JPH0559535B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は陰極線管における後段静電偏向型電子
レンズ装置、特に螢光体表示スクリーンに隣接し
たマイクロチヤンネル・プレートを有する陰極線
管に用いる減速拡大電子レンズ装置に関するもの
である。本発明の電子レンズ装置は、電子ビーム
の偏向角を線形に変化させると共に、二次放射電
子が表示スクリーンに伝播するのを防ぐ働きもす
る。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕

従来の陰極線管（CRT）に用いられる後段静
電偏向型電子レンズ装置には、２つのきわだつた
機能がある。第１は、表示スクリーンに所望の大
きさの映像を表示するために、CRTの偏向構体
による電子ビームの偏向量を拡大することであ
る。第２は、レンズ装置の出口と表示スクリーン
との間の電界を強くすることで、電子ビームの電
子を加速することである。こうすることによつて
電子のエネルギーが増加し、螢光体スクリーン上
の映像がいつそう明るくなる。

目視及び写真撮影書込み速度を大幅に増加させ
るために、ある種のCRTには表示スクリーンに
隣接してマイクロチヤンネル・プレート（MCP）
が設けられている。このようなCRTは、例えば
テクトロニツクス社製の7104型１ギガヘルツ・オ
シロスコープに用いられている。MCPは個別の
チヤンネル電子増倍器を２次元的に並べたもので
あつて、各電子の入力に対して1000から10000以
上の電子を放出することができる。MCPは、そ
の出口がCRTの螢光体表示スクリーンの内面に
近いところに設けられているため、入口面に衝突
した電子を倍増して表示スクリーン上に一段と輝
度を向上させた映像をつくり出す。その他の利点
として、MCPは、それがないならばCRTの表示
スクリーン上では見えないようなたいへん速い輝
線を見えるようにすることができる。

偏向感度を向上させるためと、高電圧加速電界
が低電圧偏向領域へ浸透するのを防ぐために、後
段偏向加速型CRTにメツシユ・レンズが一般に
用いられている。しかしながら従来の加速用メツ
シユ・レンズはMCPを有するCRTには不適当で
ある。なぜなら、メツシユ・レンズは偏向構体を
出る電子のいくらかを遮るし、２次放射によつて
余分な電子を放出してしまう。２次放射電子は螢
光体スクリーンに向つて加速し、典型的にはハロ
ーのような光の擬似模様をつくりだし、表示のコ
ントラストを劣化させてしまう。したがつて、加
速用メツシユ・レンズと共にMCPを用いること
は、２次放射電子の数を増加させ、表示のコント
ラストをさらに劣化させる。

２次放射電子の発生及び増加を防止するために
メツシユのない偏向拡大レンズを用いることが必
要であり、オデンサルによる米国特許第4124128
号の主題である矩形のボツクス・レンズであると
か、ジヤンコによる米国特許第4188563号（特公
昭60−40662に相当）に開示されている組み合わ
せ管状４極レンズがこれにあたる。オデンサルと
ジヤンコの偏向拡大レンズはメツシユ電極を用い
ておらず、このため２次放射電子を生み出すこと
がない。しかしながら、これらのレンズは共に製
造と位置決めが困難であるという問題点がある。

そこで本発明の目的は、メツシユ電極構体の２
次放射電子による模擬模様を発生させることなく
電子ビームの偏向量を拡大できる偏向拡大電子レ
ンズ装置を提供することである。

本発明の他の目的は、比較的単純な構成で組立
中及び後の調整が最小限で済む偏向拡大電子レン
ズ装置を提供することである。

〔問題を解決するための手段及び作用〕 本発明は、CRTに用いられる減速静電偏向拡
大電子レンズ装置を提供しようとするものであ
る。CRTとは、管のビーム軸に沿つて伝播する
電子ビームを発生する電子銃と、その電子ビーム
を偏向させる偏向構体とを含むものである。本発
明のレンズ装置は、ビーム軸に沿つて偏向構体の
ビームの流れにおける下流に位置し、筒状及びメ
ツシユの第１及び第２の電極構体を含むものであ
る。第１電極構体は、筒状の金属電極を含むもの
で、この電極の中を電子ビームが通る。この筒状
電極は偏向構体の印加されている平均電圧に略等
しい電圧に偏倚（バイアス）されている。第２電
極構体は、第１電極構体の出口端に隣接して設け
られた金属性メツシユ電極を含むものである。こ
のメツシユ電極は、電子ビームの伝播方向（偏向
構体のある方向）から見て回転対称形をなす凸面
を形成している。このメツシユ電極には、第１電
極構体に印加されている電圧に比較して相当低い
電圧に偏倚されている。

第１及び第２電極間の電位差は、第１電極構体
の筒のおおむね内側に電界の等電位面をつくりだ
し、これにより電子ビームの伝播方向とは逆で、
ビーム軸に対し外側へ広がる電子に加わる力の線
が形成される。この電界は、偏向構体によつて作
られたビームの偏向角度を拡大する働きがある。
電子に加わる力の線の方向は発散型電子レンズの
特性を有し、電子ビームがメツシユ電極にさえぎ
られたとき発生する２次放射電子を第１電極構体
の筒の内側へと戻す。このことは、CRTの螢光
体表示スクリーンに隣接して設けられている
MCPへと２次放射電子が伝播することを防ぐ。

本発明のその他の目的及び利点は、図面を用い
て後述する好適な実施例についての詳細な説明に
よつて明らかとなろう。

〔実施例〕

第１図は本発明の後段減速偏向拡大電子レンズ
装置を用いたCRTの長手方向断面図であるが、
第１図において、本発明に基いて設計された電子
ビーム減速偏向拡大電子レンズ装置１０をオシロ
スコープのCRT１２の排気された管球の中に設
ける。管球は、管球グラス・ネツク１４、セラミ
ツク・フアンネル１６、それにウイルバンクスら
による米国特許第3207936号が開示する不透明ガ
ラス・シールによつて共に密封された透明なガス
ス・フエース・プレート１８を含んでいる。螢光
物質の層２０は例えばＰ−31螢光体であつて、フ
エース・プレート１８の内側表面を覆い、CRT
の表示スクリーンを形成している。高電圧電極を
設けることを目的として、電子透過性アルミニウ
ム・フイルム２２を螢光物質層２０の内側表面に
蒸着法によつて設ける。電子ビームは電子倍増手
段すなわちMCP２４の入口部にあたつた後、そ
の出口部より出て、フイルム２２によつて引きつ
けられる。MCP２４は、フイルム２２からわず
かに距離（約３ミリメートル）をおいて設けられ
る。

MCP２４とは、微細な導電性ガラスによる通
路を組み立てた構体である。通路は相互に平行で
あり、プレートのひとつの主面に入口を、他の主
面に出口をひらいている。電圧を両主面間、いい
かえればMCP２４の通路の長さに相当する部分
にかける。すなわち、MCP２４の入口面と出口
面とに夫々接続されている貫通ピン２８及び３０
を介して＋600V〜＋1.6kVの電位差を印加する。
アルミニウム・フイルム２２は、貫通ピン３２を
介して約＋15kVの電圧を受ける。この高い正電
圧は、MCP２４を出て表示スクリーン２０へ向
う電子を加速する。

陰極３６と焦点合わせ用陽極３８とを含む電子
銃３４は、CRTにおける表示スクリーンと反対
側のネツク１４の内側にて支持され、表示スクリ
ーンへと向うビーム軸４０におおむね沿う電子ビ
ームを発生する。ビーム軸４０はおおむねCRT
の長手方向の中心軸と一致するものである。約−
2kVの直流電圧源を陰極３６に接続し、陰極から
電子ビームを発生させると、電子ビームは加速さ
れて接地されている焦点合わせ用陽極３８へ向
う。グリツド（図示せず）は、焦点合わせ用陽極
３８へと伝播する電子の数を制御して、電子ビー
ムの強度を変化させるため、陰極よりも低い約−
2.1kVの負電圧に偏倚（バイアス）される。

好適な偏向構体を通過した後、電子ビームは
MCP２４に衝突する。ここでの偏向構体は、好
ましくはトミソンらによる米国特許第4207492号
（特公昭59−35498号に相当）が開示する型の垂直
偏向体４２と、１対の水平偏向板４４（１つは図
示した）とを含むものである。偏向体４２は、偏
向部材の上部と下部に印加される垂直偏向信号に
応じて電子ビームを垂直に偏向する。偏向板４４
は、従来のタイムベース掃引回路の傾斜出力電圧
である水平偏向信号に応じて電子ビームを水平に
偏向する。

垂直偏向体４２と水平偏向板４４を通過したあ
と、電子ビームは８極形状の位置矯正（ジオメト
リ）電極４５の開口部を通つて伝播し、レンズ装
置１０によつて作られた減速電界を通過して
MCP２４に達する。この減速電界は電子ビーム
を減速し、遅くなつた速度で電子ビームがMCP
に衝突する。この後段偏向電界は、レンズ装置１
０の筒状の第１電極構体５２とメツシユ第２電極
構体５４との相互作用によつて作られる。第２電
極構体５４は、金属リング５８上にて支持されて
いるメツシユ電極５６を具えるものであり、この
金属リング５８は支持シリンダ（シリンダ部材）
６０の前端部に取り付けられている。メツシユ電
極５６はニツケルで作られ、電子ビームの伝播方
向から見ると凸面形状をなすように作る。

金属リング５８の周辺に付けられた複数のスプ
リング・コンタクト６２は、セラミツク・フアン
ネル１６の内壁面に設けられた導電体コーテイン
グ６４と接触する。第２電極構体５４は、貫通ピ
ン６６を介して導電体コーテイング６４にかけら
れた電圧レベルに保たれており、この電圧レベル
は約−1kVである。第１電極構体５２は、ベース
ピン６８を介して偏向板４４の平均電位と接続し
ており、この平均電位は略接地状態に等しい。こ
れらゆえ、これらの電位は、偏向板４４の出口端
から第２電極構体５４の略中央内側に至る部分
に、電界が及ばない領域をつくり出すことにな
る。電界は第１電極構体５２の略中央部内側から
メツシユ電極５６に至る領域にて発生する。電界
は、電子ビームの伝播方向と反対の方向にむかつ
て半径が増加するように湾曲する等電位面を作る
性質がある。電界のこのような性質は、電位が降
下していく等電位面をつくり出し、以下に詳しく
述るようにレンズ装置１０からMCP２４へと伝
播してゆく電子の速度を落すことになる。

電子銃３４のさまざまな電極は、ベース・ピン
６８を介して外部回路へ接続する。４本のガラス
製取付棒７０は、電子銃３４、垂直偏向体４２、
水平偏向体４４、それにレンズ装置１０らを支持
している。

第２図は、第１図におけるCRTに用いられて
いる本発明のレンズ装置の分解斜視図、第３図は
第１及び第２図におけるレンズ装置の拡大側面図
であり、電極の形の一部を破線で示した。第４図
は、第３図における線Ａ−Ａに沿う断面図であ
る。

第１図〜第４図において、第１電極構体５２は
筒状のひき延ばされた管である。第２電極構体５
４のシリンダ部材６０は、第１電極構体５２と同
軸的に配置され、第１電極構体５２の出口部分と
重複している。取付けスタツド７２，７４は、第
１電極構体５２、シリンダ部材６０から径方向に
外側に各々延びており、第４図に示すごとく４本
のガラス製取付棒７０に至つており、第１電極構
体５２、第２電極構体５４を支持し、これらの長
手方向の中心軸が電子ビームの軸４０と一致する
ようにしている。

第３図における１つの好適な実施例では、第１
電極構体５２の全長７６は４センチメートルであ
る。シリンダ部材６０の全長７８は、1.9センチ
メートルでそのうち長さ８０で表わされる部分が
0.8センチメートルであつて、この部分が金属リ
ング５８によつて覆われる。メツシユ電極５６は
その開口端の周辺部全周にわたる環状のリム８２
を有しており、シリンダ部材６０と金属リング５
８との間に適合し、メツシユ電極５６を保持して
いる。メツシユ電極５６は双曲線の輪郭を有する
回転対称形であり、リム８２によつて決定される
平面からメツシユ電極の頂点８６まで測つた高さ
８４は、0.55センチメートルである。電極５２の
外径８８は2.2センチメートル、内径は2.05セン
チメートル、そして支持シリンダ６０の外径９０
は2.9センチメートル、内径は2.75センチメート
ルである。

シリンダ部材６０と第１電極構体５２との重複
している部分の長さ９２を変化させると映像の幾
何学的矯正制御ができる。好適な実施例では、長
さ９２が0.8センチメートルのとき正しく結像す
る。

第５図はレンズ装置に発生する等電位面及び電
気力線を描いた図であるが、第１電極構体５２に
印加された接地レベルの電圧と、第２電極構体５
４に印加された−1kVの電圧とによつて、電極５
２の内側に電界が発生する。この電界の特性は、
電子ビームの伝播方向と反対方向に進むにつれて
次第に弱くなる幾重もの等電位面の重なりとして
とらえることができる。電界と関係している電気
力線１０２は、この電界を通り抜ける電子ビーム
に作用する。電子に加わる力の線１０２は等電位
面を垂直につき抜ける方向に延び、ビーム軸に沿
つて電位が増す方向、すなわち第１電極構体５２
の内部へと向う方向の軸成分１０４を有してい
る。

メツシユ電極５６は、偏向板４４を出た電子ビ
ームをさえぎる。メツシユ電極５６は導体である
ため、電子ビームがこれに衝突すると２次放射電
子を発生する。電子に加わる力の線１０２の軸方
向成分は２次放射電子を第１電極構体５２の内側
へ向けるので、これらの電子はMCP２４の方向
へは伝播しない。これゆえ螢光体スクリーン２０
上に光の擬似模様ができることがない。こういつ
た模様は２次放射電子が前方へ伝播することに起
因するものと思われる。電子に加わる力の線１０
２は電子ビームを減速させ、電子をレンズ装置１
０とMCP２４との間の本質的に無電界な領域中
に放出することになる。

メツシユ電極５６は電子の伝播方向に沿つた面
と垂直な面において曲がつているので、電子ビー
ムの伝播に対し２方向に影響する等電位面１００
を発生させる。それゆえ、電子に加わる力の線１
０２の方向は発散型レンズを形成し、これが偏向
角度を垂直方向にも水平方向にも線形に拡大させ
ることになる。メツシユ電極５６を出た電子ビー
ムは、MCP２４と表示スクリーン２０とを含む
ターゲツト構体へむけて伝播する。これらの電子
はターゲツト構体の入力部材として機能する
MCP２４に衝突する。MCP２４は、通路の両端
にかけられた約＋600Vから＋1.6kVの間の比較
的低い電位を有している。MCP２４を出た電子
は、比較的高い約＋15kVの電位を有するアルミ
ニウム・フイルム２２にむかつて加速される。そ
の結果として光の擬似模様のない輝度の向上した
映像が得られる。

〔発明の効果〕

本発明の偏向拡大電子レンズ装置は、電子ビー
ムがメツシユ電極構体に衝突することにより発生
する２次放射電子を表示スクリーンに対して逆流
させる働きがあるので、２次放射電子による光の
擬似模様がスクリーンに現れることがなく、よつ
てコントラストを向上させつつ電子ビームの偏向
拡大を行なうことができる。その一方で、本発明
の偏向拡大電子レンズ装置は、従来と同じくメツ
シユ電極を使用しているために製造が簡単で、組
立調整も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の偏向拡大電子レンズ装置を用
いたCRTの長手方向断面図、第２図は第１図の
CRTに用いられている本発明のレンズ装置の分
解斜視図、第３図は第１図、第２図におけるレン
ズ装置の構成要素の一部を破線で示した拡大側面
図、第４図は第３図における線Ａ−Ａに沿う断面
図、第５図は本発明の偏向拡大電子レンズ装置に
発生する電界による等電位面と電気力線とを描い
た図である。 これらの図において、２０はターゲツト構体で
ある表示スクリーン、５２は電極構体、５６はメ
ツシユ電極、６０はシリンダ部材である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 陰極線管の偏向構体及び表示スクリーン構体
   の間に配置された偏向拡大電子レンズ装置であつ
   て、 上記偏向構体を通過した電子ビームが通過する
   筒状電極構体と、 上記筒状電極構体を通過した上記電子ビームを
   受け、上記偏向構体に向かつて凸面をなすメツシ
   ユ電極構体と、 上記メツシユ電極構体の電位を上記筒状電極構
   体の電位より低くバイアスするバイアス手段とを
   具え、 上記メツシユ電極構体で発生する２次放射電子
   が上記表示スクリーン構体に到達しないことを特
   徴とする偏向拡大電子レンズ装置。