JPH0748356B2 - カラー陰極線管用電子銃 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、大口径主集束レンズを有するカラー陰極線管
に使われる電子銃に関連されるもので、これは特に主集
束レンズの球面収差に起因した集束特性の劣化を改善
し、三つの電子ビーム間の距離を短縮させることによっ
て偏向ヨークによる偏向収差を最小にすると同時に、３
電子ビームの集中特性が良好であることが要求されるカ
ラー陰極線管で３電子ビーム間の距離が短縮されながら
も却ってレンズ口径を効果的に拡張するように設計可能
になったカラー陰極線管用電子銃に関するものである。

（従来の技術と発明が解決しようとする課題） このような技術分野のカラー陰極線管用電子銃は同一平
面にインラインに３つの電子ビームが通過する電子ビー
ム銃を設置した多数グリット電極の電子ビーム通過孔と
これに対応配置した３つのカソードから電子ビームを引
き出して３電子ビームのそれぞれ収斂通路に沿って進行
しながら３電子ビームそれぞれを加速及び集束すること
によってカラー陰極線管の蛍光スクリーン上の小さな収
斂面積に３つのビームスポットをあらわすようにしてい
る。

このようなカラー陰極線管用電子銃は一般的に主静電集
束方式を適用しており、主静電集束レンズは第１加速及
び集束電極と第２加速及び集束電極間に形成されカソー
ド及びカソード前面側の多数個電極で構成される電子ビ
ーム形成領域から入射する電子ビームを細く集束させ
る。

ここで主静電集束レンズの性能はレンズの近軸領域と最
外角領域の集束力の差、即ち、レンズの球面収差によっ
てあらわれるがレンズの口径は大きければ大きい程レン
ズの球面収差は小さくなる。

従ってカラー陰極線管用電子銃の良好な電子ビーム集束
特性を得ようとするならば可能な限り主静電集束レンズ
を形成する上記第１加速及び集束電極と第２加速及び集
束電極の電子ビーム通過孔を拡大させなければならない
ことが望ましいのである。

ここでは主静電集束レンズを形成する第1,2加速及び集
束電極8,9はそれぞれ一方の開放端であり、他方は閉鎖
された長方円筒形になり、第５図の通りこの側壁11,12
と連結された閉鎖上面13,14には３つの電子ビーム通過
孔11a,12a,11b,12b,11c,12cがそれぞれ穿設され、この
電子ビーム通過孔は閉鎖上面から延長された円筒部15,1
6で囲まれている。

又、上記第1,2加速及び集束電極8,9は側壁11,12の高さ
Ｈは6mm、円筒部15,16の高さｈ＝1.2〜3.5mm、電子ビー
ム通過孔11a,12a,11b,12b,11c,12cの直径Ｄ＝5.5〜5.9m
m、電子ビーム通過孔11a,12a,11b,12b,11c,12c間の距離
Ｓ＝6.6〜6.9mmで通常のカラー陰極線管で適正化された
チューブネック直径29.1mmの制限によって決定されられ
る。

そして、第1,2加速及び集束電極8,9は第４図の通り第１
加速及び集束電極８の開放端側の第３グリット電極７と
接続され、電子銃下端部からカソード支持体２に固定さ
れたカソード４、第１〜３グリット電極5,6,7、第1,2加
速及び集束電極8,9の順序で所定の間隙を維持したまま
積層され、２つのビードガラス10に固定されることによ
ってカラー陰極線管用電子銃の要部を構成する。

上述したところの第１図に図示した従来のカラー陰極線
管ではヒーター支持体１側に溶接接続されながらカソー
ド４内に挿入されたヒーター３はカソード４側から熱電
子が放出するように加熱する役割をし、第1,2グリット
電極5,6前方に位置した長い長方円筒形の第３グリット
電極７は第１加速及び集束電極８と接続され、第２加速
及び集束電極９と主静電集束レンズを形成する所謂BPF
（Bi−Potential Focus）レンズ構造の電子銃を一つの
例に挙げて説明する。

上記第３グリット電極７位置に多数個電極が追加挿入さ
れ多端集束を行う電子銃構造においてもこれら第1,2加
速及び集束電極8,9が適用される。

このような従来のカラー陰極線管用電子銃はヒーターの
加熱によってカソード４から放射された熱電子が第１グ
リット電極５及び第２グリット電極６によってヒーター
３に形成された第３グリット電極７を通り過ぎて、第1,
2加速及び集束電極8,9間に形成される主静電集束レンズ
に入射して主静電レンズ作用を受けた電子ビームは細く
集束されてカラー陰極線管の蛍光スクリーン上に到達し
たビームスポットを形成する。

このとき蛍光スクリーン上に形成されるビームスポット
は可能な限り小さい面積に電子ビームの密度が高くなけ
ればならず、まるくあらわれなければならないので、第
５図に示す通りの構造でなった従来のカラー陰極線管用
電子銃の主静電集束レンズ形成用電極である第1,2加速
及び集束電極8,9によると、制限された電子ビーム通過
孔11a〜11c、12a〜12cによる制限された主静電集束レン
ズのレンズ口径及び偏向ヨーク（Deflection Yoke）に
よる偏向収差によって横長形に歪曲され、従って電流密
度が高くないビームスポットが得られてカラー陰極線管
の解像度特性を低下させる問題点があった。

一例として第６図は主静電集束レンズ形成の電極のカラ
ー陰極線管の直径29mmで適正化されたチューブネック17
内に収容された状態を示しており、ここでは第１加速及
び集束電極８の閉鎖上面13で３つの電子ビーム通過孔を
取り囲むリム幅ｂは実際構造上1mmが必要である。

従ってＤ≦Ｓ−１……の関係を持つ。

又、チューブネック17内径と電極側壁11,12間距離ａは
少くとも1mmが要求され、 Ｄ≦Ｒ−（2a）−２（Ｓ＋ｂ）……となる。

ここでＲはチューブネック内径で約24mmである。

故にＤ20−2S……となり、 と式によればDmax＝6mm、Smax＝7mmである。結局従
来の第1,2加速及び集束電極8,9はレンズ直径最大6mmの
主静電集束レンズ外に形成させることができないように
なり、これによって、小さなレンズ直径でレンズの近軸
領域と最外角領域でのレンズ集束力差である球面収差が
増大して電子ビーム密度が低いビームスポットを蛍光ス
クリーン上に形成され、主静電集束レンズの口径が円形
であるために偏向ヨークの偏向収差によって電子ビーム
密度が低いビームスポットが一層横長形に歪曲されカラ
ー陰極線管の解像度特性を劣化させた（偏向ヨークの偏
向収差による電子ビームが横長形に歪曲される技術は既
によく知られている技術であるのでこれを省略する）。

又、偏向によるより良い３電子ビーム集中特性（形状ス
クリーン上で３つの電子ビームスポットが小さい収斂面
積内に集まるようにする特性）を得るためにはもっと小
さい電子ビーム通過孔間距離Ｓを選択しなければならな
いが、従来の技術は上記式の如く制限されたレンズ
直径最大6mmによってＳ最大値は7mmに選択され、従って
広い電子ビーム通過孔間距離Ｓによりカラー陰極線管の
集中特性も劣化させるという不利な問題点があったので
ある。

本発明は上記の如き従来の技術の問題点を改善しようと
して主静電集束レンズ形成用電極である第1,2加速及び
集束電極を制限されたチューブネックに収容されたとし
ても電子ビーム間の距離が変わらず、又はかえって電子
ビーム間の距離を短縮しながらレンズ口径を効果的に大
きく拡張させることができるようにしたカラー陰極線管
の電子銃を提供しようとしたものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、少なくともカソード、第1,2グリッド電極で
構成される電子ビーム形成領域と、この領域から発射さ
れた３電子ビームを実質的に集束させる第1,2加速及び
集束電極を含む主静電集束レンズを具備したカラー陰極
線管用電子銃において、上記第1,2加速及び集束電極は
これらの対向面に３電子ビームを共通で通過させる開口
が該集束電極の側壁から延長された上部リムに囲まれた
一つの横長長方形連続孔となり、その電極内部には上記
上部リムから所定距離を置いて、縦長長方形３電子ビー
ム通過孔が穿設された傾斜拡張電極の形態を有する第1,
2加速及び集束電極となって、上記上部リムで囲まれた
横長長方形連続孔と傾斜拡張電極側の縦長長方形３電子
ビーム通過孔で本質的な３電子ビーム通過孔が形成さ
れ、この縦長長方形３電子ビーム通過孔は縦方向寸法が
横方向寸法より大きい縦長長方形とされ、上記傾斜拡張
電極は、上記集束電極の側壁と平行した電極接続部と、
その頭部から延長され底面部まで狭められる傾斜面を有
し、上記底面部から両側傾斜面までに亘って縦長長方形
の中央電子ビーム通過孔が穿設され、これは上記上部リ
ムから上記所定距離の位置に上記集束電極内部に配置さ
れ、上記中央電子ビーム通過孔直径の縦横比は上記底面
部と上記傾斜面の両外側縁と上記上部リムとによって形
成される両外側電子ビーム通過孔直径の縦横比より大き
く構成したことを特徴とするカラー陰極線管用電子銃を
提供しようとしたものである。

（作用） このように構成された本発明によれば、カラー陰極線管
用電子銃で主静電集束レンズ形成電極である第1,2加速
及び集束電極が補正静電レンズを含むものになることに
よってその電子ビームの集束特性を良くし、主静電集束
レンズの第1,2加速及び集束電極を制限されたチューブ
ネックに収容させるとしても電子ビーム間の距離が変わ
らず却って電子ビーム間の距離を短縮しながらそのレン
ズ口径を効果的に大きく拡張させるのが可能になり、高
品位の電子十を提供することができる。

特に、本発明によれば、集束電極側壁に接続される電極
接続部の頭部から底部にかけて延長された傾斜面を有す
る傾斜拡張電極を備えていることから、この傾斜拡張電
極によって形成される３個の開口からなるレンズは傾斜
拡張電極の傾斜面の角度設定により、その静電レンズ作
用を水平方向及び垂直方向に関して正確に調整すること
ができる。

また、本発明によれば、傾斜拡張電極は、水平方向に延
設された長方形を有する連続孔から間隔をあけて配置さ
れる構成となっていることから、その配置位置の設定に
より傾斜拡張電極が集電子電極の軸方向に関する電界強
度が調整可能となるとともに、集電子電極の軸方向に関
して電極の深さを正確に調整することができることとな
る。

さらに、本発明によれば、傾斜拡張電極によって通過電
子ビームに対する縦方向の弱い、横方向の強い集束作用
の程度を中央電子ビームと外側電子ビームとの変えるよ
うにしたため、３電子ビームが共通に通過する横長開口
にて受ける偏向収差を補償することが可能になる。

（実施例） 以下で本発明の実施例について添付図面を参照しつつ詳
細に説明すば次の通りである。

即ち、第１図（Ａ），（Ｂ）は本発明によるカラー陰極
線管用電子銃の要部に対する側断面と正断面を示すもの
で通常の電子銃下端部からカソード支持体２に固定され
たカソード４、第１グリット電極5a、第２グリット電極
6a、第３グリット電極7a、第1,2加速及び集束電極18,19
の順序で所定の間隔を維持したまま積層配列され、２つ
のビードガラス10で固定されるによって電子銃要部が構
成される。

ここで、本発明による第1,2加速及び集束電極18,19を第
２図の平面図でもう少し具体的に示した。

即ち、第１加速及び集束電極18は一方が完全に開放さ
れ、他方は側壁22で延長された上部リム23により取り囲
まれて開放された長方円筒電極24の長辺内側面に傾斜拡
張電極20が連設された構成になっている。

又、上記傾斜拡張電極20は第３図（Ａ）及び（Ｂ）と同
じく両側端が同じになるように曲げられて両接続部26を
形成して、接続部26の頭部27で内向に曲げられ傾斜面29
を形成しながら、傾斜面29端から底面部28が引き続いて
延長された構造になる。これにより、第１加速及び集束
電極18は、電極20の底面部28から傾斜面29に亘り３つの
長方形電子通過孔30a,30b,30cが穿設されたものとなっ
ている。

このとき、第２図（Ａ）の傾斜拡張電極20は電子ビーム
通過孔30a,30b,30c中心間の距離Ｓを5.1mm〜6.6mm範囲
内で選択することができ、第３図Ｂの頭部27から底面部
28までの傾斜角θは100°〜140°の範囲で与えられる。

第２図（Ｃ）での長方円筒電極24の上部リム23から傾斜
拡張電極20の底面までの距離ｌは1.5mm〜3mm範囲内にあ
るように長方円筒形電極24の側壁22に配設される。

又、第２図（Ａ）では傾斜拡張電極20の底面部から傾斜
面29に亘って穿設された長方形電子ビーム通過孔30a,30
b,30cそれぞれ中央電子ビーム通過孔30bの縦（Ｙ方
向）、横（Ｘ方向）比は大略2:1になり、両外側電子ビ
ーム通過孔30a,30cの各縦横比は約4:3で設定される。

又、直径29.1mmで適正化されたチューブネックの制限の
ために本発明の第1,2加速及び集束電極18,19の上部リム
23により取り囲まれた開放端の横方向（Ｙ方向）直径は
大略8mmで設定されるが傾斜拡張電極20の長方形電子ビ
ーム通過孔30a,30b,30cの縦方向直径も概略的に同一な8
mmに設定した。

又、上記第1,2加速及び集束電極18,19は第１図の通り第
１加速及び集束電極18の開放端側が第３グリット電極7a
と接続し、対向する上部リム23で孔間は主静電集束レン
ズとして作用するようになる構成である。

又、ここではBPF集束レンズを有する電子銃に対しての
み説明したが、上記第３グリット電極7a位置に多数個の
電極が追加挿入されて多端集束を行う電子銃構造におい
ても本発明が適用されることができるのは勿論である。

このような構成の本実施例はその作用及び効果は次の通
りである。

本発明による第1,2加速及び集束電極18,19の長方円筒電
極24の側壁22から延長された上部リム23によって囲まれ
た一つの長方形開口が３つの電子ビームに対する共通電
子ビーム通過孔になり、この共通電子ビーム通過孔は３
つの電子ビームに対して共通の主静電集束レンズに作用
するようになるのである。

これは上記長方形開口の短径がチューブネックの制限に
よって8mmに設定されるとしても、従来の電子ビーム通
過孔直径5.5mmに比べ1.45倍拡張された形態をあらわ
し、これは球面収差が約0.33のファクターだけレンズの
強さが約0.69ファクター程減ることに対応する量であ
る。

そして、静電レンズのジメンション（Dimen−sion）が
比率Ｍ程増えるとすると静電レンズ内の電位に対する第
２計測上導関数は1/M²程減少し、静電レンズ強さｎは1/
M …… 静電レンズ球面収差Ｃは1/M3 …… になるためである。

それ故に、本発明の第1,2加速及び集束電極18,19で形成
される主静電集束レンズによりレンズの球面収差を大幅
に減少することができるだけでなく、弱いレンズ作用に
よりレンズの倍率も減少するのでカラー陰極線管の蛍光
スクリーン上に電子ビーム密度が高い小さなビームスポ
ットを形成するようになる。

しかし、上部リム23により囲まれた一つの共通的な長方
形開口により形成される共通の主静電集束レンズによる
と縦方向の長さは短径であり、横方向の長さは長径であ
るので、縦方向レンズ作用は強く、横方向レンズ作用は
弱くなってレンズを通過した後、電子ビームの縦横比が
異なるようになり（横長形になる）、偏向ヨークの偏向
収差を受けて一層横長形に歪曲される。

従って、このときは第1,2加速及び集束電極18,19に傾斜
拡張電極20,21を配線させることによって電子ビームの
横長比を補償する補助静電レンズの役割をするようにな
るのである。

そして、第６図（Ａ）及び第３図（Ａ）と同じく傾斜拡
張電極20の三つの長方形電子ビーム通過孔は中央電子ビ
ーム通過孔30bに対して孔の直径の縦横比（X,Y比）は大
略2:1で縦長形であり、両外側電子ビーム通過孔30a,30b
もその縦横比は4:3で縦長形になることによって傾斜拡
張電極20の縦長長方形電子ビーム通過孔を通過する電子
ビームは縦（Ｙ）方向は弱い集束作用、横（Ｘ）方向は
強い集束作用を受けて電子ビームは縦長形になる。

従って、上記上部リム23により囲まれた一つの共通的長
方形開口により形成される共通の主静電集束レンズの横
長レンズ作用と偏向収差による横長レンズ作用を補償し
てカラー陰極線管の蛍光スクリーンには電子ビーム密度
が高い小さい円形のビームスポットを形成してカラー陰
極線管の解像度が大きく改善されるのである。

又、本発明のカラー陰極線管用電子銃は主静電集束レン
ズ形成用電極である第１加速及び集束電極18と第２加速
及び集束電極19で傾斜拡張電極20の縦長長方形電子ビー
ム通過孔30a,30b,30cは補助静電レンズの役割だけする
ので三つの電子ビーム間の距離Ｓを狭めても補助静電レ
ンズ作用は十分で三つの電子ビーム間の距離Ｓの変化に
関係なく上記で説明した上部リム23により囲まれた共通
の長方形開口による共通の主静電集束レンズの作用は三
つの電子ビームに対して変化がない。

従って電子ビーム間の距離Ｓが縮小されることによって
偏向によるより良い３電子ビームの集中特性を得ること
ができるだけでなく、電子ビーム間の距離Ｓの変化には
関係なく上部リム23によって囲まれた傾斜拡張電極20の
底面部28まで効果的に拡張された主静電集束レンズによ
りその電子銃の集束特性が大幅に改善される。

そして、傾斜拡張電極20の底面28から傾斜面29に亘って
穿設された縦長長方形電子ビーム通過孔30a,30b,30cに
より形成される補助静電レンズは縦長長方形電子ビーム
通過孔の縦横比だけでなく傾斜面29と底面部28に穿設さ
れた開孔の静電レンズ作用の差によって、その作用が正
確に制御される。

又、本発明によるカラー陰極線管用電子銃において主静
電集束レンズ形成用電極である第１加速及び集束電極18
と第２加速及び集束電極19の傾斜拡張電極20の電子ビー
ム間の距離Ｓと電子ビーム通過孔の寸法は上部リム23か
ら傾斜拡張電極の底面28に亘って拡大された３電子ビー
ム共通の主静電集束レンズの作用を勘案して決定される
もので、例を挙げれば、直径29mmで適正化されたチュー
ブネック内に電子銃が収容されて上部リム23の縦方向開
口が直径8mmに設定されるとき、電子ビーム間の距離Ｓ
は5.5mm、傾斜拡張電極20の長方形電子ビーム通過孔の
縦方向直径は8mm、横方向直径は中央電子ビーム通過孔
の場合4mm、両外側電子ビーム通過孔の場合6mmに概略設
定される。

（発明の効果） このように本発明によってはカラー陰極線管用電子銃で
主静電集束レンズ形成電極である第1,2加速及び集束電
極が本発明と同じく改良された補正静電レンズの構造を
含むものになることによってその集束レンズの第1,2加
速及び集束電極を制限されたチューブネックに収容させ
るとしても電子ビーム間の距離が変わらず却って電子ビ
ーム間の距離を短縮しながらそのレンズ口径を効果的に
大きく拡張させるのが可能になり高品位の電子銃を提供
することができる等の有益な特徴があるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明によるカラー陰極線管用電子銃の
一部破断面図、 第１図（Ｂ）は同図（Ａ）のＡ−Ａ線断面図、 第２図（Ａ）は本発明による主静電集束レンズ形成用電
極である第１加速及び集束電極の平面図、 第２図（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ−Ｂ線一部破断断面図、 第２図（Ｃ）は同図（Ａ）のＣ−Ｃ線一部破断断面図、 第３図（Ａ）は本発明による第１加速及び集束電極側に
配設される傾斜拡張電極の平面図、 第３図（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、 第４図は従来のカラー陰極線管用電子銃の一部破断正面
図、 第５図（Ａ）は第４図で主静電集束レンズ形成電極であ
る第１加速及び集束電極と第２加速及び集束電極部分を
示す拡大断面図、 第５図（Ｂ）は第４図で第１加速及び集束電極の拡大平
面図、 第６図は第５図（Ｂ）の電極がカラー陰極線管のチュー
ブネック内に収容された状態を示す断面図。 18,19…第1,2加速及び集束電極、20…傾斜拡張電極、22
…外上側壁、23…上部リム、24…電極、26…電極集束
部、27…頭部、28…底面部、29…傾斜面、30a,30b,30c
……縦長長方向３電子ビーム通過孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくともカソード、第1,2グリッド電極
   で構成される電子ビーム形成領域と、この領域から発射
   された３電子ビームを実質的に集束させる第1,2加速及
   び集束電極を含む主静電集束レンズを具備したカラー陰
   極線管用電子銃において、 上記第1,2加速及び集束電極はこれらの対向面に３電子
   ビームを共通で通過させる開口が該集束電極の側壁から
   延長された上部リムに囲まれた一つの横長長方形連続孔
   となり、その電極内部には上記上部リムから所定距離を
   置いて、縦長長方形３電子ビーム通過孔が穿設された傾
   斜拡張電極の形態を有する第1,2加速及び集束電極とな
   って、上記上部リムで囲まれた横長長方形連続孔と傾斜
   拡張電極側の縦長長方形３電子ビーム通過孔で本質的な
   ３電子ビーム通過孔が形成され、この縦長長方形３電子
   ビーム通過孔は縦方向寸法が横方向寸法より大きい縦長
   長方形とされ、 上記傾斜拡張電極は、上記集束電極の側壁と平行した電
   極接続部と、その頭部から延長され底面部まで狭められ
   る傾斜面を有し、上記底面部から両側傾斜面までに亘っ
   て縦長長方形の中央電子ビーム通過孔が穿設され、これ
   は上記上部リムから上記所定距離の位置に上記集束電極
   内部に配置され、上記中央電子ビーム通過孔直径の縦横
   比は上記底面部と上記傾斜面の両外側縁と上記上部リム
   とによって形成される両外側電子ビーム通過孔直径の縦
   横比より大きく構成したことを特徴とするカラー陰極線
   管用電子銃。