JPH0950772A - カラーｃｒｔ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクリーン全面にわたってビームスポット形
状を改善し、高解像度のカラーＣＲＴを得ること。ま
た、高解像度のＣＲＴを安価に製造すること。 【解決手段】 インライン型電子銃７と自己収束型偏向
ヨーク２、３、４を有するカラーＣＲＴにおいて、偏向
ヨークに設けた直流駆動の４極電磁石コイル１２と、偏
向ヨークネット部に設けた４極電磁石のサブヨーク１１
と、電子銃部に設けたレーストラック形断面形状を有し
４極レンズ作用を有する主レンズ７−２と、主レンズ近
傍に設けた偏向電極７−３を備えて、３個の４極レンズ
のトリプレット配置を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカラーＣＲＴ（Ｃａ
ｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ、ブラウン管）の画質、
特に解像度の改善に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のカラーＣＲＴは画質を改善するた
めに様々な手段を用いているが、画質、特に解像度の改
善の要求が増すにつれて従来の技術では解決できない問
題点が新たに生じている。以下に従来技術とその問題点
を例をあげて説明する。

【０００３】図２５は例えば文献（S.Shirai et. al.
「Enhanced Elliptical Aperture Lens Gun for Color
Picture Tubes 」Proceedings of SID,vol.31/3,199
0）に示された従来の電子銃の電極断面を示す図であ
り、図において、３１はアノード電圧が印加される電
極、３２はスクリーンの各点で異なった電圧が印加され
るＤＢＦ電極、３３は一定の電圧が印加されるフォーカ
ス電極と呼ばれているものである。３４、３５、３６、
３７は電子ビームを発生する３極部及びプリレンズシス
テムであり、３７はＧ１電極、３６はＧ２電極である。
図２６は図２５のうちＤＢＦ電極部分を詳細に示したも
のであり、（ａ）、（ｂ）の２例を示している。図にお
いて、１００はビームである。

【０００４】次に動作について説明する。まず、図には
示されていないが構成要素の一つである偏向ヨークの機
能について説明し、続いて電子銃の機能について説明す
る。カラーＣＲＴの偏向ヨークは三本の電子ビーム１０
０をスクリーンの各点に偏向するだけでなくスクリーン
の各点で三本のビーム１００を一点に収束させる機能を
持たせている（セルフコンバーゼンス機能）。これは、
色純度を高めるために必要な機能である。

【０００５】さて、スクリーンの中心にビーム１００が
向かう場合を考える。この場合では偏向ヨークの発生す
る磁界は存在しない。しかしながらこの場合でも三本の
ビーム１００がスクリーン上で一点に集まるように、電
子銃出口でビーム１００はお互いにある角度を持って出
るように電子銃のレンズを設計している。このように設
計されている電子銃より取り出されたビームが偏向ヨー
クで偏向された場合どのようになるかを考える。偏向ヨ
ークでビームが曲げられる場合、スクリーンまでのビー
ム軌道の距離はスクリーン中心の場合より長くなる。こ
のために、単純にビームを曲げた場合にはスクリーン手
前で中心ビーム（以下Ｇビームと呼ぶ）と両サイドビー
ム（以下ＲビームもしくはＢビームと呼ぶ）がクロスし
てしまい、スクリーン上では一点に集まらないことにな
る。これは、観測者からみた場合所定の色がでないこと
になる。

【０００６】これを解決するために、偏向ヨークでは水
平方向に偏向する磁界は中心軸より離れるに従ってだん
だん強くなる磁界を発生している。この磁界分布を以下
ピン磁界と呼び、逆方向の磁界をバレル磁界と呼ぶこと
にする。この磁界が発生しているとき、例えばＧビーム
に比べて外側のビームはより強い偏向を受け、内側のビ
ームはより少ない偏向を受けることになる。結果として
Ｒ，ＢビームはＧビームに対してスクリーンの前では交
わりにくくなる。この磁界の作用を適当にすることによ
りスクリーンの各点でＲ，Ｇ，Ｂ三本のビームを一点に
収束することが可能となる。この作用をレンズとして考
えてみると、前述のように両サイドビームの水平方向の
間隔を広げる作用があるためにレンズとしては水平方向
の発散レンズとなる。また、磁界レンズの特徴として垂
直方向には収束レンズとなる。

【０００７】しかしながら、以上のようにピン磁界分布
を適当に選択するだけでは三本のビームを一点に集める
ことはできない。これは、調整の自由度が制約条件に比
べて少ないためである。例えば、Ｒ，Ｂビームのコンバ
ーゼンス作用は確保されたとしてもＧビームがそこから
ずれてしまうことになる。このため、一般的には偏向ヨ
ークのネック部にはピン磁界と逆方向のバレル磁界を発
生させておく。このバレル磁界は６極磁界の一種である
のでＧビームに作用はしないが、Ｒ，Ｂビームでは逆方
向の作用を及ぼす。この磁界を調整することによりピン
磁界との組み合わせによりＲＧＢの三本のビームをスク
リーン上の一点に集めることが可能となる。

【０００８】さて、水平方向に関しては前述のように常
にスクリーン上で三本のビームが一点に収束するレンズ
がスクリーンと電子銃の間に存在するために水平方向の
フォーカスはこのままで常に満足されている状態にあ
る。しかしながら、垂直方向に関しては、スクリーンと
電子銃の間に収束レンズが存在しているためにスクリー
ン上では過収束の状態になっている。このために、像が
ぼけた状況になっている。従来の電子銃では、図２５に
示されているＤＢＦ電極３２により垂直方向に発散レン
ズを構成しており偏向ヨークでの収束レンズ効果を打ち
消すようにしてスクリーン上で垂直方向でもフォーカス
特性を満足できるようにしている。

【０００９】これらのレンズ作用をまとめると、水平方
向には発散レンズが偏向ヨークで構成され、垂直方向に
は収束レンズが構成されている。垂直方向の過収束を防
ぐ目的で電子銃にはスクリーン各点に応じた電圧が印加
されるＤＢＦ電極３２が存在し垂直方向の過収束状態を
緩和している。注意しなければならないのは、このＤＢ
Ｆ電極３２で発生するレンズ強度はスクリーンの各点に
応じて変化させる必要があることである。

【００１０】上述の従来技術によれば、偏向ヨークで発
生するフォーカス特性の変化に応じて電子銃内部に４極
電界を発生させ対応をとっていた。このために、ＣＲＴ
の電源としてダイナミックに変化させる４極電界発生用
の電源が必要となり、システムのコストがアップするこ
ととなっていた。また、レンズとして見た場合スクリー
ンに近いところに水平方向に発散レンズ、垂直方向に収
束レンズが存在しておりスクリーン上での倍率が水平方
向と垂直方向で非常にアンバランスとなっていた。

【００１１】次に、別の従来技術について説明する。図
２７、２８は特公平５−５０８５１４号公報に記載のＣ
ＲＴの偏向システムであり、図２７（ａ）はシステムの
全体構成、（ｂ）は４極電磁石および４５°回転させた
４極電磁石からなる非点収差補正用エレメント２４、図
２８（ａ）は４極電磁石が発生する磁界、（ｂ）は４極
電磁石の駆動電流波形を示している。

【００１２】本従来技術は、セルフコンバーゼンスヨー
クの６極磁界を低減してこの６極磁界が発生する非点収
差を減少させ、２組の４極電磁石にビームスポット位置
によって変化するダイナミックな駆動電流を与えること
によってＲＧＢの３本のビームのコンバーゼンスを行っ
ている。

【００１３】ここで、エレメント２４の４極磁界はフォ
ーカス機能の面では発散作用を持ち、基本的な収束力は
電子銃部の主レンズが持っている。このため収束レンズ
系の主面を電子銃側に近づけ、像の倍率を大きくするの
でスポット径が増大するという欠点を有する。また２組
の４極電磁石にダイナミックな駆動電流を印加しなけれ
ばならないので、そのための波形発生回路および電源が
高価なものになるという不都合も有する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
技術のもつ前記の問題点を解決し、スクリーン全面にわ
たってビームのスポット形状を改善して高解像度を実現
し、且つ安価なＣＲＴシステムを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成にお
いては、インライン型電子銃と自己収束型偏向ヨークを
有するカラーＣＲＴにおいて、偏向ヨークにネック部よ
りスクリーン側で幅の広い４極電磁石コイルと、スクリ
ーン側よりネック部で幅の広い４極電磁石コイルとを備
え、この２組の４極電磁石コイルを直流駆動した。

【００１６】本発明の第２の構成においては、前記第１
の構成に加えて、前記インライン型電子銃の主レンズを
レーストラック型断面形状とした。

【００１７】本発明の第３の構成においては、前記第２
の構成に加えて、前記インライン型電子銃の主レンズ近
傍にサイドビームを偏向させる偏向電極を備えた。

【００１８】本発明の第４の構成においては、前記第１
の構成に加えて、前記偏向ヨークのネック部に永久磁石
または直流駆動の４極電磁石のサブヨークを備えた。

【００１９】本発明の第５の構成においては、前記第１
の構成に加えて、前記偏向ヨークの水平偏向磁界の分布
をネック部からスクリーンに向かってバレル、ピン、バ
レルとなるように構成すると共に前記インライン型電子
銃を垂直方向と水平方向とで収束力が異なるように構成
した。

【００２０】本発明の第６の構成においては、インライ
ン型電子銃と自己収束型偏向ヨークを有するカラーＣＲ
Ｔにおいて、電子銃部に設けたレーストラック形断面形
状の主レンズと、この主レンズ近傍に設けたサイドビー
ムを偏向させる偏向電極と、この偏向電極近傍に設けた
４極電界レンズと、前記偏向ヨークに設けた直流駆動の
４極電磁石コイルとを備えた。

【００２１】本発明の第７の構成においては、インライ
ン型電子銃と自己収束型偏向ヨークを有するカラーＣＲ
Ｔにおいて、電子銃部に設けたレーストラック形断面形
状の主レンズと、この主レンズ近傍に設けたサイドビー
ムを偏向させる偏向電極と、前記偏向ヨークに設けた直
流駆動の４極電磁石コイルと、この偏向ヨークのネック
部に設けた直流駆動の４極電磁石とサブヨークとを備え
た。

【００２２】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１は本発明の実施の形態１の構成を示
す図である。１はＣＲＴチューブ、２は偏向ヨークの磁
性体コア、３は垂直偏向コイル、４は水平偏向コイル、
５、６は２種類の４極電磁石コイルを示す。７−１は電
子銃のＲＧＢのインライン型３極部、７−２は主レンズ
を示す。図２（ａ）、（ｂ）は２種類の４極電磁石コイ
ル５、６の巻線形状を示しており、コイル５は偏向ヨー
クのネック部で幅が広く、スクリーン側で幅が狭くなっ
ている。コイル６はその逆の形状となっている。図３
（ａ）、（ｂ）はそれぞれ垂直偏向コイル３および水平
偏向コイル４の一般的な巻線形状を示している。

【００２３】電子ビームが偏向ヨーク内を通過する際
に、先ずネック部で幅の広いコイル５の磁界を強く受け
スクリーン側通過時にはコイル６の磁界を強く受ける。
従ってコイル５と６の磁界強度を異なるようにしておけ
ば電子ビームが偏向ヨーク内を通過する間に受ける４極
磁界を変化させることができる。またコイル５と６に逆
極性の電流を与えれば、４極磁界の極性を偏向ヨークの
ネック部とスクリーン側とで反転させることができる。
コイル５と６の電流の方向を図２（ａ）、（ｂ）のよう
に逆にした時の４極磁界の作用を図２（ｃ）に模式的に
示す。

【００２４】水平軸の上下に示した凸／凹のレンズ記号
は、夫々４極磁界の電子ビームに対する収束／発散作用
を示しており、水平軸の上半分は水平方向の作用を、下
半分は垂直方向の作用を示している。図では収束作用を
凸レンズ記号で、発散作用を凹レンズ記号で表わしてい
る。偏向ヨークのネック部ではコイル５の幅がコイル６
の幅より広いのでコイル５の作用を強く受け、水平方向
には収束、垂直方向には発散の作用を受ける。偏向ヨー
クのスクリーン側では逆にコイル６の作用を強く受け、
水平方向には発散、垂直方向には収束の作用を受ける。
このようなレンズ配置は光学分野でダブレット配置と呼
ばれており、全体として収束力を持たせることができ
る。

【００２５】図４は本実施の形態の２種類の４極電磁石
５、６と電子銃の主レンズ７−２の作用を模式的に示し
たものである。８は物点（電子銃のカソード焦点）、９
は像点（スクリーン上のビームスポット）を示してい
る。２種類の４極電磁石のダブレット配置は全体として
水平、垂直方向とも収束レンズとしての作用を持たせる
ことができるので、主レンズ７−２のみの場合に比べて
収束レンズ系全体としての主面をスクリーン側に移動す
ることができる。その結果、物点像点間の像の倍率を小
さくすることができるのでスクリーン上でのスポット径
を小さくすることができる。図４（ｂ）は図４（ａ）の
３種のレンズの全体の作用を１つのレンズで代表して表
現したものである。

【００２６】本実施の形態の構成においては、収束レン
ズ系の主面の前進による像倍率の低減によりスクリーン
全面にわたって高解像度が得られる。また２種類の４極
電磁石はともに直流駆動であるから駆動に必要な電源回
路を簡素化し、安価に形成できる。

【００２７】実施の形態２．図５は本発明の実施の形態
２の構成を示す図である。図５（ａ）は本実施の形態の
全体構成を示す図であり、１〜６は実施の形態１と同等
の構成である。電子銃７の３極部７−１、主レンズ７−
２に加えて偏向電極７−３を備えている。また主レンズ
７−２は、図６（ａ）に示すようにレーストラック形の
断面形状を持たせてある。

【００２８】レーストラック形断面の主レンズ７−２は
垂直方向の収束力が強く水平方向の収束力が弱いので、
それ自体では非点収差を発生している。このような収束
レンズは全方向に一様な収束レンズと水平方向に発散、
垂直方向に収束の作用を持つ４極電界レンズとを合成し
たものと等価である。図６（ｂ）はこの関係を説明する
模式図である。図６（ｃ）はレーストラック形の主レン
ズ７−２と偏向ヨーク部の２種類の４極電磁石５、６の
配置と作用を示す模式図である。レーストラック形の主
レンズ７−２が全方向に一様な収束力を持つ収束レンズ
と４極電界レンズとに分解できることを考慮すると、図
６（ｃ）の構成は全方向に一様な収束レンズと極性の異
なる３つの４極レンズとが合成されたものと考えること
ができる。極性の交互に反転する３つの４極レンズの配
置は、光学分野でトリプレット配置と呼ばれているもの
である。この配置は、水平垂直の両方向に等しい収束力
と全方向にわたる非点収差の補正機能をもたせることが
できる。

【００２９】従って本実施の形態の構成によれば、合成
レンズ系に内在するトリプレット配置の収束作用により
収束レンズ系の主面をスクリーン側に前進させることが
でき、その結果電子銃からスクリーンへの像倍率の低減
ができるのでスポット径を小さくすることができる。ま
た水平垂直の両方向について収束レンズ系の主面位置を
一致させることができるので両方向について像倍率を等
しくすることができ、良好なスポット形状が得られる。
但し、両方向の主面位置の一致は厳密なものである必要
はなく、両方向について主面位置を前進させることがで
きればスポット径を小さくすることができる。また実効
的にトリプレット配置を含んでいるので、非点収差を全
方向にわたって完全に補正することができる。

【００３０】レーストラック形の主レンズの特徴は、水
平方向の寸法が大きいため同方向の収束電界の均一性が
高く、水平方向の球面収差を１桁程度小さくできること
である。従って水平方向の解像度を大幅に改善すること
ができる。またレーストラック形の形状を両端で拡大
し、８の字に近い形状とすることによって、ビーム通過
領域での収束作用を更に均一なものとすることができ
る。

【００３１】図６（ｄ）は偏向電極７−３の作用を説明
している。偏向電極による偏向角度の大きさは、両サイ
ドビームのカソード焦点の虚像位置がセンタービームの
カソード焦点位置と一致するように設定されている。こ
の結果、ＲＧＢの３本のビームを単一のカソードから発
生したのと同じ状態にすることができるので、それ以後
のレンズ系においてフォーカス条件を満足させれば、同
時にコンバーゼンス条件が満足される。

【００３２】本実施の形態においても、４極電磁石は直
流駆動であるから安価な駆動電源を用いることができ
る。

【００３３】実施の形態３．図７は本発明の実施の形態
３の構成を説明する図である。本実施の形態は、実施の
形態２において偏向電極７−３で発生する非点収差に対
する対策を施こしたものである。

【００３４】偏向電極７−３で発生する非点収差はサイ
ドビームのみに発生してセンタービームには発生しない
ので、一括して補正することができない。従ってサイド
ビームのみに非点収差を付加して補正する必要がある。

【００３５】図７（ａ）は、偏向電極７−３の形状を、
サイドビームの偏向によって生じる非点収差と逆方向の
非点収差を発生する形状としたものであり、偏向電極自
体でサイドビームの非点収差を補正するものである。図
７（ｂ）に示すように電極７−３−１と７−３−２の高
さを変えた偏向電極も同様な作用を示す。

【００３６】図７（ｃ）はサイドビームの非点収差を補
正する他の方法を示すものであり、偏向電極の直前また
は直後にサイドビームのみに対して４極電界レンズ７−
４を設けたものである。４極電界レンズ７−４によって
サイドビームの非点収差を補正することができる。

【００３７】図７（ｄ）は４極電界レンズの具体例を示
したものである。

【００３８】図８はサイドビームの非点収差を補正する
更に他の方法を説明する図である。１４は８極電磁石で
あり、図８（ａ）は８極電磁石の構造と発生磁界を示
し、図８（ｂ）は８極電磁石１４の配置例を示してい
る。２は偏向ヨーク、７−２はレーストラック形の主レ
ンズ、７−３は偏向電極である。８極電磁石１４は主レ
ンズ７−２の近傍に配置される。

【００３９】８極電磁石はビーム中心軸から離れた位置
のみにおいて非点収差を補正する機能を持つので、サイ
ドビームのみに発生する非点収差を補正することができ
る。

【００４０】実施の形態４．図９は本発明の実施の形態
４の構成を説明する図である。図９（ａ）は全体の構成
を示しており、１〜７は第１の実施の形態と同等の構成
である。本実施の形態は実施の形態１に加えて、偏向ヨ
ークのネック部にサブヨークをもつ４極電磁石１１を設
けたものである。図９（ｂ）は４極電磁石の構造例と発
生磁場の形状を示している。

【００４１】この構成ではダブレット配置を形成する偏
向ヨークの２つの４極電磁石５、６に加えて第３の４極
電磁石１１を有するので、これら３個の４極電磁石の磁
性を交互に反転することによってトリプレット配置を形
成することができる。図９（ｃ）は３個の４極レンズ
５、６および１１の配置と作用を示している。図中７−
２は電子銃の主レンズの作用を示しているが、本実施の
形態では４極レンズ５、６、１１のみでトリプレット配
置を構成できるので、主レンズで非点収差を発生する必
要はない。

【００４２】本実施の形態はトリプレット配置を有する
ため、トリプレット配置にビームの収束力を持たせて収
束レンズ系の主面をスクリーン側に前進させて像倍率を
小さくし、スポット径を小さくできる。また水平垂直両
方向の収束レンズ系主面位置を一致させることができる
ので、像倍率を等しくし、良好なスポット形状を得るこ
とができる。また全方向にわたって非点収差を良好に補
正することができる。

【００４３】また、本実施の形態における４極電磁石の
サブヨーク１１は、実施の形態１〜３における２組の４
極電磁石の一方のかわりとして用いることができる。

【００４４】本実施の形態においても４極電磁石はすべ
て直流駆動であるから安価な直流電源を用いることがで
きる。図１０は３個の４極電磁石コイル５、６、１１を
１個の直流電源１３で駆動する構成を説明する図であ
る。単一の直流電源を用いるため、３個のコイルの電流
値はすべて同一となるが、３個の電磁石の夫々を必要な
磁場強度を与える巻線数とすることによって所望の偏向
機能が得られる。この様な駆動法とすることによって経
済的な偏向システムが構成できる。

【００４５】図１１は偏向ヨーク部の４極電磁石コイル
の構成法を説明する図である。図１１（ａ）は偏向ヨー
クおよび偏向コイル巻枠の典型的な形状を示すもので、
２−１−１、２−１−２は垂直偏向コイルの巻枠、２−
２は水平偏向コイルの巻枠を示している。前記の４極電
磁石コイル５、６を巻回する巻枠を別途設けることは、
偏向ヨークコアの内径を大きくする結果となり発生磁界
強度を低下させるので好ましくない。水平偏向コイルは
印加電圧が高電圧であり、直流低電圧の４極電磁石コイ
ルを同一の巻枠に巻回するためには新たな電気絶縁層を
必要とし、上記と同様なスペース上の問題を生じる。本
実施の形態では上記の問題を避けるために、垂直偏向コ
イルの巻枠２−１−１、２−１−２に４極電磁石コイル
を同架して巻回する方法を採用した。両コイルはともに
低電圧で駆動されるため新たな電気絶縁層を必要とせ
ず、同一巻枠に共存させることができ余分なスペースを
必要とせず各コイルの性能低下を防止できる。

【００４６】実施の形態５．図１２は本発明の実施の形
態５の構成を説明する図である。図１２（ａ）は全体の
構成を示しており、４１は偏向ヨークのネック部に設け
た直方体の永久磁石である。図１２（ｂ）は永久磁石４
１の部分をｚ軸方向より見た図である。このように、サ
ブヨークをもつ４極電磁石１１の代わりに永久磁石４１
を用いても実施の形態４と同様の効果が得られる。な
お、図１２では偏向ヨークの４極電磁石６の１つと永久
磁石４１とによりダブレット配置を形成した場合を示し
ているが、偏向ヨークの４極電磁石をもう１つ加えるこ
とによりトリプレット配置とすることも可能である。

【００４７】実施の形態６．図１３は本発明の実施の形
態６の構成を説明する図であり、（ａ）はスクリーン側
より偏向ヨークを眺めた図であり、（ｂ）は電子銃の主
レンズを構成する電極部のうち低圧電圧を供給する側の
電極（すなわち低圧側電極）を示している。図１３
（ａ）において、４２は巻線ガイドであり、偏向ヨーク
の中間部に位置するように水平偏向コイル用の巻枠にと
りつけられている。巻線ガイド４２により水平偏向コイ
ル４はネック部からスクリーンにかけた中間点でその角
度を変化させるように折れ線状に巻かれている。

【００４８】次に、コイル分布とピン・バレル磁界につ
いて説明する。まずピン磁界及びバレル磁界の磁力線の
分布を図１４（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示す。ピン磁界
は図１４（ａ）に示すように水平面上で軸から離れるに
従って磁界が強くなっていく分布を持ち、バレル磁界は
図１４（ｂ）に示すように逆に軸から離れるに従って磁
界が弱くなる分布を持つ。したがって、ピン磁界はレン
ズとして水平方向に関しては発散レンズ垂直方向に関し
ては収束レンズとして働き、逆にバレル磁界はレンズと
して水平方向に収束レンズ垂直方向に発散レンズとして
働くことになる。図１４より予想されるようにピン磁界
を発生するためには水平面上にコイルを集中させればよ
く、バレル磁界を発生させるためには垂直軸近傍にコイ
ルを集中して配置すれば可能となる。より正確には水平
面より６０度の角度の所に配置すれば有効である。

【００４９】さて、図１３（ａ）に示されるように本実
施の形態での偏向ヨークは、偏向ヨークの中央部では角
度の小さいところにコイルが配置され、スクリーン側で
はコイルは角度の大きいところに配置されていることに
なる。従って、偏向ヨーク中央部ではピン磁界系が強く
発生し、出口近傍ではバレル磁界が強くなっていること
が予想される。偏向ヨークのコアのネック部分からスク
リーン側にかけて巻き線分布を適当に選択することによ
りピン磁界を発生させることは可能である。また、ネッ
クのごく近傍でバレル磁界を発生することにより、偏向
ヨーク全体として、バレル・ピン・バレル磁界分布を発
生することが可能となる。

【００５０】次に図１３（ｂ）の電子銃の構成について
説明する。電子銃の主レンズを構成している静電レンズ
は、レーストラック形状の内径を持つ円筒電極４７とそ
の内部に配置されそれぞれの電子ビームに対応した３個
の穴４８−１があけられている金属板４８から構成され
た低圧側電極と高圧側電極とが向き合って配置されてい
る。さらに、本実施の形態では図１３（ｂ）に示すよう
に、低圧側電極の３個の穴４８−１の上下にはついたて
状の電極４８−２が設けられている。なお、ついたて状
の電極４８−２は高圧側電極にも設けられていてもよ
く、さらに、図１３（ｂ）ではついたて状の電極４８−
２は各穴４８−１に対応して上下に３個づつ設けられて
いるが、横につながって上下に１個づつ設けられてもよ
い。

【００５１】このような電極構造を持つ電子銃において
は、それぞれの穴４８−１の中央を通過する電子ビーム
にとって上下についたて状の電極４８−２が存在するの
で、電気力線はついたて状の電極４８−２の方向に集中
することとなる。これは、レンズ効果として水平方向に
比べて垂直方向に強い収束力が発生していることに対応
する。その結果電子銃としてアスティグマを持たせるこ
とが可能となり、３個の穴４８−１形状及びついたて状
の電極４８−２の幅及び高さを調整することによりアス
ティグマの強さも調整することが可能となる。

【００５２】図１５（ａ）は直流電流を流したときに発
生する４極磁界のつくるレンズ効果を模式的に示してい
る。なお、これら２個の４極レンズは例えば実施の形態
１の４極電磁石コイル５、６を用いる以外にも、実施の
形態２〜５で説明した何れかの構成によって得られる。
図において、５がネック側で強い４極磁界を発生するコ
イルによるレンズ作用を示しており、６がスクリーン側
で強い４極磁界を発生するコイルの作るレンズ作用を表
している。このように、２個の４極レンズのみでは非点
収差が発生してしまう。そこで本実施の形態においては
図１３（ｂ）で示した上述のように電子銃の収束力に非
点収差成分を発生しておく（アスティグマを設けてお
く）。すなわち、１５−１、１５−２のレンズがそれで
ある。このレンズは図６（ｂ）を用いて実施の形態２で
説明したのと同様に、全方向に一様な収束レンズと水平
方向に収束の作用をもつ４極電解レンズとを合成したも
のと等価であり、全体としては図６（ｃ）のようにトリ
プレット配置となり、実施の形態２〜５と同様にトリプ
レット配置にビームの収束力を持たせて収束レンズ系の
主面をスクリーン側に前進させて像倍率を小さくし、ス
ポット径を小さくできる。また水平垂直両方向の収束レ
ンズ系主面位置を一致させることができるので、像倍率
を等しくし、良好なスポット形状を得ることができる。
また全方向にわたって非点収差を良好に補正することが
できる。すなわち、図１５（ａ）のように、システムと
しては三個のレンズから構成されている。自由度として
は、電子銃の収束力の二個、４極磁界の収束力の２個の
４個が存在する。従って、電子銃のレンズ強度及び４極
磁界のいずれかを用いることにより、スクリーン中心で
水平垂直及びビームの真円度を満足することが可能とな
るとともに自由度が一つ余ることになる。図１５（ｂ）
はこの様子を示しており、水平と垂直で主面の位置を一
致させることが可能となる。

【００５３】次に周辺に偏向した場合について検討す
る。周辺に偏向するための偏向コイル（水平偏向コイル
４）は図１３（ａ）のように軸方向に沿って巻き線の角
度分布が変化する構成となっている。すなわち、上述の
ようにネック側から、バレル、ピン、バレルの分布を持
つことになる。この場合ビームに対する収束力としては
ピン磁界が水平方向発散効果、バレル磁界が水平方向収
束効果を持つことになる。一番初めのバレル磁界は、従
来技術においても説明したように収束力としての寄与は
あまりないのでレンズとしての機能はここでは略する。
図１６に示される４−１、４−２がこの磁界による４極
レンズ効果を示している。図においてレンズの自由度を
考えると、前述のように、レンズ５、６のいずれか及び
レンズ４−１、４−２の強度に関しては任意に選択する
ことが可能となる。偏向ヨークとして調整しなければな
らない課題として、(1)三本のビームをスクリーン上で
一点に収束する磁界、(2)垂直方向のフォーカス条件の
達成、(3)真円度（水平径と垂直径の比率）の改善があ
げられる。このように電磁石の自由度として３個有り、
制約条件が３個であるので満足する解が得られることと
なる。またこの場合、前述のようにスクリーンに近いと
ころにレンズ系が存在するために通常のシステムよりも
スポット形状を改善することが可能となる。

【００５４】以上のようにスクリーン上にビームを偏向
した場合においても電子銃のレンズ強度を変化させるこ
となく水平及び垂直方向のフォーカス特性を満足するこ
とが可能となる。

【００５５】実施の形態７．図１７は本発明の実施の形
態７の構成を説明する図であり、偏向ヨークの発生磁界
をネック部からスクリーンに向かってバレル、ピン、バ
レルとするための他の構成を示している。図１７（ａ）
は偏向ヨークを垂直方向より眺めた図、（ｂ）はスクリ
ーン側より眺めた図である。図のように偏向ヨークのネ
ック部及びスクリーン側に巻線ガイド４２が存在し、水
平偏向コイルのスクリーン側の渡り部の内ｙ軸を通過す
る部分がスクリーン側に飛び出している。

【００５６】このように構成されたものにおいて、図１
７に示されているように偏向ヨークの出口近傍では巻線
が角度の大きい領域によってきている。従ってこの近傍
ではバレル磁界が発生することが想像できる。また、偏
向ヨーク内部の巻線を角度の小さいところに集中させて
おけばピン磁界を発生することが可能となる。また、偏
向ヨークのネック部をバレル磁界が発生できるように設
定する事も容易に可能となる。この結果として、バレル
・ピン・バレル磁界が発生可能であることは実施の形態
６の説明より明らかである。

【００５７】実施の形態８．図１８は本発明の実施の形
態８の構成を説明する図であり、偏向ヨークの発生磁界
をネック部からスクリーンに向かってバレル、ピン、バ
レルとするためのさらに他の構成を示している。図１８
（ａ）は偏向ヨークをスクリーン側から見た図、（ｂ）
は側面より見た図である。図において、４４は偏向ヨー
クの出口近傍に上下に対象に配置されている磁性体であ
り、磁性体コア２はこの磁性体４４により実質的に上下
が左右より突出して構成されている。図１９は偏向ヨー
クが発生する磁力線を示し、（ａ）は磁性体４４が無い
場合、（ｂ）は磁性体４４がある場合を示している。

【００５８】偏向ヨークが発生する磁界は通常の場合、
従来例で説明したようにスクリーン側すなわち出口近傍
ではピン磁界となっている（図１９（ａ））。本実施の
形態においては出口近傍の上下に磁性体４４を配置して
いるので水平偏向磁界は電磁気学の教えるところにより
磁性体４４に集中していく（図１９（ｂ））。これは、
ｙ軸上で磁界がだんだん強くなっていくことを示してい
る。この磁界分布はバレル磁界と呼ばれる磁界分布であ
る。従って、偏向ヨークの出口近傍の上下に磁性体４４
を配置することにより通常ピン磁界であった磁界分布が
バレル磁界分布になり、偏向ヨーク部分の巻線を適当に
選択することによりネック部からスクリーン側に向かっ
てバレル・ピン・バレルとすることが可能となる。

【００５９】なお、実施の形態８では磁性体コア２の上
下を左右より突出させて構成するのに上下に磁性体４４
を配置した場合について示したが、磁性体コア２の左右
に切り込み凹部を設けてもよく、同様の効果が得られ
る。

【００６０】実施の形態９．次に図２０を基にアスティ
グマのある電子銃を達成するための他の構成について説
明する。図２０は本発明の実施の形態９の構成を説明す
る斜視図であり、電子銃の主レンズを構成する電極部の
うち低圧側電極を示している。電子銃の主レンズを構成
している静電レンズは、レーストラック形状の内径を持
つ円筒電極４７とその内部に配置されそれぞれの電子ビ
ームに対応した３個の穴４８−１があけられている金属
板４８から構成された低圧側電極と高圧側電極とが向き
合って配置されている。さらに、本実施の形態では図２
０に示すように、低圧側電極の３個の穴４８−１はこれ
らの穴径より幅の狭いスリット４８−３で連結されてい
る。なお、この連結構成は高圧側電極にも施されていて
もよい。

【００６１】次にこのような電極構造をもつ電子銃の動
作について説明する。穴４８−１の中央を通過する電子
ビームにとってスリット４８−３が存在することは全体
としての穴が楕円形状にある場合に等しい。この場合
は、水平方向と垂直方向とで発生する電位分布が非対称
となり結果として水平方向と垂直方向の収束力に差異が
生じる。その結果、電子銃としてアスティグマを持たせ
ることが可能となり、スリット４８−３の幅及び三個の
穴４８−１形状を適当に選択することによりアスティグ
マの強さも調整することが可能となる。

【００６２】実施の形態１０．次に図２１を基にアステ
ィグマのある電子銃を達成するためのさらに他の構成に
ついて説明する。図２１は本発明の実施の形態１０の構
成を説明する図であり、図２１（ａ）は電子銃の３極部
の構成を示し、（ｂ）はＧ１電極を拡大して示してい
る。図において、５１は電子ビーム発生のカソード、５
２はヒータ、５３、５４はそれぞれＧ１，Ｇ２電極、５
３−１、５４−１はＧ１電極及びＧ２電極の穴である。
本実施の形態ではＧ１電極の穴５３−１の形状が図のよ
うに縦長となっており、Ｇ２電極の穴５４−１は円形状
である。

【００６３】次に動作について説明する。カソード５１
より取り出されたビームはＧ１、Ｇ２電極５３、５４よ
り構成されるレンズにより収束作用を受けて主レンズ方
向に取り出される。電子ビームを取り出す場合、通常は
Ｇ１電極５３はアースとし、カソード５１及びＧ２電極
５４に所定の電圧を印加し、Ｇ１、Ｇ２電極５３、５４
間の電圧差により静電的なレンズが構成される。通常で
はＧ１、Ｇ２電極５３、５４ともに円形の穴があいてい
るために水平及び垂直方向に等しいレンズ効果を持つこ
とになる。これに対して中間電極を構成しているＧ１電
極の穴５３−１形状が図に示されているように縦長であ
れば水平方向と垂直方向とで収束力が異なり、結果とし
てアスティグマを持った電子銃を構成することが可能と
なる。なお、アスティグマを持った電子銃を構成するに
は、実施の形態６、９、１０の他にも、例えば実施の形
態２で図６を用いて説明したようにレーストラック形断
面の主レンズを用いてもよいのは言うまでもない。

【００６４】実施の形態１１．図２２、２３は本発明の
実施の形態１１の構成を説明する図である。図２２
（ａ）は偏向ヨーク部のコイルの構成を示しており、２
は偏向ヨークのコア、３は垂直偏向コイル、４は水平偏
向コイル、１２は４極電磁石コイルである。本実施の形
態では４極電磁石コイルを１つだけ用いている。図２２
（ｂ）は４極電磁石コイルの径方向断面形状を示してい
る。

【００６５】図２３（ａ）は電子銃部の電極構成を示し
ており、７−１は電子銃の３極部、７−２は主レンズ、
７−３は偏向電極、７−４は４極電界レンズである。主
レンズ７−２は実施の形態２と同様なレーストラック形
である。図２３（ｂ）は電子銃部の各電極および偏向ヨ
ーク部の４極電磁石の作用を示す模式図である。４極電
界レンズ７−４は水平方向に収束、垂直方向に発散の作
用を持ち、主レンズ７−２は水平方向に弱い収束作用、
垂直方向に強い収束作用をする。偏向ヨーク部の４極電
磁石１２は水平方向に収束、垂直方向に発散の作用をす
る。ここで実施の形態２と同様に、主レンズ７−２は全
方向に一様な収束レンズと水平方向に発散、垂直方向に
収束の作用をする４極電界レンズとを合成したものとみ
なせることを考慮すると、本実施の形態は全方向に一様
な収束レンズと３個の４極レンズのトリプレット配置と
が合成されたものと考えることができる。実効的にトリ
プレット配置を内在する偏向システムの作用効果は、実
施の形態２において説明した通りである。

【００６６】ここで４極電界レンズ７−４は前記トリプ
レット配置を形成するとともに、偏向電極７−３で発生
するサイドビームの非点収差を補正するために、中央の
７−４−２に対して両側の７−４−１および７−４−３
の４極電界作用を異ならせてある。

【００６７】本実施の形態においては図２３（ｃ）のよ
うなレーストラック形の主レンズを前提としているが、
図２３（ｄ）に示すような各ビームに対して垂直方向に
長い形状の主レンズを用いると主レンズに内在する４極
レンズ作用は図２３（ｃ）の場合と反対の極性を持つこ
とになる。従って図２３（ｄ）のような主レンズを前提
とすると、４極電界レンズ７−４および４極電磁石１２
の極性を逆にすれば、全体に反対の極性を持つトリプレ
ット配置を構成することができる。

【００６８】本実施の形態においても４極電磁石１２は
直流駆動である。また４極電磁石１２のかわりに実施の
形態４の４極電磁石のサブヨーク１１を用いてもよい。

【００６９】実施の形１２．図２４は本発明の実施の形
態１２の構成を説明する図である。図２４（ａ）は全体
の構成を示している。本実施の形態では電子銃部のレー
ストラック形主レンズ７−２、偏向電極７−３、偏向ヨ
ークネック部のサブヨークの４極電磁石１１および偏向
ヨーク部の４極電磁石コイル１２を用いている。

【００７０】図２４（ｂ）は上記３個のレンズの収束／
発散作用を示す模式図である。主レンズ７−２は水平方
向に弱く、垂直方向に強い収束作用をもつもので、これ
を全方向に一様な収束レンズを水平方向に発散、垂直方
向に収束の作用をもつ４極電界レンズとを合成したもの
とみなせる。従って上記３個のレンズ配置は等価的に全
方向に一様な収束レンズと３つの４極レンズからなるト
リプレット配置とが合成されたものと考えることができ
る。実効的にトリプレット配置を内在する偏向システム
の作用効果は実施の形態２において説明した通りであ
る。

【００７１】本実施の形態においても実施の形態２と同
様に偏向電極７−３によるサイドビームの非点収差が発
生するが、これについては実施の形態３に示した非点収
差の補正方法が同様に適用できる。また本実施の形態に
おいても４極電磁石１１、１２は直流駆動である。

【００７２】

【発明の効果】本発明の第１の構成によれば、偏向ヨー
クに設けた２組の４極電磁石コイルで構成するダブレッ
ト配置の収束作用により主レンズの主面位置をスクリー
ン側に前進させることができるので、電子銃の像倍率を
低減することができ、電子ビームのスポット径を小さく
することができる。従って高解像度が得られるという効
果がある。また２組の４極電磁石コイルは直流駆動であ
るから駆動回路が安価であるという効果もある。

【００７３】本発明の第２の構成によれば、偏向ヨーク
の２組の４極電磁石コイルとレーストラック形断面形状
の主レンズが持つ４極レンズ作用とで３個の４極レンズ
が組合わされたトリプレット配置が構成できるので、そ
の収束作用によって主レンズの主面をスクリーン側に前
進させて像倍率を低減し、スポット径を小さくすること
ができる。また４極レンズのトリプレット配置により、
非点収差を完全に補正することができる。従って高解像
度が得られるという効果がある。また２組の４極電磁石
コイルは直流駆動であるから駆動回路が安価であるとい
う効果もある。

【００７４】本発明の第３の構成によれば、サイドビー
ムを偏向させる偏向電極により、ＲＧＢの３本のビーム
のカソード物点位置を等価的に一致させることができる
ので、単一のカソードと同様な扱いが可能になり、それ
以後のレンズ系において、フォーカス条件とコンバーゼ
ンス条件とを両立することができるという効果がある。

【００７５】本発明の第４の構成によれば、偏向ヨーク
の２組の４極電磁石コイルと４極電磁石のサブヨークと
で３個の４極レンズが組合わされたトリプレット配置が
構成できるので、第２の構成と同様の効果が得られる。

【００７６】本発明の第５の構成によれば、偏向ヨーク
の２組の４極電磁石コイルと偏向ヨークの水平偏向磁界
のバレル、ピン、バレル分布および電子銃のアスティグ
マを利用することによって、スクリーン中心においてト
リプレット配置が構成できるので、第２の構成と同様に
作用する。さらに、スクリーン周辺に偏向した場合にお
いても水平垂直両方向のフォーカスがとれると共にトリ
プレット配置が構成できるので従来必要とされていたダ
イナミック電圧が不必要となる。

【００７７】本発明の第６の構成によれば、レーストラ
ック形の主レンズが持つ４極レンズ作用と、サイドビー
ム用偏向電極近傍に設けた４極電界レンズと、偏向ヨー
クに設けた４極電磁石コイルとによって３個の４極レン
ズが組合わされたトリプレット配置が構成できるので、
その収束作用により主レンズの主面をスクリーン側に前
進させて像倍率を低減し、スポット径を小さくすること
ができる。またトリプレット配置の作用により非点収差
を完全に補正することができる。従って高解像度が得ら
れるという効果がある。また、偏向電極により、センタ
ービームとサイドビームの等価的なカソード位置を一致
させることができるので、フォーカス条件とコンバーゼ
ンス条件とを両立させることができるという効果があ
る。

【００７８】本発明の第７の構成によれば、レーストラ
ック形の主レンズが持つ４極レンズ作用と、偏向ヨーク
に設けた４極電磁石コイルと偏向ヨークネック部に設け
た４極電磁石のサブヨークとによって、３個の４極レン
ズのトリプレット配置を構成でき、サイドビーム用偏向
電極によってセンタービームとサイドビームのカソード
位置を等価的に一致させることができるので、第６の構
成と同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１の構成を示す図であ
る。

【図２】 本発明の実施の形態１の構成と作用を示す図
である。

【図３】 本発明の実施の形態１の構成を示す図であ
る。

【図４】 本発明の実施の形態１の作用を示す図であ
る。

【図５】 本発明の実施の形態２の構成を示す図であ
る。

【図６】 本発明の実施の形態２の構成と作用を示す図
である。

【図７】 本発明の実施の形態３の構成を示す図であ
る。

【図８】 本発明の実施の形態３の構成を示す図であ
る。

【図９】 本発明の実施の形態４の構成と作用を示す図
である。

【図１０】 本発明の実施の形態４の構成を示す図であ
る。

【図１１】 本発明の実施の形態４の構成を示す図であ
る。

【図１２】 本発明の実施の形態５の構成を示す図であ
る。

【図１３】 本発明の実施の形態６の構成を示す図であ
る。

【図１４】 本発明の実施の形態６の作用を示す図であ
る。

【図１５】 本発明の実施の形態６の作用を示す図であ
る。

【図１６】 本発明の実施の形態６の作用を示す図であ
る。

【図１７】 本発明の実施の形態７の構成を示す図であ
る。

【図１８】 本発明の実施の形態８の構成を示す図であ
る。

【図１９】 本発明の実施の形態８の作用を示す図であ
る。

【図２０】 本発明の実施の形態９の構成を示す図であ
る。

【図２１】 本発明の実施の形態１０の構成を示す図で
ある。

【図２２】 本発明の実施の形態１１の構成を示す図で
ある。

【図２３】 本発明の実施の形態１１の構成と作用を示
す図である。

【図２４】 本発明の実施の形態１２の構成と作用を示
す図である。

【図２５】 電子銃の従来例の構成を示す図である。

【図２６】 電子銃の要部の構成を示す図である。

【図２７】 カラーＣＲＴの従来例の構成と作用を示す
図である。

【図２８】 カラーＣＲＴの従来例の作用を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ ＣＲＴチューブ ２ 偏向ヨークのコ
ア ３ 垂直偏向コイル ４ 水平偏向コイル ５ ４極電磁石コイル ６ ４極電磁石コイ
ル ７ 電子銃 ７−１ ３極カソー
ド ７−２ 主レンズ ７−３ 偏向電極 ７−４ ４極電界レンズ ８ カソード ９ 電子ビームスポット １０ 電子ビーム １１ ４極電磁石サブヨーク １２ ４極電磁石コ
イル １３ コイル電源 １４ ８極電磁石 ４１ 永久磁石 ４２ 巻線ガイド ４４ 磁性体 ４７ 円筒電極 ４８ 金属板 ４８−１ 穴 ４８−２ ついたて状の電極 ４８−３ スリット ５３ Ｇ１電極 ５３−１ 穴

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インライン型電子銃と自己収束型偏向ヨ
   ークを有するカラーＣＲＴにおいて、前記偏向ヨークに
   ネック部よりスクリーン側で幅の広い４極電磁石コイル
   と、スクリーン側よりネック部で幅の広い４極電磁石コ
   イルとを備え、前記２組の４極電磁石コイルを直流駆動
   するカラーＣＲＴ。
2. 【請求項２】 前記インライン型電子銃の主レンズをレ
   ーストラック形の断面形状とした請求項１記載のカラー
   ＣＲＴ。
3. 【請求項３】 前記インライン型電子銃の主レンズ近傍
   にサイドビームを偏向させる偏向電極を備えた請求項２
   記載のカラーＣＲＴ。
4. 【請求項４】 前記偏向電極近傍にサイドビームの非点
   収差を補正する４極電界レンズを備えた請求項３記載の
   カラーＣＲＴ。
5. 【請求項５】 前記インライン型電子銃の主レンズ近傍
   にサイドビームの非点収差を補正する直流駆動の８極電
   磁石を備えた請求項３記載のカラーＣＲＴ。
6. 【請求項６】 前記偏向ヨークのネック部に永久磁石ま
   たは直流駆動の４極電磁石のサブヨークを備えた請求項
   １記載のカラーＣＲＴ。
7. 【請求項７】 前記偏向ヨークの水平偏向磁界の分布を
   ネック部からスクリーンに向かってバレル、ピン、バレ
   ルとなるように構成すると共に前記インライン型電子銃
   を垂直方向と水平方向とで収束力が異なるように構成し
   た請求項１記載のカラーＣＲＴ。
8. 【請求項８】 前記偏向ヨークに水平偏向コイル用の巻
   線ガイドを設けた請求項７記載のカラーＣＲＴ。
9. 【請求項９】 前記偏向ヨークの出口近傍において磁性
   体コアの上下を左右より突出させた請求項７記載のカラ
   ーＣＲＴ。
10. 【請求項１０】 前記インライン型電子銃の主レンズを
    構成している静電レンズの電極は、レーストラック形状
    の内径を持つ円筒電極と、該円筒電極の内部に配置され
    それぞれの電子ビームに対応した穴があけられている金
    属板とを有し、少なくとも低圧側電極の前記穴の上下に
    ついたて状の電極を設けた請求項７記載のカラーＣＲ
    Ｔ。
11. 【請求項１１】 前記インライン型電子銃の主レンズを
    構成している静電レンズの電極は、レーストラック形状
    の内径を持つ円筒電極と、該円筒電極の内部に配置され
    それぞれの電子ビームに対応した穴があけられている金
    属板とを有し、前記穴はそれぞれの電子ビームに対応し
    た３個の穴をこれらの穴径より幅の狭いスリットで連結
    したものである請求項７記載のカラーＣＲＴ。
12. 【請求項１２】 前記インライン型電子銃の３極部を構
    成しているＧ１またはＧ２電極の穴形状を縦長または横
    長とした請求項７記載のカラーＣＲＴ。
13. 【請求項１３】 インライン型電子銃と自己収束型偏向
    ヨークを有するカラーＣＲＴにおいて、前記電子銃部に
    設けたレーストラック形断面形状の主レンズと、前記主
    レンズ近傍に設けたサイドビームを偏向させる偏向電極
    と、前記偏向電極近傍に設けた４極電界レンズと、前記
    偏向ヨークに設けた直流駆動の４極電磁石コイルとを備
    えたカラーＣＲＴ。
14. 【請求項１４】 インライン型電子銃と自己収束型偏向
    ヨークを有するカラーＣＲＴにおいて、前記電子銃部に
    設けたレーストラック形断面形状の主レンズと、前記主
    レンズ近傍に設けたサイドビームを偏向させる偏向電極
    と、前記偏向ヨークに設けた直流駆動の４極電磁石コイ
    ルと、前記偏向ヨークのネック部に設けた直流駆動の４
    極電磁石のサブヨークとを備えたカラーＣＲＴ。