JPS6226140B2 - - Google Patents
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- JPS6226140B2 JPS6226140B2 JP52069841A JP6984177A JPS6226140B2 JP S6226140 B2 JPS6226140 B2 JP S6226140B2 JP 52069841 A JP52069841 A JP 52069841A JP 6984177 A JP6984177 A JP 6984177A JP S6226140 B2 JPS6226140 B2 JP S6226140B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- grid
- lens system
- electron gun
- electrode
- present
- Prior art date
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Links
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 18
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
- H01J29/46—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the ray or beam, e.g. electron-optical arrangement
- H01J29/58—Arrangements for focusing or reflecting ray or beam
- H01J29/62—Electrostatic lenses
- H01J29/622—Electrostatic lenses producing fields exhibiting symmetry of revolution
- H01J29/624—Electrostatic lenses producing fields exhibiting symmetry of revolution co-operating with or closely associated to an electron gun
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
- H01J29/46—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the ray or beam, e.g. electron-optical arrangement
- H01J29/48—Electron guns
- H01J29/488—Schematic arrangements of the electrodes for beam forming; Place and form of the elecrodes
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電子銃、特に陰極線管用電子銃に関す
る。
る。
従来、陰極線管用電子銃の集束レンズとしてユ
ニポテンシヤル形とバイポテンシヤル形の２種が
最も多く利用されている。
ニポテンシヤル形とバイポテンシヤル形の２種が
最も多く利用されている。
従来のユニポテンシヤル形のレンズ系の球面収
差を極小とする目的で本発明者等によつて、第１
図に示す如き電極でレンズ系を構成することが提
案されている。即ち、陰極１から放出された電子
ビーム電流を第１グリツド２と第２グリツド３で
制御してクロスオーバーを形成させ、第３グリツ
ド４、第４グリツド５、第５グリツド６の３個の
円筒状電極で構成した主レンズ系により、クロス
オーバー像をけい光面上に撮影させ電子ビームス
ポツトを得ている。
差を極小とする目的で本発明者等によつて、第１
図に示す如き電極でレンズ系を構成することが提
案されている。即ち、陰極１から放出された電子
ビーム電流を第１グリツド２と第２グリツド３で
制御してクロスオーバーを形成させ、第３グリツ
ド４、第４グリツド５、第５グリツド６の３個の
円筒状電極で構成した主レンズ系により、クロス
オーバー像をけい光面上に撮影させ電子ビームス
ポツトを得ている。
通常のユニポテンシヤル形では第３グリツド４
と第５グリツド６はけい光面の電圧ＶBを印加し
第４グリツドはフオーカス電圧ＶFとして零電圧
附近に選ぶ場合が多いが、このフオーカス電圧を
零とするためには、第４グリツド５の長さをレン
ズ強度の関係で電極内径Ｄの1/2より長くするこ
とは困難である。
と第５グリツド６はけい光面の電圧ＶBを印加し
第４グリツドはフオーカス電圧ＶFとして零電圧
附近に選ぶ場合が多いが、このフオーカス電圧を
零とするためには、第４グリツド５の長さをレン
ズ強度の関係で電極内径Ｄの1/2より長くするこ
とは困難である。
この形式のレンズ系では、フオーカス電極とな
る第４グリツド５の内径に対する長さを増すとフ
オーカス電圧は急激に上昇し、同時に球面収差が
著るしく減少する。
る第４グリツド５の内径に対する長さを増すとフ
オーカス電圧は急激に上昇し、同時に球面収差が
著るしく減少する。
かかるレンズ系を用いた電子銃では従来のバイ
ポテンシヤル形のレンズ系を有する電子銃に比較
して、電子ビームのスポツト径は小さくなる特徴
を有する。
ポテンシヤル形のレンズ系を有する電子銃に比較
して、電子ビームのスポツト径は小さくなる特徴
を有する。
本発明は、かかるユニポテンシヤル形式の電子
銃を改良して、さらに電子ビームのスポツト径を
小さくし、もつて球面収差を極小にすることので
きる電子銃を提供せんとするのである。
銃を改良して、さらに電子ビームのスポツト径を
小さくし、もつて球面収差を極小にすることので
きる電子銃を提供せんとするのである。
かかる目的を達成するために本発明は、レンズ
系を４個の円筒状電極で構成し、陰極側から順に
第３、第４、第５、第６グリツド電極とすると
き、その第３グリツド電極と第５グリツド電極に
フオカス電極を印加すると共に、第４グリツド電
極と第６グリツド電極に陰極線管のけい光面電圧
と等しい電圧を印加し、さらに第５グリツド電極
の長さをその内径の1/2より長くしかつ第３グリ
ツドの陰極側端面から第５グリツドの第６グリツ
ド側端面までの長さを第５グリツドの電極内径の
４倍から６倍の範囲にする。
系を４個の円筒状電極で構成し、陰極側から順に
第３、第４、第５、第６グリツド電極とすると
き、その第３グリツド電極と第５グリツド電極に
フオカス電極を印加すると共に、第４グリツド電
極と第６グリツド電極に陰極線管のけい光面電圧
と等しい電圧を印加し、さらに第５グリツド電極
の長さをその内径の1/2より長くしかつ第３グリ
ツドの陰極側端面から第５グリツドの第６グリツ
ド側端面までの長さを第５グリツドの電極内径の
４倍から６倍の範囲にする。
以下、図面により本発明を詳細に説明する。
第２図は本発明のレンズ系を用いた電子銃の構
成の一実施例を示す図である。陰極１、第１グリ
ツド２、第２グリツド３と、レンズ系を形成する
第３グリツド４、第４グリツド５、第５グリツド
６、および第６グリツド７から成り、第４グリツ
ドと第６グリツド７は電気的に接続され、けい光
面電圧（けい光面に印加されている電圧）ＶBが
印加され、第３グリツド４と第５グリツド６は電
気的に接続されフオーカス電圧ＶFが印加されて
いる。
成の一実施例を示す図である。陰極１、第１グリ
ツド２、第２グリツド３と、レンズ系を形成する
第３グリツド４、第４グリツド５、第５グリツド
６、および第６グリツド７から成り、第４グリツ
ドと第６グリツド７は電気的に接続され、けい光
面電圧（けい光面に印加されている電圧）ＶBが
印加され、第３グリツド４と第５グリツド６は電
気的に接続されフオーカス電圧ＶFが印加されて
いる。
ここで、第４グリツド５、第５グリツド６、第
６グリツド７により形成されるレンズ系はユニポ
テンシヤル形であり、第３グリツド４、第４グリ
ツド５により形成されるレンズ系はバイポテンシ
ヤル形のレンズ系である。
６グリツド７により形成されるレンズ系はユニポ
テンシヤル形であり、第３グリツド４、第４グリ
ツド５により形成されるレンズ系はバイポテンシ
ヤル形のレンズ系である。
本実施例の第３グリツドに印加される電圧ＶF
は先のユニポテンシヤル形の第３グリツド電圧Ｖ
Bにくらべ数分の一に低くなつているため、第２
グリツドと第３グリツドの間の電位勾配が小さく
なり、ここに形成されるフオーカスレンズの球面
収差は著るしく軽減されている。
は先のユニポテンシヤル形の第３グリツド電圧Ｖ
Bにくらべ数分の一に低くなつているため、第２
グリツドと第３グリツドの間の電位勾配が小さく
なり、ここに形成されるフオーカスレンズの球面
収差は著るしく軽減されている。
一方、レンズ系の主要部を構成する第５グリツ
ド電極はユニポテンシヤル形の第４グリツド電極
５と同様の作用を持ち、その長さが長い程、主レ
ンズ系の球面収差を小さく出来る。第３図ａは本
発明の電子銃において主レンズ系の第５グリツド
電極の長さl5を変化させた場合の球面収差量の変
化を、第３図ｂは同じくフオーカス電圧の変化を
解析した結果である。第３図から、本発明の電子
銃では第５グリツド電極の長さが増すほど主レン
ズ系での球面収差が減り、フオーカス電圧は高く
なることがわかる。
ド電極はユニポテンシヤル形の第４グリツド電極
５と同様の作用を持ち、その長さが長い程、主レ
ンズ系の球面収差を小さく出来る。第３図ａは本
発明の電子銃において主レンズ系の第５グリツド
電極の長さl5を変化させた場合の球面収差量の変
化を、第３図ｂは同じくフオーカス電圧の変化を
解析した結果である。第３図から、本発明の電子
銃では第５グリツド電極の長さが増すほど主レン
ズ系での球面収差が減り、フオーカス電圧は高く
なることがわかる。
第４図は本発明の電子銃構成において、レンズ
系の長さｌLを一定に保ちながら第５グリツドの
電極長l5を変化させた場合に得られる大電流域で
のスポツト径の変化を実測した結果である。
系の長さｌLを一定に保ちながら第５グリツドの
電極長l5を変化させた場合に得られる大電流域で
のスポツト径の変化を実測した結果である。
第４図から、大電流域で小さいスポツト径を得
るためには、l5の長さとして電極内径Ｄの1/2よ
り長いことが必要である。
るためには、l5の長さとして電極内径Ｄの1/2よ
り長いことが必要である。
第５図は、従来のバイポテンシヤル形電子銃
G1、第１図に示したユニポテンシヤル形電子銃
G2、および本発明の電子銃G3について、陰極電
流に対する電子ビームスポツト径を実測し比較し
たものである。
G1、第１図に示したユニポテンシヤル形電子銃
G2、および本発明の電子銃G3について、陰極電
流に対する電子ビームスポツト径を実測し比較し
たものである。
従来のバイポテンシヤル形にくらべ、本発明の
電子銃では大電流でスポツト径が約３割小さくな
り、さらに小電流域でも、ユニポテンシヤル形に
みられるような劣化がなく、逆にスポツト径の減
少が実現される。
電子銃では大電流でスポツト径が約３割小さくな
り、さらに小電流域でも、ユニポテンシヤル形に
みられるような劣化がなく、逆にスポツト径の減
少が実現される。
第６図は本発明の電子銃における大電流動作時
の主レンズ系での電子ビームの太さを変化したと
き、けい光面上で得られるスポツト径の変化を示
すものである。この特性は二つの相反する効果の
重ね合せで説明できる。即ち、電子ビーム中の電
子の熱初速度分散と空間電荷効果によつて決まる
スポツト径の成分（図中、曲線C2で示す）は主
レンズ中での電子ビームが太いほど小さくなるの
に対し主レンズ系の球面収差から生ずる最小錯乱
円の大きさ（図中、曲線C3で示す）すなわち、
収差によるスポツト径の成分は一定の電極内径の
レンズでは電子ビームの太さの３乗に比例して増
加する。したがつてこれらの効果が重なつた実際
の電子ビームスポツト径は第６図中の曲線C1で
示したごとくある特定のところで最小となる。本
発明の電子銃では、大電流動作でレンズ中の電子
ビームの太さが、電極内径の1/2より太いときけ
い光面上のスポツト径は最小となる。
の主レンズ系での電子ビームの太さを変化したと
き、けい光面上で得られるスポツト径の変化を示
すものである。この特性は二つの相反する効果の
重ね合せで説明できる。即ち、電子ビーム中の電
子の熱初速度分散と空間電荷効果によつて決まる
スポツト径の成分（図中、曲線C2で示す）は主
レンズ中での電子ビームが太いほど小さくなるの
に対し主レンズ系の球面収差から生ずる最小錯乱
円の大きさ（図中、曲線C3で示す）すなわち、
収差によるスポツト径の成分は一定の電極内径の
レンズでは電子ビームの太さの３乗に比例して増
加する。したがつてこれらの効果が重なつた実際
の電子ビームスポツト径は第６図中の曲線C1で
示したごとくある特定のところで最小となる。本
発明の電子銃では、大電流動作でレンズ中の電子
ビームの太さが、電極内径の1/2より太いときけ
い光面上のスポツト径は最小となる。
而して、従来のバイポテンシヤル形レンズを用
いた電子銃のビームスポツト径の変化は、第６図
において、曲線C4の如くに示される。この曲線
C4によれば、レンズ中の電子ビームの太さが、
電極内径の1/3のところでスポツト径は最小とな
る。したがつて、本発明によれば、曲線C1，C4
から明らかな如く、電子ビーム径の最大値を上記
レンズ系の内径Ｄの1/3より大きく選択すること
によつて、従来の電子銃よりもスポツト径を小さ
くすることが可能となるのである。
いた電子銃のビームスポツト径の変化は、第６図
において、曲線C4の如くに示される。この曲線
C4によれば、レンズ中の電子ビームの太さが、
電極内径の1/3のところでスポツト径は最小とな
る。したがつて、本発明によれば、曲線C1，C4
から明らかな如く、電子ビーム径の最大値を上記
レンズ系の内径Ｄの1/3より大きく選択すること
によつて、従来の電子銃よりもスポツト径を小さ
くすることが可能となるのである。
第７図は本発明の電子銃でl5を1.7Dに選び主レ
ンズ系主要部の長さｌLと電子ビームのスポツト
径、および大電流域、小電流域でのフオーカス電
圧ＶFの変化を調べたものである。
ンズ系主要部の長さｌLと電子ビームのスポツト
径、および大電流域、小電流域でのフオーカス電
圧ＶFの変化を調べたものである。
第７図ａに示される大電流域Ｉlのスポツト径
はｌLが4D附近で最小となる。なお、Isは小電流
域を示す。一方、第７図ｂに示されるフオーカス
電圧ＶFはｌLの5.3D附近で大電流に対する値と
小電流に対する値が一致し、電子ビームの電流に
よつてフオーカス電圧を調整する必要がない条件
のあることがわかる。なお、図中V1，V2は、そ
れぞれ大電流及び小電流のフオーカス電圧を示
し、Ｓは、実用領域を示す。
はｌLが4D附近で最小となる。なお、Isは小電流
域を示す。一方、第７図ｂに示されるフオーカス
電圧ＶFはｌLの5.3D附近で大電流に対する値と
小電流に対する値が一致し、電子ビームの電流に
よつてフオーカス電圧を調整する必要がない条件
のあることがわかる。なお、図中V1，V2は、そ
れぞれ大電流及び小電流のフオーカス電圧を示
し、Ｓは、実用領域を示す。
陰極線管で動作状態のビーム電流に合せてフオ
ーカス電圧を電子回路を用いて動的に調整するこ
とは非常に困難であり、経済的にも実用性に乏し
いので、ビーム電流によらず一定のフオーカス電
圧で動作する電子銃特性は非常に望ましいもので
ある。
ーカス電圧を電子回路を用いて動的に調整するこ
とは非常に困難であり、経済的にも実用性に乏し
いので、ビーム電流によらず一定のフオーカス電
圧で動作する電子銃特性は非常に望ましいもので
ある。
このフオーカス電圧が一定になる理由は次の通
りである。電子ビームの電流を増すとクロスオー
バーがけい光面側に動くことと、ビーム中の空間
電荷効果が大きくなるためけい光面上に作るはず
のビームスポツトはけい光面より先に伸びてしま
う。これを補正するには、レンズ系の集束力を強
く、すなわち本発明の電子銃では第５グリツドの
電圧を低くしなければならない。一方、ビーム電
流を増したとき、クロスオーバーからの電子ビー
ムの発散角は電流と共に増大し、レンズ中のビー
ムの太さが増し、これによりレンズ系の球面収差
が増え、最小錯乱円はけい光面より陰極側に移動
する。従つてこの二つの効果が互に打ち消し合う
ようにレンズ系の球面収差量とビームの太さを選
べば、第７図ｂに示したような電流によらずフオ
ーカス電圧が一定になる条件がある。
りである。電子ビームの電流を増すとクロスオー
バーがけい光面側に動くことと、ビーム中の空間
電荷効果が大きくなるためけい光面上に作るはず
のビームスポツトはけい光面より先に伸びてしま
う。これを補正するには、レンズ系の集束力を強
く、すなわち本発明の電子銃では第５グリツドの
電圧を低くしなければならない。一方、ビーム電
流を増したとき、クロスオーバーからの電子ビー
ムの発散角は電流と共に増大し、レンズ中のビー
ムの太さが増し、これによりレンズ系の球面収差
が増え、最小錯乱円はけい光面より陰極側に移動
する。従つてこの二つの効果が互に打ち消し合う
ようにレンズ系の球面収差量とビームの太さを選
べば、第７図ｂに示したような電流によらずフオ
ーカス電圧が一定になる条件がある。
本発明の電子銃ではl5を一定にしているので第
７図に示したｌLの範囲では主レンズ系の球面収
差量の変化が比較的小さいのに対し、主レンズ中
での電子ビームの太さは、ほほｌLに比例して太
くなるので、ｌLで本発明の主レンズ系の特性が
決るとみてさしつかえない。
７図に示したｌLの範囲では主レンズ系の球面収
差量の変化が比較的小さいのに対し、主レンズ中
での電子ビームの太さは、ほほｌLに比例して太
くなるので、ｌLで本発明の主レンズ系の特性が
決るとみてさしつかえない。
この観点から、ｌLの範囲は4D〜6Dの範囲を選
ぶのが適当である。
ぶのが適当である。
上述した様に、本発明の電子銃はビーム電流に
よらず、従来に比して３割程度スポツト径が小さ
く、かつビーム電流によらず一定のフオーカス電
圧で動作するという極めて優れた効果を有する。
よらず、従来に比して３割程度スポツト径が小さ
く、かつビーム電流によらず一定のフオーカス電
圧で動作するという極めて優れた効果を有する。
なお、第２図では第３および第５グリツド電極
に同一のＶFを印加しているが、異なる電圧を印
加してもさしつかえないし、主レンズ系を構成す
る電極の内径についても、すべて等しい必要は全
くない。
に同一のＶFを印加しているが、異なる電圧を印
加してもさしつかえないし、主レンズ系を構成す
る電極の内径についても、すべて等しい必要は全
くない。
なお、以上の説明において示した、第３図〜第
７図の特性は、電子銃、20インチ、110゜偏向の
場合でかつけい光面電圧を18kVとした場合につ
いて測定したものである。
７図の特性は、電子銃、20インチ、110゜偏向の
場合でかつけい光面電圧を18kVとした場合につ
いて測定したものである。
第１図は本発明者によつて提案されたユニポテ
ンシヤル形電子銃の構成を示す図である。第２図
は本発明の一実施例の構成を示す図である。第３
図ａは本発明のレンズ系の第５グリツド電極の長
さを変化したときの球面収差量の変化を示し、第
３図ｂはフオーカス電圧の変化を示す特性図であ
る。第４図は本発明のレンズ系の長さを一定に保
つて第５グリツド電極の長さを変化させたとき得
られる大電流域でのスポツト径の変化を示す図で
ある。第５図は従来のバイポテンシヤル形レンズ
を用いた電子銃と、第１図に示されるユニポテン
シヤルレンズを用いた電子銃、および本発明に係
るレンズ系を用いた電子銃の陰極電流とビームス
ポツト径との関係を示す特性図である。第６図は
本発明の電子銃と従来のレンズ系を用いた電子銃
のレンズ中でのビームの太さに対する熱初速度分
散と空間電荷効果によるスポツト径の成分、およ
び、レンズ系の球面収差によるスポツト径の成分
と、の変化を示す説明図である。第７図ａは本発
明の電子銃のレンズ部の長さに対するスポツト径
の変化を、第７図ｂはフオーカス電圧の変化を示
す図である。
ンシヤル形電子銃の構成を示す図である。第２図
は本発明の一実施例の構成を示す図である。第３
図ａは本発明のレンズ系の第５グリツド電極の長
さを変化したときの球面収差量の変化を示し、第
３図ｂはフオーカス電圧の変化を示す特性図であ
る。第４図は本発明のレンズ系の長さを一定に保
つて第５グリツド電極の長さを変化させたとき得
られる大電流域でのスポツト径の変化を示す図で
ある。第５図は従来のバイポテンシヤル形レンズ
を用いた電子銃と、第１図に示されるユニポテン
シヤルレンズを用いた電子銃、および本発明に係
るレンズ系を用いた電子銃の陰極電流とビームス
ポツト径との関係を示す特性図である。第６図は
本発明の電子銃と従来のレンズ系を用いた電子銃
のレンズ中でのビームの太さに対する熱初速度分
散と空間電荷効果によるスポツト径の成分、およ
び、レンズ系の球面収差によるスポツト径の成分
と、の変化を示す説明図である。第７図ａは本発
明の電子銃のレンズ部の長さに対するスポツト径
の変化を、第７図ｂはフオーカス電圧の変化を示
す図である。
Claims (1)
- １ 陰極から放出される電子ビームを集束するレ
ンズ系を備えた電子銃において、上記レンズ系が
４個の円筒状電極を陰極側から順に第３、第４、
第５及び第６グリツド電極として配置された電極
からなり、第３グリツドと第５グリツドにフオー
カス電圧を印加しかつ第４グリツドと第６グリツ
ドにけい光面電圧を印加して、バイポテンシヤル
レンズ系とユニポテンシヤルレンズ系を形成する
と共に、上記第５グリツド電極の長さをその内径
の1/2より長くしかつ上記第３グリツドの陰極側
端面から上記第５グリツドの第６グリツド側端面
までの長さを上記第５グリツドの電極内径の４倍
から６倍の範囲にしたことを特徴とする電子銃。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6984177A JPS545374A (en) | 1977-06-15 | 1977-06-15 | Electronic gun |
| GB23556/78A GB1605063A (en) | 1977-06-15 | 1978-05-26 | Electron gun for cathode-ray tube |
| US05/911,804 US4276495A (en) | 1977-06-15 | 1978-06-02 | Electron gun for cathode-ray tube |
| FI781869A FI66702C (fi) | 1977-06-15 | 1978-06-12 | Elektronkanon foer katodstaoleroer |
| DE2825900A DE2825900C2 (de) | 1977-06-15 | 1978-06-13 | Elektronenstrahlsystem einer Elektronenstrahlröhre |
| FR7817781A FR2394890A1 (fr) | 1977-06-15 | 1978-06-14 | Canon a electrons pour tube a rayons cathodiques |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6984177A JPS545374A (en) | 1977-06-15 | 1977-06-15 | Electronic gun |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1236687A Division JPS62264541A (ja) | 1987-01-23 | 1987-01-23 | 電子銃 |
| JP1236587A Division JPS62264540A (ja) | 1987-01-23 | 1987-01-23 | 電子銃 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS545374A JPS545374A (en) | 1979-01-16 |
| JPS6226140B2 true JPS6226140B2 (ja) | 1987-06-06 |
Family
ID=13414421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6984177A Granted JPS545374A (en) | 1977-06-15 | 1977-06-15 | Electronic gun |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4276495A (ja) |
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Patent Citations (1)
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