JPS6149782B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、単色又はカラーテレビジヨン受像管
のような陰極線管に適用する単ビーム型電子銃に
係わる。

従来の例えば赤、緑及び青に対応して、夫々単
ビーム型電子銃が設けられて成る電子銃型のカラ
ー陰極線管に用いられる電子銃は、その主電子レ
ンズとして、バイポテンシヤル型レンズ、ユニポ
テンシヤル型レンズ、トライポテンシヤル型レン
ズ、或いはユニポテンシヤル型レンズを２つ組合
せたペリオデイツク型レンズが用いられる。

第１図は、バイポテンシヤル型主電子レンズ系
による単ビーム型電子銃の電極構成を示すもの
で、この場合、軸心０上にカソードＫ、第１グリ
ツドG₁，第２グリツドG₂，第３グリツドG₃及び
第４グリツドG₄が順次配列され、第４グリツド
G₄に高電圧の陽極電圧Ｖ_Aが与えられ、第３グリ
ツドG₃にフオーカス電圧Ｖ_Fが与えられて両電極
G₃及びG₄によつてバイポテンシヤル型の主電子
レンズが構成される。

第２図は、ユニポテンシヤル型主電子レンズ系
による単ビーム型電子銃の電極構成を示すもの
で、この場合、軸心０上にカソードＫ、第１グリ
ツドG₁，第２グリツドG₂，第３グリツドG₃，第
４グリツドG₄及び第５グリツドG₅が順次配列さ
れ、第３グリツドG₃及び第５グリツドG₅に高電
圧Ｖ_Aが与えられ、第４グリツドG₄にフオーカス
電圧Ｖ_Fが与えられて第３グリツドG₃〜第５グリ
ツドG₅によつてユニポテンシヤル型の主電子レ
ンズが構成される。

また、第３図は、トライポテンシヤル型主電子
レンズ系による単ビーム型電子銃の電極構成を示
すもので、この場合、軸心０上にカソードＫ，第
１グリツドG₁〜第６グリツドG₆が順次配列さ
れ、第６グリツドG₆に高電圧Ｖ_Aが与えられ、第
４グリツドG₄にフオーカス電圧Ｖ_Fが与えられ、
第３グリツドG₃及び第５グリツドG₅に中間電圧
Ｖ_Mが与えられ、第３グリツドG₃〜第５グリツド
G₅に第１のユニポテンシヤル型電子レンズが、
また第５グリツドG₅及び第６グリツドG₆によつ
て第２のバイポテンシヤル型の電子レンズが形成
され、両者の合成による主電子レンズが構成され
る。

第４図は、ベリオデイツク型主電子レンズ系を
有する単ビーム型電子銃の電極構成を示し、この
場合、軸心０上にカソードＫ，第１グリツドG₁
〜第８グリツドG₈が配列され、第３，第５及び
第７グリツドG₃，G₅及びG₇に陽極電圧Ｖ_Aが与え
られ、第４及び第６グリツドG₄及びG₆にフオー
カス電圧Ｖ_Fが与えられ、第３グリツドG₃〜第５
グリツドG₅に第１のユニポテンシヤル型の電子
レンズが、また第５グリツドG₅〜第７グリツド
G₇に第２のユニポテンシヤル型の電子レンズが
形成され両者の合成による主電子レンズが構成さ
れる。

尚、第１図ないし第４図に示す電子銃におい
て、第２グリツドG₂及び第３グリツドG₃によつ
てプリフオーカス電子レンズが構成されている。

ところが、上述した従来の各種電子レンズ系に
おいては、収差が大きく、殊にビーム電流が大き
くなると、球面収差が大きくなりビームスポツト
がブルーミングしてしまう。このブルーミング現
象は、陰極線管の再生画像を著しく悪化させる。

本発明は、上述した単ビーム型電子銃におい
て、その収差を少なくするものである。

即ち、本発明においては、前述したプリフオー
カス電子レンズ系と、主電子レンズ系とを有する
単ビーム型電子銃において、特にその主電子レン
ズ系を、互に分離された前後の電子レンズ作用領
域と、後段の電子レンズ作用領域とより構成し、
前段の電子レンズ作用領域による電子レンズの口
径を、後段のそれより小に選定する。

先ず、本発明の理解を容易にするために、第５
図を参照して、更にユニポテンシヤル型の電子レ
ンズについて考祭するに、従来の単ビーム型電子
銃のユニポテンシヤル型電子レンズは、第５図に
示すように、高圧Ｖ_Aが与えられる高圧側電極G₃
及びG₅の直径と、フオーカス電極G₄の直径と
が、ほぼ同径に選ばれるか、或いは、第６図に示
すように高圧電極G₃及びG₅がフオーカス電極G₄
と対向する側において小径となされて電子ビーム
の通路に対しての外部からの電界の乱れをシール
ドするようになすが、いずれの場合においても、
フオーカス電極G₄の直径をＤ，長さをｌとする
とき、ｌ／Ｄの値は0.5〜2.0の範囲に選ばれてい
る。第５図に示したような各電極G₃〜G₅が同径
に選ばれたユニポテンシヤル型電子レンズにおい
てｌ／Ｄの値を変化させた場合の球面収差特性を
計算から求めると、第７図に示すようになる。こ
の図において横軸は、焦点距離ｆと、レンズ口径
Ｄの比を、縦軸は、球面収差係数Ｃ_Sをとつたも
のである。これより明らかなようにｌ／Ｄ≡γと
し、ｆ／Ｄ＝ζとすると、同一のζ値で、γが大
きいほど球面収差係数Ｃ_Sは小となる。実際上レ
ンズ口径Ｄは、陰極線管管体のネツク径によつて
制限されるので結局、一定の焦点距離ｆにおい
て、電極G₄の長さｌが長いほど球面収差が小さ
いことになる。しかしながら、一方、γ＝2.0以
上では収差の減少は飽和してくるので、より小さ
い収差となすには、同一γにおいて、焦点距離ｆ
を小さくすることが望まれる。ところが、一般に
電極G₄の長さｌ，即ちγを大とすると、焦点距
離ｆを小さくすることができない。これについ
て、第８図を参照して説明する。今、ユニポテン
シヤル型の電子レンズにおいて、これを第３グリ
ツドG₃及び第４グリツドG₄間に形成されるレン
ズ（Lens1）と、第４グリツドG₄及び第５グリツ
ドG₅間に形成されるレンズ（Lens2）とに分離し
て考察する。そして、各レンズ１及び２の各物焦
点距離をf₁及びf₂とし、像焦点距離をf₁′及びf₂′と
し、物焦点をF₁及びF₂，像焦点をF₁′及びF₂′とす
る。そしてレンズ１像焦点からレンズの物焦点ま
での間隔F₁′→F₂＝₁′₂≡Ｃとすると両レンズの
合成焦点距離f′は、 f′＝ｆ_１′・ｆ_２′／−Ｃ ……(1) で与えられる。

一般に電子レンズ系では、Ｃ＜０であるから、
f′＞０となる。そして、前述したように球面収差
を小さくするために電極G₄の長さｌ，したがつ
てレンズ１及び２間の距離Ｌを大とすると、｜Ｃ
｜は小となる。したがつて(1)式から合成焦点距離
f′は大となつてしまう。このように焦点距離ｆは
大となるので、第７図について説明したようにｌ
を十分大に且つｆを十分小として、収差を十分小
さくするということができない。また、ｆが大と
なることによつて結像状態が変ることになる。し
たがつてｌを大にした場合においてｆを一定に即
ちこれを小に保持するには、(1)式より明らかなよ
うに、レンズ１及び２の像焦点距離f₁′及び（又
は）f₂′を小さくすることが要求される。しかし
ながら、後段のレンズL₂と陰極線管の螢光面ま
での距離Ｑは、陰極線管のフアンネル部の基部に
配置される水平、垂直偏向手段との関係から、そ
の焦点距離f₂′を小さくすることはできない。そ
こで、前段のレンズ１の焦点距離f₁′を小さくす
ることが望まれることになる。

そして、この焦点距離f₁′を小さくする方法と
しては、第３グリツドG₃に印加する陽極電圧Ｖ_A
と、第４グリツドG₄に印加するフオーカス電圧
Ｖ_Fとの比、Ｖ_A／Ｖ_Fを大とする方法があるが、
この場合、第３グリツドG₃に第５グリツドG₅と
は独立の高圧を印加することは、別の高圧配線を
必要とし、高圧の絶縁、シールドの問題から、実
用上可成りの煩雑さを招来する。

本発明においては、このような欠点を招来する
ことなく、前段のレンズ系の焦点距離f₁′を小と
する方法をとる。

第９図を参照して本発明の一例を説明するに、
図示の例では、カソードＫ，第１グリツドG₁〜
第５グリツドG₅より成る電極構成を有する単ビ
ーム型電子銃に適用した場合である。この場合に
おいても、第３グリツドG₃と第５グリツドG₅に
は、高圧の例えば陽極電圧Ｖ_Aが印加され、第４
グリツドG₄にはこれより十分低い電圧のフオー
カス電圧Ｖ_Fが与えられる。

本発明においても、第３グリツドG₃と第４グ
リツドG₄とによつて減速型の前段の電子レンズ
（Lens1）が構成され、第４グリツドG₄と第５グ
リツドG₅とによつて加速型の後段の電子レンズ
（Lens2）が構成されるが、特に本発明において
は、前段の電子レンズ１と、後段の電子レンズ２
とを、各電子レンズ作用領域が分離されるように
電極G₄の長さｌを設定し、更に、前段の電子レ
ンズ１のレンズ口径を、後段の電子レンズ２のレ
ンズ口径より小に選定する。即ち第３グリツド
G₃及び第４グリツドG₄の各対向端部の直径D₁
を、第４グリツドG₄及び第５グリツドG₅の各対
向端部の直径D₂より小に、即ちD₁とD₂の比D₁／
D₂をｋとするとき、ｋ＜１とする。また、上述
したように前段及び後段レンズの電子レンズ作用
領域を互に分解するには、第４グリツドG₄内へ
の第３グリツドG₃及び第５グリツドG₅による電
界の侵入が、グリツドG₄の、第３及び第５グリ
ツドG₃及びG₅との対向部の開口径D₁及びD₂とほ
ぼ等しいことから、小径部の長さl₁と大径部の長
さl₂が夫々l₁＞D₁，l₂＞D₂の関係に、したがつ
て、第４グリツドG₄の長さｌが、ｌ＞D₁＋D₂の
関係になるように選ぶ。

今、第１０図に、前段及び後段のレンズ系を等
径とした場合（即ちｋ＝１）を実線図示の光学系
として示し、この時に、このレンズ系によつて陰
極線管の螢光面Ｓ上に結像が生ずるようにしたと
する。図においてP₀は物点、即ちクロスオーバー
ポイントにおけるカソード像で、P₁は前段のレン
ズLens1による虚像、即ち後段レンズLensの物点
を示し、P₂は螢光面Ｓ上に結像されたLens2の像
を示す。この状態で本発明において前段レンズ
Lens1の口径D₁を小さくしてその焦点距離f₁′を小
さくしたときに、結像関係に変化が生じないよう
に、即ち、螢光面Ｓ上に結像がなされるようにす
るには、前段のレンズLens1，及び物点P₀の位置
を夫々破線図示のように所要の距離だけ、移動さ
せる。Lens1の径を小さくする事を光学的に考え
るとLens1，２の像倍率は一定としているので
Lens1の結像関係を像倍率を一定として縮小した
ことになる。つまり、Lens1によつて生ずる球面
収差量よりも縮小率だけ小さくなることが期待で
きる。具体的には、前段レンズlens1の口径D₁を
小さくすると共に両レンズLens1及び２間の距離
Ｌを大とし、カソードＫの位置をずらす。今、レ
ンズ系全体の倍率ＭをＭ＝12に選定し、レンズ
Lens2から像点P₂までの距離ＱをＱ＝50×D₂とし
た場合において、後段のレンズLens2から物点P₀
までの距離をＯとすると、この距離Ｏと、距離Ｌ
のＶ_F／Ｖ_Aを一定としたときの両レンズの口径比
ｋに対する関係は、第１１図中実線及び破線で示
す関係となる。この場合、後段のレンズLens2の
口径D₂は６mmとした場合であるが、第１１図に
おいて縦軸はこの口径D₂を単位として、即ちD₂
＝１として表示したものである。

第１２図は、レンズ系全体の倍率ＭをＭ＝−８
とし、Ｑ＝50×D₂とした場合の、Ｖ_F／Ｖ_Aに対
する球面収差係数Ｃ_Sの関係の計算結果を示すも
ので、同図中、曲線１０〜１３は夫々両レンズの
口径比ｋをｋ＝1.0，0.8，0.6，0.4に選定した場
合の各計算結果を示す。尚、各曲線１０〜１３
に、カツコ内に示す数値は、距離Ｌの値（D₂を
単位とする）を示す。第１２図において縦軸は、
係数Ｃ_SとD₂の比で表わしたものである。

第１３図は、第１２図と同様の球面収差係数の
曲線であるが、この場合は、Ｍ＝−10，Ｑ＝50×
D₂とした場合で、曲線２０〜２４は、ｋ＝1.0，
0.8，0.6，0.4，0.3とした場合である。

第１２図及び第１３図より明らかなように、前
段及び後段のレンズ系の口径比ｋが小さくなるほ
ど即ち前段のレンズ系の口径D₁が後段のレンズ
系の口径D₂に比し、小となるほど収差が改善さ
れることが判る。

上述したように本発明構成によれば、十分収差
の小さい電子銃を構成することができる。

尚、第９図に示した例はカソードＫと第１〜第
５グリツドより成る電子銃に本発明を適用した場
合であるが、他の各種電子銃、例えば第３図及び
第４図の構成を有するものに本発明を適用して同
様の効果を奏せしめ得ることは明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は夫々従来の電子銃の各例
の構成図、第５図、第６図及び第８図は夫々本発
明の説明に供する主電子レンズ部の電極構成図、
第７図は焦点距離とレンズ口径との比に対する球
面収差係数の関係を示す曲線図、第９図は本発明
による単ビーム電子銃の一例を示す構成図、第１
０図はその説明図、第１１図は前段及び後段のレ
ンズのその口径比と両者間距離Ｌ及び後段レンズ
と物点距離Ｏとの関係を示す図、第１２図及び第
１３図は夫々球面収差を示す曲線図である。 Ｋはカソード、G₁〜D₈は第１〜第８グリツド
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ブリフオーカス電子レンズ系と、主電子レン
   ズ系とを有する単ビーム型電子銃において、上記
   主電子レンズ系が分離された前段の電子レンズ作
   用領域と、後段の電子レンズ作用領域とにより構
   成され、前段の電子レンズ作用領域による電子レ
   ンズ系の電子レンズ口径を上記後段の電子レンズ
   作用領域の電子レンズ口径より小にしたことを特
   徴とする単ビーム型電子銃。