JPH0213417B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0213417B2 JPH0213417B2 JP55119581A JP11958180A JPH0213417B2 JP H0213417 B2 JPH0213417 B2 JP H0213417B2 JP 55119581 A JP55119581 A JP 55119581A JP 11958180 A JP11958180 A JP 11958180A JP H0213417 B2 JPH0213417 B2 JP H0213417B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- electrode
- electron
- voltage
- intermediate electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、たとえば陰極線管に用いる電子銃
の電子ビーム集束レンズのような電子レンズに関
するものである。
の電子ビーム集束レンズのような電子レンズに関
するものである。
一般に、陰極線管（以下、CRTと称す）に用
いる電子銃の集束レンズには、２電極、３電位で
構成するバイポテンシヤル形、３電極、２電位で
構成するユニポテンシヤル形、および３電極、３
電位で構成するトライポテンシヤル形がある。
いる電子銃の集束レンズには、２電極、３電位で
構成するバイポテンシヤル形、３電極、２電位で
構成するユニポテンシヤル形、および３電極、３
電位で構成するトライポテンシヤル形がある。
たとえば、商業用カラーCRTの電子ビーム収
束系として、静電型の電子レンズが使用されてお
り、この電子レンズは外部から供給されるビーム
加速電圧（高圧20〜30KV）と、ホーカス電圧
（数KV）とによつて通常形成されている。
束系として、静電型の電子レンズが使用されてお
り、この電子レンズは外部から供給されるビーム
加速電圧（高圧20〜30KV）と、ホーカス電圧
（数KV）とによつて通常形成されている。
この種の電子レンズにおいては、周知のよう
に、レンズ収差によつて電子ビームの集束度が低
下し、鮮明な結像が得られない問題点があるが、
とくにトライポテンシヤル形は上記他の２形式に
比べて、これまでにレンズ収差に対する対策はほ
とんど講じられていないのが現状である。
に、レンズ収差によつて電子ビームの集束度が低
下し、鮮明な結像が得られない問題点があるが、
とくにトライポテンシヤル形は上記他の２形式に
比べて、これまでにレンズ収差に対する対策はほ
とんど講じられていないのが現状である。
すなわち、この種の電子レンズの球面収差を軽
減させる方法としては、電子レンズを作る低圧と
高圧の比を小さくすること、すなわち、ホーカス
電圧を高圧に近づけることが知られている。しか
し、ホーカス電位が高く、供給電位の数が多くな
ると、一般的にその実用化がきわめて困難であ
る。
減させる方法としては、電子レンズを作る低圧と
高圧の比を小さくすること、すなわち、ホーカス
電圧を高圧に近づけることが知られている。しか
し、ホーカス電位が高く、供給電位の数が多くな
ると、一般的にその実用化がきわめて困難であ
る。
たとえば、従来、トライポテンシヤル形レンズ
として、内径以上の長さを有する第１集束電極の
両側に第１、第２陽極を配置し、この第１、第２
陽極および第１集束電極によりバイポテンシヤル
形レンズを形成し、このレンズを組合わせてレン
ズ系の主レンズを構成した電子銃が知られてい
る。（実開昭49−72159号参照） この電子銃における主レンズは、第１、第２陽
極および第１集束電極が一軸上に配列して構成さ
れ、これらの第１、第２陽極および第１集束電極
に所定の電圧を印加することにより、２つのバイ
ポテンシヤル形レンズが形成され、このレンズを
組合せることにより、みかけ上、電子レンズ系の
大口径主レンズが形成される。
として、内径以上の長さを有する第１集束電極の
両側に第１、第２陽極を配置し、この第１、第２
陽極および第１集束電極によりバイポテンシヤル
形レンズを形成し、このレンズを組合わせてレン
ズ系の主レンズを構成した電子銃が知られてい
る。（実開昭49−72159号参照） この電子銃における主レンズは、第１、第２陽
極および第１集束電極が一軸上に配列して構成さ
れ、これらの第１、第２陽極および第１集束電極
に所定の電圧を印加することにより、２つのバイ
ポテンシヤル形レンズが形成され、このレンズを
組合せることにより、みかけ上、電子レンズ系の
大口径主レンズが形成される。
ところが、上記のようなみかけ上の大口径主レ
ンズが形成されるためには、第１、第２陽極およ
び第１集束電極に印加される電圧Ea1、Eaおよび
Ebの各値、つまりa1／Eb、Ea／Ebの値を決定しな
ければならず、その数値設定がきわめて困難であ
る。
ンズが形成されるためには、第１、第２陽極およ
び第１集束電極に印加される電圧Ea1、Eaおよび
Ebの各値、つまりa1／Eb、Ea／Ebの値を決定しな
ければならず、その数値設定がきわめて困難であ
る。
この発明は上記欠点を改善するためになされた
もので、電極の寸法と、これらに印加される電圧
の電位をきわめて容易に設定することが可能で、
かつレンズ収差のない電子レンズを提供すること
を目的としている。
もので、電極の寸法と、これらに印加される電圧
の電位をきわめて容易に設定することが可能で、
かつレンズ収差のない電子レンズを提供すること
を目的としている。
以下、この発明の一実施例を図面にしたがつて
説明する。
説明する。
まず、この発明の原理から説明する。
ある点光源を収差のある電子レンズによつて像
を作ると、収差のために外側の電子ほど強い屈折
力を受け、像は点とはならず、錯円と称する円が
現われる。この状況を第１図に示す。図におい
て、１は点光源、２はビームを制限するアパチ
ヤ、３は像面、４は点光源１から半角θpで発射
し、点光源１から距離ａの点にあるアパチヤ２の
半径raに接して像面３に達する電子軌道５は点光
源１の像が像面３にて形成される電子軌道ΔRiは
像面３での錯円の半径である。錯円ΔRiは次式で
与えられる。
を作ると、収差のために外側の電子ほど強い屈折
力を受け、像は点とはならず、錯円と称する円が
現われる。この状況を第１図に示す。図におい
て、１は点光源、２はビームを制限するアパチ
ヤ、３は像面、４は点光源１から半角θpで発射
し、点光源１から距離ａの点にあるアパチヤ２の
半径raに接して像面３に達する電子軌道５は点光
源１の像が像面３にて形成される電子軌道ΔRiは
像面３での錯円の半径である。錯円ΔRiは次式で
与えられる。
ΔRi＝C1・ra 3 ……(1)
ここでC1は次式で定義され、倍率Ｍと物点位
置によつて変化する。
置によつて変化する。
上式で、rα（ｚ）は点光源１から勾配１でレン
ズに入射する電子の軌道を表わし、rαaはrα（ｚ）
がアパチヤ２で占める半径である。また、φは角
位置における電位を表わす。
ズに入射する電子の軌道を表わし、rαaはrα（ｚ）
がアパチヤ２で占める半径である。また、φは角
位置における電位を表わす。
さて、点光源１をレンズの物点側焦点に置き、
アパチヤ２を物点側主面にとると、像面上の錯円
半径ΔRiは無限大になるが、これをレンズ倍率Ｍ
で割つた値ΔRpは有限の値となり、次式で与えら
れる。
アパチヤ２を物点側主面にとると、像面上の錯円
半径ΔRiは無限大になるが、これをレンズ倍率Ｍ
で割つた値ΔRpは有限の値となり、次式で与えら
れる。
ただし、fpは物点側焦点距離である。収差の大
小を表わす量として、次式を定義する。
小を表わす量として、次式を定義する。
このとき次式が成立する。
ΔRp＝Ksp・ra 3 ……(6)
また、像側についても、物点側と全く同様に
Csi、Ksiを定義することができ、次式が成立する。
Csi、Ksiを定義することができ、次式が成立する。
Ksi＝C1／Ｍ＝Csi／fi 3 ……(8)
また、Csp、fp、Csi、fiの間に次の関係がある。
Csi／fp＝Csi／fi ……(9)
上式をKsp、Ksiを使つて書き直せば、
Ksp（fp）2＝Ksi（fi）2 ……(10)
Kspfp／fi＝Ksifi／fp（ΞKsr ……(11)
ここで、Ksrは電子レンズの形状のみに依存す
る収差定数である。
る収差定数である。
第２図には代表的な等径二円筒バイポテンシヤ
ルレンズのK* sp、K* sp（＊はレンズ半径Ｒで規格化
したことを示す）を示し、それをＮ＝１まで外挿
して得られるK* srを示している。
ルレンズのK* sp、K* sp（＊はレンズ半径Ｒで規格化
したことを示す）を示し、それをＮ＝１まで外挿
して得られるK* srを示している。
ここに、Ｎ＝φp／φi
上式より、K* srはＮ→１のときのK* sp、K* siの値
である。
である。
第３図に示すような、３電極６，７、および８
で構成され、各電極にそれぞれ別個の電位φp、
φc、φiが印加されたトライポテンシヤルレンズに
ついて、中間電極電圧φcをK* spが最も小さくなる
φ〜c＜√φpφiとして、さらに電極間隙* Ｓ ＝0.36一定
（電極間隔1.0mm／電極半径2.75mm＝0.36）とし、
K* spを求めた結果は第４図に示すようになつた。
で構成され、各電極にそれぞれ別個の電位φp、
φc、φiが印加されたトライポテンシヤルレンズに
ついて、中間電極電圧φcをK* spが最も小さくなる
φ〜c＜√φpφiとして、さらに電極間隙* Ｓ ＝0.36一定
（電極間隔1.0mm／電極半径2.75mm＝0.36）とし、
K* spを求めた結果は第４図に示すようになつた。
この図から、*
Ｓ
／*
ｌ
１のときにK* srが最小に
なることがわかる。ここで、* Ｓ 、* ｌ はレンズ半径
Ｒ、つまり電極半径で規格化したものであるか
ら、K* spが最小になるのは、電極間隙Ｓと中間電
極の長さｌが電極半径にほぼ等しい場合である。
なることがわかる。ここで、* Ｓ 、* ｌ はレンズ半径
Ｒ、つまり電極半径で規格化したものであるか
ら、K* spが最小になるのは、電極間隙Ｓと中間電
極の長さｌが電極半径にほぼ等しい場合である。
この条件を満足する電子レンズを構成すること
により、球面収差の小さいトライポテンシヤル形
の電子レンズが得られる。
により、球面収差の小さいトライポテンシヤル形
の電子レンズが得られる。
第６図は中間電極電位比φc／φpに対する球面収
差係数K* sp（＝Ksp／Ｒ）を計算にて求めた特性図
である。
差係数K* sp（＝Ksp／Ｒ）を計算にて求めた特性図
である。
同図において、横軸は中間電極電位比φc／φp
を、縦軸は中間電極７の長さｌをパラメータとし
て計算にて求められた球面収差係数K* spをそれぞ
れ示す。
を、縦軸は中間電極７の長さｌをパラメータとし
て計算にて求められた球面収差係数K* spをそれぞ
れ示す。
すなわち、上記係数Kspは前述の(5)式から、ま
た、この(5)式において、Ccpは前述の(4)式からそ
れぞれ電子計算機により求めることができる。
た、この(5)式において、Ccpは前述の(4)式からそ
れぞれ電子計算機により求めることができる。
上記(4)式中におけるφ′、φ″等は与えられた電
極の形状およびその供給電圧のもとで、ラプラス
の方程式を解くことにより得られる。また、(5)式
のra′、raはその電界分布中で近軸軌道方程式を
解くことにより求めることができる。なお、第６
図において、ホーカス電位は高圧の28％、電極間
隔は1.0mm、電極半径は2.75mmに設定されている。
極の形状およびその供給電圧のもとで、ラプラス
の方程式を解くことにより得られる。また、(5)式
のra′、raはその電界分布中で近軸軌道方程式を
解くことにより求めることができる。なお、第６
図において、ホーカス電位は高圧の28％、電極間
隔は1.0mm、電極半径は2.75mmに設定されている。
第７図にそのまとめで、横軸に中間電極長ｌ
を、パラメータとして中間電極電圧比（相加平均
電圧比と相乗平均電圧比）をとつてK* spが表わさ
れている。
を、パラメータとして中間電極電圧比（相加平均
電圧比と相乗平均電圧比）をとつてK* spが表わさ
れている。
上記特性図から、中間電極電圧φcの値が相加平
均電圧φc＝φi＋φp／２よりも低い相乗平均電圧φc＝ √i pの近傍で、かつ上記相乗平均電圧よりもや
や低い電圧φc√i pにおいて、球面収差係数
K* spが最小になることがわかる。
均電圧φc＝φi＋φp／２よりも低い相乗平均電圧φc＝ √i pの近傍で、かつ上記相乗平均電圧よりもや
や低い電圧φc√i pにおいて、球面収差係数
K* spが最小になることがわかる。
また、第７図から中間電極長ｌが電極半径Ｒに
ほぼ等しいときに、K* spは最小値となり、中間電
極電圧は相乗平均電圧のときに、K* spの理論的最
小値にほぼ近い値が得られることがわかる。
ほぼ等しいときに、K* spは最小値となり、中間電
極電圧は相乗平均電圧のときに、K* spの理論的最
小値にほぼ近い値が得られることがわかる。
上記の検討は通常最も一般的な電極間隙Ｓ＝１
mm、電極半径Ｒは2.75mmにて計算した結果であ
り、それを変えたときの影響を知るために、電極
間隙Ｓが0.5mm、中間電極長ｌが2.3mmの場合につ
いて計算し、その結果を第６図に点線で示した。
この特性図から明らかなように、電極間隙Ｓが
1.0mm、中間電極長ｌが2.3mmの場合と比較して
も、大きな差は認められない。
mm、電極半径Ｒは2.75mmにて計算した結果であ
り、それを変えたときの影響を知るために、電極
間隙Ｓが0.5mm、中間電極長ｌが2.3mmの場合につ
いて計算し、その結果を第６図に点線で示した。
この特性図から明らかなように、電極間隙Ｓが
1.0mm、中間電極長ｌが2.3mmの場合と比較して
も、大きな差は認められない。
なお、第２図および第４図についても、上述し
た球面収差係数K* spの場合と同様にして、上記各
式から得ることができる。
た球面収差係数K* spの場合と同様にして、上記各
式から得ることができる。
したがつて、中間電極の電位φcを
φc√φpφi
とし、かつ中間電極の長さｌを電極半径Ｒとほぼ
等しくすることにより、電極の寸法と、これらに
印加される電圧の電位をきわめて容易に設定する
ことが可能で、かつレンズ収差のない電子レンズ
を提供することができる。
等しくすることにより、電極の寸法と、これらに
印加される電圧の電位をきわめて容易に設定する
ことが可能で、かつレンズ収差のない電子レンズ
を提供することができる。
なお、以上は単電子レンズの場合について説明
したけれども、この発明はこの実施例に限られ
ず、第５図に示すように、２個以上組合わせた多
段電子レンズとして使用する場合に適用してもよ
く、また、他の電子レンズ方式と組合わせて使用
してもよい。
したけれども、この発明はこの実施例に限られ
ず、第５図に示すように、２個以上組合わせた多
段電子レンズとして使用する場合に適用してもよ
く、また、他の電子レンズ方式と組合わせて使用
してもよい。
以上のように、この発明によれば、球面収差係
数の小さい電子レンズの構成が可能であるから、
電子ビーム直径を小さく集束することができる利
点がある。
数の小さい電子レンズの構成が可能であるから、
電子ビーム直径を小さく集束することができる利
点がある。
第１図は電子レンズの球面収差を説明するため
の電子レンズ内の電子軌道を示す図、第２図は代
表的な等径二円筒バイポテンシヤルの収差係数
K* sp、K* siおよびK* srの計算結果を示す特性図、第
３図はこの発明を説明するための電子レンズの概
略形状を示す断面図、第４図は第３図に示す電子
レンズの電極間隙と電子レンズの球面収差定数と
の関係を示す特性図、第５図はこの発明の他の実
施例を示す断面図、第６図および第７図は電子計
算機により求められた収差係数K* spの他の特性図
である。 ６，８……両側電極、７……中間電極、φp，
φc，φi……電位、ｌ……中間電極の長さ、Ｓ……
電極間隙。なお、図中、同一符号は同一または相
当部分を示す。
の電子レンズ内の電子軌道を示す図、第２図は代
表的な等径二円筒バイポテンシヤルの収差係数
K* sp、K* siおよびK* srの計算結果を示す特性図、第
３図はこの発明を説明するための電子レンズの概
略形状を示す断面図、第４図は第３図に示す電子
レンズの電極間隙と電子レンズの球面収差定数と
の関係を示す特性図、第５図はこの発明の他の実
施例を示す断面図、第６図および第７図は電子計
算機により求められた収差係数K* spの他の特性図
である。 ６，８……両側電極、７……中間電極、φp，
φc，φi……電位、ｌ……中間電極の長さ、Ｓ……
電極間隙。なお、図中、同一符号は同一または相
当部分を示す。
Claims (1)
- １ ほぼ同径の筒形の３電極が同軸に配置され、
かつ中間電極の長さを電極半径とほぼ等しくなる
ように構成し、上記各電極にそれぞれ別個の電位
φp、φcおよびφiを印加し、中間電極の電位φcを相
乗平均電圧√p iの近傍で、かつ上記相乗平均電
圧よりもやや低い電圧としたことを特徴とする電
子レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11958180A JPS5743344A (en) | 1980-08-26 | 1980-08-26 | Electronic lens |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11958180A JPS5743344A (en) | 1980-08-26 | 1980-08-26 | Electronic lens |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5743344A JPS5743344A (en) | 1982-03-11 |
| JPH0213417B2 true JPH0213417B2 (ja) | 1990-04-04 |
Family
ID=14764894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11958180A Granted JPS5743344A (en) | 1980-08-26 | 1980-08-26 | Electronic lens |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5743344A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5726286Y2 (ja) * | 1972-10-09 | 1982-06-08 |
-
1980
- 1980-08-26 JP JP11958180A patent/JPS5743344A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5743344A (en) | 1982-03-11 |
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