JPH0161220B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0161220B2 JPH0161220B2 JP23413082A JP23413082A JPH0161220B2 JP H0161220 B2 JPH0161220 B2 JP H0161220B2 JP 23413082 A JP23413082 A JP 23413082A JP 23413082 A JP23413082 A JP 23413082A JP H0161220 B2 JPH0161220 B2 JP H0161220B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- potential
- diameter
- lens
- main lens
- Prior art date
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- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 12
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 8
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000002784 hot electron Substances 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
- H01J29/48—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】
産業上の利用分野
本発明は、高輝度時においても高い解像度が得
られるように構成した受像管装置に関する。
られるように構成した受像管装置に関する。
従来例の構成とその問題点
一般に、受像管の解像度は絵素となるビームス
ポツト（輝点）の大きさに依存し、ビームスポツ
ト径が小さいほど高い解像度が得られる。一方、
ビームスポツトはビーム電流の増大に伴つて径大
化するので、比較的大きいビーム電流が流れる高
輝度時にブルーミングを生じて解像度が低下す
る。
ポツト（輝点）の大きさに依存し、ビームスポツ
ト径が小さいほど高い解像度が得られる。一方、
ビームスポツトはビーム電流の増大に伴つて径大
化するので、比較的大きいビーム電流が流れる高
輝度時にブルーミングを生じて解像度が低下す
る。
これを図面により説明すると、第１図にはバイ
ポテンシヤル形電子銃の電極構成が示されてお
り、第２図には同電子銃の軸上電位分布が示され
ている。陰極１から放射された熱電子は、陰極
１、制御電極としてのG1電極２および加速電極
としてのG2電極３からなる三極部で生成される
いわゆるカソードレンズ４によりクロスオーバ５
をつくり、G2電極３と集束電極たるG3電極６と
の間に生成されるプリフオーカスレンズ７で予備
集束作用を受ける。そしてG3電極６と最終加速
電極たるG4電極８との間に生成されるメインレ
ンズ９で最終的な集束作用を受け、螢光体スクリ
ーン面１０に射突してビームスポツト１１を生成
するのであり、ビームスポツト１１はクロスオー
バ５の投影像である。
ポテンシヤル形電子銃の電極構成が示されてお
り、第２図には同電子銃の軸上電位分布が示され
ている。陰極１から放射された熱電子は、陰極
１、制御電極としてのG1電極２および加速電極
としてのG2電極３からなる三極部で生成される
いわゆるカソードレンズ４によりクロスオーバ５
をつくり、G2電極３と集束電極たるG3電極６と
の間に生成されるプリフオーカスレンズ７で予備
集束作用を受ける。そしてG3電極６と最終加速
電極たるG4電極８との間に生成されるメインレ
ンズ９で最終的な集束作用を受け、螢光体スクリ
ーン面１０に射突してビームスポツト１１を生成
するのであり、ビームスポツト１１はクロスオー
バ５の投影像である。
陰極１からG3電極６にいたる軸上電位分布は
ゆるやかに上昇し、これによりカソードレンズ４
およびプリフオーカスレンズ７が生成されるが、
両レンズ４，７は明確に区別し難いので、以下の
説明ではこの両レンズ領域をビーム形成部と呼称
する。G3電極６内における軸上電位分布はVfpcと
略一定であるが、G3電極６とG4電極８との間に
おける軸上電位は高電位Vaへと急激に上昇し、
ここにメインレンズ９が生成される。
ゆるやかに上昇し、これによりカソードレンズ４
およびプリフオーカスレンズ７が生成されるが、
両レンズ４，７は明確に区別し難いので、以下の
説明ではこの両レンズ領域をビーム形成部と呼称
する。G3電極６内における軸上電位分布はVfpcと
略一定であるが、G3電極６とG4電極８との間に
おける軸上電位は高電位Vaへと急激に上昇し、
ここにメインレンズ９が生成される。
前記ビーム形成部での熱電子の挙動は非常に複
雑であるが、大ビーム電流時には第３図に数本の
線でもつて代表的に示す電子軌道１２〜１７を通
る。電子軌道１２〜１７がすべて一点で交差すれ
ば理想的な径小のクロスオーバおよびビームポツ
トが生成されるのであるが、実際には陰極１の中
央部から放射された熱電子の軌道１２，１３は陰
極１からもつとも遠い位置１８で交差し、陰極１
の周辺部から放射された熱電子の軌道１６，１７
は陰極１に近い位置１９で交差する。これは前記
ビーム形成部でのレンズに球面収差が伴つている
からで、実際上のクロスオーバの径は、理論的限
界値に比べて著しく大きい値となる。
雑であるが、大ビーム電流時には第３図に数本の
線でもつて代表的に示す電子軌道１２〜１７を通
る。電子軌道１２〜１７がすべて一点で交差すれ
ば理想的な径小のクロスオーバおよびビームポツ
トが生成されるのであるが、実際には陰極１の中
央部から放射された熱電子の軌道１２，１３は陰
極１からもつとも遠い位置１８で交差し、陰極１
の周辺部から放射された熱電子の軌道１６，１７
は陰極１に近い位置１９で交差する。これは前記
ビーム形成部でのレンズに球面収差が伴つている
からで、実際上のクロスオーバの径は、理論的限
界値に比べて著しく大きい値となる。
そして、このクロスオーバがメインレンズ９に
よつて螢光体スクリーン面１０上に投影されるの
であるが、正確にはプリフオーカスレンズ７が存
在するために、第３図に示すように実際に投影さ
れるものはクロスオーバ（径ｄ）の虚像であり、
この虚像クロスオーバは第３図中に破線で示した
ように電子軌道１２〜１７を逆方向へ延長させた
ときの交点として求められる。
よつて螢光体スクリーン面１０上に投影されるの
であるが、正確にはプリフオーカスレンズ７が存
在するために、第３図に示すように実際に投影さ
れるものはクロスオーバ（径ｄ）の虚像であり、
この虚像クロスオーバは第３図中に破線で示した
ように電子軌道１２〜１７を逆方向へ延長させた
ときの交点として求められる。
いま、虚像クロスオーバの直径をdpとすると、
螢光体スクリーン面１０に生じるビームスポツト
１１の径dsは次の関係式で表わすことができる。
螢光体スクリーン面１０に生じるビームスポツト
１１の径dsは次の関係式で表わすことができる。
ds＝dp×Ｍ＋１／４CsD3 ……(1)
ここでＭはメインレンズの倍率、Csはメインレ
ンズの球面収差係数、Ｄはメインレンズでの電子
ビームの拡がり径を示し、Ｍは次式で表わされ
る。
ンズの球面収差係数、Ｄはメインレンズでの電子
ビームの拡がり径を示し、Ｍは次式で表わされ
る。
Ｍ＝2L・ａ／Ｄ√Vfpc／Va ……(2)
ただし、ａはビーム形成部から出る電子ビーム
の最大発散角、Ｌはメインレンズａの中心と螢光
体スクリーン面１０との間の距離、VfpcはG3電極
電位、VaはG4電極電位を示す。
の最大発散角、Ｌはメインレンズａの中心と螢光
体スクリーン面１０との間の距離、VfpcはG3電極
電位、VaはG4電極電位を示す。
(2)式を(1)式に代入すると
ds＝ａ・dp／Ｄ（2L√Vfpc／Va）＋１／４CsD3…
…(3) となる。
…(3) となる。
この式の（ ）内は受像管のサイズと動作条件
とによつて決まり、Csは使用するレンズの口径に
よつて決まる。
とによつて決まり、Csは使用するレンズの口径に
よつて決まる。
電子ビームの拡がり径Ｄは、第１項ではD-1、
第２項ではD3のかたちで入つているから、dsが
最小となるようなＤの値が存在し、通常はその値
に選ばれる。そして、このような制約のもとでds
を小さくしようとすると、第１項のａ・dpを小さ
くしなければならないことになる。
第２項ではD3のかたちで入つているから、dsが
最小となるようなＤの値が存在し、通常はその値
に選ばれる。そして、このような制約のもとでds
を小さくしようとすると、第１項のａ・dpを小さ
くしなければならないことになる。
本発明者らの研究結果によると、G2電極とG3
電極との間の電位の上昇を急峻にするとａ・dpを
小さくすることができる。第４図はG2電極とG3
電極との間隔を小さくしたときにａ・dpが減少す
る様子を示したもので、ａとdpとが単独でどのよ
うに変化するかがわかる。G2電極とG3電極との
間隔を小さくするとdpは著しく減少し、ａは逆に
増大するが、dpの減少度合がより著しいので両者
の積ａ・dpは減少する。dpがこのように減少する
のは、電位の上昇が急峻になるとビーム形成部に
おけるレンズの球面収差が減少するためである。
電極との間の電位の上昇を急峻にするとａ・dpを
小さくすることができる。第４図はG2電極とG3
電極との間隔を小さくしたときにａ・dpが減少す
る様子を示したもので、ａとdpとが単独でどのよ
うに変化するかがわかる。G2電極とG3電極との
間隔を小さくするとdpは著しく減少し、ａは逆に
増大するが、dpの減少度合がより著しいので両者
の積ａ・dpは減少する。dpがこのように減少する
のは、電位の上昇が急峻になるとビーム形成部に
おけるレンズの球面収差が減少するためである。
このような効果がはつきりと現われるのは、電
位傾度で約105V／cmからであり、この値が大き
いほど大電流時におけるビームスポツトの径小化
に有利である。しかし小電流時ビームスポツト径
は逆に大きくなる。また、電位傾度が大きくなり
過ぎると、G2電極の表面から電界放出による電
子放射が起り、これが螢光体スクリーン面に射突
して不本意な発光を生じる。
位傾度で約105V／cmからであり、この値が大き
いほど大電流時におけるビームスポツトの径小化
に有利である。しかし小電流時ビームスポツト径
は逆に大きくなる。また、電位傾度が大きくなり
過ぎると、G2電極の表面から電界放出による電
子放射が起り、これが螢光体スクリーン面に射突
して不本意な発光を生じる。
このように実用可能な電位傾度には上限があ
り、その値は実験結果によると約５×105V／cm
である。G2電極とG3電極との電位差を8KVとす
ると、前記値の電位傾度を与えうるG2電極とG3
電極との間隔は0.8mmから0.16mmとなる。
り、その値は実験結果によると約５×105V／cm
である。G2電極とG3電極との電位差を8KVとす
ると、前記値の電位傾度を与えうるG2電極とG3
電極との間隔は0.8mmから0.16mmとなる。
しかし、このような電位傾度を従来の受像管電
子銃のビーム形成部にそのまま適用しても、螢光
体スクリーン面上でのビームスポツト径を縮小さ
せ得ない。それは、G2−G3間電位傾度を高める
とビーム発散角ａが増大するためである。ビーム
発散角ａが増大すると、メインレンズ９での電子
ビーム径Ｄが増大し、(3)式右辺第２項のメインレ
ンズ収差による寄与分が増大する。そして同第２
項はＤの三乗に比例するので、電子ビーム径Ｄの
わずかな増大でも影響が大きく、(3)式第１項の
ａ・dpをせつかく減小させても、ビームスポツト
径dsはかえつて増大する結果となる。
子銃のビーム形成部にそのまま適用しても、螢光
体スクリーン面上でのビームスポツト径を縮小さ
せ得ない。それは、G2−G3間電位傾度を高める
とビーム発散角ａが増大するためである。ビーム
発散角ａが増大すると、メインレンズ９での電子
ビーム径Ｄが増大し、(3)式右辺第２項のメインレ
ンズ収差による寄与分が増大する。そして同第２
項はＤの三乗に比例するので、電子ビーム径Ｄの
わずかな増大でも影響が大きく、(3)式第１項の
ａ・dpをせつかく減小させても、ビームスポツト
径dsはかえつて増大する結果となる。
電子ビーム径Ｄの増大は、G3電極の長さを小
さくすることによつて避けられるが、フオーカス
条件を満すためにG3電極を短かくした分だけメ
インレンズ集点距離を短かくすることが必要とな
り、そのためにはG3電極電位を下げなければな
らない。そうすると、G2−G3間電位傾度が下つ
てしまい、電極間隔をせつかく狭めたにもかかわ
らずａ・dpの低減効果は失われてしまう。
さくすることによつて避けられるが、フオーカス
条件を満すためにG3電極を短かくした分だけメ
インレンズ集点距離を短かくすることが必要とな
り、そのためにはG3電極電位を下げなければな
らない。そうすると、G2−G3間電位傾度が下つ
てしまい、電極間隔をせつかく狭めたにもかかわ
らずａ・dpの低減効果は失われてしまう。
発明の目的
本発明は、前述のような従来の不都合を除去す
るためになされたもので、低輝度域から高輝度域
まで略一定径のビームスポツトが得られる受像管
装置を提供するものである。
るためになされたもので、低輝度域から高輝度域
まで略一定径のビームスポツトが得られる受像管
装置を提供するものである。
発明の構成
本発明の受像管装置は、制御電極としてのG1
電極側から最終加速電極としてのG6電極側へと
順次に配設されたG2電極、G3電極、G4電極およ
びG5電極を備え、G3電極は平板状となされ、G2
電極とG3電極との間隔をこの２電極間電位傾度
が105V／cm〜５×105V／cmとなるように設定さ
れる。そして、G4電極にはG3電極およびG5電極
に対するフオーカス電位よりも低い電位を与える
のであり、軸上電位分布はG3電極領域で極大値
をとつたあとG4電極領域にかけ漸減して極小値
をとり、G4電極からG6電極にいたる領域で連続
的に上昇して、G3電極ないしG6電極電位の関与
により実質的に単一の厚肉メインレンズを生成さ
せるのであり、これを以下図面に示した実施例と
ともに詳しく説明する。
電極側から最終加速電極としてのG6電極側へと
順次に配設されたG2電極、G3電極、G4電極およ
びG5電極を備え、G3電極は平板状となされ、G2
電極とG3電極との間隔をこの２電極間電位傾度
が105V／cm〜５×105V／cmとなるように設定さ
れる。そして、G4電極にはG3電極およびG5電極
に対するフオーカス電位よりも低い電位を与える
のであり、軸上電位分布はG3電極領域で極大値
をとつたあとG4電極領域にかけ漸減して極小値
をとり、G4電極からG6電極にいたる領域で連続
的に上昇して、G3電極ないしG6電極電位の関与
により実質的に単一の厚肉メインレンズを生成さ
せるのであり、これを以下図面に示した実施例と
ともに詳しく説明する。
実施例の説明
第５図に示す電子銃は、制御電極としてのG1
電極２側から最終加速電極としてのG6電極２１
側へと順次に配設されたG2電極３、G3電極２２、
G4電極２３およびG5電極２４を備えている。G2
電極３は従来の電子銃における加速電極と同様の
構造を有しており、G2電極３に隣接する平板状
のG3電極２２は、G2電極３に対し105V／cm〜５
×105V／cmの電位傾度となるように近接配置さ
れている。
電極２側から最終加速電極としてのG6電極２１
側へと順次に配設されたG2電極３、G3電極２２、
G4電極２３およびG5電極２４を備えている。G2
電極３は従来の電子銃における加速電極と同様の
構造を有しており、G2電極３に隣接する平板状
のG3電極２２は、G2電極３に対し105V／cm〜５
×105V／cmの電位傾度となるように近接配置さ
れている。
G4電極２３、G5電極２４およびG6電極２１は
いずれも円筒状のもので、G3電極２２とG5電極
２４とは管内で相互に接続されていて6KV〜
10KV程度のフオーカス電位（Vfpc）が与えられ
る。また、G4電極２３にはフオーカス電位
（Vfpc）よりも低い電位が与えられ、G6電極２１
には約30KVの高電位（Va）が与えられる。
いずれも円筒状のもので、G3電極２２とG5電極
２４とは管内で相互に接続されていて6KV〜
10KV程度のフオーカス電位（Vfpc）が与えられ
る。また、G4電極２３にはフオーカス電位
（Vfpc）よりも低い電位が与えられ、G6電極２１
には約30KVの高電位（Va）が与えられる。
このような構成によると、ビーム形成部におけ
る軸上電位分布は急峻に上昇し、大ビーム電流時
のａ・dpが著しく減少する一方、ビーム発散角ａ
が増大する。すなわち、第６図に示すように軸上
電位分布はG3電極２２の電子ビーム通過孔２５
内でフオーカス電位（Vfpc）まで上昇し、その後
G4電極２３にかけて漸減する。そして、G4電極
２３、G5電極２４およびG6電極２１の３電極に
またがる領域で連続的に上昇し、G6電極２１内
で高電位（Va）に達する。このため、G3電極２
２、G4電極２３、G5電極２４およびG6電極２１
の電位が関与して広い範囲にわたりレンズ電界が
生じるのであるが、G3電極は平板状であるので、
実質的に単一の厚肉のメインレンズ２６が生成さ
れる。
る軸上電位分布は急峻に上昇し、大ビーム電流時
のａ・dpが著しく減少する一方、ビーム発散角ａ
が増大する。すなわち、第６図に示すように軸上
電位分布はG3電極２２の電子ビーム通過孔２５
内でフオーカス電位（Vfpc）まで上昇し、その後
G4電極２３にかけて漸減する。そして、G4電極
２３、G5電極２４およびG6電極２１の３電極に
またがる領域で連続的に上昇し、G6電極２１内
で高電位（Va）に達する。このため、G3電極２
２、G4電極２３、G5電極２４およびG6電極２１
の電位が関与して広い範囲にわたりレンズ電界が
生じるのであるが、G3電極は平板状であるので、
実質的に単一の厚肉のメインレンズ２６が生成さ
れる。
G4電極２３内の軸上電位はフオーカス電位
（Vfpc）よりも低いから、従来の電子銃構成に比
して集点距離が短小となる。このことは、ビーム
形成部における電位上昇を急峻に保ちながら虚像
クロスオーバとメインレンズとの相互間距離を短
小化できることを意味し、ビーム発散角ａが増大
してもメインレンズ２６でのビーム径Ｄを適正値
に保つことが可能となる。そして、これを(3)式に
照らしてみると、ビーム径Ｄを増すことなくａ・
dpを減少させ得るのであるから、ビームスポツト
径dsを縮小化しうることが判かる。
（Vfpc）よりも低いから、従来の電子銃構成に比
して集点距離が短小となる。このことは、ビーム
形成部における電位上昇を急峻に保ちながら虚像
クロスオーバとメインレンズとの相互間距離を短
小化できることを意味し、ビーム発散角ａが増大
してもメインレンズ２６でのビーム径Ｄを適正値
に保つことが可能となる。そして、これを(3)式に
照らしてみると、ビーム径Ｄを増すことなくａ・
dpを減少させ得るのであるから、ビームスポツト
径dsを縮小化しうることが判かる。
また、メインレンズ２６のレンズ電界が広い範
囲にわたつてゆるやかに分布するため、メインレ
ンズの球面収差は少なく、これは(3)式の第２項の
収差係数Csが小さくなることを意味するから、こ
の効果によつてもビームスポツト径dsは小さくな
る。
囲にわたつてゆるやかに分布するため、メインレ
ンズの球面収差は少なく、これは(3)式の第２項の
収差係数Csが小さくなることを意味するから、こ
の効果によつてもビームスポツト径dsは小さくな
る。
発明の効果
以上のように本発明の受像管装置によると、ビ
ーム形成部におけるレンズ球面収差の減小、虚像
クロスオーバの径小化およびメインレンズ球面収
差の減少という効果があいまつて、大ビーム電流
時においても径小のビームスポツトが得られ、良
好な解像度特性を得ることができる。
ーム形成部におけるレンズ球面収差の減小、虚像
クロスオーバの径小化およびメインレンズ球面収
差の減少という効果があいまつて、大ビーム電流
時においても径小のビームスポツトが得られ、良
好な解像度特性を得ることができる。
第１図は従来の受像管装置の電子銃電極構成を
示す図、第２図は同電子銃の軸上電位分布図、第
３図は同電子銃のビーム形成部における動作態様
説明図、第４図はG2電極とG3電極との相互間距
離に対するビーム発散角および虚像クロスオーバ
径の関係を示す特性図、第５図は本発明を実施し
た受像管装置の電子銃の電極構成を示す図、第６
図は同電子銃の軸上電位分布図である。 １……陰極、２……G1電極、３……G2電極、
２１……G6電極、２２……G3電極、２３……G4
電極、２４……G5電極。
示す図、第２図は同電子銃の軸上電位分布図、第
３図は同電子銃のビーム形成部における動作態様
説明図、第４図はG2電極とG3電極との相互間距
離に対するビーム発散角および虚像クロスオーバ
径の関係を示す特性図、第５図は本発明を実施し
た受像管装置の電子銃の電極構成を示す図、第６
図は同電子銃の軸上電位分布図である。 １……陰極、２……G1電極、３……G2電極、
２１……G6電極、２２……G3電極、２３……G4
電極、２４……G5電極。
Claims (1)
- １ 制御電極としてのG1電極側から最終加速電
極としてのG6電極側へと順次に配設されたG2電
極、G3電極、G4電極およびG5電極を備え、G3電
極は平板状のもので、G2電極とG3電極との間隔
はこの２電極間電位傾度が105V／cm〜５×
105V／cmとなるように設定され、G4電極にはG3
電極およびG5電極に対するフオーカス電位より
も低い電位が与えられ、軸上電位分布はG3電極
領域で極大値をとつたあとG4電極領域にかけ漸
減して極小値をとり、G4電極からG6電極にいた
る領域で連続的に上昇してG3電極ないしG6電極
電位の関与により実質的に単一の厚肉メインレン
ズを生成することを特徴とする受像管装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23413082A JPS59123140A (ja) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | 受像管装置 |
| DE8383113068T DE3373746D1 (en) | 1982-12-29 | 1983-12-23 | Cathode ray tube |
| EP19830113068 EP0113113B1 (en) | 1982-12-29 | 1983-12-23 | Cathode ray tube |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23413082A JPS59123140A (ja) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | 受像管装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59123140A JPS59123140A (ja) | 1984-07-16 |
| JPH0161220B2 true JPH0161220B2 (ja) | 1989-12-27 |
Family
ID=16966102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23413082A Granted JPS59123140A (ja) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | 受像管装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59123140A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0799673B2 (ja) * | 1983-07-22 | 1995-10-25 | 株式会社東芝 | 陰極線管用電子銃 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5489472A (en) * | 1977-12-27 | 1979-07-16 | Toshiba Corp | Electron gun for cathode-ray tube |
| JPS5472667A (en) * | 1977-11-22 | 1979-06-11 | Toshiba Corp | Electron gun for cathode ray tube |
-
1982
- 1982-12-29 JP JP23413082A patent/JPS59123140A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59123140A (ja) | 1984-07-16 |
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