JPH0415977B2 - - Google Patents

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。

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。

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V_fpc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V_a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スポ
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１６，１
７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。

いま、虚像クロスオーバの直径をd₀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d_sは次の関係式で表わすことができる。

d_s＝d₀×Ｍ＋１／４C_sD³ ……(1) ここではＭはメインレンズの倍率、C_s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。

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９の中心と螢光
体スクリーン面１０との間の距離、V_g3はG₃電極
電位、V_aはG₄電極電位を示す。

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、C_s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、d_s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d_s
を小さくしようとすると、第１項のａ・d₀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・d₀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・d₀が減少す
る様子を示したもので、ａとd₀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d₀は著しく減少し、ａは逆に
増大するが、d₀の減少度合がより著しいので両者
の積ａ・d₀は減少する。d₀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
が起こり、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。

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・d₀をせつかく減少させても、ビームスポツト
径d_s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
インレンズ焦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・d₀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。

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G₅電極側へと
順次に配設されたG₂電極、G₃電極およびG₄電極
を備え、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
うに設定される。そして、平板状のG₃電極には
10KV以下の電位が、G₄電極にはG₃電極電位より
も低い電位がそれぞれ与えられるのであり、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G₅電極にいたる領域で連続的に上昇して、
G₃電極ないしG₅電極の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G₅電極２１
側へと順次に配設されたG₂電極３、G₃電極２２
およびG₄電極２３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およびG₅電極２１はいずれも円筒状の
もので、G₃電極２２には10KV以下の一定電位
V_g3が与えられ、G₄電極２３にはG₃電極電位V_g3
よりも低い可変フオーカス電位V_fpcが与えられ、
G₅電極２１には約30KVの高電位V_a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・d₀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２４
内でV_g3電位まで上昇し、G₄電極２３にかけて漸
減する。そして、G₄電極２３およびG₅電極２４
の領域で連続的に上昇し、G₅電極２１内にいた
つて高電位V_aに達し、一定となる。このため、
G₃電極２２、G₄電極２３およびG₅電極２１の電
位の関与により複合レンズ電界が生じ、実質的に
単一の厚肉のメインレンズ２５が生成される。

G₄電極２３内の軸上電位はG₃電極電位V_g3より
も低いから、従来の電子銃構成に比べて焦点距離
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２５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・d₀を減少させ
得るのであるから、ビームスポツト径d_sを縮小化
しうることが判かる。

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電位傾度を増大させたので、
同部における球面収差の低減および虚像クロスオ
ーバ径の縮少効果が得られ、しかも、メインレン
ズ電界はG₃電極、G₄電極およびG₅電極の３電極
が関与して短焦点となるので、ビーム発散角が増
大するにもかかわらずメインレンズでの電子ビー
ム径を適正値に保ち得るのであり、大ビーム電流
が流れる高輝度時においても径小のビームスポツ
トが生成され、良好な解像度特性を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の受像管装置の電子銃の電極構成
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……G₅電極、２２……G₃電極、２３……G₄
電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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G₅電極側へと順次に配設されたG₂電
   極、G₃電極およびG₄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、G₃電極には10KV以下の電位
   が、そしてG₄電極にはG₃電極電位よりも低い電
   位がそれぞれ与えられ、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G₅電極にいた
   る領域で連続的に上昇して、G₃電極ないしG₅電
   極の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ことを特徴とする受像管装
   置。