JP3673024B2 - 電子銃 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、陰極線管用電子銃に係り、特に複数ビームを放出するカラーブラウン管用電子銃に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にカラーブラウン管は、図４に示すように、パネル１およびファンネル２からなる外囲器を有し、そのパネル１の内面に、青、緑、赤に発光する３色蛍光体層からなる蛍光体スクリーン３が設けられ、この蛍光体スクリーン３に対向して、その内側に多数の電子ビーム通過孔の形成されたシャドウマスク４が配置されている。一方、ファンネル２のネック５内に３電子ビーム６B ，６G ，６R を放出する電子銃７が配設されている。そして、この電子銃７から放出される電子ビーム６B ，６G ，６R をファンネル２の外側に装着された偏向装置８の発生する水平、垂直偏向磁界により偏向して、蛍光体スクリーン３を水平、垂直走査することにより，カラー画像を表示する構造に形成されている。
【０００３】
このようなカラーブラウン管において、特に電子銃７を同一水平面上を通るセンタービーム６G および一対のサイドビーム６B ，６R からなる一列配置の３電子ビーム６B ，６G ，６R を放出するインライン型電子銃とし、この電子銃７に対して、偏向装置８の発生する水平偏向磁界をピンクッション形、垂直偏向磁界をバレル形として、上記一列配置の３電子ビーム６B ，６G ，６R を自己集中するセルフコンバーゼンス・インライン型カラー受像管が、現在カラー受像管の主流となっている。
【０００４】
上記一列配置の３電子ビーム６B ，６G ，６R を放出する電子銃７としては、各種構造のものがあるが、その１種にＱＰＦ（Quadra Potential Focus）型電子銃がある。この電子銃７は、図５に示すように、水平（Ｈ軸）方向に一列配置された３個のカソードＫ、このカソードＫから蛍光体スクリーン方向に順次配置された第１乃至第６グリッドＧ1 〜Ｇ6 から構成され、その第１乃至第６グリッドＧ1 〜Ｇ6 に、それぞれ一列配置の３個のカソードＫに対応して、３個の円形電子ビーム通過孔が一列配置に形成されている。
【０００５】
この電子銃では、カソードＫに約１５０Ｖの電圧が印加され、第１グリッドＧ１は接地され、第２グリッドＧ２には約７００Ｖ、第３グリッドＧ３には約６ｋＶ、第４グリッドＧ４は、第２グリッドＧ２に接続されて約７００Ｖ、第５グリッドＧ５は、第３グリッドＧ３に接続されて約６ｋＶの電圧が印加され、第６グリッドＧ６には約２６ｋＶの高電圧（陽極電圧）が印加される。
【０００６】
そして上記電圧の印加により、カソードＫおよび第１、第２グリッドＧ1 ，Ｇ2 により、電子ビームを発生しかつ後述する主レンズに対する物点を形成する電子ビーム発生部が形成され、第２、第３グリッドＧ2 ，Ｇ3 により、電子ビーム発生部からの電子ビームを予備集束するプリフォーカスレンズが形成され、第３乃至第５グリッドＧ3 〜Ｇ5 により、上記プリフォーカスレンズで予備集束された電子ビームをさらに予備集束するサブレンズが形成され、第５、第６グリッドＧ5 ，Ｇ6 により、サブレンズで予備集束された電子ビームを最終的に蛍光体スクリーン上に集束する主レンズが形成される。
【０００７】
ところで、カラーブラウン管の画質を良好にするためには、蛍光体スクリーン上での電子ビームのフォーカス特性を良好にすることが必要である。
【０００８】
しかしながら上記電子銃が配設されたカラーブラウン管は、図６（ａ）に示すように、画面中央部のビームスポット１０を円形としても、画面周辺部のビームスポット１０が横長となりかつ上下ににじみ１１が発生し、画面周辺部のフォーカス特性が劣化するという問題がある。
【０００９】
このようにビームスポット１０が横長となりかつ上下ににじみが発生する原因の１つに偏向収差がある。すなわち、画面の周辺部に偏向される電子ビームは、偏向装置の発生するピンクッション形水平偏向磁界およびバレル形垂直偏向磁界により、水平方向に集束し、垂直方向に発散する作用を受けるためである。
【００１０】
上記画面周辺部のフォーカス特性の劣化を解決する方法として、プリフォーカスレンズ、サブレンズおよび主レンズの少なくとも１部に水平方向の集束を垂直方向の集束よりも強いレンズを形成して、図６（ｂ）に示すように、画面中央部のビームスポット１０を縦長とするとともに、画面周辺部のビームスポット１０の横長を緩和する方法がある。この方法によれば、画面中央部のビームスポット１０を縦長とすることにより、画面全域の画質を補償することができる。
【００１１】
しかしこのような方法は、画面周辺部のビームスポット１０の横長は緩和されるものの、垂直方向には過集束となり、上下方向のにじみ１１が依然として残る。また画面中央部のビームスポット１０は、上下方向に不足集束状態となり、画面中央部のフォーカス特性が劣化する。
【００１２】
ここで、上記画面中央部のビームスポットの縦長と画質との関係を、電子銃のフォーカス電圧と画面上のビームスポットとの関係により説明する。
【００１３】
電子銃の水平方向の集束力と垂直方向の集束力とを同じにしたとすると、図７（ａ）に実線１２H を水平方向、破線１２V を垂直方向として示すように、画面中央では、水平方向のフォーカス電圧ＶfHと垂直方向のフォーカス電圧ＶfVとは一致し（Ｖf ）、画面中央でのビームスポットは、ほぼ円形となる。これに対して、画面周辺部では、偏向収差の影響を受け、同（ｂ）に示した実線１２H および破線１２V の関係からわかるように、ビームスポットは、横長かつ垂直方向に過集束状態となり、上下ににじみが発生する。
【００１４】
これに対して、電子銃の水平方向の集束力を垂直方向の集束力よりも強くしたとすると、図８（ａ）に実線１２H を水平方向、破線１２V を垂直方向として示すように、画面中央で
ＶfH＞ＶfV
となり、最適フォーカス電圧を数１とすると、
【数１】

画面中央でのビームスポットは、垂直方向には不足集束状態となり、縦長となる。これに対して、画面周辺部では、上下のにじみは緩和されるが、同（ｂ）に示した実線１２H および破線１２V の関係からわかるように、依然として過集束状態となる。
【００１５】
すなわち、電子銃の形成するプリフォーカスレンズ、サブレンズおよび主レンズの少なくとも１部に水平方向の集束が垂直方向の集束よりも強いレンズを形成すると、偏向収差によるフォーカスの劣化は、画面全域に分散され、部分的な劣化は補償されるが、画面全域を最適なフォーカス状態とすることはできない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来、カラーブラウン管の偏向収差による画面周辺部のフォーカスの劣化を補償する方法として、ＱＰＦ型電子銃を備えるカラーブラウン管では、水平方向の集束力を垂直方向の集束力よりも強くし、最適な水平および垂直方向のフォーカス電圧ＶfH，ＶfVを設定することで、画面全域でのフォーカスを補償しようとしている。
【００１７】
しかしこのような方法は、画面周辺部での劣化は緩和されるが、画面中央を劣化させ、画面全域を最適なフォーカス状態にすることができないという問題がある。
【００１８】
この発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、カラーブラウン管の画面全域で良好なフォーカス状態が得られる電子銃を構成することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
カソードおよびこのカソードから蛍光体スクリーン方向に配置された複数個の電極を有し、これらカソードおよび複数個の電極によりカソード側から順次電子ビームを発生する電子ビーム発生部、この電子ビーム発生部からの電子ビームを予備集束するプリフォーカスレンズ、このプリフォーカスレンズで予備集束された電子ビームをさらに予備集束するサブレンズおよびこのサブレンズで予備集束された電子ビームを最終的に上記蛍光体スクリーン上に集束する主レンズが形成される電子銃において、プリフォーカスレンズに水平方向の集束が垂直方向の集束よりも強いレンズを形成し、サブレンズに水平方向の集束が垂直方向の集束よりも弱いレンズを形成し、主レンズに水平方向の集束が垂直方向の集束よりも強いレンズを形成する構成とした。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
図１にその一形態であるカラーブラウン管用電子銃を示す。この電子銃は、同一水平面上を通るセンタービームおよび一対のサイドビームからなる一列配置の３電子ビームを放出するインライン型電子銃であり、図１（ａ）に示すように、水平（Ｈ軸）方向に一列配置された３個のカソードＫ、これらカソードＫを各別に加熱する３個のヒータ（図示せず）および上記カソードＫから蛍光体スクリーン方向に順次配置された第１乃至第６グリッドＧ1 〜Ｇ6 を有し、これらヒータ、カソードＫおよび第１乃至第６グリッドＧ1 〜Ｇ6 が一対の絶縁支持体（図示せず）により一体に固定されている。
【００２２】
その第１乃至第４グリッドＧ1 〜Ｇ4 は板状電極、第５グリッドＧ5 は筒状電極、第６グリッドＧ6 はカップ状電極からなる。その第１グリッドＧ1 には、３個のカソードＫに対応して、水平方向に３個の円形電子ビーム通過孔が一列配置に形成されている。第２グリッドＧ2 には、同（ｂ）に示すように、３個のカソードに対応して水平方向に３個の縦長の電子ビーム通過孔２０が一列配置に形成されている。第３グリッドＧ3 には、３個のカソードＫに対応して、水平方向に３個の円形電子ビーム通過孔が一列配置に形成されている。第４グリッドＧ4 には、同（ｃ）に示すように、３個のカソードに対応して水平方向に３個の横長の電子ビーム通過孔２１が一列配置に形成されている。第５グリッドＧ5 の第４グリッドＧ4 との対向面には、３個のカソードＫに対応して、水平方向に３個の円形電子ビーム通過孔が一列配置に形成され、第６グリッドＧ6 との対向面には、同（ｄ）に示すように、３個の縦長の電子ビーム通過孔２２が一列配置に形成されている。第６グリッドＧ6 の第５グリッドＧ5 との対向面には、３個のカソードＫに対応して、水平方向に３個の円形電子ビーム通過孔が一列配置に形成されている。
【００２３】
この電子銃では、カソードＫに約１５０Ｖの電圧が印加され、第１グリッドＧ１は接地され、第２グリッドＧ２には約７００Ｖ、第３グリッドＧ３には約６ｋＶ、第４グリッドＧ４は、第２グリッドＧ２に接続されて約７００Ｖ、第５グリッドＧ５は、第３グリッドＧ３に接続されて約６ｋＶの電圧が印加され、第６グリッドＧ６には約２６ｋＶの高電圧（陽極電圧）が印加される。
【００２４】
上記電圧の印加により、この電子銃では、カソードＫおよび第１、第２グリッドＧ1 ，Ｇ2 により、電子ビームを発生しかつ主レンズに対する物点を形成する電子ビーム発生部が形成され、第２、第３グリッドＧ2 ，Ｇ3 により、電子ビーム発生部からの電子ビームを予備集束するプリフォーカスレンズが形成され、第３乃至第５グリッドＧ3 〜Ｇ5 により、上記プリフォーカスレンズで予備集束された電子ビームをさらに予備集束するサブレンズが形成され、第５、第６グリッドＧ5 ，Ｇ6 により、サブレンズで予備集束された電子ビームを最終的に蛍光体スクリーン上に集束する主レンズが形成される。
【００２５】
しかもその第２、第３グリッドＧ2 ，Ｇ3 により形成されるプリフォーカスレンズは、第２グリッドＧ2 の電子ビーム通過孔２０を縦長としたことにより、水平方向の集束が垂直方向の集束よりも強い正の非点収差をもつレンズとなっている。また第３乃至第５グリッドＧ3 〜Ｇ5 により形成されるサブレンズは、第４グリッドＧ4 の電子ビーム通過孔２１を横長としたことにより、水平方向の集束よりも垂直方向の集束が強い負の非点収差をもつレンズとなっている。さらに第５、第６グリッドＧ5 ，Ｇ6 により形成される主レンズは、第５グリッドＧ5 の第６グリッドＧ6 との対向面の電子ビーム通過孔２２を縦長としたことにより、正の非点収差をもつレンズとなっている。
【００２６】
このようにプリフォーカスレンズに正、サブレンズに負、主レンズに正の非点収差をもつレンズを形成すると、電子ビーム発生部からの電子ビームは、プリフォーカスレンズで正の非点収差の作用を受け、つぎのサブレンズで負の非点収差の作用を受ける。その結果、プリフォーカスレンズの正の非点収差により横長に変化した仮想物点は、サブレンズの負の非点収差により縦長に変化する作用を受け、主レンズに対する仮想物点を最適化することができる。
【００２７】
一方、電子ビームの発散角は、一旦、プリフォーカスレンズで水平方向の発散角が抑えられ、垂直方向の発散角が拡大されるが、つぎのサブレンズでその発散角が反転し、水平方向の発散角を垂直方向の発散角よりも大きくして、正の非点収差をもつ主レンズを通って蛍光体スクリーンに入射する。
【００２８】
その結果得られるフォーカス電圧に対するビームスポット特性は、垂直方向には、ほとんど感度を有さず、最適フォーカス電圧を水平方向のフォーカス電圧で決定できるようになる。したがってその水平方向のフォーカス電圧を最適に設定することにより、画面全域のフォーカス特性を良好にすることができる。
【００２９】
この電子銃の正または負の非点収差をもつ各レンズの作用をさらに詳しく説明すると、サブレンズを強い負の非点収差をもつレンズとし、主レンズを強い正の非点収差をもつレンズとすることにより、サブレンズおよび主レンズを通過した電子ビームの水平方向と垂直方向の焦点距離を一致させることができる。この場合、サブレンズの強い負の非点収差で予備集束された電子ビームは、主レンズに対する水平方向の発散角が大きく、垂直方向の発散角が小さくなる。これにより、主レンズに対する電子ビームの水平方向の物点距離は短くなり、垂直方向の物点距離は長くなる。
【００３０】
その結果得られるフォーカス電圧と画面上のビームスポットとの関係は、図２に水平方向を実線２４H 、垂直方向を破線２４V で示すように、フォーカス電圧に対する水平方向のビームスポット径が急俊に変化するのに対し、垂直方向のビームスポット径の変化は緩慢となり、フォーカス電圧に対してほとんど変化しなくなる。したがって水平方向のフォーカス電圧ＶfHを最適なフォーカス電圧に設定することにより、画面全域で最適なフォーカス特性が得られるようになり、垂直方向のフォーカス電圧ＶfVは無視できるようになる。
【００３１】
しかしながらサブレンズの強い負の非点収差によって電子ビームの水平方向の発散角が拡大され、垂直方向の発散角が抑えられることにより、主レンズに対する仮想物点径は、水平方向が縮小し、垂直方向が拡大する。その結果、画面中央部のビームスポット径は縦長となり、画面中央部の画像を劣化させる。
【００３２】
そこで、上記画面中央部でのビームスポットの縦長を補正する方法として、プリフォーカスレンズを強い正の非点収差をもつレンズとすると、電子ビーム発生部からの電子ビームは、そのプリフォーカスレンズの正の非点収差の作用により、水平方向の発散角が抑えられ、垂直方向の発散角が拡大される。また主レンズに対する仮想物点径は、水平方向が拡大し、垂直方向が縮小する。つまり、サブレンズとプリフォーカスレンズとで、発散角および仮想物点径は、ともに相殺する方向に変化するが、これら発散角および仮想物点径に対するサブレンズとプリフォーカスレンズの感度は異なるため、サブレンズで縦長となる仮想物点径をプリフォーカスレンズで補正する場合、サブレンズでの水平方向の発散角を拡大し、垂直方向の発散角を抑える作用は維持される。
【００３３】
すなわち、プリフォーカスレンズの特に強い正の非点収差とサブレンズの特に強い負の非点収差とを組合わせることにより、サブレンズの作用で縦長となった仮想物点径をプリフォーカスレンズで補正し、しかも水平方向の発散角を大きく、垂直方向の発散角を小さくすることができる。この場合、フォーカス電圧に対するビームスポット径を、図３（ａ）および（ｂ）に水平方向を実線２４H 、垂直方向を破線２４V で示すようになり、水平方向のフォーカス電圧ＶFHを最適なフォーカス電圧として、画面全域を良好なフォーカス状態とすることができる。
【００３４】
【発明の効果】
カソードおよびこのカソードから蛍光体スクリーン方向に配置された複数個の電極を有し、これらカソードおよび複数個の電極により電子ビーム発生部、プリフォーカスレンズ、サブレンズおよび主レンズが形成される電子銃において、プリフォーカスレンズに水平方向の集束が垂直方向の集束よりも強いレンズを形成し、サブレンズに水平方向の集束が垂直方向の集束よりも弱いレンズを形成し、主レンズに水平方向の集束が垂直方向の集束よりも強いレンズを形成する構成とすると、水平方向のフォーカス電圧を最適なフォーカス電圧として、画面全域のフォーカス特性を良好にする電子銃とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）はこの発明の実施の一形態であるカラーブラウン管用電子銃の構成を示す図、図１（ｂ）はその第２グリッドの電子ビーム通過孔の形状を示す図、図１（ｃ）はその第４グリッドの電子ビーム通過孔の形状を示す図、図１（ｄ）はその第５グリッドの第６グリッドとの対向面の電子ビーム通過孔の形状を示す図である。
【図２】上記電子銃のフォーカス電圧とビームスポットとの関係を示す図である。
【図３】図３（ａ）はサブレンズを負の非点収差、主レンズを正の非点収差をもつレンズとした場合の画面中央におけるフォーカス電圧とビームスポットとの関係を示す図、図３（ｂ）は画面周辺部におけるフォーカス電圧とビームスポットとの関係を示す図である。
【図４】カラーブラウン管の構成を示す図である。
【図５】従来のカラーブラウン管用電子銃の構成を示す図である。
【図６】図６（ａ）は上記従来の電子銃が配設されたカラーブラウン管のビームスポットの形状を示す図、図６（ｂ）は電子銃の少なくとも１部に水平方向の集束が垂直方向の集束よりも強いレンズを形成した従来のカラーブラウン管のビームスポットの形状を示す図である。
【図７】図７（ａ）は水平方向の集束力と垂直方向の集束力を同じにした場合の画面中央におけるフォーカス電圧とビームスポットとの関係を示す図、図７（ｂ）は画面周辺部におけるフォーカス電圧とビームスポットとの関係を示す図である。
【図８】図８（ａ）は水平方向の集束力を垂直方向の集束力よりも強くした場合の画面中央におけるフォーカス電圧とビームスポットとの関係を示す図、図８（ｂ）は画面周辺部におけるフォーカス電圧とビームスポットとの関係を示す図である。
【符号の説明】
２０…電子ビーム通過孔
２１…電子ビーム通過孔
２２…電子ビーム通過孔
Ｇ1 …第１グリッド
Ｇ2 …第２グリッド
Ｇ3 …第３グリッド
Ｇ4 …第４グリッド
Ｇ5 …第５グリッド
Ｇ6 …第６グリッド
Ｋ…カソード

Claims (1)

1. カソードおよびこのカソードから蛍光体スクリーン方向に配置された複数個の電極を有し、これらカソードおよび複数個の電極により上記カソード側から順次電子ビームを発生する電子ビーム発生部、この電子ビーム発生部からの電子ビームを予備集束するプリフォーカスレンズ、このプリフォーカスレンズで予備集束された電子ビームをさらに予備集束するサブレンズおよびこのサブレンズで予備集束された電子ビームを最終的に上記蛍光体スクリーン上に集束する主レンズが形成される電子銃において、
   上記プリフォーカスレンズには水平方向の集束が垂直方向の集束よりも強いレンズが形成され、上記サブレンズには水平方向の集束が垂直方向の集束よりも弱いレンズが形成され、上記主レンズには水平方向の集束が垂直方向の集束よりも強いレンズが形成されることを特徴とする電子銃。

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