す正面図、第８図は
第４図のシステムの一部を形成する位置検出回路
を示すブロツク線図、第９図は第８図の回路で動
作中に生じる信号を示すタイミング・チヤートを
示す線図、第１０図は第４図のシステムの動作中
に生じる特定の時間関係を示す第６図の帰還素子
の略図、第１１図は従来のインライン電子銃配置
CRTにおいて用いるビーム調整を示す略図であ
る。図中において、４４は表示面、４６は電子銃、
４７は電子ビーム、４８はシヤドウマスク、５０
は位置検出素子、５４はコンバージエンス構体、
５６は偏向手段を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１蛍光体の表示スクリーンと、該表示スクリーンに向かう電子ビームを発生す
る電子銃と、該電子銃及び上記表示スクリーン間に配置され
たシヤドウマスクと、該シヤドウマスクの表面上の所定位置に配置さ
れ、上記電子ビームの主走査方向にほぼ直角と斜
めである直角三角形の２つの脚部を形成する形状
であり、上記電子ビームの走査に応じて放射出力
を発生して、上記電子ビームの２次元の位置を表
す情報を与える帰還素子とを具えた陰極線管。