JPH11176334A - 電子銃のビーム軌道測定装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械的精度の測定によることなくビーム軌道
の劣化要因を特定することのできる電子銃のビーム軌道
測定装置および方法を提供する。 【解決手段】 カラー陰極線管に用いられる電子銃は、
プリフォーカスレンズ３、画面センター部とコーナー部
におけるスポット特性などを向上する前段四重極レンズ
４、後段四重極レンズ５、および主収束レンズ１が形成
され、これらを含むネック部外周には、図示しない偏向
ヨーク（ＤＹ）が挿着されている。本発明の電子銃のビ
ーム軌道測定方法では、これら複数の電子レンズに同一
電圧を印加してスポット移動量を測定し、次に異なる電
圧を印加してスポット移動量を測定し、その測定結果に
応じて複数の電子レンズの内、どの電子レンズがビーム
軌道の劣化要因であるかを特定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビジョン受像
機やコンピュータディスプレイ装置などの陰極線管に用
いられる電子銃のビーム軌道測定装置および方法に関
し、さらに詳しくは、陰極線管の解像度およびフォーカ
ス品質に影響する電子ビーム軌道の精度劣化が電子銃の
どの部位で発生しているかを測定する電子銃のビーム軌
道測定装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子技術の発達やユーザニーズの
高まりにより電子機器の高性能化が進んでいる。テレビ
ジョン受像機やコンピュータディスプレイ装置では大画
面化や高画質化への取り組みが進んでおり、テレビジョ
ン受像機などに使用されるカラー陰極線管には、高解像
度でフォーカス品質に優れたカラー画像の再現が求めら
れている。

【０００３】カラー陰極線管の解像度やフォーカス品質
を高めるためには、電子銃から発射される電子ビームの
スポット特性が重要である。このため、カラー陰極線管
の製造時にビーム軌道劣化の評価が行われる。ビーム軌
道劣化とはビーム軌道が電子レンズの中心から外れる
（収差が増える）ことを意味している。ビーム軌道劣化
の評価には、図１に示すようなスポット移動量という値
が用いられる。

【０００４】スポット移動量とは、定格のフォーカス電
位＋ΔＶにおける蛍光面２のスポット位置、およびフォ
ーカス電位−ΔＶにおける蛍光面２のスポット位置の差
で定義される。すなわち、スポット移動量は、電子銃の
主収束レンズ１上におけるビームの軸ずれを代表するも
のであり、このスポット移動量を測定することによりビ
ーム軌道劣化を評価することが可能となる。

【０００５】その結果、スポット移動量が所定の基準値
より劣化していると判断されたら、電子銃におけるビー
ム軌道の劣化要因を特定して所定の改善処理が施され
る。

【０００６】従来、電子銃におけるビーム軌道の劣化要
因の特定に際しては、電子銃そのものの組み立て精度、
および電子銃を構成する各々パーツの成型精度を測定評
価することにより行なわれている。

【０００７】しかしながら、従来のビーム軌道の劣化要
因の特定方法では、測定すべき対象パーツを簡単に絞り
込むことができず非効率である。また、ビーム軌道の劣
化要因が単一であれば良いが、複合的要因によるもので
あれば原因究明がさらに困難となる課題がある。まして
や、近年の電子銃の複雑化に伴ってパーツ点数が増加し
ている状況では、大小のグリッド孔同士が多数重なり合
って電子銃を構成するため、個々のパーツ精度を測定す
ることは不可能に近い。このように、電子銃の機械的精
度を追求してビーム軌道の劣化要因を究明することは原
理的に限界を有するものであった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる観点に
鑑みてなされたもので、その課題は、従来のビーム軌道
の劣化要因の特定方法は、電子銃の組み立て精度および
電子銃を構成するパーツの機械的精度を測定することに
より行われるため、ビーム軌道の劣化要因の究明が困難
であるという課題を解消し、機械的精度の測定によるこ
となくビーム軌道の劣化要因を特定することのできる電
子銃のビーム軌道測定装置および方法を提供することで
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに本発明の電子銃のビーム軌道測定方法は、電子銃か
ら発射されるビーム軌道の精度劣化を、ビームスポット
の移動量によって測定する電子銃のビーム軌道測定方法
において、電子銃を構成する複数の電子レンズに同一電
位を印加してスポット移動量を測定する手順と、複数の
電子レンズに異なる電位を印加してスポット移動量を測
定する手順と、測定結果に応じて複数の電子レンズのど
の電子レンズがビーム軌道の劣化要因であるかを特定す
る手順とを含むことを特徴とするものである。

【００１０】本発明の電子銃のビーム軌道測定方法の具
体例として、プリフォーカスレンズと、偏向と同期する
変調フォーカス電圧（Ｆｖ）および一定フォーカス電圧
（Ｆｃ）の差分で動作する少なくとも１つの四重極レン
ズとを備えた電子銃のビーム軌道測定方法において、変
調フォーカス電圧（Ｆｖ）および一定フォーカス電圧
（Ｆｃ）におけるスポット移動量（値ａ）を測定する手
順と、変調フォーカス電圧（Ｆｖ）に対して一定フォー
カス電圧（Ｆｃ）を上げ（Ｆｃ＞＞Ｆｖ）、その時のス
ポット移動量（値ｂ）を測定する手順と、変調フォーカ
ス電圧（Ｆｖ）に対して一定フォーカス電圧（Ｆｃ）を
下げ（Ｆｃ＜＜Ｆｖ）、その時のスポット移動量（値
ｃ）を測定する手順と、これらの測定結果を基にスポッ
ト移動量（値ａ）およびスポット移動量（値ｂ）を比較
し、スポット移動量（値ｂ）が変化（例えば増加）した
とき、プリフォーカスレンズのビーム軌道ずれと判定す
る手順と、スポット移動量（値ａ）、（値ｂ）、（値
ｃ）を比較し、スポット移動量（値ｂ）、（値ｃ）が変
化したとき、四重極レンズのビーム軌道ずれと判定する
手順とを含むことを特徴とするものである。

【００１１】また、電子銃から発射されるビーム軌道の
精度劣化を、ビームスポットの移動量によって自動測定
する電子銃のビーム軌道測定装置において、被測定対象
である陰極線管に接続されていて、変調フォーカス電圧
（Ｆｖ）および一定フォーカス電圧（Ｆｃ）などの電子
銃に印加する電圧を可変して出力する可変電源と、被測
定対象である陰極線管のスポットを撮像するカメラ装置
と、可変電源に電圧制御信号を出力するとともに、カメ
ラ装置からの入力信号を画像処理してスポット移動量を
算出し、ビーム軌道劣化要因を自動的に特定するコンピ
ュータ装置とを備えることを特徴とするものである。

【００１２】前述のように、ビーム軌道の劣化要因の評
価にはスポット移動量という値を用いる。スポット移動
量とは、電子銃の主収束レンズ上でのビームの軸ずれを
代表する値であるため、このスポット移動量を測定する
ことにより、ビーム軌道の精度劣化が電子銃のどの部位
で発生しているかを特定できる。

【００１３】本発明の電子銃のビーム軌道測定装置およ
び方法は、次の手段を用いてスポット移動量の劣化原因
を特定可能とする。すなわち、スポット移動量が電子銃
を構成するどの電子レンズの精度劣化に起因するかを、
スポット移動量を測定するときの印加電圧条件を適切に
変化させることにより特定可能とする。その時の測定条
件は、電子レンズに同一／異なる電位を印加してそれぞ
れのスポット移動量を測定することにより、複数の電子
レンズの内、どの電子レンズがビーム軌道の劣化要因で
あるかを特定する。また、複数の電子レンズが同一電位
を用いている場合などでは、その効果をビーム軌道シュ
ミレーションを用いて予め予測しておくことにより、精
度高くスポット移動量の劣化原因を特定可能とする。

【００１４】本発明の電子銃のビーム軌道測定装置で
は、被測定対象である陰極線管に接続されている可変電
源によって変調フォーカス電圧（Ｆｖ）および一定フォ
ーカス電圧（Ｆｃ）などを印加してビーム軌道の精度劣
化が電子銃のどの部位で発生しているかを自動的に特定
できるようにする。陰極線管のスポットはカメラ装置に
より撮像する。カメラ装置で撮像した画像をコンピュー
タ装置に入力してスポット移動量を算出する。コンピュ
ータ装置は可変電源に対して電圧を制御する電圧制御信
号を入力する。これにより、ビーム軌道の劣化要因を自
動的に特定することが可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１６】先ず、図２を参照して本発明に係わるカラ
ー陰極線管の電子銃の詳細を説明する。図２は本発明に
係わるカラー陰極線管の電子銃の等価光学系を垂直／水
平方向同時に示す模式図である。なお、図に示す以外の
電子銃の構成要素は従来公知のものと同一であるため、
その説明を省略する。また、以降の説明では共通する部
分には同一の参照符号を付すものとする。

【００１７】図２は現在製品化されているカラー陰極線
管の中で最も複雑な構成の電子銃である。この電子銃
は、プリフォーカスレンズ３、画面センター部とコーナ
ー部におけるスポット特性などを向上する電磁四重極レ
ンズが、前段四重極レンズ４、後段四重極レンズ５に分
離して形成されている。後段四重極レンズ５後方の高電
圧（ＨＶ）部との境界には主収束レンズ１が形成され、
これらを含むネック部外周には、図示しない偏向ヨーク
（ＤＹ）が挿着されている。

【００１８】かかる現在の電子銃には、画面センター部
とコーナー部におけるビーム軌道距離の違いによるフォ
ーカス電位差、および偏向ヨークによる水平方向と垂直
方向に生じるレンズ成分の差を吸収するため、少なくと
も２つのフォーカス電位を印加するようになされてい
る。

【００１９】２つのフォーカス電位のうち１つは、画面
の水平方向の電子ビームに関し、センター位置に比べて
両サイド位置で高い電圧を印加するような偏向と同期す
る変調を掛けた変調フォーカス電圧（以下、単に「Ｆ
ｖ」とも記す）、いま一つは常に一定な一定フォーカス
電圧（同じく、「Ｆｃ」）である。

【００２０】２つのフォーカス電圧を用いる電子銃は、
さらに次のように大別される。 タイプＡ．偏向ヨーク（ＤＹ）によるレンズ成分を、Ｆ
ｖおよびＦｃの差で作動する四重極レンズにてキャンセ
ルし、全画面で水平（Ｈ）、垂直（Ｖ）ともジャストフ
ォーカスとする電子銃。 タイプＢ．タイプＡに加えて水平（Ｈ）、垂直（Ｖ）の
像倍率補正を掛け、全画面のスポット形状を真円に近づ
ける電子銃である。具体的には、図２に示すように前段
四重極レンズ４および後段四重極レンズ５を設ける電子
銃である。

【００２１】現在主流をなす図２に示す如きタイプＢの
電子銃において、 その１．前段四重極レンズ４および後段四重極レンズ５
は、２つのフォーカス電圧Ｆｖ、Ｆｃの差分で動作す
る。 その２．主収束レンズ１は、変調をかけたフォーカス電
圧Ｆｖおよび高電圧（ＨＶ）により定まる、と定義する
ものとする。

【００２２】このような電子銃において、例えばＶ方向
のスポット移動量、すなわち主収束レンズ１のＶ方向の
ビーム軸ずれ量が変化したとする。ここで問題となるの
が電子銃におけるビーム軌道の劣化要因がプリフォーカ
スレンズ３における軌道変化か、或いはそれ以降の構成
要件によるものかという点である。

【００２３】次に、図３ないし図５を参照して本発明の
電子銃のビーム軌道測定方法を詳しく説明する。図３は
一定フォーカス電圧（Ｆｃ）＞＞変調フォーカス電圧
（Ｆｖ）でのビーム軌道を示す模式図であり、図４は一
定フォーカス電圧（Ｆｃ）＜＜変調フォーカス電圧（Ｆ
ｖ）でのビーム軌道を示す模式図であり、図５は電子銃
のプリフォーカス構成を示す模式図である。

【００２４】本発明の電子銃のビーム軌道測定方法で
は、以下の測定条件を与えてスポット移動量を測定した
後、それらの増減を比較することによりビーム軌道の劣
化要因を特定する。 ステップ１．定格のＦｃ、Ｆｖにおけるスポット移動量
を測定して（値ａ）とする。 ステップ２．Ｆｖに対してＦｃを上げ（Ｆｃ＞＞Ｆ
ｖ）、その時のスポット移動量を測定して（値ｂ）とす
る。 ステップ３．Ｆｖに対してＦｃを下げ（Ｆｃ＜＜Ｆ
ｖ）、その時のスポット移動量を測定して（値ｃ）とす
る。

【００２５】そして、ステップ２の測定条件において、
図３に示すような効果、つまり、Ｖ方向の凹レンズ（発
散レンズ）が強くなり、ビーム軌道を電子レンズの中心
から隔離する効果が生じてＶ方向のスポット移動量が増
加すると、プリフォーカスレンズ３における軸ずれであ
ると判定する。

【００２６】逆に、ステップ３の測定条件では、図４に
示すような効果、つまり、Ｖ方向の凹レンズが弱くな
る、乃至は凸レンズになってビーム軌道を修正する効果
が生じてＶ方向のスポット移動量は減少すると、前段四
重極レンズ４の中心位置からビーム軌道がずれていると
判定する。このように、スポット移動量の（値ａ）、
（値ｂ）、（値ｃ）とを比較し、スポット移動量の（値
ｂ）、（値ｃ）が顕著な場合に前段四重極レンズ４の中
心位置からビーム軌道がずれていると判定する。

【００２７】一方、プリフォーカスレンズ３において
は、図５に示すように第１グリッド６および第２グリッ
ド７により構成されている。通常、プリフォーカスレン
ズ３で精度上問題となるのは第１グリッド６および第２
グリッド７の位置ずれである。第１グリッド６および第
２グリッド７の位置ずれについては、第１グリッド６お
よび第２グリッド７に印加する電圧を同電位とすること
により、プリフォーカス精度の寄与を明確化することが
可能である。

【００２８】以上のように、スポット移動量の測定条件
を種々変化させることにより、電子銃におけるビーム軌
道の劣化要因の特定が容易に可能となる。なお、本発明
は例示した構成と異なる電子銃においても、所定の測定
条件を与えることにより、ビーム軌道の劣化要因の特定
が可能である。

【００２９】続いて、電子銃におけるビーム軌道の劣化
要因を自動的に測定する本発明の電子銃のビーム軌道測
定装置につき、図６を参照して説明する。図６は本発明
の電子銃のビーム軌道測定装置の一例を示すブロック構
成図である。

【００３０】図６における本発明の電子銃のビーム軌道
測定装置は、測定対象となるカラー陰極線管８に接続さ
れていて、Ｆｖ（変調フォーカス電圧）やＦｃ（一定フ
ォーカス電圧）などの電子銃に印加する電圧をコンピュ
ータ制御により可変して出力する可変電源９、やはり測
定対象となるカラー陰極線管８のスポットを撮像するカ
メラ装置１０、および画像処理および全体の制御を司る
コンピュータ装置１１などにより構成されている。

【００３１】かかる構成の本発明の電子銃のビーム軌道
測定装置の動作を説明する。

【００３２】先ず、可変電源９によって定格のＦｃ、Ｆ
ｖをカラー陰極線管８に印加する。カメラ装置１０で
は、カラー陰極線管８のスポット移動量を撮像してコン
ピュータ装置１１に画像入力する。コンピュータ装置１
１では、その時のスポット移動量を画像処理して（値
ａ）を算出する。

【００３３】次に、コンピュータ装置１１は可変電源９
に対して電圧コントロール信号を出力する。可変電源９
はその電圧コントロール信号に基づいてＦｃ、Ｆｖ、そ
の他（Ｇ１、Ｇ２、Ｋ、ＨＶの電子銃に印加する電圧の
全て）を上げ／下げする制御を行う。カメラ装置１０で
はその時のスポット移動量を画像処理して（値ｂ）、
（値ｃ）を算出する。このときの画像処理は、ビームに
より発光した蛍光面の光点位置の変化を捉えるのみであ
るため、単純な画像処理アルゴリズムで充分な精度が得
られる。以降の動作は前述と同様であり、重複するため
説明を省略する。これにより、ビーム軌道の劣化要因の
特定が自動的に可能となる。

【００３４】本発明の電子銃のビーム軌道測定装置およ
び方法を適用することにより、次のような具体的な効果
を上げることができる。第１には、ビーム軌道の劣化要
因の特定が準電気的に行なわれるため、電子銃の機械的
精度を測定することが不可能であった部位においても測
定可能となる。第２には、ビーム軌道の劣化要因の特定
を自動的に行うことにより、電子銃のビーム軌道の測定
が効率よく行なわれるようになり、カラー陰極線管の製
造コスト並びに製造歩留りを改善することができる。第
３には、以上の結果により、カラー陰極線管の解像度お
よびフォーカス特性を向上することができる。

【００３５】本発明は前記実施の形態例に限定されず種
々の実施形態を採ることができる。例えば、トライフォ
ーカス（３電子銃方式）型電子銃は言うに及ばず、１電
子銃方式の電子銃、トリニトロン電子銃や他の方式の電
子銃にも適用可能である。また、陰極線管の他、例えば
ビームインデックス管やプロジェクタ装置などにも応用
が可能である。さらに、本発明の主旨を逸脱しない範囲
で適宜応用可能であることは言うまでもない。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電子銃のビーム軌道測定方法によれば、先ず、電子銃
を構成する複数の電子レンズに同一電圧を印加してスポ
ット移動量を測定し、次に、複数の電子レンズに異なる
電圧を印加してスポット移動量を測定し、その測定結果
に応じて複数の電子レンズの内、どの電子レンズがビー
ム軌道の劣化要因であるかを特定するようにしたため、
機械的精度の測定によることなくビーム軌道の劣化要因
を特定することが可能となる。これにより、陰極線管の
解像度およびフォーカス特性を向上する効果を奏する。

【００３７】また、本発明の電子銃のビーム軌道測定装
置によれば、被測定対象である陰極線管に変調フォーカ
ス電圧（Ｆｖ）および一定フォーカス電圧（Ｆｃ）など
の電子銃に印加する電圧を可変して印加する可変電源、
陰極線管のスポットを撮像するカメラ装置、カメラ装置
から入力される映像を画像処理してスポット移動量を算
出してビーム軌道の劣化要因を自動的に特定するコンピ
ュータ装置で構成したため、電子銃のビーム軌道の測定
が効率よく行なわれるようになり、カラー陰極線管の製
造コスト並びに製造歩留りを改善する効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるスポット移動量の定義を説明す
る説明図である。

【図２】本発明に係わるカラー陰極線管の電子銃の等価
光学系を垂直／水平方向同時に示す模式図である。

【図３】一定フォーカス電圧（Ｆｃ）＞＞変調フォーカ
ス電圧（Ｆｖ）でのビーム軌道を示す模式図である。

【図４】一定フォーカス電圧（Ｆｃ）＜＜変調フォーカ
ス電圧（Ｆｖ）でのビーム軌道を示す模式図である。

【図５】電子銃のプリフォーカス構成を示す模式図であ
る。

【図６】本発明の電子銃のビーム軌道測定装置の一例を
示すブロック構成図である。

【符号の説明】

１…主収束レンズ、２…蛍光面、３…プリフォーカスレ
ンズ、４…前段四重極レンズ、５…後段四重極レンズ、
６…第１グリッド、７…第２グリッド、８…カラー陰極
線管、９…可変電源、１０…カメラ装置、１１…コンピ
ュータ装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子銃から発射されるビーム軌道の精度
   劣化を、ビームのスポット移動量によって測定する電子
   銃のビーム軌道測定方法において、 前記電子銃を構成する複数の電子レンズに同一電圧を印
   加してスポット移動量を測定する手順と、 前記複数の電子レンズに異なる電圧を印加してスポット
   移動量を測定する手順と、 測定結果に応じて前記複数の電子レンズの内、どの電子
   レンズがビーム軌道の劣化要因であるかを特定する手順
   とを含むことを特徴とする電子銃のビーム軌道測定方
   法。
2. 【請求項２】 プリフォーカスレンズと、偏向と同期す
   る変調フォーカス電圧および一定フォーカス電圧の差分
   で動作する少なくとも１つの四重極レンズとを備えた電
   子銃のビーム軌道測定方法において、 前記変調フォーカス電圧および一定フォーカス電圧にお
   けるスポット移動量ａを測定する手順と、 前記変調フォーカス電圧に対して一定フォーカス電圧を
   上げ、その時のスポット移動量ｂを測定する手順と、 前記変調フォーカス電圧に対して一定フォーカス電圧を
   下げ、その時のスポット移動量ｃを測定する手順と、 前記スポット移動量ａ、ｂを比較し、スポット移動量ｂ
   が変化したとき、前記プリフォーカスレンズのビーム軌
   道ずれと判定する手順と、 前記スポット移動量ａ、ｂ、ｃを比較し、スポット移動
   量ｂ、ｃが変化したとき、前記四重極レンズのビーム軌
   道ずれと判定する手順と を含むことを特徴とする電子銃のビーム軌道測定方法。
3. 【請求項３】 電子銃から発射されるビーム軌道の精度
   劣化を、ビームのスポット移動量によって測定する電子
   銃のビーム軌道測定装置において、 被測定対象である陰極線管に接続されていて、電子銃に
   印加する電圧を可変して出力する可変電源と、 被測定対象である陰極線管のスポットを撮像するカメラ
   装置と、 前記可変電源に電圧制御信号を出力するとともに、前記
   カメラ装置からの入力信号を画像処理してスポット移動
   量を算出し、ビーム軌道劣化要因を自動的に特定するコ
   ンピュータ装置とを具備することを特徴とする電子銃の
   ビーム軌道測定装置。