JPH09199018A - 陰極線管用電子銃の組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 電子ビームを放射するカソード電極とこの電
子ビームが通過するエミッション穴を有する複数のグリ
ッド電極とを互いに位置合わせして陰極線管用の電子銃
を組み立てる際、グリッド電極の取付形態に関わらず高
精度でエミッション穴の位置を検出する。 【解決手段】 複数のグリッド電極のエミッション穴を
電子ビームに沿って互いに位置合わせするため各エミッ
ション穴の位置を計測する。例えば、測定対象となる第
１グリッド電極Ｇ１のエミッション穴Ｅ１に対して自動
調整可能な焦点深度を有する光スポットビーム６を相対
的に走査しながら照射し、焦点深度の変化に基づいてエ
ミッション穴Ｅ１の位置を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は陰極線管用電子銃の
組立方法に関する。より詳しくは、電子銃にグリッド電
極を組み込む際、そのエミッション穴を高精度で位置出
しする技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に、従来の陰極線管用電子銃の一例
を示す。この例はカラーＣＲＴ等に用いられるトリニト
ロン型の電子銃である。この電子銃は赤緑青の三原色に
対応した三個のカソード電極Ｋとこれらに共通して設け
られる五個のグリッド電極Ｇ１〜Ｇ５とを含んでいる。
第１グリッド電極Ｇ１及び第２グリッド電極Ｇ２はプリ
フォーカス系を構成し、第３グリッド電極Ｇ３ないし第
５グリッド電極Ｇ５はメインレンズ系を構成する。各カ
ソード電極Ｋは互いに傾斜配置しており、これに対応し
てグリッド電極Ｇ１，Ｇ２も傾斜形状となっている。グ
リッド電極Ｇ１，Ｇ２には各カソード電極Ｋから放射さ
れた電子ビームを通過させるためのエミッション穴Ｅ
１，Ｅ２がそれぞれ形成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】電子銃を組み立てる際
には、第１グリッド電極Ｇ１のエミッション穴Ｅ１と第
２グリッド電極Ｇ２のエミッション穴Ｅ２とを互いに正
確に位置合わせする必要がある。このため、従来一対の
エミッション穴Ｅ１，Ｅ２に直接ピンを挿入して位置を
合わせる方法が行われている。この場合に、ピンの脱着
時にグリッド電極Ｇ１，Ｇ２の面変形が生じる恐れがあ
る。また、ピンと各エミッション穴Ｅ１，Ｅ２との公差
が存在する。更に、位置合わせした後ビーディング等に
より各グリッド電極を固定する際圧力が加わるため変形
等の恐れがある。以上のような誤差要因により、従来エ
ミッション穴を正確に位置合わせすることが困難であ
り、特にトリニトロン型のような傾斜形状のグリッド電
極を採用する場合に問題となっていた。

【０００４】ところで出願人は電子銃の組立性を改善し
た構造を先に開発しており、例えば特開平７−１４５０
８号公報に開示されている。図４に示すように、この構
造は第１グリッド電極Ｇ１を個々のカソード電極毎に分
割した点に特徴があり、電子銃カソード構造体と呼ばれ
ている。絶縁物からなる支持体Ｂの上面側に第１グリッ
ド電極Ｇ１が取り付けられる一方、下面側にはカソード
電極Ｋが取り付けられている。また、第１グリッド電極
Ｇ１の上方にはスペーサＳを介して第２グリッド電極Ｇ
２が取り付けられる。組み立てる際にはビデオカメラを
用いて第１グリッド電極Ｇ１のエミッション穴Ｅ１及び
第２グリッド電極Ｇ２のエミッション穴Ｅ２をそれぞれ
撮像し、画像処理により各エミッション穴Ｅ１，Ｅ２の
位置（ＸＹ座標値）を算出する。このＸＹ座標値に基づ
き両エミッション穴Ｅ１，Ｅ２を互いに合わせ込み、溶
接等でグリッド電極Ｇ１，Ｇ２を互いに固定する。

【０００５】図５は第２グリッド電極Ｇ２に形成された
エミッション穴Ｅ２の位置検出方法を模式的に表わして
いる。組立治具にセットした第２グリッド電極Ｇ２の下
側からランプＬで照明する一方、第２グリッド電極Ｇ２
の上側からビデオカメラＣでエミッション穴Ｅ２を撮像
し、画像処理で重心計算を行いエミッション穴Ｅ２の中
心座標を求める。第２グリッド電極Ｇ２の場合には下側
から透過光で照明を行えるため、比較的高精度の画像認
識ができる。

【０００６】図６は第１グリッド電極Ｇ１に形成された
エミッション穴Ｅ１の位置検出方法を模式的に表わして
いる。予めカソード電極Ｋと一体化された第１グリッド
電極Ｇ１の上面からランプＬにより照明を行うととも
に、同じく上面側に配置したビデオカメラＣでエミッシ
ョン穴Ｅ１を撮像する。第２グリッド電極Ｇ２と異なり
第１グリッド電極Ｇ１は既にカソード電極Ｋと一体化さ
れているため、透過光による照明ができず、反射光によ
る照明を行っている。このため、エミッション穴Ｅ１の
中心位置を高精度で割り出すことが困難である。

【０００７】例えば図７に示すように、プレス抜き等で
第１グリッド電極Ｇ１にエミッション穴Ｅ１を開口する
際、穴だれが生じるとこれが誤差要因となり正しい位置
を求めることができない。また、照明光が第１グリッド
電極Ｇ１の表面やカソード電極Ｋの表面により乱反射さ
れるため、エミッション穴Ｅ１の鮮明な画像が得られ
ず、これも誤差要因となる。

【０００８】図４に示したような電子銃カソード構造体
を採用することによりエミッション穴Ｅ１，Ｅ２の相対
的な位置合わせ精度は平均的に見て１／２〜１／３まで
改善することができる。しかしながら、画像処理を用い
た穴位置検出を行っても完全に誤差をなくすことはでき
ない。特に、第１グリッド電極Ｇ１は既にカソード電極
Ｋと一体化されているため、カソード電極の表面に照明
光を照射し、その反射光を撮影してエミッション穴Ｅ１
の位置を測定しているため、散乱光や穴だれ等に起因し
て誤差が生じている。今後、より一層の陰極線管の高精
細化に対応するためには、エミッション穴Ｅ１，Ｅ２の
位置合わせ精度を更に改善する必要があり、これが解決
すべき課題となっている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題を解決するため以下の手段を講じた。すなわち、本発
明によれば、電子ビームを放射するカソード電極と、該
電子ビームが通過するエミッション穴を有する複数のグ
リッド電極とを互いに位置合わせして陰極線管用の電子
銃に組み立てる方法において、複数のグリッド電極のエ
ミッション穴を電子ビームに沿って互いに位置合わせす
るため、各エミッション穴の位置を計測する手順を含ん
でいる。この手順は、計測対象となる少くとも一つのグ
リッド電極のエミッション穴に対して自動調整可能な焦
点深度を有する光スポットビームを相対的に走査しなが
ら照射し、該焦点深度の変化に基づいて該エミッション
穴の位置を検出することを特徴とする。一態様では、予
めカソード電極に一体化した第１グリッド電極のエミッ
ション穴と、これに隣接する第２グリッド電極のエミッ
ション穴とを互いに位置合わせするため、少くとも第１
グリッド電極のエミッション穴に対して該カソード電極
と反対側から光スポットビームを照射してその位置を検
出する。例えば、エミッション穴を横切る少くとも二本
の直線に沿って該光スポットビームを走査し、各直線と
該エミッション穴の外周線とが交差する四点の座標を検
出し、これらに基づいてエミッション穴の位置を算出す
る。

【００１０】本発明によれば、例えば第１グリッド電極
及び第２グリッド電極のエミッション穴を正確に位置合
わせするため、従来の反射光照明等による撮像及び画像
処理を用いたエミッション穴の位置検出に代え、所謂自
動焦点調節システム（オートフォーカスシステム）によ
り、焦点深度の変化を検出することでエミッション穴か
否かの判別を正確に行う。これによりエミッション穴の
中心位置を計算により求め、より精度の高いＸＹ座標値
を算出することが可能である。この場合、パーツのプレ
ス時等に発生するグリッド電極の穴だれがあっても光軸
（Ｚ軸）方向の焦点深度検出範囲を１００μｍ以上に設
定しておけばほとんど問題とならない。原理的には測定
に用いる光スポットビームの径とほぼ同等の精度でエミ
ッション穴位置を計測することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の最良
な実施形態を詳細に説明する。図１は本発明に係る陰極
線管用電子銃の組立方法の要部を示す模式的なブロック
図である。本実施形態では図示のカソード構造体を測定
対象としており、ＸＹステージ１の上に載置されてい
る。このＸＹステージ１はドライバ２によりＸ方向及び
Ｙ方向に沿って二次元的に走査される。このカソード構
造体は第１グリッド電極Ｇ１、この第１グリッド電極Ｇ
１が固定された絶縁物からなる支持体Ｂ、及び支持体Ｂ
の第１グリッド電極Ｇ１が固定された側とは反対側に取
り付けられたカソード電極Ｋを備えている。第１グリッ
ド電極Ｇ１は例えばコバール材からなり支持体Ｂは例え
ばアルミナ系セラミックスから作製する。カソード電極
Ｋは支持体Ｂに取り付けられた円筒部材Ｋｃと、その内
部に収納されたスリーブＫｓと、このスリーブＫｓの先
端に装着されたキャップＫｐと、このキャップＫｐの頂
面に設けられたエミッション源としてのオキサイドＫｏ
等から構成されている。図示しないが、第１グリッド電
極Ｇ１が固定された支持体Ｂの周辺上にはスペーサが取
り付けられる。このスペーサの上には第２グリッド電極
が取り付けられるようになっている。スペーサによって
第１グリッド電極Ｇ１と第２グリッド電極との距離が規
定される。この際、両グリッド電極のエミッション穴を
正確に合わせ込んで電子銃を組み立てる必要があり、こ
のため本例ではオートフォーカスカメラを用いてエミッ
ション穴Ｅ１のＸＹ座標値を求めている。

【００１２】図では発明の理解を容易にするため、オー
トフォーカスカメラの自動焦点調節機構のみを表わして
いる。この機構はレーザ光源３、ビームスプリッタ４、
及び集光レンズ５を備えている。レーザ光源３から放出
された光束はビームスプリッタ４を通過した後集光レン
ズ５により集光され光スポットビーム６が形成される。
この光スポットビーム６はＸＹステージ１を駆動するこ
とで、第１グリッド電極Ｇ１に形成されたエミッション
穴Ｅ１を横切るように走査される。なお、オートフォー
カスカメラ側に光スポットビーム６の二次元走査機構を
組み込んでもよい。集光レンズ５はＺ軸方向に駆動可能
なレンズ鏡筒７に組み込まれている。このレンズ鏡筒７
はドライバ８により駆動され、光スポットビーム６の焦
点深度を自動調整可能としている。図示では、光スポッ
トビーム６の焦点深度が丁度第１グリッド電極Ｇ１の表
面に合うように調整されている。

【００１３】第１グリッド電極Ｇ１から反射した光はビ
ームスプリッタ４により分離され、レンズ９を介して受
光素子１０により受光される。この受光素子１０には制
御／演算回路１１が接続している。なお、前述したＸＹ
ステージ１のドライバ２も制御／演算回路１１に接続さ
れている。制御／演算回路１１は受光素子１０からの出
力に基づいてレンズ鏡筒７のドライバ８を制御し、光ス
ポットビーム６の焦点深度を自動調整している。即ち、
受光素子１０の受光量がピークとなるようにドライバ８
を駆動することで、光スポットビーム６の焦点深度は常
に測定対象となる被写体の表面の凹凸に追従する。光ス
ポットビーム６がエミッション穴Ｅ１を横切る時焦点深
度が極端に変化するため、制御／演算回路１１はこれを
検出し、その時のＸＹ座標値をドライバ２の出力から読
み取る。これにより、エミッション穴Ｅ１の位置を高精
度で検出することが可能になる。

【００１４】図２はエミッション穴の具体的な位置算出
方法の一例を表わしている。エミッション穴Ｅ１を横切
る少くとも二本の直線２１，２２に沿って光スポットビ
ームを走査する。各直線２１，２２とエミッション穴Ｅ
１の外周線２３とが交差する四点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの座標
を検出し、これらに基づいてエミッション穴Ｅ１のＸＹ
座標値を算出する。この測定に用いる光スポットビーム
の径を小さく絞る程位置検出精度が向上する。本例で
は、例えば１μｍ径の光スポットビームを用いている。
図示するようにこの光スポットビームを用いて第１グリ
ッド電極の表面をトレースし、オートフォーカスカメラ
の焦点距離が急激に変化する、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを求め
る。原理的に焦点距離の変化分が１００μｍ以上を超え
た時を検出すべき変化点と規定するが、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
の各点は１μｍの精度で読み取ることができる。この
後、通常の演算により中点を求めエミッション穴Ｅ１の
正確なＸＹ座標値を算出することができる。即ち、線分
ＡＢの中点に垂線２４を立て、線分ＣＤの中点にも垂線
２５を立てる。一対の垂線２４，２５の交点がエミッシ
ョン穴Ｅ１の中心点Ｏになる。

【００１５】以上説明したように、本例では予めカソー
ド電極Ｋに一体化した第１グリッド電極Ｇ１のエミッシ
ョン穴Ｅ１と、これに隣接する第２グリッド電極のエミ
ッション穴とを互いに位置合わせするため、第１グリッ
ド電極Ｇ１のエミッション穴Ｅ１に対してカソード電極
Ｋと反対側から光スポットビーム６を照射してその位置
を検出している。しかしながら、本発明はこれに限られ
るものではなく、例えば第２グリッド電極Ｇ２のエミッ
ション穴の位置測定にも利用できる。一般に、本発明は
電子ビームを放射するカソード電極と、この電子ビーム
が通過するエミッション穴を有する複数のグリッド電極
とを互いに位置合わせして陰極線管用の電子銃に組み立
てる場合に応用できる。即ち、複数のグリッド電極のエ
ミッション穴を電子ビームに沿って互いに位置合わせす
るため、各エミッション穴の位置を計測する手順に用い
られる。この手順は測定対象となる少くとも１つのグリ
ッド電極のエミッション穴に対して自動調整可能な焦点
深度を有する光スポットビームを相対的に走査しながら
照射し、この焦点深度の変化に基づいてエミッション穴
の位置を検出するものである。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
グリッド電極のエミッション穴に対して自動調整可能な
焦点深度を有する光スポットビームを相対的に走査しな
がら照射し、この焦点深度の変化に基づいてエミッショ
ン穴の位置を検出している。これにより、従来のピンを
用いた位置決め方法や画像処理を用いた位置決め方法に
比べ、高精度でエミッション穴の位置合わせを行うこと
が可能になり、陰極線管用電子銃の性能が格段に向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る陰極線管用電子銃の組立方法を示
す模式的なブロック図である。

【図２】本発明に係る陰極線管用電子銃の組立方法にお
けるエミッション穴の位置検出方法の具体例を示す模式
図である。

【図３】従来の陰極線管用電子銃の一例を示す模式的な
ブロック図である。

【図４】従来の陰極線管用電子銃の他の例を示す模式的
な断面図である。

【図５】従来のエミッション穴の位置検出方法を示す模
式図である。

【図６】同じく従来のエミッション穴の位置検出方法を
示す模式図である。

【図７】従来のエミッション穴位置検出方法の課題説明
に供する模式図である。

【符号の説明】

１・・・ＸＹステージ、２・・・ドライバ、３・・・レ
ーザ光源、４・・・ビームスプリッタ、５・・・集光レ
ンズ、６・・・光スポットビーム、７・・・レンズ鏡
筒、８・・・ドライバ、１０・・・受光素子、１１・・
・制御／演算回路、Ｋ・・・カソード電極、Ｇ１・・・
第１グリッド電極、Ｅ１・・・エミッション穴

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子ビームを放射するカソード電極と、
   該電子ビームが通過するエミッション穴を有する複数の
   グリッド電極とを互いに位置合わせして陰極線管用の電
   子銃に組み立てる方法において、 複数のグリッド電極のエミッション穴を電子ビームに沿
   って互いに位置合わせする為、各エミッション穴の位置
   を計測する手順を含んでおり、 計測対象となる少くとも一つのグリッド電極のエミッシ
   ョン穴に対して自動調整可能な焦点深度を有する光スポ
   ットビームを相対的に走査しながら照射し、該焦点深度
   の変化に基いて該エミッション穴の位置を検出すること
   を特徴とする陰極線管用電子銃の組立方法。
2. 【請求項２】 あらかじめカソード電極に一体化した第
   １グリッド電極のエミッション穴と、これに隣接する第
   ２グリッド電極のエミッション穴とを互いに位置合わせ
   する為、少くとも第１グリッド電極のエミッション穴に
   対して該カソード電極と反対側から光スポットビームを
   照射してその位置を検出することを特徴とする請求項１
   記載の陰極線管用電子銃の組立方法。
3. 【請求項３】 エミッション穴を横切る少くとも二本の
   直線に沿って該光スポットビームを走査し、各直線と該
   エミッション穴の外周線とが交差する四点の座標を検出
   し、これらに基づいて該エミッション穴の位置を算出す
   ることを特徴とする請求項１記載の陰極線管用電子銃の
   組立方法。