JPH0429178B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の技術分野］ 本発明は電子銃に係り、特にカラー受像管用電
子銃に関するものである。 ［発明の技術的背景と問題点］ 第１図に示すように一般にカラー受像管１０は
ガラス外囲器１１内に封入された電子銃１２によ
り射出される複数の電子ビーム１３を外囲器外の
偏向装置１４により偏向走査し、シヤドウマスク
１５に穿設された多数の開孔を介して螢光面１６
に射突発光させてカラー映像を現出するものであ
る。 ここで電子銃１２は３本の電子銃を一直線上に
配列した、いわゆるインライン型と呼ばれる構造
が一般的である。 また偏向装置による偏向磁界については、水平
偏向磁界は強い糸巻状、垂直偏向磁界は強い樽形
状を呈する非斉一磁界とし、画面周辺部で３本の
電子ビームを一致させる、いわゆるセルフコンバ
ーゼンス方式と呼ばれる磁界分布を形成するのが
一般的である。 このような偏向磁界中を電子ビームが通過する
と、電子ビームは偏向収差と呼ばれる歪みを受け
る。この結果画面周辺部では電子ビームの形状は
第２図に示すように著しく歪んだものとなる。即
ち水平軸端部２１では横長となり、対角部２２で
は横長の輝点２３と縦長のハロー部２４とからな
る。この為に画面周辺部では解像度が劣化しフオ
ーカス均一性が損なわれる。このフオーカス均一
性は特に偏向角が100°〜110°と大きくなるに従い
著しく劣化し大きな問題となる。 次に従来最も一般的なバイポテンシヤル型電子
銃の構造について第３図により説明する。電極配
列としては、陰極３０、第１グリツド３１、第２
グリツド３２、第３グリツド３３及び第４グリツ
ド３４が中心軸３５上に配置される。このうち陰
極３０、第１グリツド３１及び第２グリツド３２
は三極部と呼ばれ、第３グリツド３３と第４グリ
ツド３４で主レンズ部３６を形成している。そし
て例えば、陰極３０には約150V、第１グリツド
３１は接地、第２グリツド３２には約500V、第
３グリツド３３には約5kV、第４グリツド３４に
は約25kVの電圧が夫々印加される。従つて、陰
極３０、第１グリツド３１及び第２グリツド３２
の三極部は電子ビームの発生と主レンズ３６に対
する物点を形成し、第３グリツド３３と第４グリ
ツド３４の主レンズ３６部により螢光面上に電子
ビームスポツトを集束させる。また第２グリツド
３２と第３グリツド３３ではブリフオーカスレン
ズ３７が形成され、主レンズ３６に対して電子ビ
ームを予備集束する作用を有している。 このような電子銃に於て、電極開孔径を非回転
対称とすることによつて電子ビーム形状を変化さ
せる提案が試されている。例えば米国特許第
3919583号では第１グリツドの開孔径を縦長とし、
第２グリツドの開孔径を横長とし、三極部のみを
非回転対称としている。即ちこのような構成とす
ることによつて電子ビーム形状を画面上において
著しく縦長とするものである。但しこの例はビー
ムインデツクス方式カラー受像管に適用するもの
で、一般にビームインデツクス管とその動作原理
から電子ビーム形状を著しく縦長とする必要があ
るためである。上記例と類似の例が米国特許第
4322655号にも示されている。この例も第１グリ
ツドの開孔径は縦長とされており、主レンズ部も
非回転対称な開孔径を有しているが、その作用効
果はあくまでも電子ビームの形状を縦長とするこ
とにある。次に米国特許第4143293号に示されて
いる例では、第１グリツドの開孔径を縦長とされ
ており、第２グリツドと第３グリツドの間に補助
電極を挿入しこの部分の開孔径も非回転対称とし
ている。この例でもその作用効果とするところは
電子ビームの形状を画面中心部において縦長とす
ることにあるが、補助電極を必要とする難点を有
している。 また特開昭56−149755号公報に示されるよう
に、第３グリツドと第４グリツドの開孔部に形成
される筒状縁部の長さを所定の長さに設定して画
面中心部で電子ビーム形状を縦長とする例もあ
る。また更に米国特許第4242613号に示されてい
るように、第１グリツドの開孔部形状を相互に直
交した伸長形断面に形成し、水平方向と垂直方向
の電子ビームの収束に所定量の差異を持たせるこ
とによつて偏向収差を軽減しようとする例も提案
されている。 しかし乍ら以上の何れの例の場合も、例えば画
面中心部で電子ビーム形状を縦長とする方法は偏
向収差を軽減する効果は有しているものの、反面
画面中心部での解像度が劣化してしまう欠点を有
している。即ち電子ビーム形状が縦長であるため
特に横線が太る欠点を有している。 或は特開昭54−150961号公報に示されているよ
うに三極部に補助電極を２個追加し、いわゆるダ
イナミツクフオーカスとする例もあるが、この場
合は新たに駆動電源を必要とする難点がある。 ［発明の目的］ 本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、画
面中心部の解像度を劣化させることなく周辺部の
解像度を向上し、且つ比較的簡便な方式でこの目
的を達成する電子銃を提供することを目的とす
る。 ［発明の概要］ 本発明はプリフオーカスレンズ部で第１の非回
転対称レンズを形成し、主レンズ部で第２の非回
転対称レンズを形成し、第１の非回転対称レンズ
を電子ビームに対して水平方向よりも垂直方向に
集束作用が強く働き、第２の非回転対称レンズを
逆に垂直方向よりも水平方向に集束作用が強く働
くように、即ち第１の非回転対称レンズと第２の
非回転対称レンズが互に直交するように構成し、
水平方向と垂直方向の集束作用が異なることを利
用して画面全体の解像度を均一とするものであ
る。 ［発明の実施例］ 以下に具体的実施例を用いて本発明の電子銃を
詳細に説明する。第４図は第１の非回転対称レン
ズと第２の非回転対称レンズの概要を示したもの
である。即ち、物点４０、第１の非回転対称レン
ズ４１及び第２の非回転対称レンズ４２が中心軸
４３上に配列され、第１の非回転対称レンズ４１
と第２の非回転対称レンズ４２は互に直交してい
る。 ここでまず第１の非回転対称レンズと第２の非
回転対称レンズの作用を各々別個に考える。第５
図は第１の非回転対称レンズのみで得られる電子
ビームの形状であり、第５図に示すように水平軸
５０方向に長い楕円形の輝点が得られる。即ち第
１の非回転対称レンズは水平軸５０方向よりも垂
直軸５１方向に集束作用の強いレンズであること
が判る。 次に第２の非回転対称レンズのみで得られる電
子ビームの形状は第６図に示すように垂直軸６１
方向に長い楕円形の輝点が得られる。即ち第２の
非回転対称レンズは垂直軸６１方向よりも水平軸
６０方向に集束作用の強いレンズであることが判
る。 さてこのような第１の非回転対称レンズと第２
の非回転対称レンズを組み合わせた場合の電子ビ
ームの形状は第７図ａに示すように第１と第２の
非回転対称レンズの総合作用によりほぼ真円の輝
点が得られる。次にフオーカス電圧を下げてレン
ズ作用を強めると第７図ｂに示すように水平軸７
０方向にハロー７２が現われる。これは第１の非
回転対称レンズが垂直軸方向に集束作用が強いた
めに第２の非回転対称レンズに対する垂直軸方向
の入射位置が水平軸のそれよりも中心軸に近いこ
とにより第２の非回転対称レンズから受ける球面
収差が少ないことによるものである。即ち結果と
して電子ビームは垂直軸方向の球面収差は少ない
ことになる。 ここで第１の非回転対称レンズを三極部ではな
くプリフオーカス部で形成する理由は次の通りで
ある。即ち、三極部は主レンズに対する物点形成
部であるために、一般に三極部を非回転対称とし
た場合には物点そのものが非対称となつてしま
う。物点そのものが非対称となつている場合に
は、主レンズ系でこれを補償することは実質的に
不可能であつて、仮に補償しようとしても非点収
差が付ずいして発生し実用的ではない。 先にあげた種々の例では、縦長の電子ビーム形
状を得るために一般的には第１グリツドの開孔
径、即ち三極部を非回転対称とする例が多いのも
この理由によるものである。即ち三極部で形成さ
れた非対称な電子ビームは主レンズ系でその形状
が変形し難いがために主レンズ系を通過して画面
上に収束される。 一方、プリフオーカスレンズは、三極部で形成
された電子ビームに対して予備収束する作用を持
つものである。従つて物点としての電子ビームそ
のものの性質を変えてしまう作用はない。一般に
プリフオーカスレンズの場合には、球面収差に相
当する離軸電子ビームに対してのみ作用するか
ら、ここで受けた離軸電子ビームの非対称性は主
レンズ系で補償することが可能である。従つてプ
リフオーカスレンズと主レンズ系とで非回転対称
レンズを組み合せた場合のみ、所望の電子ビーム
形状、即ち特に縦長ではなく真円に近い電子ビー
ム形状が得られることになる。従つて特開昭55−
136422号公報に示されているように、三極部の第
１グリツドの開孔部形状を横長とし、第４グリツ
ドの開孔部形状を縦長とする例では、三極部が非
回転対称であるために画面上での電子ビーム形状
を非点収差を生ずることなく真円に近づけること
は極めて困難である。 次に第１の非回転対称レンズを得るための具体
例を第８図に示す。第３グリツド８０の第２グリ
ツド（図示せず）に対向する側の開孔部は、ほぼ
真円の貫通する開孔８１と伸長形の段差８２から
形成されている。この段差８２は垂直軸８３と平
行に形成される。このような開孔は例えば、開孔
８１の直径は1.10mmと充分大きく取り、段差８２
の高さ８４は0.26mm、幅８５は1.20mmとするとよ
い。第１の非回転対称レンズの強さは段差８２の
高さ８４及び幅８５の形状を適宜選択することに
より得られる。例えば第１の非回転対称レンズを
更に強くする場合は、段差８２の高さ８４を高く
しても得られる。 第９図は第１の非回転対称レンズを得るための
他の実施例を示すもので、第２グリツド１００の
第３グリツド（図示せず）に対向する側に貫通す
る開孔１０３を含み水平軸１０１と平行な伸張形
段差１０２を設けたものである。例えば段差１０
２の高さは0.2mm、幅１０４は1.0mm程度とすれば
よい。 第８図と第９図の例を同時に組み合わせた場合
は非常に強い第１の非回転対称レンズを得ること
ができる。 次に第２の非回転対称レンズを得るための具体
例を第１０図に示す。第４グリツド１１０の開孔
部１１４形状を水平軸１１１方向に長い楕円形と
すればよい。その具体的寸法は、例えば楕円の短
径１１２を3.85mm乃至3.88mm、長径を3.90mm程度
とすることによつて充分目的に沿う非回転対称レ
ンズを形成することができる。即ち第１の非回転
対称レンズによる集束作用の結果第２の非回転対
称レンズに対する垂直軸方向の入射位置が水平軸
のそれよりも中心軸に近いので第２の非回転対称
レンズの強さは第１の非回転対称レンズ程強くな
くても全体としては大きな作用をもたらす。従つ
てこの短径と長径の差はわずかであつても電子幾
何工学的には充分な作用をもたらし、短径／長径
の比率を大きくする程当然その作用も大となる。
また第１１図に示すように第３グリツド１２０の
第４グリツド（図示せず）に対向する側の開孔部
１２４を垂直軸１２１方向に長い楕円形としても
よい。この場合の短径１２３と長径１２２は第１
０図と同様に設計すればよい。また第１０図と第
１１図の実施例を同時に組み合わせることによつ
てさらに強い非回転対称レンズを形成することが
できる。 或は更に他の実施例として、第１２図に示すよ
うに３つの開孔を含む一体化電極１３０の開孔部
の筒状縁部の高さ１３１を選択することによつて
も得られる。即ち一般に筒状縁部の高さ１３１は
開孔部径１３２の1/2以上であれば、ほぼ回転対
称な静電レンズが得られるが、この場合には逆に
筒状縁部の高さを低く、例えば開孔部径3.90mmに
対して筒状縁部の高さを1.0mmとすることで非回
転対称レンズを得ることができる。また第１２図
と同様の考え方で、第１３図に示すように絞り成
形ではなく厚板１４０に開孔部１４１を打抜き成
形した一体電極の場合は第１２図の場合よりも開
孔部径を大きくとることが出来るので大口径のレ
ンズに好適である。即ち、例えば第４グリツドの
開孔部径１４１を4.52mmとした場合、その厚み１
４２を1.5mm程度とするとよい。 以上の実施例はバイポテンシヤル形電子銃を基
本とするものについて説明したが、第１４図に示
すような複合形電子銃にも本発明を適用すること
ができる。即ち、陰極１５０、第１グリツド１５
１、第２グリツド１５２、第３グリツド１５３、
第４グリツド１５４、第５グリツド１５５及び第
６グリツド１５６が順次配列されている。そして
之等の各電極には代表的印加電圧として、陰極１
５０には150V、第１グリツド１５１は接地、第
２グリツド１５２には600V、第３グリツド１５
３には7kV、第４グリツド１５４は第２グリツド
１５２と同電位、第５グリツド１５５は第３グリ
ツド１５３と同電位、第６グリツド１５６には
25kVが夫々印加されている。この電子銃では陰
極１５０、第１グリツド１５１及び第２グリツド
１５２で三極部を形成し、第２グリツド１５２と
第３グリツド１５３でプリフオーカスレンズ１５
７を形成し、第３グリツド１５３、第４グリツド
１５４及び第５グリツド１５５で補助レンズ１５
８を形成し、第５グリツド１５５と第６グリツド
１５６で主レンズ１５９を形成する。従つて第１
４図の複合形電子銃の場合は、第２グリツド１５
２と第３グリツド１５３で形成されるプリフオー
カスレンズ１５７部に非回転対称レンズを、第５
グリツド１５５と第６グリツド１５６で形成され
る主レンズ１５９部に第２の非回転対称レンズを
夫々構成すればよい。 第１５図ａ及びｂは本発明の電子銃によつて得
られる画面中心部及び周辺部の電子ビーム形状を
示したものである。即ち電子ビームの中心部及び
周辺部の縦と横の比及び輝点とハローの比ｂ／ａ
及びｄ／ｃは電子ビームの歪み度合を表わす目安
となるものであつて、何れも1.0に近い程良好と
なる。本発明を適用した電子銃の一例では、下表
に記す値が得られた。

【表】 即ち、従来に比して本発明例では画面中心部で
は約22％、画面周辺部約26％、平均的に約25％の
改善がなされている。 ［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、画面中心の解像
度劣化をもたらすことなく画面周辺の解像度を大
幅に改善することができ、またその構造も比較的
簡単な電子銃を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はカラー受像管の構成を示す概略図、第
２図は第１図のカラー受像管の画面上の電子ビー
ム形状を説明するための模式図、第３図バイポテ
ンシヤル形電子銃の構成を示す概略図、第４図は
本発明の概念を説明するための模式図、第５図は
第４図の電子ビームスポツト形状を説明するため
の模式図、第６図は第４図の電子ビームスポツト
形状を説明するための模式図、第７図ａ及び第７
図ｂは同じく第４図の電子ビームスポツト形状を
説明するための模式図、第８図は本発明の実施例
による電極を示す要部の概略図、第９図は同じく
本発明の実施例による電極を示す要部の概略図、
第１０図及び第１１図は電極の開孔部を示す概略
図、第１２図及び第１３図は本発明の他の実施例
による電極を示す概略図、第１４図は複合形電子
銃の構成を示す概略図、第１５図ａ及び第１５図
ｂは画面上での中心部及び周辺部での電子ビーム
形状を説明するための概略模式図である。 ３７，１５７……プリフオーカスレンズ、３
６，１５９……主レンズ、４１……第１の非回転
対称レンズ、４２……第２の非回転対称レンズ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電子ビームを発生する陰極、第１グリツド、
   第２グリツドおよび第３グリツドを少なくとも有
   し、陰極、第１グリツドおよび第２グリツドによ
   り形成された三極部、第２グリツドおよび第３グ
   リツドにより形成されたプリフオーカスレンズ
   部、主レンズ部よりなる電子銃において、前記プ
   リフオーカスレンズ部は水平方向よりも垂直方向
   に集束作用が強い第１の非回転対称レンズを形成
   し、前記主レンズ部は垂直方向より水平方向に集
   束作用が強い第２の非回転対称レンズを形成し、
   前記第２グリツドと第３グリツドの対向面にはそ
   れぞれ電子ビームに対応する実質的に円形開孔部
   を有し少なくとも一方の電極の対向面には垂直方
   向または水平方向に延在する溝部を有し、スクリ
   ーン上で垂直方向はアンダーフオーカス状態、水
   平方向はオーバーフオーカス状態の電子ビームを
   形成することを特徴とする電子銃。