JPH0719543B2 - 陰極線管 - Google Patents

陰極線管

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JPH0719543B2 JP19764685A JP19764685A JPH0719543B2 JP H0719543 B2 JPH0719543 B2 JP H0719543B2 JP 19764685 A JP19764685 A JP 19764685A JP 19764685 A JP19764685 A JP 19764685A JP H0719543 B2 JPH0719543 B2 JP H0719543B2
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【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、陰極線管に係り、特に撮像管等に適用して超
高解像度特性が得られる電子ビーム集束偏向方式に関す
る。
〔発明の背景〕
静電集束・静電偏向(以下SSと略する)型撮像管は、例
えば、蠣崎他「全静電方式撮像管」、テレビジョン学会
技術報告ED−808号、昭和59年9月28日、特開昭60−473
51号、あるいは特開昭60−49542号に述べられている様
に、(i)管長が短かい条件で特性が良いものが得られ
る、(ii)集束と偏向用のコイルアッセンブリが不要であ
る、(iii)電子ビームの集束と偏向に要する消費電力が
非常に小さい、等の特長を持っており、ビデオカメラの
小型・軽量・低消費電力化に有利な撮像管である。しか
しながら、従来のSS型の電子光学系を用いた場合には、
超高解像度化を目的として結像倍率を小さくすることは
困難であった。
このことを説明する前に、まず、従来のSS型撮像管の構
造と動作について説明する。
第1図に従来のSS型撮像管の断面概略図を示す。カソー
ド101,第1格子102,第2格子103から成る3極部より放
出された電子ビームは、ガラス管104の内壁に形成され
た第3〜第5格子105〜107の作る電界の作用によって光
導電ターゲット108上に集束される。それと同時に電子
ビームは第5格子106を形成する偏向電極が作る電界に
よって偏向され、ターゲット108上を走査し、画像信号
を読み出す。得られた信号は、ガラス基板109を貫通す
るピン110を通じて管外に取り出される。メッシュ状電
極111と円筒電極112は同電位〔EC6(v)〕に設定され、
第5格子107との電位差によって静電レンズを形成す
る。このレンズはコリメーションレンズと呼ばれ、偏向
された電子の径方向のランディング誤差を調整する作用
をもつ。なお、第5格子の電圧はガラス管を貫通するピ
ン113,メッシュ電極の電圧はインジウムリング114を通
じて管外から供給される。その他の電圧はステムピン11
5を通じて供給される。
第2図は第3〜第5格子105〜107の展開図である。第3
格子105は偏向電極のリード線▲H ▼,▲H
▼,▲V ▼,▲V ▼及び櫛の歯状電極G
によって、第4格子106は水平偏向電極H+,H-,垂直偏向
電極V+,V-によって構成される。H±電極、V±電極に
は、バイアス電圧EC4(v)の上にそれぞれ±V/2,±V
/2(v)の電圧が重畳されて偏向電界を形成する。
この方式のSS型撮像管では前述の研究報告書に述べられ
ている様に、管長(正確には第2格子先端116からメッ
シュ状電極までの距離)が短い条件で偏向した時の電子
ビームスポット径が最小になることわかっている。第1
図の撮像管の管長はほぼその条件に対応している。した
がって、偏向したときのビームスポット径を増大させる
ことなく、結像倍率を小さくするには、図に示した管長
を固定して集束レンズの中心までの距離Lcを長くして電
子ビームをターゲット近傍で急にしぼり込めば良い。こ
こで集束レンズの中心とは、第4格子106の中央部のこ
とである。
集束レンズ中心までの距離Lcを変化させ、結像倍率、及
び図形歪特性を求めた。第2格子の電圧EC2を105V,第
3格子の櫛の歯状電極Gの電圧EC3を800V,メッシュ
状電極の電圧EC6を800V,光導電ターゲットの表面電圧
を5Vとした。第5格子の電圧EC5はLcが変化する毎に、
電子のターゲット内でのランディング誤差最大値を一定
(0.5V程度)にするように定めた。
第1図に示した寸法の場合にはEC5は315Vである。ま
た、第4格子のバイアス電圧EC4は電子ビームの集束調
整に用い数ボルト程度である。管の内径は16mm,第1図
に示したLcは25.5mmであり、電子ビームの走査面積は6.
6mm×8.8mmである。
第3図は、集束レンズ中心までの距離Lcに対する結像倍
率M及び図形歪yを求めた結果を示す。この図からわか
るように、Lcを長くすると結像倍率Mが小さくなるが、
逆に図形歪yの増大をまねく。通常の撮像管では図形歪
yは走査面の高さの0.5%以下であることが望ましい。
したがって図より従来の方式のSS型撮像管では倍率は0.
5以下にすることは困難であることがわかる。(なお図
に示したLcの範囲では、偏向集差に基づくビーム径はほ
ぼ一定であり、走査面の対角周辺部で発散角1゜のビー
ムに対し10〜12μmである。) 一方、電子ビームを2度結像させることにより結像倍率
を縮小化し高解像度を達成した例が知られている〔例え
ば、作左部他「2ループCMF方式によるビジコン形撮像
管の高解像度化」,テレビジョン学会誌、vol37,NO.9
(1983〕。しかしながら、この公知例では、電極集束、
電磁偏向方式の電子光学系を基本としているため結像倍
率は0.4程度に留り、また、偏向収差の増大をおさえる
ことができなかった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、結像倍率を大幅に縮小し、超高解像度
で、偏向収差も小さく、消費電力も小さな陰極線管を提
供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、かかる目的を達成するために、従来のSS方式
にさらに静電集束部を付加し、電子ビームを2度結像さ
せることによって、偏向収差の増大を抑えながら結像倍
率を大幅に低減し、SS方式の低消費電力特性を保持した
電子光学系を実現したものあり、超高解像度特性が得ら
れる。
〔発明の実施例〕
以下、第4図を参照にして本発明の一実施例について説
明する。本例は高解像度撮像管に適用した例である。
本実施例では、電子ビーム発生部にカソード101と第1
格子102とから成る2極形電子銃を用いており、加速電
圧は20V前後の正電圧が印加される。第1円筒電極402に
は100〜2000Vの高電圧が、第2円筒電極403には数10〜0
Vの低電圧が印加される。その他の部分は、第1図及び
第2図に示した従来のSS形撮像管と全く同じであるので
説明は省略する。
第5図は本実施例の要部を詳細に示したものである。電
子ビーム404は2つの円筒電極402,403で形成される静電
集束部(4)によって第1結像点Fに一度結像される。こ
の結像点Fは、第3格子105,第4格子106,第5格子107
で形成される静電集束・静電偏向部によって光導電ター
ゲット108上に再度結像され、ターゲットを走査する。
この図の動作条件は第1円筒電極402及び第2円筒電極4
03の電圧がそれぞれ1000V,0V,櫛の歯状電極Gの電圧
C3が800V,第4格子106のバイアス電圧が−35V,第5格
子107の電圧が275V,メッシュ状電極111の電圧が800Vの
場合であり、その時の軸上電位を併せて示したが、軸上
電位が増大する位置に第1結像点Fがあることがわか
る。
第6図、第7図には、静電集束部の第1円筒電極402の
電圧V1を変えた時のビーム特性を示す。第2円筒電極40
3の電圧V2は0Vに固定した。
第6図において、倍率MはV1とともに小さくなり、V1
200Vでは0.2となっている。またV1を高電圧、例えば200
0Vとしても、倍率Mは0.26程度で非常に小さく、静電集
束部(4)を持たない従来のSS方式の倍率0.5に較べると約
1/2の縮小倍率が得られ、極めて細いビームスポットが
得られる。
従来の電子光学系(電子ビームの集束・偏向系)では結
像倍率の縮小と図形歪の低減とは相反関係にあり、本実
施例のような極めて小さな倍率を持つ系では図形歪は非
実用的な値に増大してしまう。これに対し、本実施例の
図形歪yはV1に関係なく0.2%以下であり、極めて小さ
な値である。
第7図は微小孔401を発散角1゜で放出した電子ビーム
を走査面の対角周辺部に偏向した時の偏向収差に基づく
ビーム径d,及び静電レンズの球面収差によるビーム径の
広がりすなわち最小錯乱円径Dcを示したものである。V1
が1000V以上では、偏向収差に基づくビーム径dは10μ
m程度であり、第1図に示した従来のSS形撮像管の10〜
12μmに較べても同等以下で小さく、走査面全面にわた
り一様性の高い解像力が得られる。
陰極線管の解像力を支配する要因として、電子レンズの
結像倍率Mの他に電子レンズの球面収差が知られてい
る。この実施例では、発散角1゜の電子ビームに対する
最小錯乱円径DcはV1が1000V以上では0.2μm以下で小さ
く良好である。
なお本実施例では、第2円筒電極の電圧がカソードの電
圧と等しいので異なる電圧を供給する電源数の増加を防
いでいる。
第8図には、本発明の別の実施例を示す。この実施例で
は静電集束部(4)の構造が異なり、他の部分では第4図
に示した実施例と同一のため省略した。第5図(イ)はガ
ラス管104の内壁に第2円筒電極403を形成した例で、
(ロ)はガラス管の内壁に第1及び第2円筒電極402,403を
形成した例である。
なお、本発明の実施例では電子ビーム発生部としてカソ
ード101と第1格子電極(加速電極)102で構成される2
極形電子銃を使用したが、カソード、制御電極及び加速
電極で構成される3極形電子銃を用いても良い。また、
上述実施例は、本発明を撮像管に適用した例であるが、
本発明はこれに限らず、蓄積管、スキャンコンバータ等
の陰極線管に同様に適用することができる。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、良好な偏向特性を維
持しつつ、従来の約1/2の極めて小さな値に結像倍率を
縮小することができ、超高解像度な陰極線管を実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来方式のSS形撮像管の概略断面図、第2図
はSS形撮像管の静電集束・静電偏向部を構成する電極の
展開図、第3図は従来のSS形撮像管の結像倍率、図形歪
の特性を示す図、第4図、第5図、第8図は本発明の実
施例であるSS形撮像管を示す図、第6図、第7図は実施
例の結像倍率、図形歪、偏向収差に基づくビーム径、最
小錯乱円径の特性を示す図である。 符号の説明 101……カソード、102……第1格子電極、103……第2
格子電極、104……ガラス管、105……第3格子電極、10
6……第4格子電極、107……第5格子電極、108……光
導電ターゲット、109……ガラス基板、110……リードピ
ン、111……メッシュ状電極、112……円筒電極、113…
…リードピン、114……インジウムリング、115……ステ
ムピン、116……第2格子の先端部、401……ビーム制限
孔、402……第1円筒電極、403……第2円筒電極、4…
…静電集束部、404……電子ビーム、Lc……第2格子電
極先端部から集束レンズ中心までの距離、Z……管軸方
向、θ……管軸まわりの方向、H+,H-……水平偏向電
極、V+,V-……垂直偏向電極、▲H ▼,▲H
……水平偏向電極のリード、▲V ▼,▲V ▼…
…垂直偏向電極のリード、G……櫛の歯状電極、F…
…第1結像点。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福島 正和 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭53−65015(JP,A) 特開 昭60−47351(JP,A) 実開 昭57−192051(JP,U) 実開 昭56−64653(JP,U)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子ビームを2度結像させることによって
    高解像度特性を得るための陰極線管であって、上記電子
    ビームを発生させるための電子ビーム発生手段を一端に
    備えた真空管と、該真空管の他端に設けられ上記電子ビ
    ームによって走査されるターゲットと、上記電子ビーム
    発生手段の上記ターゲット側の領域に設けられ、上記電
    子ビーム発生手段で形成される物点を結像させ第1結像
    点をつくるための第1の静電集束手段と、上記第1結像
    点から発散した電子ビームを集束するための電界を発生
    する第2の静電集束手段と、上記第1結像点から発散し
    た電子ビームを偏向するための静電偏向手段とから構成
    され、上記第2の静電集束手段と静電偏向手段は上記真
    空管の内壁に設けられ、電子ビーム発生手段からターゲ
    ットに向かって、少なくとも、上記静電偏向手段の偏向
    電極のリード部、偏向電極、の2つの部分から構成さ
    れ、上記第1の静電集束手段を、上記電子ビーム発生手
    段側に設けられ所定の第1印加電圧を与えられた第1の
    電極と上記ターゲット側に設けられ上記第1の印加電圧
    及び上記偏向電極のリード部での平均印加電圧(リード
    部を構成する各電極の円周方向の幅に電圧を乗算した値
    の総和を円周の長さで除した値)より低い第2の印加電
    圧を与えられた第2の電極とから構成することによっ
    て、上記第1の結像点が上記第1の静電集束手段の出口
    近傍における管軸上電位が増加する加速電界領域に位置
    するようにしたことを特徴とする陰極線管。
  2. 【請求項2】前記静電偏向手段は上記真空管の内壁面に
    形成されたジグザグパターン電極群で構成されたことを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の陰極線管。
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