JPS6391938A - 受像管用電子銃 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、受像管用電子銃の主レンズを構成する電極構
造に関する。

〔従来の技術〕

受像管の解像度向−ヒのためには、蛍光面上の電子ビー
ムスポット縮小が不可欠である。スポット縮小のｌ１１
１害要因の一つに、電子銃主レンズの球面収差がある。

この球面収差を低減するためには、主レンズを構成する
電極の内径を拡大してレンズを大口径化することが有効
である。

第２図は、Ｂ　Ｐ　Ｆ型電子銃を備えた受像管の断面図
である。ガラス外囲器１のフェースプレート部２の内壁
に、蛍光体を塗布した蛍光面３が形成されている。陰極
４から発生した熱電子は、陰極４、Ｇ１電極５およびＧ
２電極６によって構成される３極部においてビー１１状
に形成され、電子ビーｌ、１２となる。３極部で発生し
た電子ビーム１２は発散しながら進み、Ｇ″、３電極７
およびＧ４電ｒｅ８によって形成される主レンズで集束
され、蛍光面３上にスポットを形成する。Ｇ３電極７は
Ｇ４電極８よりも低い電圧が印加され、さらに、Ｇ４ｆ
ｆ１極８はスプリングコンタクト９を介してガラス外囲
器１の内壁に設けられた導電膜１０と同じ電位に保たれ
ている。また、ガラス外周器］−のネック部１１の付は
根ｔこは磁気偏向ヨーク１３が取りつけられている。主
レンズから出た電子ビー１１１２は、この磁気偏向ヨー
ク］３によって偏向され、蛍光面３全体を走査する。６
１〜Ｇ４電極は、ガラスなどの絶縁物を用いた電極支持
棒】４゜１４′によって所定間隔を保って同軸」二に固
定され、ネック部１１内に収容されている。

主レンズを構成する電極の直径を拡大する方法として、
例えば特開昭５５−４１６７８号公報に示されるように
、Ｇ　３　？ｕ電極に径小ネック部と、Ｇ４電ｔ＠８に
電極支持棒１４，１４’　によって支持されろ径小端部
をそれぞれ設け、主レンズを構成するＧ　３ｆｔＬ極の
径大先端部を０４電極の径大筒状部内に挿入する方法が
ある。この方法では、０４電極８を固定する電極支持棒
１．４，１．４’　が部分的に除去され、Ｇ４電極８の
直径がネック部内径−杯まで拡大されている。そのため
、従来構造の電子銃に比べて等価的な主レンズの口径が
拡大されるので、球面収差が低減する。

特願昭５９−１．５５３００号には、ネック部内径を拡
大することなく主レンズを大口径化する一例が示されて
いる。この主レンズは、互いに対向する一対の非円筒形
電極で構成されており、電極の対向端周縁部を湾曲させ
て非点収差を補正するという特徴を持つ。この例では、
電極の対向間隙から各々の？Ｊ　ｔ’Ｆの内部に向かっ
て侵入する等電位線の分布を、対向端周縁部を湾曲させ
ることによって変化さぜ、電子ビー１１に対するレンズ
の集束作用を最適化している。すなわち、電極の内径が
最大となる方向と電極の内径が最小となる方向とに電子
ビｉｓを集束させる作用をつり合わせて、非点収差を補
正する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

受像管用電子銃では、電極の直径はガラス外囲器１のネ
ック部１１の内径によって制限されている。各電極は電
極支持棒１４，１４’　によって支持されてネック部内
に収容されるので、電極径はネック部内径−杯にまで拡
げることができない。

電極径を拡大するためにネック部内径を拡げることは、
電子ビームの偏向に要する電力の増大をもたらすので好
ましくない。従来の受像管用電子銃では、これらの点を
勘案して電極径をできるだけ大きくしであるので、これ
以上の拡大は困■；である。

上記従来技術の第一の例では、Ｇ３電極７の直径を拡大
することができないので、主レンズの大口径化が不十分
である。

また、上記従来技術の第２の例では、ビーｌＸ電流が小
さいときには主レンズ内での電子ビームの拡がりも小さ
いため、上述の手段によって非点収差の補正が可能であ
る。ところが、ビー２１電流が大きくなると、主レンズ
内での電子ビームの拡がりも大きくなって、電子ビー１
１の外側部分が電極に近い領域を通過するようになる。

このような領域では、電極の対向端周縁部の湾曲形状の
影響をより強く受けて等電位線が大きく湾曲しているの
で、電子ビー１１中心軸付近に比べて、水平方向の集束
力が強くなっている。そのため、電子ビームの中心部分
よりも外側部分の方が水平方向により強く集束されてし
まい、解像度劣化の原因になっていた。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、電子銃
主レンズを構成する電極の内径を電極支持棒が存在しな
い方向に受偉管ネック部内径−杯にまで拡大して、主レ
ンズの大口径化を図り、Ｎ像度を向上し、得る受像管用
電子銃を描供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため不発明においては、従来の受
像管用電子銃では電極支持棒が障害となって、電極支持
棒の存在する方向（垂直方向とする。）に電極内径を拡
大することが国元であることを：８慮し、電極を非円形
にして、電子ビーム進行方向と垂直方向の相方に垂直な
方向（水平方向とする。）に電極内径を拡大するととも
に、それに伴って生じる非点収差を補正するため、電極
内径が最大となる部分を含む電極対向端の縁を湾曲させ
ることを特徴とする。

〔作用〕

本発明では、電極内径を水平方向に拡大することにより
、少なくとも内径を拡大した方向にはレンズの等価的な
口径も大きくなる。一方、電極を水平方向の内径より垂
直方向の内径が小さな非円筒形とすることにより、電子
ビームに対する水平方向の集束作用が垂直方向の集束作
用よりも弱くなり、非点収差が生じる。しかし、電極の
対向端のうち少なくともｆｆ１ｒ４内径が最大となる部
分を含む端部の縁を、電子ビーム中心軸に沿って対向す
る他の電極に向かう方向に湾曲させれば、水平方向の集
束作用を強めることができるので、この湾曲形状により
非点収差を補正することができる。

このように本発明によれば、電極開口を拡大すると同時
に非点収差を補正することができるので、レンズが大口
径化され、かつ球面収差を低減される。

〔発明の実施例〕

以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第２図は、本発明を実施したＢＰＦ型電子銃を備えた受
像管の断面図、第１図は電子銃主レンズの一部破断斜視
図である。Ｇ３電極７およびＧ４電極８は、水平方向の
内径が垂直方向の内径より大きな非円筒形である。これ
らの電極の対向端の縁には、電子ビー１１中心軸に沿っ
て互いに対向する他の電極に向かう方向の凹凸が設けら
れている。

この凹凸形状には、上記対向端部と電子ビー１１中心軸
を含む水平面とが交わる部分において、Ｇ；３電極７か
らａ　４　電６Ｍ　８へ向かう方向への突出量が最大と
なり、また、上記対向端部と電子ビー２１中心軸を含む
垂直面とが交わる部分において、上記方向と反対の方向
への突出量が最大となるという特徴がある。

第３図は第２図の主レンズの水平方向断面図、第４図は
その主レンズの垂直方向断面図である。

Ｇ３電極７とＧ４電極８との対向間隙部の電位分布の様
子を、それぞれ電子ビーム中心軸２２を含む水平面内、
垂直面内で、等電位線１６〜２１を用いて模式的に示し
である。

第３図に示したように、等電位線１６〜２１は水平面内
では電極の対向端部の形状を反映してＧ　３１１Ｉ！極
７側に凸となるように湾曲している。本発明の主レンズ
では、この湾曲のため、対向端の縁に凹凸形状を設けな
い場合に比べて水平方向の電位勾配が大きくなるので、
電子ビーノ、に対する水平方向の集束力が増大する。一
方、第４図に示したように、鉛直面内では等電位線１６
〜２１−はＧ４電極８側に凸となるように湾曲している
。そのため、凹凸形状を設けない場合に比べると１Ｆ直
方向の電位勾配が小さくなるので、電子ビー１１に対す
る垂直方向の集束力は減少する。その結果、電子ビーム
に対する水平方向の集束作用と垂直方向の集束作用とが
等しくなり、非点収差が補正される。

さらに、第２図に示したような本発明の主レンズでは従
来型の主レンズに比べて、主レンズ内電位勾配のレンズ
径方向に沿った変化が小さくなる。

そのため、主レンズ内を通過する電子の径方向位置の違
いによる集束力の差が小さくなって、レンズ中心軸から
離れた点を通過する電子の焦点距離とレンズ中心軸付近
の点を通過する電子の焦点距離との差が小さくなる。こ
れによって、垂直方向でもレンズ口径を実効的に拡大す
ることと同等の球面収差低減効果が得られろ。

本発明の主レンズを構成する電極の寸法の一例を以下に
示す。第２図において、 水＼Ｖ方向電極径　：　Ｒｈ　＝　１９．２ｏｍ垂直方
向電極径　：Ｒｖ＝　　９．０ｍｍＧ３電極凹部寸法：
ｗｔ＝　　３．０ｍｍｈｔ　＝　　Ｌ、０ｍｍ ６３電極凸部寸法：ｗｚ＝　　４．５ｍｍｈｚ　　”：
　　　０．５ｍ＋ｎ である。６４電極８の対向端部の形状は、６３電極７の
凹凸形状と隙間なくはまり合う形状である。

第５図は、３次元電子軌道解析プログラムによって計算
した上記主レンズの収差特性を示した図である。第５図
のグラフにおいて、横軸は主レンズ出口における電子軌
道の径方向出射位置、縦軸は上記出射位置における電子
軌道の出射勾配である。このグラフには、レンズ中心軸
上の一点から発散する電子ビー１１を上記主レンズで集
束した時の水平方向および垂直方向の収差特性と、直径
が９．０　ｍｍの円筒レンズで集束した時の収差特性と
を実線で示しである。

収差がない理想的なレンズでは電子ビー１１は一点に集
束されるので、その収差特性は第５図に破線で示したよ
うな傾き一定の直線で表される。従来の円筒レンズでは
軌道出射位置と軌道出射勾配との関係が直線的ではなく
、出射位置が大きくなるにつれて収差なしの直線の上方
へ外れていく。

レンズの収差特性を表す曲線と収差なしの直線とのずれ
が小さくなるほど解像度特性が向上する。

第２図に示した主レンズでは、垂直方向の収差特性を表
す曲線は直径９．０　ｍの円筒レンズの収差特性を表す
曲線よりも収差なしの直線に近づいている。このことは
、」二記主レンズの垂直方向の解像度特性が直径９．Ｏ
１！Ｗ１１の円筒レンズの解像度特性を上回ることを示
している。上記主レンズの垂直方向電極径が９．Ｏｒｒ
ｎであることから、本発明の主レンズにはレンズ口径を
拡大することと同等の効果があることがわかる。

＝一方、第５図に示したように、上記主レンズの水平方
向の収差特性を表す曲線は収差なしの直線の下方へ外れ
ている。電子銃の３極部から発生する電子ビー１１には
、もともと収差なしの直線の一ヒ方へ外れる収差が含ま
れているので、本発明の主レンズを用いれば、水平方向
でこの収差を打ち消すことができる。

第６〜第１／Ｉ図に、本発明の他の実施例を示す。

第６図はＧ３電極７に、第７図はＧ４電極８に各々本発
明を適用して実施例である。いずれの実施例においても
、一方の電極の対向端部に凹凸部を設けることによって
、非点収差の補正と球面収差の低減が可能である。

第８図は、電極の対向端部のうち、電極内径が最大とな
る部分を含む縁を湾曲させ、電極内径が最小となる部分
を含む縁は湾曲させない一実施例である。このように、
本発明による対向端部の形状には、曲線と直線との組合
わせによる種々の凹凸形状を適用することができる。

第９図はＧ３電極７に、第１０図は６４電極８に各々本
発明を適用し、さらにその対向端部を内径の大きな電極
で覆うように構成した実施例である。このように、本発
明は電極内径の異なる電極と組み合わせることもできる
。この構造の主レンズでは、電子ビー１１が電極によっ
て取り囲まれているため、主レンズ外部から電子ビー１
１に及ぼす影響を排除することができる。

第１１〜第１３図は、ＶＰＦ型電子銃に本発明を適用し
た実施例である。

第１１図の実施例は、高電圧を印加するＧ　３　？ｔｔ
極７およびＧ５電極１５の中間に低電圧を印加するＧ４
電極８を設け、これらの電極の対向端部を第２図に示し
た実施例と同様な凹凸部を持った形状に構成したもので
ある。一方、第１２図の実施例は、低電圧を印加するＧ
３電極７およびＧ５電極１５の中間に高電圧を印加する
Ｇ４電１４８を設け、これらの電極の対向端部を上記凹
凸部を持った形状に構成したものである。いずれの実施
例においても、主レンズの実効的な口径が拡大されるの
で、解像度特性が向上する。

また、第１３図の実施例は、低電圧を印加する一対の対
向電極（Ｇ３′ｙ：Ｌ極７．Ｇ５電極１５）の対向端部
を、高電圧を印加する内径の大きな外周電極（Ｇ４電極
８）で覆うように構成したものである。この実施例は、
第９図、第１０図に示した実施例と同様に電子ビームが
電極によって取り囲まれているため、外部から電子ビー
ｌ）に及ぼす影響を排除することができる。

本発明の実施例を示す第１図〜第１３図では、１本の電
子ビー１１を射出する電子銃について例示したが、複数
本の電子ビー１１を射出する電子銃についても同様に本
発明を適用できる。第１４図に３本の電子ビームを射出
する電子銃の主レンズに本発明を適用した一実施例を示
す。Ｇ３電極７およびＧ４電極８は、水平方向の内径が
垂直方向の内径より大きな非円筒形である。電極の対向
端の縁には、第２図の実施例と同じ特徴を持った凹凸形
状が設けられている。これにより、非点収差を補正し、
大口怪主レンズを作ることができるので、電子ビー１１
スポツトが縮小し、解像度が向上する。

なお本発明は、複数個のレンズを組み合わせた多段型の
主レンズにも適用することができる。また、本発明のレ
ンズと従来の円筒レンズとを組み合わせることも可能で
ある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電子銃主レンズを構成する電極の少な
くともある一方向の電極内径を受（＋＋！管のネック部
内径−杯にまで拡大することができるので、球面収差が
低減する。さらに、レンズを構成する電極の対′向端部
に凹凸形状を設けろことによって主レンズ内の電位分布
を制御し、電子ビー１１に対する水平方向の集束作用と
垂直方向の集束作用とを一致させて非点収差を補正する
ことができる。このように、本発明を適用した電子銃主
レンズでは、等測的な主レンズ口径を拡大することがで
き、解像度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電子銃主レンズの一部
破断斜視図、第２図は本発明を実施したｆ３ＰＦ型電子
銃を構えた受像管の断面図、第３図。 第４図はそれぞれ第２図の主レンズの水平方向。 垂直方向断面図、第５図は第２図の実施例の主レンズの
収差特性を示した図、第６図〜第１４図は本発明の他の
実施例の一部破断斜視図である。 １・・・ガラス外囲器、２・・・フェースプレート部、
３・・・蛍光面、４・・・陰極、５・・・Ｇ１電極、６
・・・Ｇ２電極、７・・・Ｇ３電極、８・・・Ｇ４電極
、９・・・スプリングコンタクト、１０・・・導電膜、
１１・・ネック部、１２・・・電子ビー１１．１３・・
・磁気偏向ヨーク、１４゜１４′・・・電極支持棒、１
５・・・Ｇ５電極、１６〜２１・・・等電位線、２２・
・・電子ビーム中心軸。 冨　５　　図 電子軟着径方向と射イ立置（ｘ　−ｙｔ　）￥：Ｊ６図 冨　ｌｏ　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１本または複数本の電子ビームを蛍光面へ向けて射
   出する第１の手段と、少なくとも２個の対向する電極か
   らなる、上記電子ビームを上記蛍光面に集束させる第２
   の手段とを具備する受像管用電子銃において、上記対向
   する電極の少なくとも一方の電極を非円筒形とし、該電
   極の対向端の縁に、電子ビーム中心軸に沿つて該電極か
   ら対向する他の電極に向かう方向の凹凸を設け、少なく
   とも該電極の内径が最大となる部分を含む上記縁を湾曲
   させて、上記内径が最大となる方向と該内径が最小とな
   る方向とに上記電子ビームを集束させる作用を等しくせ
   しめたことを特徴とする受像管用電子銃。 ２、上記対向する電極のうち高電圧を印加する電極を非
   円筒形とし、該電極の対向端の縁に、該電極の内径が最
   大となる部分において、他方の低電圧を印加する電極に
   向かう方向の陥没量が最大となるような凹部を設けたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の受像管用電
   子銃。 ３、上記対向する電極のうち低電圧を印加する電極を非
   円筒形とし、該電極の対向端の縁に、該電極の内径が最
   大となる部分において、他方の高電圧を印加する電極に
   向かう方向の突出量が最大となるような凸部を設けたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の受像管用電
   子銃。 ４、上記第２の手段が、対向する一対の低電圧を印加す
   る電極群と対向電極間隙部を覆う高電圧を印加する外周
   電極とからなり、上記対向する電極群の一方の電極を非
   円筒形とし、該電極の対向端の縁に、該電極の内径が最
   大となる部分において、対向する他の電極に向かう方向
   の突出量が最大となるような凸部を設けたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の受像管用電子銃。 ５、上記第２の手段が、対向する一対の高電圧を印加す
   る電極群と対向電極間隙部を覆う低電圧を印加する外周
   電極とからなり、上記対向する電極群の一方の電極を非
   円筒形とし、該電極の対向端の縁に、該電極の内径が最
   大となる部分において、対向する他の電極に向かう方向
   の陥没量が最大となるような凹部を設けたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の受像管用電子銃。