JPH11283526A - レ―ザ―陰極線管の励起方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高解像度を維持しつつ、レーザースクリ
ーンに入射する電子ビームの電流を増加させるレーザー
陰極線管の励起方法と、この方法が用いられたレーザー
陰極線管を提供することにある。 【解決手段】 電子ビームを発生させるためのカソード
を有する電子銃と、レーザースクリーン３と、前記レー
ザースクリーンに電子ビームを集中させるためのフォー
カシングシステムと、前記電子ビームを偏向させるため
のデフレクションシステム６とを有するレーザー陰極線
管において、前記レーザー陰極線管は、前記デフレクシ
ョンシステム６によって決められたレーザースクリーン
３の同一要素に同時にフォーカシングされる、少なくと
も二つの電子ビームを発生させるためのカソード１，２
を有する少なくとも二つの電子銃を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームを発生
させるためのカソードを有する電子銃と、レーザースク
リーンと、前記レーザースクリーンに電子ビームを集中
させるためのフォーカシングシステム及び前記電子ビー
ムを偏向させるためのデフレクションシステムを有し、
例えば大型のスクリーンに画像を表示するための投射形
テレビジョンシステムまたは陰極線管が用いられるすべ
ての技術分野におけるレーザー陰極線管に関する。

【０００２】

【従来の技術】蛍光面を有し、一般の陰極線管を用いる
投射形テレビジョンシステムは、数平方メートルに至る
面積を有する投射形スクリーン上に画像を表示するため
に広く用いられている。しかし、このようなシステムに
用いられる光線は本質的に発散し、かつ限定されている
ため、要求される輝度やコントラストを有する大型の画
像を表示するのが難しい。このような短所は、電子ビー
ムの電流密度が増加することによって発光強度の飽和現
象及び通常の陰極線管の蛍光体から発生した光が散乱す
ることによって引起こされる。

【０００３】このような投射形テレビジョンの要素を改
善するための効果的な方法として、前記飽和現象及び蛍
光体における損失がないレーザー陰極線管を用いる方法
が開発された（米国特許第３，５５８，９５６参照）。
レーザー陰極線管が有する典型的な陰極線管との著しい
差は、レーザー陰極線管の発光源がレーザーターゲット
であるという点にある。前記レーザーターゲットは平行
な両側表面がともにコーティングされている薄い単結晶
の半導体プレートである。完全反射鏡である金属コーテ
ィング膜は一般に電子ビームが入射する面を覆い、前記
半導体プレートの反対面は半透明鏡のコーティング膜で
覆われる。鏡の表面は光学的共鳴器を構成し、これらの
間の半導体プレートは、電子ビームが励起するレーザー
の能動的な媒介物として作用する。レーザーターゲット
は通常のレーザー陰極線管の光学的出力窓とレーザータ
ーゲットのための吸熱器の役割を果す透明基板に固定さ
れる。透明基板は高い熱伝導性を有するサファイヤから
作ることができる。透明基板と共にレーザーターゲット
はレーザー陰極線管のレーザースクリーンを構成する。

【０００４】電子ビームは金属コーティング膜を通じて
半導体プレートに透過されて自然的な発光を引起こす。
レーザーターゲット上に電子ビームによって引起こされ
た電流の表面密度がしきい値と同一である時、引起こさ
れた発光の力は光学的共鳴器の損失を補償し、電子ビー
ムが入射するターゲット上の要素はレーザー発光を起こ
す。光が共鳴器を反復的に通過する時、それのスペクト
ラムは狭くなり、単色の光が放出される。レーザー光は
半透明鏡のコーティング膜を通じて半導体プレートの表
面に垂直に放射され、サファイアの出力窓を通じてレー
ザー陰極線管から離れる。

【０００５】米国特許第５，２８０，３６０号に記載さ
れたレーザー陰極線管は、電子ビームを発生させるため
のカソードを有する電子銃と、レーザースクリーンと、
レーザースクリーンに電子ビームを集中させるフォーカ
シングシステムと、前記電子ビームを偏向させるための
デフレクションシステムとを含む。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】通常の陰極線管におい
て、電子ビームの電流密度の増加は電子ビームの電力の
増加と共に発光強度の飽和のために無益である。さら
に、電子ビームの電流増加は電子ビームを構成する電子
間の相互作用のため、電子ビームの直径が増加する結果
を招くことが知られている。このために、公知のレーザ
ー陰極線管において電子ビームの電流の増加は、レーザ
ースクリーンに電流密度の比例的な増加を提供すること
はない。従って、発光強度は電流の増加に比例して増加
することはない。電子ビームの直径の増加による短所は
レーザー陰極線管の解像度の低下である。

【０００７】本発明は、前記に鑑みてなされたもので、
その目的は、レーザースクリーンに入射する電子ビーム
の電流を増加させる方法として、レーザースクリーンを
励起するレーザー陰極線管の励起方法と、この方法が提
供されたレーザー陰極線管を提供することにある。前記
レーザー陰極線管の励起方法はビーム直径の増加を伴わ
ず、通常のレーザー陰極線管に比べてより大きい発光強
度と高解像度を提供することができる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明によるレーザー陰極線管の特徴構成は、特許
請求の範囲の欄の請求項１から８に記載した通りであ
る。本発明は、電子ビームを発生させるカソードを有す
る電子銃と、レーザースクリーンと、前記レーザースク
リーンに電子ビームを集中させるためのフォーカシング
システムと、前記電子ビームを偏向させるためのデフレ
クションシステムとを有するレーザー陰極線管を提案
し、ここで、前記レーザー陰極線管はデフレクションシ
ステムによって規定された同一のレーザースクリーン要
素に同時に集中する、少なくとも二つの電子ビームを発
生させるためのカソードを備えた少なくとも二つの電子
銃を含む。

【０００９】前記レーザー陰極線管は、それぞれの電子
ビームを集中させるための少なくとも二つの個別的なフ
ォーカシングシステムを含むのが好ましい。

【００１０】前記レーザー陰極線管は、すべての電子ビ
ームを同時に偏向させるための共通のデフレクションシ
ステムを含むのが好ましい。

【００１１】前記レーザー陰極線管は、それぞれの電子
銃によって発生した電子ビームの電流をそれぞれ調整す
るための少なくとも二つの個別的なモジュレータ電極を
含むのが好ましい。

【００１２】また、前記目的を達成するために、請求項
９から１１に記載した通り、レーザー放電を励起するた
めに電子ビームがレーザースクリーンの一要素に向うよ
うにする方法において、少なくとも二つの個別的な電子
ビームが発生してレーザースクリーンの同一要素に同時
に集中するレーザー陰極線管を励起するための方法が提
案される。

【００１３】それぞれの個別的なカソードとそれぞれの
個別的なフォーカシングシステムにより、それぞれの個
別的な電子ビームが発生して集中することができる。

【００１４】レーザー発振を励起するために、レーザー
スクリーンの同一要素に同時に入射する電子ビームの電
流密度は、レーザー発振を励起するために要求されるし
きい値を超過しなければならない。

【００１５】レーザースクリーンの同一要素を同時に励
起する多数の電子ビームを用いることは、電子ビームの
直径を増加することなく、励起電流が増加することを許
容する。これはより大きい電流密度（すなわち、表面電
流密度）の提供を可能にし、これにより、通常のレーザ
ー陰極線管に比べて大きいレーザー発光強度及び高解像
度の提供を可能にする。一方、同一の発光電力が与えら
れる場合、本発明のレーザー陰極線管は電子ビームの直
径がさらに小さいだめ、公知のレーザー陰極線管よりも
さらに高い解像度を提供する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面に基づいて詳細に説明する。図１に示したレーザー陰
極線管はフィラメントによって加熱され、電子放出酸化
物の表面を有するカソード１、２をそれぞれ備えた二つ
の電子銃を含む。レーザー陰極線管のレーザースクリー
ン３は半導体レーザーターゲットを含み、前記レーザタ
ーゲットはサファイヤからなる透明基板に取付けられ
る。また、レーザー陰極線管はフォーカシング電極４、
５で構成された二つのフォーカシングシステムと電子ビ
ームを垂直及び水平方向に偏向させるコイルを含む共通
の電磁気デフレクションシステム６とを有する。

【００１７】レーザー陰極線管の他の実施例において、
一つの共通のフォーカシングシステムを用いることが可
能である。また、個別的なデフレクションシステムが個
別的な電子ビームのために用いられることも可能であ
る。レーザー陰極線管の電子銃はまた、それぞれのカソ
ードの中心部の向い側に位置したオリフィスを備えた中
空のシリンダで作られたモジュレータ電極７、８を含
む。レーザー陰極線管の他の実施例において、一つの共
通のモジュレータ電極はすべての電子ビームのために用
いられることができる。

【００１８】また、レーザー陰極線管は高電圧電極９、
１０を含む。レーザー陰極線管の構成要素は一般のガラ
スバルブ１１内に位置する。レーザースクリーンはバル
ブ１１の先端面に設置される。レーザースクリーン３に
隣接するバルブ１１の内側面は電気的に高電圧電極９、
１０に連結された伝導性コーティング膜１２で覆われ
る。デフレクションシステム６はバルブ１１の外側に設
置する。

【００１９】レーザー陰極線管は次のように作動する。
カソード１、２は電子の放出を引起こす外部の電流ソー
ス（図示しない）によって加熱される。また、外部ソー
スから高い陽の加速電圧（カソードに対して）が高電圧
電極９、１０に印加される。カソード１、２は電気的に
共に連結され得る。高電圧電極９、１０とバルブ１１の
内側面に覆われた伝導性コーティング膜１２とに印加さ
れた高い加速電圧の作用下で、それぞれのカソード１、
２によって放出された電子ビーム１３、１４はレーザー
スクリーン３に向って移動する。それぞれのカソードに
対して陰の極性を有するビデオ信号電圧は、ビデオ信号
の外部ソース（図示しない）からモジュレータ電極７、
８に印加される。モジュレータ電極に印加されたビデオ
信号の電圧は、レーザースクリーンに向う電子の量（す
なわち、電子ビームの電流）を調整する。カソード１、
２だけではなく、モジュレータ電極７、８は電気的にす
べて連結されることができ、ビデオ信号ソースの単一出
力からビデオ信号の供給を受けることができる。選択的
に、モジュレータ電極７、８は電子ビーム１３、１４の
電流を個別的に調節することができるように（例えば、
前記電子ビームを正確に同一にする）、ビデオ信号ソー
スの個別的な出力装置に連結することが可能である。

【００２０】レーザースクリーン３に電子ビーム１３、
１４の静電気的集束を提供する電位はフォーカシング電
極４、５に印加される。静電気的集束において、フォー
カシング電極４、５と加速電極９、１０によって形成さ
れた電界は、カソード１、２によって発生した発散する
電子ビームを狭く収斂するように集束する電子レンズ
（図面にダッシュラインで示されている）を形成する。
それぞれの構成要素１、４、９や２、５、１０によって
構成された電子銃の長さ方向の軸は、電磁ビーム１３、
１４が一点１５に入射するように互いに同一角度を有す
る。デフレクションシステム６のコイルに電流が流れな
い時、前記点１５はレーザースクリーン３の中央に位置
するようになる。電子ビームのコンバージェンスを調節
するための手段は、電子銃の空間調整における不正確性
を矯正するシステムに含まれることができ、前記手段は
通常のカラー陰極線管に用いられるそれと類似する。こ
のような手段は、例えば、バルブ１１の外側面に配置さ
れた磁性体、または正確な電子ビームのコンバージェン
スを行うための他の公知の手段で作成できる。

【００２１】デフレクションシステム６のコイルは歯車
状の水平及び垂直走査信号の供給を受ける。コイルの電
磁界は同時に垂直と水平方向に二つの電子ビーム１３、
１４を偏向させる。これは公知の陰極線管が形成するよ
うなテレビジョンラスタを形成する。電子ビーム１３、
１４が同時に偏向する時、電子ビーム１３、１４はテレ
ビジョンラスタ内にあるレーザスクリーン３の一点１５
に入射する。通常のカラー陰極線管でダイナミックコン
バージェンスのために用いられた公知のシステムは、電
子ビーム１３、１４を走査する間に電子ビーム１３、１
４にあり得る発散の補正のために用いられることができ
る。

【００２２】モジュレータ電極７、８に印加されたビデ
オ信号電圧のＤＣコンポーネントは、次のような方法で
調整される。ビデオ信号がブラックレベルに相当する
時、電子ビーム１３、１４の総電流密度はしきい値を超
過できず、レーザー発振は起こらない。ビデオ信号電圧
がブラックレベルとホワイトレベルとの間にある時、電
子ビーム１３、１４が入射するレーザースクリーン３の
一点１５はレーザー発光を起こすようになり、電子ビー
ム１３、１４はレーザースクリーン３の表面にしきい値
を超過する電流密度を作り出す。レーザースクリーンの
一点１５からの発光強度は、与えられた瞬間にモジュレ
ータ電極７、８に印加されたビデオ信号電圧に従属する
電流密度に比例する。テレビジョン映像はレーザー陰極
線管に走査及びビデオ信号を同時に供給することによ
り、レーザー陰極線管から外部のスクリーン（図示しな
い）に投影される。

【００２３】レーザースクリーン３の一点１５を二つの
電子ビーム１３、１４を用いて励起させることは、二つ
の電子ビーム１３、１４それぞれの電流と直径が増加す
ることなく、励起電流の表面密度を２倍に増加させるた
めである。例えば、単一電子ビームを用いる公知のレー
ザー陰極線管において、電子ビームの電流が２倍に増加
すると、電流密度は２倍よりは小さいが増加し、これに
よって電子ビームを構成する電子間の相互作用によって
電子ビームの直径も大きくなる。電子ビームの電流が増
加した結果、電子ビームの直径が大きくなることは、公
知のレーザー陰極線管において解像度が低下する結果を
招く。従って、本発明によるレーザー陰極線管は一つの
電子ビームを用いる公知のレーザー陰極線管と比較して
電子ビームの小さい直径と大きい電流密度及び発光強
度、そして高解像度が得られる。

【００２４】レーザーターゲットの温度が増加すること
によって表面電流密度のしきい値が速く増加する。本発
明によれば、スクリーン３に入射する二重の電子ビーム
の直径を増加させることなく、電子ビーム１３、１４に
よってスクリーン３に発生した電流密度を増加させる可
能性は、陰極線管がレーザーターゲットの高い温度下で
作動することを可能にする。従って、電子ビーム１３、
１４の電流はさらに増加するか、またはクーリングシス
テムに付加された要求事項は減少するようになる。

【００２５】前記二つの電子銃を有するレーザー陰極線
管のデザインは、ただ一つの例として示したものであ
る。陰極線管の要求された発光強度によって電子ビーム
の数が決定されるように、これに要求される電子銃の数
は二つ以上、例えば、三つや四つにもなり得る。また、
本発明は、ビデオ信号電圧がモジュレータ電極に印加さ
れる前記実施例のレーザー陰極線管にのみ限られるわけ
ではなく、カソードにビデオ信号電圧が印加される一般
のレーザー陰極線管に適用することが可能である。

【００２６】併せて、本発明は電子ビームの発生、調
整、集束、偏向のための陰極線管やその他の類似した装
置に用いられた公知の技術も、本発明による装置及び方
法に用いることができる。例えば、参考文献に開示され
たように、または従来の技術として知られたように、既
に知られているタイプのレーザースクリーンと陰極線管
バルブと他の付加される装置と手段とを用いることがで
きる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、前記レーザー陰極
線管の励起方法は、電子ビームの直径の増加を伴わず、
通常のレーザー陰極線管に比較してより大きい発光強度
と高解像度を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるレーザー陰極線管を概略
的に示す断面図である

【符号の説明】

１、２ カソード ３ レーザースクリーン ４、５ フォーカシング電極 ６ デフレクションシステム ７、８ モジュレータ電極 ９、１０ 電極 １１ バルブ １２ コーティング膜 １３、１４ 電子ビーム １５ 一点

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子ビームを発生させるためのカソード
   を有する電子銃と、レーザースクリーンと、前記レーザ
   ースクリーンに電子ビームを集中させるためのフォーカ
   シングシステムと、前記電子ビームを偏向させるための
   デフレクションシステムとを有するレーザー陰極線管に
   おいて、 前記レーザー陰極線管は、前記デフレクションシステム
   によって決められたレーザースクリーンの同一要素に同
   時にフォーカシングされる、少なくとも二つの電子ビー
   ムを発生させるためのカソードを有する少なくとも二つ
   の電子銃を含むことを特徴とするレーザー陰極線管。
2. 【請求項２】 それぞれの電子銃によって発生した電子
   ビームの電流をそれぞれ調整するための少なくとも二つ
   の個別的なモジュレータ電極を含むことを特徴とする請
   求項１に記載のレーザー陰極線管。
3. 【請求項３】 前記レーザー陰極線管はそれぞれの電子
   ビームを集中させるための少なくとも二つの個別的なフ
   ォーカシングシステムを含むことを特徴とする請求項１
   に記載のレーザー陰極線管。
4. 【請求項４】 それぞれの電子銃によって発生した電子
   ビームの電流をそれぞれ調整するための少なくとも二つ
   の個別的なモジュレータ電極を含む特徴とする請求項３
   に記載のレーザー陰極線管。
5. 【請求項５】 すべての電子ビームを同時に偏向させる
   ための共通のデフレクションシステムを含むことを特徴
   とする請求項１または３に記載のレーザー陰極線管。
6. 【請求項６】 それぞれの電子銃によって発生した電子
   ビームの電流をそれぞれ調整するための少なくとも二つ
   の個別的なモジュレータ電極を含むことを特徴とする請
   求項５に記載のレーザー陰極線管。
7. 【請求項７】 ガラスバルブと、該ガラスバルブ内に配
   置されて電子ビームを発生させるためのカソードを有す
   る電子銃と、前記ガラスバルブの先端面に設置されるス
   クリーンと、該スクリーンに電子ビームを集中させるた
   めのフォーカシングシステムと、前記ガラスバルブの外
   側に配置されて電子ビームを偏向させるためのデフレク
   ションシステムとを含む陰極線管において、 前記陰極線管は、前記デフレクションシステムによって
   前記スクリーンの決められた同一要素に同時にフォーカ
   シングされる、少なくとも二つの電子ビームを発生させ
   るためのカソードを有する少なくとも二つの電子銃を含
   むことを特徴とする陰極線管。
8. 【請求項８】 前記陰極線管はレーザー陰極線管である
   ことを特徴とする請求項７に記載の陰極線管。
9. 【請求項９】 レーザー発光を励起するため、発生した
   電子ビームがスクリーンの一要素に向うようにするレー
   ザー陰極線管を励起する方法において、 少なくとも二つの個別的な電子ビームが発生してスクリ
   ーンの同一要素に同時に集中することを特徴とするレー
   ザー陰極線管の励起方法。
10. 【請求項１０】 個別的なカソードによって個別的な電
    子ビームが発生し、それぞれの個別的なフォーカシング
    システムによってフォーカシングされることを特徴とす
    る請求項９に記載のレーザー陰極線管の励起方法。
11. 【請求項１１】 スクリーンの同一要素に同時に向うよ
    うになる電子ビームの電流密度は、レーザー発光を励起
    するために要求されるしきい値を超過することを特徴と
    する請求項９または１０に記載のレーザー陰極線管の励
    起方法。