JPS60100343A

JPS60100343A - 撮像管

Info

Publication number: JPS60100343A
Application number: JP58207379A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Oku; 健太郎奥; Masakazu Fukushima; 正和福島
Original assignee: Hitachi Denshi KK; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Denshi KK; Hitachi Ltd
Priority date: 1983-11-07
Filing date: 1983-11-07
Publication date: 1985-06-04
Also published as: JPH0522329B2; DE3440684A1; FR2554637A1; DE3440684C2; US4663560A; FR2554637B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発ψ］の利用分１！ｆ）本−１＠明ｔよ・市磁果束・静電偏向（以下ＭＳと呼ぶ
）型撮像肯に関し、特に、偏向時の電子ビームスギット
ｌ不１７′１１（ｇ★一　凸γ１Ｊ優１月１桑，Ｌ古ｌ
１　留イ免度の画面内での場所依存性及び方向依存性を
低減する静電聞回電極の構造に関する。　゛〔発明の背
景〕第１図にＭＳ型撮像管の構造概略図を示す。

カソード１０１より放出された亀子は、第１格子１０２
により側副されなから小２格子１０３により加速され、
ビームディスク１０４の中心部に設けられた微小孔に制
限され細い電子ビームとなる。カソード１０１、第１格
子１０２及び第２格子１０３からなる３極部は遊子ビー
ム発生部を構成する。そして、電子ビーム発生部からの
電子ビームを円筒状のガラス管１０５の外部に同心的に
設けた集束コイル１０６の磁界の作用により、光導電タ
ーゲット１１２上に集束させる。同時に上記ビームはガ
ラス管１０５の内壁に形成した静電偏向電極１０７の゛
磁界の作用により光導電クーゲツ｝１１１上を走査し、
光学像に対応した電気信号を光導電ターゲット上から読
み出す。また、偏向させた亀子ビームの径方向の速度成
分を取り除き、亀子ビームが光導電ターゲット上になる
べく垂直に到達するように、偏向′ＲＬ極とメツシュ状
電極１１１全有する円筒リングの第４格子１１０とによ
り形ｊＪｖ、された静↑１τ、レンズ所開コリージョン
レンズが設けらｔしている。

なお、′Ｉｉｔ、子ビーム発生部、偏向電、極及びコリ
メーションレンズを構１＆する各電極は、ガラス管１０
５内に同ノ［）的に配晒されている。光導電ターゲット
１１２はガラス肯１０５の端部にインジウムリング１１
５をブｒして設けられた前面板１１３の内側に設けられ
ている。第４格子１１０はインジウムリング１１４＝ｉ
介してガラス管内に固定されている。

電子ビームを走査するために設けだ静°Ｉ４１．ＩＪｉ
ｉｉ向電極１０７ｔよ、ｊｆ１２図の展開図に示したよ
うなジグザグ状の相いメＪ　した一対の水平偏向電極２
０１及び同じ構造の永１？−１：　１Ｉｒｉｉ回’ＦＩ
Ｚ−ｉ帆２０２から構成されている。第２図は、不発ψ
］による撮像管の靜電囲同亀便の一例金示す展開図であ
るが、静電圏内電極の形状の理’ｌｉＦを容易にするた
め、この項で簡単に説明する。図において、方向Ｚは管
軸方向、θは円筒座標系の方位角を示し、ジグザグパタ
ーンの繰り返しピッチばり、、繰り返し回数はＮ１偏向
ＩＫ極の全長はＮＬであり、偏向電極はねじれ角ω０（
ωは開学ビームの進行方向に対して、左ねじまわりを正
とする。）を有するものとする。

第３図は、ジグザグパターン展開図の１ピッチ分を２方
向に拡大したものである。ただし、ねじれ角ωは０°の
従来のパターン竜・ｉ＆　ｆ示すものである。偏向電極
の直流箪圧分はＥＣ３（Ｖ）であり、水平偏向電極には
士Ｖｒ　ＩＩ／以■、垂直偏向観極には±Ｖｒｖ／ａＶ
）の交流分の電圧が重畳されている。また、西向電極間
には絶縁のためθ方向にスリットΔ０が４仕する。

従来のＭＳ型撮１象管の靜電喘向電極には、ねじれかな
いものと、１桶向感度を増大させるためビームの進行に
沿って９０°のねじれ角ωが加えられているものがある
。例えば、特公昭５７−３１２５７号にはねじれ角ωの
大きさが９０°のものが提案されている。

一般に、管軸方向に一様な集束磁束とそれに直交する一
様なＩｆ！ｌｌ向市１界の組合せによる電子光学系にお
いてｔよ、１ｌｉｉｌ向にともなう電子ビームの広がり
とランディングエラーがなく垂直に電子がターゲットに
入射する理想的な偏向集束系になることが理論的に明ら
かになっている。

しかし、そのような一様磁界、一様電界を実現するのは
困ｌ１ｍである。例えば、管軸方向に一様な磁界ｔま無
限長のソレノイドコイルによって実現できるが、ターゲ
ットに光学像を作る関係上ターゲット附近に輸血を有す
る集束コイルを使用するためフリンジ効果により一様性
は乱される。また、偏向電界に関しても、ねじれ角ωが
θ°　の偏向電極を例にとると、閲向電極長ＮＬが有限
であること、パター・ンビツチＬと偏向’ｔｆｔ１執間
のスリットΔを無限に小さくできないこと、第１図に示
したメツシュ状１托極１１１やビームディスク１０８に
より回向電界が短絡されていること等から、内部の偏向
電界は一様にはならない。したがって、ねじれ角が岑の
静電（横向電極を使用したＭＳ型達像管では、山、磁界
の不均一性からくる偏向時の電子ビームの広がりやラン
ディングエラーが発生する。

一方、Ｚ方向に一様磁界と、偏向電極のねじれに沿って
一様に回転する偏向電界を用いた電子光学系はＥ、　ｐ
、　ｆＬｉｔｚ　；　”Ｅ　１ｅｃｔｒｏｎ　Ｔｒａｊ
　ｅｃｔｏｒｉｅｓｉｎ　’ｌ’ｗｉｓｔｅｄ　Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ　１）ｅｆｌｅｃｔｉｏｎＹＯｋ
　ｅ　ｓ　”　＃　Ｊ　Ｅ　Ｅ　Ｅ＊　ｖｏ　ｌ　、Ｅ
　Ｄ−２０１Ａ　１１［１９７３］　＃Ｐ１０４２−Ｐ
１０４９に述べられているように、配子ビーム発生部と
偏向電極の間にドリフト空間（実際には集束レンズ空間
）を用いると、偏向によるビームの広がりやランディン
グエラーなしにビームをターゲット上に集束させること
ができる。

しかし、ドリフト空間を用いると管長が長くなるため、
通常の撮像管ではドリフト空間を１吏用できない。した
がって、ねじれ角９０°の静電偏向′４極を上述のドリ
フト空間なしに映用すると、偏向時の電子ビームの広が
りやランディングエラーは本質的に大きな１直になる。

偏向した時のビームの広がりが太きいと、画面中心から
周辺部にかけて解像度は劣化する。

また、偏向時のビームの広がりが等方向でなく非点収差
などによりビームが４ｎ円形であると、第４図の様な斜
め縞パターンを撮像した時の振幅変調度（すなわち、あ
る空間周波数の斜め縞パターンをｉｒ＋ｌ像した時の信
号出力の倣幅と空間周波数が十分低い斜め悟パターンを
撮像した時の信号出力の熾１絹との比）ｔ」、斜め編パ
ターンの傾きαに依存し、力？　ｊＩ　ＩＬＬに方向依
存性を生ずる。なお、図において、矢印Ｑ　ｌｄ：ビー
ムの走査方向を示す。特に第５図の桶に前面板１１３に
２つの傾きの異なった斜め縞の色ストライプフィルター
５０１，５０２（５０１Ｂ赤色肩１１）ｔフィルクー、
５０２；青色逗断フィルター）を有し、一つの撮像管か
ら赤、録、青の色信号を取り出す周波数分離形単管カラ
ー撮像管においてをよ、電子ビーム形状が楕円形になる
と、各色ストライプフィルターに対する振幅変調度が異
なるために色むらの原因となる。

なお、電子ビームのターゲットへのランディングエラー
が大きくなると、ターゲットから得られる信号出力が中
心から周辺にかけて低下し、新開シェーディングを生ず
る。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、偏向したときの宙、子ビームの広がり
及び楕円率をできるだけ小さくシ、解像度の画面内での
場所依存性及び方向依存性を低減したＮｉＳ型撮鐵−＃
を提供することにある。

〔発明のｇ要〕

かかる目的を達成するため、本発明は、ジグザグ状静電
偏向電極にねじれを加え、そのねじれ角を２１°から６
０°　の間に選んだことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例を参照して詳招１１に説明する。

従来例の説明で述べたように、実際のＭＳ型撮像管でｔ
ま、ねじれ角ωの大きさが００　のときは一様な電磁界
が実現されないこと、９０°　のときはドリフト空間を
使用しないことなどから、偏向した時の電子ビームの広
がりは必ずしも小さくない。

そこで、この広がりを定量的にめるため、第１図に示し
た実際に近いモデルで電子ビーム系の特性ｐｌｆ仇を行
なった。

従来の解析（例えＶよ、蛎崎他；″′電磁来束・靜゛Ｍ
、偏向型ビジコンの軌道乃？析”、ＥＤ−３２０［１９
７７］＆＞るいはＥ、　Ｆ、ｌｌ、ｉｌＺ　；　”Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎＴｒａｊｅｃｔｏｒｉｃｓ　ｉｎ　’ｌ″
ｗｉｓｔｅｄ　ｌ：１ｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｌｅｅ目
ｅｃｔｉｏｎ　Ｙｏｋｅｓ”、ＩＥＥＥ、ｖｏｌ、ＥＤ
　ｚｏ。

Ａ１１［１９７３）、Ｊ’１０４２−Ｊ’１０４９）Ｔ
は、一様ｍ界または一桃に回転する電界を用いており、
静螺偏向電極（ｊｒＶ３格子）と第４格子で４イ々成さ
れるコリメーションレンズの効果、あるいは、ビームデ
ィスク、メツシュ１１Ｔ、・ｉ＋？による圏内電界短絡
の効果を近似的にしか含めることができず、正確な電子
ビームの特性をめることかで＠なかった。

しかし、本り１Ｎ１（ＩＩ者ｔま、ジグザグ状の静４’
　Ｕｆ６向１毛極、第２格子、＃＋！；　４４６子によ
って作られる電界を変数分１’ｉｌト法を用いてめ（詳
しくは、央他；″靜電聞向型撮像管の解析〔その１〕”
、電子列信学会技術報告（１９８：（，６，２４）を参
照）、上記のコリメーションレンズ、１励同電界短絡の
効果を含めた市、子軌道を唱１−シ、軍、子のランディ
ングエラー、偏向収差に基づく電子ビームの広がり、及
び１而の中心と周辺での電子ビーム径を解析した。

ランディングエラーは、ビームディスク中心から管軸方
向に射出した電子か走査のため偏向をうけ、次いで光導
電ターゲットへ入射するときの角−ＩＫ（垂直からの囲
差）で評価する。重子ビームの集束に磁界を用いている
ので、電子のターゲットへの入射角は径方向の成分だけ
でなく、方位角θ方向の成分を持つ。

ねじれ角ωを固定した場合には、径方向成分は主ニコリ
メーションレンズの電圧比Ｅｃ　４／ＥＣ３、θ方向成
分は主に集束コイルの中心位ＩＲＺ　ｏによって決まる
。ここでは、各ねじれ角ωに対して、画面の周辺に偏向
した時、ターゲットへの電子入射角かはは０°　になる
ように、Ｅｃ４／Ｅｃ３及び２０を設定した。

一向収差によるビームの広がりは、偏向時の電子ビーム
径を決める１つの要因であり、次のようにめられる。

まず、ビームディスク中央からある決った発散角（通常
の撮像・ａでの代表的な値、半角１．２°　とした。）
を持つ一〇円錐状に方位角θが００　から３６０°に放
出した電子群について、無藺向時（Ｖｓ　Ｈ＝ＶＩ　Ｖ
＝ＯＶ　）に、ターゲット上−ｃｏ電子ｏｒ座１票が０
になるように集束コイルに流す電流を調整する。次に、
その電子群を回向させ、ターゲットに到達した電子の位
ＩＨを結んで、（至）向収差に基づくピーノ、の広がり
とする。

実際のビーム径ｔｉ回向収差による広がりの他に、球面
収走あるいは電子の熱初速度分故の効果にょつ−Ｃも広
がる。ただし、ターゲット中心でのビーム径は後渚の２
つによって決まる。

第６図（イ）（＝）にねじれ角が０°　と９０’　につ
いて、ビームの広がり全解析した結果を示す。また第６
“図において電子ビームの広がりは管軸を中心として１
８０°回転対仙１であるので、画面の右上Ｆと左上Ｇの
周辺部についてのみ示した。解１１に用いた偏向ｉ４ｉ
極の内径φｄは１６陥、走査サイズは６・６問×８．８
繭、スリット幅Δは１０°、ビームディスクの血圧１釦
２は：５ｏｏｖＸ關向電極の平均電圧Ｅｃ３は３００　
Ｖ、光導電ターゲットの表面電圧ＥＴは５Ｖ、磁界の向
きはＺ軸方向とした。集束コイルの中心位１ｉｔ（Ｚｏ
）とメツシュ状’Ｋｔ、極の血圧（ＥＣ４）はω＝０°
については、Ｚｏ　／ｌ＝　０．６　。

Ｅ（４４／ＥＣ３＝１．１６．　ω＝９０　’ＶＣつい
ては、Ｚｏ　／　ｔ＝　０．４６゜Ｅｃ４／Ｅｃａ＝１
．８６とした。ここでｔは、ビームディスク１０４から
メツシュ電極１１１までのｉ＋ｊａ離（６０間）である
。

第６図（イ）に示したねじれ角が０゜の場合、ビームの
広がりは右上周辺部では、長軸が垂直方向を向く楕円で
あり、左上周辺部では長袖が水平方向を向く楕円である
。同図（ロ）に示したねじれ角が９０°　の場合には、
ビームの広がりはや１はり指円形となるが、長袖の向き
は、（イ）の則合に対して直交する。またビームの広が
りは（イ）（ロ）共に最大が１５μ川程度で良好な特性
が得られていない。

本発明省は、第６図の（イ）と（ロ）でビームの広がり
の長軸の向きが直交していること圧着目し、第２図に示
したようにωの大きさを００　と９０’　の間で変化さ
せ、ある特定の範囲でビームの広がりが丸くなることを
見い出した。第６図の（ハ）は第２図に示したねじれ角
ωが４０°　の場合にビームの広がり１１すした結果で
ある。解析の条件はＺｏ／１　＝　０．５５　ｍ　Ｅｃ
４／ＪＧｃｓ　＝１．４３　である。図から、ビームの
広がりは丸くなっているだけでなく、その太きさも小さ
くなっていることがわかる。

第７図にｅよ、ねじれ角ωと画面周辺部でのビームの広
がり（４すみ周辺部の広がりの長径で最も長いもの）と
の関係を示す。このとき、集束コイルの中心位置とコリ
メーション電圧比は周辺へ回向した時の市１子ビームの
ランディングエラーを最も小さくするように決めた。第
７図かられかるように、ねじれ角ωには、回向収差によ
るビームの広がりに対し、最適値が存在する。

以上の解析でｔま、面白収差に基づくビームの広がりの
みをめたが、既に説明したように実際の電子ビームＶま
この他に、電子レンズの球面収差、及び電子の熱初速度
分散によって広がる。上の３つの装因を考慮に入れて、
画面の中心と周辺での電子ビームのｉＹ！（１／　ｅ径
）をめた。第８図にこの結果を示す。ただし、周辺ビー
ム径については画面の４ずみでの長径の中で戒も長いも
の金子した。また解析の条件は、撮揮管の代表的な動作
条件を用いた。すなわち、カソードの温度が１０８０　
Ｋ、カソード中心での゛電流密度（カソード負荷）が−
０，８ん４Ｍ？、ビーム電流が３．２μ人、ビームディ
スクからの電子の発散角が１．２度とした。

第８図から、中心ビーム径は、ねじれ角ωにほとんど依
存しないが、周辺のビーム径に対しては、やはり、ねじ
れ角ωに最適値があることがわかる。

第９図には、第８図に示した電子ビーム径に対応する４
００ＴＶ本の白黒縞（２／３インチ管では縞の半ピツチ
の長さが、６．６１′４００＝１６．５　μｍ　）を撮
隙した時の条幅変調度を示した。撮１船Ｕの解像度−球
性は、通常４０ＯＴＶ本の白黒縞を撮１里した時の周辺
と中心との振１−髪調廐の比で表わずか例えば周波数分
ｗ１１撮１象管では、この値が７０％以上あることが望
ましい。この−球性の許容鍬を７５チに設定し、ねじれ
角ωの範囲をめると、第９図より、周辺の電子ビーム径
に対して好ましいねじれ角ωの１１・１１ノ１１は、２１°各１　ω１≦６０゜である。

〔発明の効果〕

以上説明したごとく、本発明によれば、第２図に示した
様な峙′市１（ｉｉ向ｌ任極のねじり角の大きさを規定
することにより、画面周辺部に偏向した亀子ビームのス
ボツ）・形状を丸く、シかも小さくすることができる。

従って撮像管の画面周辺部での解像度の方向依存性を小
さくでき、また画面内てのＭ１象度の一様性を良ぐする
ことができる。特に周波数分離方式の’ＵＲカラー撮１
象管に用いた場合には、色むらを少なくでき、本発明の
効果は極めて顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図り」、ＭＳ型撮像管の断面概略図、第２図は本発
明による酊１屯＋＋ＩＩｌ向ＯＬ極の展開図、第３図は
静電偏向゛電極ｌピッチ分の展開図、第４図はくし状の
斜め縞パターンを示す図、第５図は周波数分１１１６単
管カラーｊ最ｆＩ！管のストライプフィルターの概ｐａ
ｉｄ図、第６図（イ）、（ロ）、ｒ−３１ｄ画ｍｊ周辺
部での面内収差に基づく電子ビームの広がりを示す図、
第７＠はねじれ角に対する画面周辺部での偏向収差に基
づく電子ビームの広がりを示す図、第８図ｄ、ねじれ角
に対する画面中心及び周辺での市、子ビームスポット径
を示す図、第９図はねじれ角に対する画面中心及び周辺
での振幅菱調度を示す図である。１０１・・・カソード、１０２・・・第１格子、１０３
・・・第２格子、１０４・・・ビームディスク、１０５
・・・ガラス管、１０６・・・集束コイル、１０７・・
・静電偏向出、極（第３格子）、１０８・・・静厄調向
電極の終端、１０９・・・第４格子の始端、１１０・・
・第４格子、１１１・・・メツシュ状電極（第４格子の
終端）、１１２・・・光導電ターゲラ）、１１３・・・
ガラス基板、１１４．１１５・・・インジウムリング、
１１６・・・ステムピン、２０１・・・水平偏向％Ｌ極
、２０２・・・垂直偏向電極、５０１・・・赤色連断フ
ィルター、５０２・・・青色連断フィルター、φｄ・・
・′＃電偏向寛極の内径、Ｌ・・・静電偏向電極の１ピ
ツチの長さ、Ｎ・・・静電偏向電極の繰り返し回数、Ｎ
Ｌ・・・静電偏向ηｊ極の長さ　７．ｏ　・・・ビーム
ディスク−集束コイル中心距離、ｔ・・・ビームディス
ク−メツシュ状電極距離、Ｚ・・・管軸方向を示す座標
、θ・・・円筒座標の方位角を示す座標、ω・・・ｉＭ
’屯關向電極のＺ方向のねじれ角（Ｉｆ）、Δ・・・θ
方向のスリット幅（度）、Ｅｃ３・・・静’ｔ４Ｌ　ｆ
ｌｉｒｔ向…５極の平均電圧、Ｖｔｖ・・・水平偏向重
圧、Ｖ＋ｖ・・・垂直１１ｉｉ１回市圧、α・・・斜め
縞パターンの傾き角、Ｑ・・・′「１を子ビームの走査
方向、Ｆ・・・画面右上周辺部、（ト・・１１１１１而
左上周辺部。第　１　図ｙ−Ｉ　２　図Ｙ　ｚ　図（イ９頴６　図（ロノ ’５７．　′Ｉ　口手続補正書昭和５８　年特許願第２０７３７９　シ士発明の名称撮像管補正をすると仰１との囲〒　特許出願人名　称　′５１＋川１式用１１１１　立　製　作　新選
　称　（５４２）日立電子株式会社代　理　人居　所　〒同東京都千代田区丸の内−丁目５番１号株式
会７１１１’だシソイ’ｌｌ！Ｉｉ内　電、−「、　・
１・・、・　２１１１１１１（入代）≧）揄吻ト４−例
一汁補正の内容１、明細書第２頁第１７行目のｒｌ　１１Ｊとあるをｒ
ｌ１２Ｊと補正する。２、同書第４頁第４行目のｒ左ねじＪとあるを「右ねし
」と補正する。３、同書第１１頁第４行目の「ν」とあるをｒｒＪと補
正する。４、同書第１５頁第１５行目の「ねじり角」とあるを［
ねじ九角）と補正する。５、図面の第６図（ハ）を添付図面のとおり補正する。（ハ）

Claims

【特許請求の範囲】

Ａ望容器と、その内部に設けられた少くとも電子ビーム
を発生、Ｈａｌｌ　ｆｉｊ｛Ｉする電子銃部とジグザグ
の形状をした静電藺向亀極を含む偏向部、および光学像
にメ＼１応した’Ｆｌ（、気菌パターンを形成するター
ゲット部から４７４成され、真空容器外部に設けられた
電磁石の作用により電子ビームをターゲットに集束し、
７ｒｖｌＥ　ｉｌ＋ｄ向１旧ｄヘにより電子ビームを偏
向して光学像に対応した電気信号をターゲット部からと
り出すｒＫ　４ｄｉ集束・１ｆｐ市１ＩＩＩｉ向（ＭＳ
）形撮像管において、上記ジグザグ状静ｄｔ一向電極に
ねじれを加え、そのねじれ角ｆｆ：２１°から６０°　
の間に選んだことを特徴とする撮像管。