JPS6258550A - 陰極線管 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、陰極線管をこ係り、特に撮像管等に適用して
超高解像度特性が得られる電子ビーム集束偏向方式に関
する。

〔発明の背景〕

静電集束・静電偏向（以下ＳＳと略する）型撮像管は、
例えば、蛎崎他１全静電方式撮像管」、プレビジ冒ン学
会技術報告ＥＤ−８０８号、昭和５９年９月２８日、特
開昭６０−１７３５１号、あるいは特開昭６０−４９５
４２号に述べられている様に、（１）管長が短かい条件
で特性が良いものが得られる。　（Ｉｉ集束と偏向用の
コイルア、七ンブリが不要である、（曲電子ビームの集
束と偏向に要する消費電力が非常に小さい、等の特長を
持っており、ビデオカメラの小型・軽量・低消費電力化
に有利な撮像管である。しかしながら、従来のＳＳ型の
電子光学系を用いた場合昏こけ、超高解像度化を目的と
して結像倍率を小さくすることは困難であった。

このことを説明する前に、まず、従来のＳＳ型撮像管の
構造と動作シこついて説明する。

第１図に従来のＳＳ型撮像管の断面概略図を示す。カソ
ード１０１．第１格子１０２．第２格子１０３から成る
３極部より放出された電子ビームは、ガラスｆ１０４の
内壁蚤こ形成された第３〜第５格子１０５〜１０７の作
る電界の作用によりて光導電ターゲット１０８上Ｆこ集
束される。それと同時に電子ビームは第５格子１０６を
形成する偏向’ｔＫ　極が作る電界によりて偏向され、
ターゲット１０Ｂ上を走査し、画像信号を読み出す。得
られた信号は、ガラス基板１０９を貫通するビン１１０
を通じて管外に取り出される。メツシュ状電極１１１と
円筒電極１１２は同電位１：　Ｅｏ６　Ｍ　）に設定さ
れ、第５格子１０７との電位差ｆこよって静電レンスヲ
形成する。このレンズはコリメーションレンズと呼ばれ
、偏向された電子の径方向のランディング誤差を調整す
る作用をもつ。なお、第５格子の電圧はガラス管を貫通
するビン１１３．メ、シー電極の電圧はインジウムリン
グ１１４を通じて管外から供給される。その他の電圧は
ステムビン１１５を通じて供給される。

第２図は第３〜第５格子１０５〜１０７の展開図である
。第３格子１０５は偏向電極のリード線Ｈ”　　、　Ｈ
−、Ｖ”　　、　Ｖ、、　及ヒ櫛（７）歯状［極ＧＱｊ
ｃＬ　　　　　　　Ｌ　　　　　　　Ｌ よって、第４格子１０６は水平偏向電極Ｈ”、Ｈ：垂直
偏向電極Ｖ”、Ｖ−ｔこよって構成される。Ｈ１電極　
ｙ＋電極には、バイアス電圧Ｅｃ４（ｖ）の上にそれぞ
れ±ｖ　／２２士ｖｖ／２（ｖ）の電圧が重畳されて偏
向電界を形成する。

この方式のＳＳ型撮像管では前述の研究報告書に述べら
れている様Ｇこ、管長（正確には第２格子先端１１６か
らメツシュ状電極までの距離）が短い条件で偏向した時
の電子ビームスポット径が最小になることわかっている
。第１図の撮像管の管長はほぼその条件ｌこ対応してい
る。したがって、〈 偏向したときのビームスポット径を増嚇させることすく
、結像倍率を小さくするトこは、図に示した管長を固定
して集束レンズの中心までの距離Ｌｃを長くして電子ビ
ームをターゲット近傍で急憂こしぼり込めば良い。ここ
で集束レンズの中心とは、第４格子１０６の中央部のこ
とである。

集束レンズ中心までの距離Ｌｃを変化させ、結像倍率、
及び図形歪特性を求めた。第２格子の電圧Ｅ。ｔを１０
５Ｖ、第３格子の櫛の歯状電極ＧＱの電圧Ｅ。３を８０
０ｖ、メツシュ状電極の電圧Ｅｏ６を５ｏｏｖ、光導電
ターゲットの表面電圧を５Ｖとした。第５格子の電圧Ｅ
０５はＬｃが変化する毎（こ、電子のターゲット内での
ランディング誤差最大値を一定（Ｏ，ＳＶ程度沖こする
ように定めまた、第４格子のバイアス電圧Ｅ０４は電子
ビームの集束調整に用い数ボルト種度である。管の内径
は１６ｍｍ、第１図ｆこ示したＬｃは２５．５ｍｍであ
り、電子ビームの走査面積は６．６　ｍｍ　Ｘ８．８ｍ
ｍである。

第３図は、集束レンズ中心までの距離ＬＣ）こ対する結
像倍率Ｍ及び図形歪ｙを求めた結果を示す。

この図かられかるように、Ｌｃを長くすると結像倍率Ｍ
が小さくなるが、逆昏こ図形歪ｙの増大をまねく。通常
の撮像管では図形歪ｙは走査面の高さの０．５％以下で
あることが望ましい。したがって朽 図より従来の方式のＳＳ型撮像管では倍率は０．５以下
ｆこすることは困難であることがわかる。（なお図に示
したＬｃの範囲では、偏向集差ｆこ基づくビーム径はほ
ぼ一定であり、走査面の対角周辺部で発散角１°のビー
ムｆこ対し１０〜１２μｍである。） 一方、電子ビームを２度結像させることをこより結像倍
率を縮小化し高解像度を達成した例が知られている〔例
えば、作左部他１２ループＣＭＦ方式によるビジコン形
撮像管の高解像度化」　、テレビジ、ｙ学会誌、ｖｏ１
３７．Ｎｏ、９（１９８３）。

しかしながら、この公知例では、電極集束、電磁偏向方
式の電子光学系を基本としているため結像倍率は０．４
程度に留り、また、偏向収差の増大をおさえることがで
きなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、結像倍率を大幅に縮小し、超高解像度
で、偏向収差も小さく、消費電力も小さな陰極線管を提
供することＧこある。

〔発明の概要〕

本発明は、かかる目的を達成するために、従来のＳＳ方
式昏こさらに静電集束部を付加し、電子ビームを２度結
像させることによって、偏向収差の増大を抑えながら結
像倍率を大幅に低減し、ＳＳ方式の低消費電力特性を保
持し７た電子光学系を実現したものあり、超高解像度特
性が得られる。

〔発明の実施例］ 以下、第４図を参照にして本発明の一実施例について説
明する。本例は高解像度撮像管に適用した例である。

本実施例では、電子ビーム発生部にカソード１０１と第
１格子１０２とから成る２極形電子銃を用いており、加
速電圧は２０Ｖ前後の正電圧が印加される。第１円筒電
極４０２には１００〜２０００Ｖの高電圧が、藁２円筒
電極４０３には数１０〜Ｏｖの低電圧が印加される。そ
の他の部分は、第１図及び第２図に示した従来のＳＳ形
撮偉管と全く同じであるので説明は省略する。

第５図は本実施例の要部を詳細ｆこ示したものである。

電子ビーム４０４は２つの円筒電極４０２゜４０３で形
成される静電集束部（４）Ｉこよって第１結像点Ｆに一
度結像される。この結偉点Ｆは、第３格子１０５．第４
格子１０６．第５格子１０７で形成される静電集束・静
電偏向部Ｇこよって光導電ターゲット１０Ｂ上ｆこ再度
結像され、ターゲットを走査する。この図の動作条件は
第１円筒電極４０２及び第２円筒電極４０３の電圧がそ
れぞれ１００　ｏ　Ｖ　、　ＯＶ　、　ｍ（７）歯状’
ＫｆｆｌＧｑ　ｃ７）ｔＢＥＥｏ。

が５ｏｏｖ、ｇ４格子１０６のバイアス電圧が一３５Ｖ
、第１格子１０２（７）１ＥＥＥが２７５Ｖ、メツシー
状電極１１１の電圧が５ｏｏｖの場合であり、その時の
軸上電位を併せて示したが、軸上電位が増大する位ｉｆ
こ第１結像点Ｆがあることがわかる。

第６図、第７図には、静電集束部の第１円筒電極４０２
の電圧ｖ１を変えた時のビーム特性を示す。第２円筒電
極４０３の電圧ｖ２はＯＶ＋こ固定した。

、゛ａ６図において、倍率Ｍはｖｌとともに小さくｆヨ
リ、■、が２００ｖでは０．２となっている。またｖｌ
を高電圧、例えばｚｏｏｏｖとしても、倍率Ｍは０．２
６程度で非常に小さく、静電集束部（４）を持たない従
来のＳＳ方式の倍率０．５に較べると約１７２の惰小倍
率が得られ、極めて細いビームスポットが得られる。

従来の電子光学系（電子ビームの集束・偏向系）では結
像倍率の縮小と図形歪の低減とは相反関係管こあり、本
実施例のような極めて小さな倍率を持つ系では図形歪は
非実用的な値に増大してしまう。

これ駈こ対し、本実施例の図形歪ｙはｖｌに関係なく０
．２％以下であり、極めて小さな値である。

第７図は微小孔４０１を発散角１°で放出した電子ビー
ムを走査面の対角周辺部に偏向した時の偏向収差に基づ
くビーム径ｄ、及び静電レンズの球面収差によるビーム
径の広がりすなわち最小錯乱円径ＤＣを示したものであ
る。■□が１０００Ｖ以上では、偏向収差に基づくビー
ム径ｄは１０μｍ程度であり、第１図に示した従来のＳ
Ｓ形撮像管の１０〜１２μｍｌこ較べても同等以下で小
さく、走査面全面にわたり一様性の高い解像力が得られ
る。

陰極線管の解像力を支配する要因として、電子レンズの
結像倍率Ｍの他に電子レンズの球面収差が知られている
。この実施例では、発散角１°の電子ビームに対する最
小錯乱円径Ｄｃはｖｏ　が１０００Ｖ以上でＧ！　０．
２μｍ以下で小さく良好である。

なお本実施例では、第２円筒電極の電圧がカソードの電
圧と等しいので異なる電圧を供給する電源数の増加を防
いでいる。

第８図には、本発明の別の実施例を示す。この実施例で
は静電集束部（４）の構造が異なり、他の部分では第４
図督こ示した実施例と同一のため省略した。第５図（イ
）はガラス管１０４の内壁に第２円筒電極４０３を形成
した例で、（ロ）はガラス管の内壁に第１及び第２円筒
電極４０２．４０３を形成した例である。

なお、本発明の実施例では電子ビーム発生部としてカソ
ード１０１と第１格子電極（加速電極）１０２で構成さ
れる２極形電子銃を使用したが、カソード、制御電極及
び加速電極で構成される３極形電子銃を用いても良い。

また、上述実施例は、本発明を撮像管ｆこ適用した例で
あるが、本発明はこれに限らず、蓄積管、スキャンコン
バータ等の陰極線管に同様蚤こ適用することができる。

〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、良好な偏向特性を維
持しつつ、従来の約１７２の極めて小さな値に結像倍率
を縮小することができ、超高解像度な陰極線管を実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来方式のＳＳ形撮像管の概略断面図、第２
図はＳＳ形撮像管の静電集束・静電偏向り 部を構成する電甑の呈開図、第３図は従来のＳＳ形撮イ
象管の結像倍率、図形歪の特性を示す図、第４図、第５
図、第８図は本発明の実施例であるＳＳ形撮像管を示す
図、第６図、第７図は実施例の結像倍率、図形歪、偏向
収差心基づくビーム径、最小錯乱円径の特性を示す図で
ある。 符号の説明 １０１・・・カソード、１０２・・・第１格子電極、１
、０３・・・第２格子電極、１０４・・・ガラス管、１
０５・・・第３格子電極、１０６・・・第４格子電極、
１０７・・・第５格子電極、１０８・・・光導電ターゲ
ット、１０９・・・ガラス基板、１１０・・・リードビ
ン、１１１・・・メッシェ状電砥、１１２・・・円筒電
極、１１３・・・リードビン、１１４・・・インジウム
リング、１１５・・・ステムビン、１１６・・・第２格
子の先端部、４０１・・・ビーム制限孔、４０２・・・
第１円筒電極、４０３・・・第２円筒電極、４・・・静
電集束部、４０４・・・電子ビーム、Ｌｃ・・・第２格
子電極先端部から集束レンθ ズ中心までの距離、Ｚ・・・管軸方向、々・・・管軸ま
わりの方向、Ｈ”、Ｈ−・・・水平偏向電極、ｖ”、ｖ
−・・・垂直偏向電極、Ｈ＋Ｌ、Ｈ：・・・水平偏向電
極のり−ド、ｖ九　、ｖＨ・・・垂直偏向電極のリード
、ＧＱ・・・櫛の歯状電極、Ｆ・・・第１結像点。 代理人　弁理士　小　川　勝　男 、　９　　％　　− 瑞　　２　）コ 笑　Ｊ　図 １−Ｃ（倣側２ 第　５　ソ 纂　ｔ　］η 図 応　７　口 ゛シメンとしン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空容器と、その内部に少なくとも電子を放出する
   陰極と開口を有する電流制御格子とから成る電子ビーム
   発生部と、静電集束部と静電集束・静電偏向部とターゲ
   ットとを具備し、上記電子ビーム発生部で形成される物
   点を上記静電集束部で結像させ、更にこの第１結像点を
   上記静電集束・静電偏向部で上記ターゲット上に再結像
   させ走査することを特徴とする陰極線管。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記静電集束部は
   少なくとも２つの円筒状電極で構成されたことを特徴と
   する陰極線管。 ３、特許請求の範囲第１項において、上記静電集束部は
   １つの円筒状電極と真空容器の内壁に形成した電極によ
   って構成したことを特徴とする陰極線管。 ４、特許請求の範囲第１項において、上記静電集束部は
   真空容器の内壁に形成した電極によって構成したことを
   特徴とする陰極線管。 ５、特許請求の範囲第１項において、上記静電集束・静
   電偏向部は真空容器の内壁に形成した電極による静電レ
   ンズとジグザグ状の偏向電極とから構成されたことを特
   徴とする陰極線管。 ６、特許請求の範囲第１項において、第１結像点は管軸
   上の電位が上記ターゲット方向に増大する領域内に形成
   されたことを特徴とする陰極線管。 ７、特許請求の範囲第１項において、上記静電集束部を
   構成する少くとも一つの電極の電圧を陰極の電圧と等し
   くしたことを特徴とする陽極線管。