JPS6031064B2 - オフ・アキシス収差の低減された多重ビ−ム陰極線管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、多重ビーム陰極線管の改良を目的とするもの
であり、特にオフ・アキシス収差の低減された多重ビー
ム陰極線管を目的とするものである。

多重ビーム陰極線管が、英数字または他の視覚パターン
情報あるいはその両方を表示するために、いましば使用
される。

このような陰極線管は、単一ビーム陰極線管よりも大き
な帯域幅を有しており、この帯域幅によりこれら陰極線
管が、適当な輝度で、単一ビーム・タイプよりも多くの
情報を表示することが可能となる。典型的な場合、多重
ビーム管は、垂直の列配列に配置された、複数本の間隔
の狭い電子ビームを利用している。

加速手段、集東手段および偏向手段が、陰極線管のガラ
ス球内またはその上に配置され、加速および集東された
後、ビームはスクリーン上で偏向され、その際にそれぞ
れの走査位置で、スクリーン上に”点ｒを形成するよう
に反復して点滅される。希望する文字その他のパターン
を形成するために、論理回路が、各走査位直においてオ
ンまたはオフのいずれかになるように、各ビームを選択
的に制御し、結果として生ずる“点”の配置がパターン
を形成する。多重ビーム陰極線管で遭遇する問題の１つ
は、オフ・ァキシス収差の存在である。

陰極線管の麹線に沿って放出されるビームが唯１本なの
であるから、多重ビーム管のビームは、さまざまな量だ
け鯛線からはずれていることになる。収差は、築東およ
び偏向磁界の敏線外の不完全性に起因し、不完全性、従
って収差は軸線からの距離によって増加する。従来の多
重ビーム管において、ビームは藤線に平行に放出され、
集東手段すなわちレンズに向って同じ方向で加速され、
このレンズはビームの方向を変え、これらビームを陰極
線管の漏斗状部分に配置された交差点に向って収敷させ
る。

この構成によれば、平行ビームは互にかなりの距離離さ
れており、ビームが集東手段を横切る際に、比較的大き
な最大軸線外距離をもたらし、かつビームが漏斗部へ充
分入り込むまで交差しないことにより、収畝するビーム
が偏向手段を横切る際に、比較的大きな最大軸線外距離
が再び生じる。

実際のところ、磁気偏向ヨークが、最も大きな収差をも
たらす構成部品であり、かつ所定のスクリーンのサイズ
に対し陰極線管の長さを最小のものにすることを可能と
する、所望の偏向角が採用されている場合に、ひずみが
最もひどくなる。上述の公知の構成部品および構成によ
って生ずるオフ・アキシス収差は、ビームがスクリーン
上の希望位置に集東することを妨げ、かつきわめて厄介
なものであることが判明している。ビームが集東ならび
に偏向手段を横切る際の最大軸線外距離を低減するため
に可能な便法は、付加的なしンズを使用することである
。

しかしながら、かかる構成は、陰極線管の全長を必然的
に増加させるものであり、それゆえ好ましいものではな
い。公知技術で開示されている方法は、偏向手段の近く
の点で互いに交差する、収欽ビームをまず放出する湾曲
した陰極を使用する事である。

例えば、ヒューストンの特許第３７７８６５９号及びミ
ラム他の特許第斑４３９０２号は、収数電子ビームを放
出する湾曲した陰極を示している。この方法での問題は
、湾曲した陰極の製造が困難であって、陰極線管の製造
販売コストを増加させる事である。それ故、本発明の目
的は、オフ・アキシス収差の低減された、多重ビーム陰
極線管を提供する事である。本発明の他の目的は、長さ
が短くされた陰極線管を提供することである。本発明の
更に他の目的は、平らな、すなわち平面状の陰極を利用
しながら、上述の目的を達成する多重ビーム陰極線管を
提供することである。

本発明の更に他の目的は、多重ビーム陰極線管用の改良
された加速手段を提供することである。上述の目的は、
長手方向藤を有しており、且つ軸に平行な複数本の電子
ビームをまず放出する為の平らな、即ち平面状の陰極を
有する多重ビーム陰極線管を提供することによって、達
成される。公３句の集東手段及び偏向手段が、通常の態
様でビームを集東し、且つ偏向する為に設けられる。本
発明によれば、新規な加速手段が、陰極と偏向手段との
間に配置され、電子ビームを加速しつつこれらの方向を
変更し、且つ同時に偏向手段よりも手前に出来るビーム
の交差点に向って、これらを収畝させる。収数中の電子
ビームならびに交差点のすぐ後で拡散するビームは、陰
極から最初放出された平行ビームに比べ互いに、且つ管
の軸線に沿って接している。

それゆえ、ビームが集東ならびに偏向ェレメントを横切
る際に、最大軸線外距離は、上述の公３印の平行ビーム
構成よりも小さくなる。したがって、ビームに生ずるオ
フ・アキシス収差が低減され、且つビームをスクリーン
上の所望の点に集東させることのできる成功の度合がこ
れにしたがって増大する。同時に、ビームがそれぞれの
進路において、公３句の多重ビーム管におけるよりも早
く収鍬するため、管の全長が減らされる。加速手段は、
当初一定であり、ついでビームの収歓を達成するため最
大値まで増加し、その後加速手段の出口でゼロまで減少
する電界をもたらす。好ましい実施例において、加速手
段は、陽極および互に向き合った電界形成電極からなっ
ている。

陽極は、陰極に面した方向で凸面をなしている曲線を管
の軸線のまわりで回転させることにより生成され、さら
に軸線を含む帯城の境界を形成している中心に配置され
た出口関口を有している、回転図形の形状をなしている
。電界形成電極は、陽極に面した方向で凸面をなしてい
る曲線を軸線のまわりで回転させて出来る放射状の外部
部分と、内部に開口を有し、グリツドとして働らく平坦
な放射状の内部部分を有する。第１図には、公知技術に
よる典型的な多重ビーム陰極線管が、示されている。

管のガラス球は、ネット部分１、漏斗部分２、およびス
クリーン３からなっている。陰極４、制御グリット５、
シールド・グリッド６、および加速手段７が、管のネッ
ク内に配置されており、一方集東手段８、および偏向手
段９が、ネックの周囲に配置されている。第１図に示さ
れている構成部品が全て、公３句のものであって、磁気
集東および偏向手段が示されてはいるが、希望するので
あれば、静電的な手段を使用することもできることを、
理解すべきである。管の作動の際に、シート陰極４は、
加熱された時、その全表面から電子を放出する。

典型的な制御グリット配列５は、複数個の平面ェレメン
トで構成されており、各ェレメントは電子ビームを画定
し、かつその通路となる円形のアパーチャを有している
。シールド・グリッド６は、電子ビームの通路を可能と
するため、制御グリツト配列５のァパーチャの位置に対
応する、複数個のアパーチャを有する単一の平面ェレメ
ントで構成されることができる。平行電子ビームは、陰
極およびグリツトに関して高い電位に維持されている加
速手段７によって、加速される。

加速された後、ビームは集東手段８によってスクリーン
上に集東され、かつ偏向手段９によってスクリーン上で
偏向される。第１図に示されているように、集東手段は
、入ってくる平行ビームを、管の漏斗部分の充分内部に
配置されている交差点１０に向って、収数させる。上述
のごとく、上述の公知の多重ビーム陰極線管で遭遇する
問題の１つは、軸線からはずれているこれら電子ビーム
に収差が生じ、スクリーンに集東される像に歪みをもた
らすことである。ビームが集東手段および偏向手段のそ
れぞれを横切る際の、最大鞠線外距離ａおよびｂがかな
り大きいものであることにより、オフ・アキシス収差は
、極めて重大なものとなる。ビームが大きな角度で偏向
される時、上述したように、最も重大なものとなる最大
の収差をもたらすのは、磁気ヨークである。本発明は、
管の全長を短くしながら、オフ・アキシス収差を般少の
ものにするものであって、本発明の実施例が第２図に示
されている。

この図において、同じ数字は第１図におけるものと同じ
構成部分を示しており、第１図の加速手段７が、第２図
において新規な加速手段２０によって置き換えられてい
ることを除き、第１図および第２図の陰極線管が似たも
のであること、ならぴに第２図の管のネック部分２１が
、公３句技術の管のネック部分１よりも短かいことが判
る。本発明の加速手段は、ビームを加速し、同時にこれ
らの方向を変更し、これらビームを管のスクリーンに向
って偏向手段よりも遠くない所に配置されているビーム
交差点２２に向って、築東させるのに有効である。第２
図に示されているように、このことは、ビームが菓東手
段および偏向手段のそれぞれを機切る際の、ビームの最
大軸線外距離ｃおよびｄを、公知技術の構成の対応する
鞠線外距離ａおよびｂよりもかなり小さくする。同時に
、ビームを陰極に近いところで収歓させることは、管の
ネック部分の長さを短くすることを可能とする。加速手
段２０の実施例は、第３図に詳細に示されている、陽極
２３および電界形成電極２４の組合せからなっている。
第３図を参照すると、陽極および電界形成電極が、互に
向い合った回転曲線の形状のものであることが判る。陽
極２３の表面３７は、陰極に面した方向に凸状となって
いる曲線を管の軸線のまわりに回転させることによって
生成され、さらに軸線を含む帯城の境界となる中心に配
置された閉口２５を有する回転体の表面である。電界形
成電極２４は、放射状の内部平面シールド・グリッド部
分２６、および陽極に面しており、かつ陽極に面した方
向に凸状となっている曲線を、管の軸線のまわりに回転
させることによって形成される電界形成表面３８を有す
る、放射状の外部回転曲線部分とからなっている。加速
手段の作動の際に、陽極２３はグリット３０および２６
に関して、極めて高い電圧に維持される。

陰極基板２８が加熱された場合、電子がェミツター層２
９の表面から放出され、制御グリット・アレイ３０のア
パーチヤ３２によつて、ビームに形成される。このよう
に形成されたビームは、陽極２３の高電位によって加速
され、加速手段構造への入口を包含しているシールド・
アパーチャ２７を通過した後、第３図に示すように収数
させられる。新規な加速手段の作動は、第４図を参照す
ることにより、より明確にされるものであって、この図
は第３図に示したものと同様な加速手段の略図であって
、等電位線３５および軸方向電界強度のプロット３６が
示されている。

電界強度プロット３６を参照すると、加速手段の入口か
ら入った部分における電界が、最初一定値であり、つい
で最大値まで増加し、その後陽極の出口においてゼロに
減少することに気がつく。最初の一定の電界は、ラブラ
ス方程式に合せて電界を維持するために、平坦な陰極が
使用される場合に、必要である。増加する電界は、電子
ビームを収敷させるものであり、かつ電界が加速手段内
の軸方向距離の大部分に亘って増大していることが、認
められる。出口開ロによって形成される不連続性が重大
な電界収差を生じさせるのを防ぐために、電界は、加速
手段の出口においてゼロにされる。第４図に示した電極
に対する形状を導き出す際に、上述した軸万向の電界の
抑制が、まず仮定され、四次多項式関数が、これに合致
する最も簡単な関数である、と決定された。円柱幾何学
において、図形のあらゆる部分においてラプラス方程式
に従がう電位が、鞠方向電界を決定した後に定義される
のであるから、第４図に示される等電位は、鞠方向電界
から誘導される。電極４０および４２は、平面状の構成
部品を有する等電位面および電界がゼロに落ちる等電位
面として、それぞれ選択された。第３図の実施例におい
て、藤方向の電界は六次の多項式によって概算され、か
っこの場合に、高次のゼ。

が出口で達成され、したがって第４図の構成においてよ
り大きな出口アパーチャを使用できることを意味する。
上述し、かつ第４図に示した解法が、出口アパーチャの
存在によって僅かに変動し、かつ軸方向の電界における
高次のゼロがアパーチャで使用される場合に、かかる変
動が最小限のものとされることに、注目すべきである。
更に、第２図のビームの交差点２２の位置を、加速機へ
の入口における軸方向の電界の、加速手段における最大
軸方向磁界に対する割合を変更することにより、調節す
ることができる。第４図に示した構成において、最大藤
方向亀界は入口における電界の３倍であり、かつ出口ア
パーチャの外側における陽極の先端は入口から２仇のと
ころにあり、一方ビームは加速手段の入口から５．０３
スのところで互に交差する。第３図の実施例における例
としての寸法は、構造の全体的な直径が１インチ、電界
形成電極の放射状の内部平面部分の直径が１／２インチ
、入口から出口アパーチャの先端までの構造の長さがｉ
．１５インチである。

電極を構成できる典型的な材料は、ステンレス・スチー
ルおよびニッケルである。代表的な取付技術は、構造の
周緑部に配置された放射状に延びるタブの間にガラスの
スベーサー・ロッドを配置し、かつ管のネックにある構
造を、スプリング・クリップで固定することである。電
極にかけられる実際の作動電位は、管の個々の用途で異
なるが、たとえば、陽極を１６ｋＶに、電界形成電極を
２００Ｖに、制御グリット・アレイを０〜５０Ｖに、陰
極をＯＶに維持できる。

上述のように、オフ・アキシス収差の低減および長さの
短い陰極線管をもたらす、多重ビーム陰極線管のための
新規な加速手段が説明される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、公知の多重ビーム陰極線管の略図である。 第２図は、本発明の実施例を組込んだ、多重ビーム陰極
線管の略図である。第３図は、本発明の新規の加速手段
の実施例の断面図である。第４図は、等電位線および電
界強度のプロットをさらに示している、第３図に示した
加速手段の略図である。１・・・・・・ネック部分、３
・・・…スクリーン、４・・・・・・陰極、５・・・・
・・制御グリット、６…・・・シールド・グリツド、７
・・・・・・加速手段、８・・・・・・集東手段、９・
・・・・・偏向手段。 ・ ○ 山 Ｎ ○ Ｕ ＦＩＧ．３ ＦＩＧ．４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 長軸を有しその一端にスクリーンを有する陰極線管
   用のガラス球と、上記ガラス球内の他端に配置され上記
   スクリーンに向つて複数本電子ビームを放出するエレメ
   ントを有する電子ビーム源と、上記電子ビーム源と上記
   スクリーンとの間に配置され上記電子ビームの各々を上
   記スクリーン上において集束させる集束手段と、同じく
   上記電子ビーム源と上記スクリーンとの間に配置され上
   記電子ビームを上記スクリーンを横切る方向に偏向させ
   る偏向手段と、上記電子ビーム源の後で上記集束手段及
   び上記偏向手段の前に置かれ上記電子ビームをスクリー
   ンに向つて加速させる加速手段を有する多重ビーム陰極
   線管において、上記加速手段は中心に開口のある陽極と
   この陽極の上記電子ビーム源側に僅かな間隔を置いて隣
   接している電界形成電極とよりなり、上記陽極は電子ビ
   ーム源の側に向つて凸状になつた曲線を回転した放射状
   面を有し、上記電界形成電極は上記電子ビーム源の側に
   配置されたシールド・グリツド部分とこれに接していて
   上記陽極に向つて凸状になつた曲線を回転させた形状の
   電界形成表面を有し、上記陽極に印加される高電圧によ
   つて上記シールド・グリツドから上記スクリーンに向う
   方向の電界が一定の部分と上記一定の部分に続いて電界
   が増大する部分並びにこの増大する部分に続いて上記陽
   極の開口近辺において零となるよう電界が減少する部分
   とを発生させ、これら部分を通る上記電子ビームが収斂
   されかつ上記偏向手段の手前で交差する如くされている
   オフ・アキシス収差の低減された多重ビーム陰極線管。