JPH0419660B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は陰極線管、特に家庭用テレビジヨン
受像機に用いられるカラー映像管とその電子銃に
関する。 第１図に略示するように、カラー映像管で普通
用いられる電子銃は陰極２、制御グリツド３、遮
蔽グリツド４および２個以上の集束電極５，６を
含む複数個の整列電極を具備する。この電子銃の
遮蔽グリツドまでの部分はビーム形成部７を、遮
蔽グリツドから先の部分は集束部８をそれぞれ構
成する。このような電子銃の動作においては、陰
極から放出される電子９が遮蔽グリツド近傍の集
合点１０に集中され、電子銃の集束部の電極５，
６間に形成される主集束レンズによつてこの集合
点１０が表示面１１上の結像面に小光点として結
像される。ここで電子がこの集合点に近づく集合
角αを進入角と呼び、電子が集合点を離れる発散
角βを退去角と呼ぶ。これらの角α、βはこの集
合点に偏向場が存在しなければ実質的に相等しい
が、実際にはこの領域に存在する電界によつて電
子はこの集合点に出入する際一定の偏向を受けて
集合錯綜を起し、角α、β間に差を生じる。 大抵の当業者は一般に電子銃のビーム形成部７
と収束部８との間には相互作用が少しもないと信
じ、電子銃を改良する際これらの両部分の一方に
注目するとき他方にはほとんど注目しないのが普
通であつた。ところがこの出願の発明者は電子銃
の集束系により表示面上に結像される第１の集合
点が電子銃中従来考えられていたより遥かに前方
にあることを発見し、これに基いて電子銃のビー
ム形成機能とそれに続く集束機能との間の相互依
存性を知るに至つた。この結果電子銃の諸設計値
を正しく選択し組合せることによつてそのビーム
光点性能に予期しない改善が得られることが判つ
た。 この発明による新規な電子銃が従来法の同類の
電子銃に対する主特徴は、遮蔽グリツドが厚いこ
と、遮蔽グリツドと第１レンズ電極との間の電界
が強いことおよび／または主集束系の物体距離が
長いことである。この設計概念から最適の結果を
得るためには集合点の後で行なわれる電子ビーム
の事前集束作用を止めるか出来るだけ少なくする
ことが望ましい。 次に添付図面を参照しつつこの発明をその実施
例についてさらに詳細に説明する。 第２図は角形フエースプレートパネル１２、円
筒状ネツク部１４およびこれらを結合する角形フ
アネル部１６を含むガラス製外囲器を有する角形
カラー映像管１０を示す。パネル１２は表示用フ
エイスプレート１８とこれを囲む側壁２０から成
り、この側壁がフアネル部１６にフリツト封着部
２１により接合されている。フエースプレート１
８の内面にはモザイク状の３色螢光体表示面２２
が設けられ、この表示面は所要の高周波走査方向
に直角な螢光体線条を持つ線型表示面であること
が望ましい。この表示面２２と所定の間隔をもつ
て多孔色選択シヤドーマスク電極２４が従来法に
より着脱自在に取付けられている。このマスク２
４を通り共通平面上の集中径路に沿つて表示面２
２に進む３本の電子ビーム２８を発生する新規な
インライン型電子銃２６がネツク部１４の中央に
取付けられている。 第２図の映像管はネツク部１４とフアネル部１
６との接合部近傍を包囲する外部磁気偏向ヨーク
３０を用いて水平および垂直にその３本の電子ビ
ーム２８で走査し、表示面２２上に方形ラスタを
形成するような設計になつている。 以下に述べる新規な改変を除いてこの電子銃２
６は、米国特許第3772554号明細書記載のものと
同型の３ビーム・インライン型のものとすること
ができる。 第３図は３ビーム２電位ガン２６の側面図で、
その一部をビーム２８の共有面に垂直な平面に沿
う中心縦断面で示す。したがつてこの図では３本
のビームの中の１本しか示されていない。この電
子銃２６は種々の電極を取付けた２本のガラス支
柱３２を有し、これらの電極は同一平面上に等間
隔に配置された３個の陰極３４（３本の各ビーム
に１個ずつでその１個だけが図示されている）
と、制御グリツド電極３６と、遮蔽グリツド電極
３８と、第１のレンズ電極または集束電極４０
と、第２のレンズ電極または集束電極４２とを含
んでいる。第２のレンズ電極は電気的遮蔽カツプ
４４を備えている。これらの電極はすべて中心ビ
ーム軸Ａ×Ａに沿つて１直線上に配列され、上述
の順にガラス支柱３２に沿つて互に間隔をもつて
取付けられている。集束電極４０，４２は２電位
電子銃２６において加速電極としても働く。 電子銃２６はまた図示のように電子ビームが表
示面２２を走査して生成するラスタのコマ収差修
正を行うため遮蔽カツプ４４の底部に複数個の磁
性部材４６を有する。この磁性部材４６はたとえ
ば前記米国特許第3772554号明細書記載のものと
することができる。 電子銃２６の円筒状陰極３４はその一端に平面
状の電子放出面４８を有する。制御グリツド電極
３６および遮蔽グリツド電極３８はそれぞれ軸に
直交する板状部５０，５２を持ち、それぞれ互い
に整合する中心孔５４，５６が形成されている。
第１集束電極４０は遮蔽グリツド３８の近傍にあ
つて中心孔６０を持ち、軸に直交する底面５８を
備えた長い筒状の部材を含んでいる。同様に第２
集束電極４２も筒状の部材を含み、これらの両集
束電極はそれぞれその対向端に内側へ彎曲した唇
状部６２，６４を有し、それらの間に電子銃の主
集束レンズが形成される。 上述のような２電位形式によるこの発明の電子
銃２６は次のような特徴を有する。 (1) 集合点から最小直径のビームを引出すための
強い動作電界、すなわち遮蔽グリツドと第１集
束電極との間で約3937−15748V／mm（100−
400V／mil）好ましくは約5906−9843V／mm
（150−250V／mil）。 (2) 電子ビームの集合点角を減少するため遮蔽グ
リツドの平板部５２の厚さがその開孔５６の直
径の0.4倍ないし1.0倍であること。 (3) 物体距離を最大にして電子銃の倍率を小さく
するため第１集束電極４０の長さが該電極の集
束レンズ直径の2.5−5.0倍と異常に長いこと。
大抵の場合これは遮蔽グリツドの厚さの約40−
60倍である。 (4) 電子ビームの事前集束を避けるため遮蔽グリ
ツドの中心孔を囲む平坦部の直径が遮蔽グリツ
ドと第１集束電極との間隔の約２倍以上あるこ
と。 第４図は電子銃２６のビーム形成部の拡大断面
図で、電子銃の動作中の陰極、制御グリツド、遮
蔽グリツドおよび第１集束レンズの間に形成され
る等電位線の性質および電子が陰極を離れて集合
点に集まり、さらに主集束レンズへ向つて発散す
る電子径路の性質を示している。 ビームの集合によつて動作する電子銃の特徴は
等電位線６６で示すように陰極３４と制御グリツ
ド３６との近傍に形成される強い集束電界であ
り、これによつて電子線６８は陰極３４を離れた
後強く集束されて集合点７０に集まり、そこから
発散しながら主集束レンズへ進む。 電子銃２６は遮蔽グリツド３８と第１集束電極
４０との間に強い電界が生じるようにその間隔を
比較的狭くすると共に／あるいは第１集束電極の
電圧を比較的高くして働かされる。第１集束電極
４０によるこの高圧電界は等電位線７２で示すよ
うに遮蔽グリツド３８の開孔へ入りこむが、遮蔽
グリツド３８の厚さが制御グリツド３６のそれと
実質的に同じでまた第１集束電極４０からの高電
圧が遮蔽グリツドの開孔を完全につきぬける従来
法の電子銃とは異なり、この発明の電子銃の厚い
遮蔽グリツドはその開孔５６の直径に比べて充分
に厚いため開孔に一部しか入りこまない。これに
よつて等電位線７４で示すように制御グリツド電
圧により形成される電界が遮蔽グリツドの制御グ
リツド側から遮蔽グリツドの開孔５６に入りこん
で電子線６８に発散力を働かし得るようになる。
このため集合点進入角α（第１図）が他の場合に
比し減少し、集合点７０が他の場合より表示面に
接近する。これにより退去角βが減少し、電子線
７６が集合点から発散しつつ主集束レンズへ進む
電子ビームの密度が高くなり、図示のように陰極
３４から任意の距離において電子線７６は比較的
細く高密度のビーム７８を形成する。 また遮蔽グリツド３８の比較的平坦な軸に直交
する板状部５２もこの発明の電子銃２６の特徴で
ある。このような扁平な電極構造により遮蔽グリ
ツドと第１集束電極との間にこのように比較的平
坦で事前集束作用が実質的にない等電位線８２が
形成される。電子銃のこの部分で事前集束を避け
られることは以下詳述するように倍率の低下につ
ながる。 第５図は第４図と同様の拡大断面図であるが、
この発明の電子銃２６の厚肉遮蔽グリツドの代り
に通常の薄肉遮蔽グリツドを持つ在来法の電子銃
８４を示す。第５図において電子銃８４は、陰極
８６、制御グリツド８８、遮蔽グリツド９０およ
び集束電極９２を有する。この従来法の電子銃８
４はその遮蔽グリツド９０が電子銃２６の厚肉板
状遮蔽グリツド３８より薄肉の従来型のものであ
ることを除いて、電極の間隔および寸法は電子銃
２６と同じである。 この電子銃８４は第４図の電子銃２６のように
陰極に隣接する制御グリツドの開孔中に等電位線
９４で表わされる強い集束電界を示す。この発明
の電子銃２６の場合にはこの電界によつて陰極か
ら出た電子線９８が集合点９６に集束されるが、
電子銃８４の場合はその遮蔽グリツド電極９０が
薄いため集束電極９２の高電圧による等電位線が
遮蔽グリツドの開孔を完全につきぬけて、等電位
線１００で示すように制御グリツドと遮蔽グリツ
ドとの間に集束作用を生ずる。これはこの発明の
電子銃２６で作られる電界７４と対照的である。
この集束作用が附加された結果、この発明の電子
銃２６の場合に比べて進入角α（第１図）が大き
くなり、集合点９６が陰極に近付き、そのため集
合点９６から出る電子線１０２の退去角βが大き
くなり、陰極から等距離において電子銃２６の作
るビーム７８より密度の低いビーム１０４が形成
される。電子銃８４における遮蔽グリツドと集束
電極との間の等電位線１０６は本質的にこの発明
の電子銃２６における等電位線８２と等価である
が、電界強度は電子銃２６の場合よりも著しく低
くなろう。 第６図は遮蔽グリツド電極を除いて従来法の電
子銃８４と同様の従来法の電子銃１０８を示す。
この電子銃１０８は陰極１１０、制御グリツド１
１１、遮蔽グリツド１１２および集束電極１１３
を持つが、遮蔽グリツド電極は直立周壁１１４を
有するコツプ状をしている。周壁１１４は遮蔽グ
リツドと集束電極との間の等電位線１１５を整形
して集合点１１８から出て行く電子線１１６の事
前集束作用を生成する効果を有する。その結果電
子線１１６は集合点を離れると中心軸に近づくよ
うに（集束的に）曲げられ、この発明の電子銃２
６のビーム７８と若干類似の寸法を持つ高密度ビ
ーム１２０を生成する。しかし以下さらに詳述す
るように電子銃１０８で高密度ビーム１２０が得
られることは電子銃２６の場合と等価の倍率低下
が得られることにはならない。 この発明の電子銃２６が避けようとするものは
遮蔽グリツド１１２と集束電極１１３との間の領
域における集束性等電位線１１５によつて生成さ
れる事前集束作用であるが、これは電子銃２６に
おいては遮蔽グリツドの直立周壁１１４のように
電子ビーム線１１６の近傍で本来比較的平坦な等
電位線１１５を彎曲するような構造を全く使用し
ないことで達成される。 第７図はここで述べる一般級の電子銃の遮蔽グ
リツドと集束電極との間の電界強度とビーム光点
の大きさとの関係を示す。この第７図においては
電界強度が集合点における理論的なビーム光点寸
法Sthに対する実際のビーム光点寸法S_crの比につ
いてプロツトされている。理論的最小ビーム光点
寸法Sthは集合点の光点に対する熱電子放射の効
果によつて決まるものである。図示のようにこの
光点寸法比は電界強度が約5906−9843V／mm
（150〜250V／mil）の間で増大するとき鋭く落ち
るがこの範囲の両側では水平に近付く。 前記米国特許第3772554号明細書記載のような
簡単な単一の主集束レンズを備える典型的な従来
法の２電位電子銃では、遮蔽グリツドと集束電極
との間隔を約1.397mm（55mil）、集束電極電圧を
約6000V、遮蔽グリツド電圧を約600Vとするこ
とができ、この構造と動作条件によつて両電極間
電界強度約3858V／mm（98V／mil）の電子銃動
作が得られる。これに対してこの発明の典型的な
推奨実施例の電子銃２６では、両電極間隔を約
0.838−1.219mm（33〜48mil）、集束電極電圧を約
8500V、遮蔽グリツド電圧を約625Vとするのが
よく、これによつて約9409−6457V／mm（239〜
164V／mil）の両電極間電界を生じることにな
る。第７図に示すようにプロツトされる光点寸法
比（光点の大きさの品質尺度で１が最適値）は、
両電極間電界強度約9409V／mm（239V／mil）で
動作するこの発明の電子銃２６の約1.6に対し、
従来法の電子銃では約2.5である。 この2.5から1.6への光点寸法比の向上は遮蔽グ
リツドと集束電極との間の電界強度が高いほどよ
いことを示唆するが、電子銃に若干の補償用の修
正をしないと、単にこの電極間電界を強化するだ
けでは、集合点に入る前の遮蔽グリツド開孔に形
成される集束電界の著しい上昇と、集合点に続く
集束電極開孔における発散電界の著しい上昇のた
めに、電子ビームの退去角βが増大する。この退
去角の増大を補償する標準的従来法の１つは、遮
蔽電極と集束電極との間に事前集束用レンズを設
けることである。しかしこの事前集束用電界は以
下詳述するように退去角の増大に最適の補償を与
えることはできないと考えられる。 このような集合点退去角の増大に対処する他の
従来法が米国特許第3995194号明細書に示唆され
ており、ここでは単純な単一レンズによる集束系
の代りに、複合３レンズ主集束系が用いられてい
る。しかしこのような複合集束系は電子銃の構造
および動作電位の追加手段の点から不経済であ
る。 第８図はこの発明の電子銃２６において遮蔽グ
リツド開孔直径約0.635mm（25mil）集束電極４０
のレンズ直径約5.436mm（214mil）の実施例にお
ける集合点退去角βと最適集束電極４０のレンズ
長とを遮蔽グリツド厚さの関数として示す図表で
ある。この曲線は遮蔽グリツド厚さが約0.254mm
（10mil）すなわちその開孔の0.4倍から約0.635mm
（25mil）すなわち開孔の1.00倍まで変化するとき
集合点退去角βが0.0675ラジアンから0.042ラジ
アンまで減少することを示している。退去角βの
減少にしたがつてビーム直径が縮小するため、レ
ンズに対するビーム充填過剰を生ずることなく集
束電極４０長を増大することができ、したがつて
集束系の物体距離を伸ばして倍率を低下させるこ
とができる。この曲線はまた遮蔽グリツド厚さ約
0.254mm（10mil）および約0.635mm（25mil）に対
する所要最適集束電極４０長がそれぞれ約13.970
mm（550mil）および約26.924mm（1060mil）であ
ることを示している。このように遮蔽グリツドの
厚さは集束電極４０の長さ／集束電極４０のレン
ズ直径の比で表わすことができる。この比は遮蔽
グリツド厚さが約0.254mm（10mil）から約0.635
mm（25mil）まで変化すると2.57から4.95まで変
ることがわかる。したがつて遮蔽グリツド厚さが
その開孔直径の0.4倍から1.0倍まで変化すると最
適集束電極４０長の範囲が約2.5から5.0まで変
る。これらの数字からこの発明の電子銃２６のこ
の実施例に対し最適集束電極４０長が上記の好ま
しい寸法変動の範囲に亘つて遮蔽グリツドの厚さ
の約40倍から60倍まで変ることがわかる。 第９ａ図ないし第９ｄ図は倍率低下効果に関す
るこの発明および従来法による電子銃の設計の比
較が略示されている。公知のように電子銃の倍率
は次式で表わされる。 ここでＭはビーム光点の倍率、Ｑは結像距離す
なわちビーム光点の結像される結像面と主集束レ
ンズとの距離、Ｐは物体距離すなわち主集束レン
ズとビーム集合点との距離、V_cは集合点の電圧、
V_aは陽極すなわち結像面の電圧である。 第９ａ図は陰極３４からの電子が陰極から比較
的遠い位置にある第１の集合点７０に比較的小さ
い進入角αで集中するこの発明の電子銃２６の電
子ビーム形成の様子を示している。電子はこの集
合点から主集束レンズMFまで発散し、ここで陽
極Ａ上に集束されて集合点の像を結ぶ。集合点退
去角βが比較的小さいため、主集束レンズに達し
たビームの拡がりも比較的小さく、レンズの中心
の低球面収差部分で働いて表示面上に比較的収差
の少ないビーム光点像を形成することができる。
またビーム集合点退去角βが比較的小さいため、
物体距離P₁が比較的大きく、したがつてQ₁／P₁
の比が小さいため従来法の電子銃より好都合のす
なわち低い倍率が得られる。 第９ｂ図は従来法の電子銃８４を用い、P₂を
P₁に等しくすることにより、同じ倍率を得よう
とする試行の効果を示す。電子銃８４は大きい集
合点退去角βをもつて動作するので、その電子線
が集合点９６から急速に発散して、主集束レンズ
MFに達するまでにレンズ開口通過時にきびしい
球面収差を蒙るほど大きく拡がつてしまう。 第９ｃ図は第９ｂ図について述べた問題の解決
を電子銃８４に対して行つた１つの試行を示す。
ここでは電子銃の陰極８６を物体距離P₃が短か
くなるようにレンズMFに近付けるため、ビーム
は主集束レンズMFに達するまでに拡がり過ぎる
ことはない。これによつてひどい球面収差は勿論
避けられるが、物体距離P₃の短縮とこれに伴な
うQ₃／P₃比の増大によつて倍率が大きくなる。 第９ｄ図は電子銃１０８に事前集束レンズを用
いることにより、第９ｂ図および第９ｃ図の問題
を解決する従来法の試行を示す。電子が比較的大
きい退去角βをもつて集合点１１８を出るため、
第６図について述べたように、事前集束レンズ
PFによつて遮蔽グリツドと集束電極との間で電
子が事前集束される。次に電子は以前より小さい
発散度でレンズPFを離れ、主集束レンズMFに
達したときこの発明の電子銃２６の場合（第９ａ
図）と同様の大きさの比較的密なビームとなる。
この場合Q₄／P₄とQ₁／P₁が相等しいから相等し
い倍率が得られるように思われるが、第９ｄ図の
電子銃では集束を１対のレンズすなわち事前集束
レンズPFと主集束レンズMFとによつて行つて
いるからそうはならない。すなわちこの２つのレ
ンズにより両者間に等価の集束レンズEFが形成
され、実効物体距離P₅と実効像距離Q₅とができ
る。したがつて倍率はQ₅／P₅に比例し、これは
第９ａ図に示すこの発明のQ₁／P₁に比例する倍
率を持つ電子銃２６のそれより大きい。 第９ａ図ないし第９ｄ図について行なつた比較
は高密度ビームの得られる利点を遮蔽グリツドの
次の事前集束レンズによつて与えられる集束機能
としてではなく、制御グリツドおよび遮蔽グリツ
ドの領域で与えられるビーム形成機能として示し
ている。この利点は遮蔽グリツドと集束電極との
間の電界を高くし、遮蔽グリツドの厚さをその開
孔径に比し厚くすることにより得られる。 この発明の電子銃２６に用いられた好ましい２
電位型の１実施例には、次の寸法、間隔および動
作電位が用いられる。

【表】 以上の説明はこの発明の電子銃２６の厚い遮蔽
グリツドが１枚の厚い孔あき板５２から成るもの
として行つたが、これは複数の薄い孔あき板をそ
の開孔をそろえて積み重ねたものでもよい。 たとえば第１０図はスペーサ１３４をはさむ１
対の比較的薄い孔あき板１３２から成る厚い遮蔽
グリツド１３０を示す。この遮蔽グリツド１３０
の実効厚さは板１３２の一方の外側面と、他方の
板１３２の外側面との距離である。 第１１図は厚い遮蔽グリツドの他の実施例140
を示す。この遮蔽グリツド１４０は開孔をそろえ
て、密着して重ねられた１対の中等の厚さの孔あ
き板１４２で構成されている。このグリツド１４
０の実効厚さはそれぞれの板１４２の外側面間の
距離である。 一般的に言えば、与えられたG3電圧に対して
遮蔽グリツドと集束電極との間隔が小さいほど電
子銃の電子光学的特性が良くなる。遮蔽グリツド
と集束電極との間の電界を約15748V／mm
（400V／mil）に向つて増大させると、他の全因
子が一定のまま表示面上に形成される光点が次第
に小さくなる。たとえばこの発明の電子銃２６を
遮蔽グリツドと集束電極との間隔を約0.838mm
（33mil）、その間の電界強度を約9409V／mm
（239V／mil）で働かすと、あるビーム電流で
2.75mmの光点を作つたのに対し、上記間隔を約
1.219mm（48mil）にして同じ電界強度およびビー
ム電流で働かすと光点は2.95mmになつた。電界強
度が15748V／mm（400V／mil）以上になるよう
に上記間隔を縮小すると著しく電圧が不安定にな
り、その上両電極間に放電が生じるという問題が
起る。上記電極間電界強度の推奨範囲は約5906−
9843V／mm（150−250V／mil）であることがわ
かつており、ある与えられた電界強度の変化に対
してビーム特性を最も著しく調節し得る曲線の最
も急峻な部分がこの範囲に含まれる。この推奨範
囲の下限では約3940V／mm（100V／mil）の電界
で働く従来法の電子銃に対する著しい改善がなさ
れ、上限では高電圧による破壊の問題がよく回避
される。 制御グリツドおよび遮蔽グリツドの開孔の直径
は普通の電子銃の設計基準にしたがつて選定す
る。所要最大ビーム電流、光点寸法および駆動感
度を考慮した後、この発明による設計基準にした
がつて遮蔽グリツド厚さが決定する。遮蔽グリツ
ドの厚さをその開孔直径の0.4−1.0倍にするとそ
のグリツドの入口で所要の発散作用を生じること
がわかつている。その厚さをその開孔直径の0.4
倍以下にすると発散作用はほとんどまたは全く得
られないし、その厚さが開孔の直径を超え始める
と収差効果が著しくなり、ビーム外側の電子線が
内方に向つて尚早の集束を起し、周辺がボケた濃
い核を持つピントはずれのビーム光点を形成す
る。また遮蔽グリツドの厚さ対開口直径の比が１
を超え始めると、そのグリツドを通る無用のドリ
フト領域が作り出され、また通常の打抜き法では
所要の開孔を素材に形成することが次第に困難に
なる。このため上記の比の範囲は0.4から1.0まで
が電子工学の見地だけでなく機械的工作技術の面
からも現実的である。 第１集束電極の長さは、任意に選ばれた3.5ｍ
Ａの基準ハイライト駆動電流で電子銃が動作する
とき、この電極の向前端にある主集束レンズ内に
おける電子ビームの直径が、この電極のレンズ形
成用開口の直径の約1/2またはそれより僅かに小
さくなるように選ぶ。上述のような好ましい構造
的寸法および動作電圧を持つ電子銃においては、
これを3.5ｍＡのビーム電流で駆動したとき、主
集束レンズ内の電子ビームの直径は約2.229mm
（87.74mil）すなわちそのレンズの第１集束電極
開口直径の0.41倍であつた。この集束レンズ電極
をさらに長くすると物体距離が増し、倍率がさら
に低下するが、これによつてレンズ内のビーム直
径が大きくなり、レンズの球面収差の問題が大き
くなる。またこの電極をさらに短くすると球面収
差は減るが倍率が増大する。主集束レンズ内で最
大許容ビーム直径が得られるように電子銃を設計
すると、また、空間電荷の作用を受けにくい低密
度ビームの利点が得られる。遮蔽グリツドの厚さ
がその開孔直径の約0.4倍から1.0倍まで変ると、
ビームの集合点退去角βが約0.0675ラジアンから
0.042ラジアンまで変り、最適集束電極の長さが
そのレンズ開孔直径の約2.5倍から5.0倍までにな
る。 この第１集束レンズ電極の長さとレンズ直径と
の間の2.5−5.0倍の関係は、遮蔽グリツド開孔直
径が約0.635mm（25mil）のとき（第７図）だけで
なく、他の適当な開孔寸法のときにも同様に成立
することが実験的に示されている。 球面収差は許容ビーム直径の限定要因である
が、もしビーム直径がヨーク電界内で極端に大き
くなることができれば、そのヨーク電界によるビ
ーム断面の歪みもまたそうである。これは特に最
近開発された自己集中式精密インライン型の映像
管とヨークとの組合せにおいて成立する。 上述のように集合点角を小さくして表示面上に
その集合点像を形成するには主集束レンズを弱く
する必要がある。この主集束レンズが第１集束電
極と第２集束電極との間に形成されることと第２
集束電極にアルタ遮蔽電位が印加されることか
ら、所要の弱いレンズを得るためには第１集束電
極電圧を通常の電子銃のそれより高くしなければ
ならない。これは第１集束電極電圧を遮蔽グリツ
ド開孔内にさらに侵入させる効果を持ち、理論的
にその開孔入口で所望の発散電界作用を発生させ
るために完全なつきぬけを避けたいとすることと
矛盾する。しかしこの見掛上の矛盾は単に遮蔽グ
リツドの厚さ／開孔直径の比を他の場合に必要な
値を超えて増大することにより補償することがで
きる。弱い主レンズの利点は基本的に球面収差の
少ないことである。 制御グリツドと遮蔽グリツドとの間隔が約
0.229−0.381mm（９〜15mil）の範囲が最適動作
可能範囲であることが実験的に示されている。こ
の間隔が約0.381mm（15mil）より大きくなると遮
蔽グリツドの入口の発散電界が集合点の中へ、ま
たは集合点を超えて移動し、集合点進入角αにお
ける所望の減少効果が得られなくなる。またこの
間隔が約0.229mm（9mil）より小さくなると、機
械的許容誤差の問題から制御グリツドと遮蔽グリ
ツドとの短絡が防げなくなる。さらにこの間隔が
約0.229mm（9mil）より著しく小さくすると、遮
蔽グリツド入口の発散電界が強化され、電子ビー
ムが圧縮されすぎて空間電荷効果が働き、集合点
角が小さいという利点がそこなわれることがあ
る。また、制御グリツドと遮蔽グリツドとの電圧
差が大きすぎると遮蔽グリツド入口の発散電界の
強すぎから同様の結果が現われる。 遮蔽グリツド開孔の入口の発散電界強度の変動
は集合点進入角αの大きさに影響する上、集合点
を前後に移動する効果を持つ。しかし、この集合
点の移動は比較的僅かで重要な設計因子とはなら
ない。 第８図の曲線は遮蔽グリツド開孔の直径が約
0.889mm（25mil）のとき第１集束電極の所要長は
約22.86mm（900mil）よりやや短かいことを示す
が、この発明の電子銃２６の１例を述べた上記寸
法値では集束電極長を約23.495mm（925mil）とし
た。このように長くしたのは第１集束電極電圧
8500V、第２集束電極電圧30000Vで適正動作を
するような綜合構造を得るためである。球面収差
対倍率の得失を考えると、最適長さからの離脱は
重要な問題ではない。 ３ビーム・インライン型電子銃の部分を構成す
るものとしてこの発明の電子銃構体を説明した
が、この発明は３ビーム・デルタ型電子銃または
単ビーム電子銃にも実施することができる。同様
にこの発明は２電位型の電子銃に実施するものと
して説明したが、他の型の電子銃たとえば３電位
や１電位の集束系を用いるものについても実施す
ることができる。 ２電位型集束系以外のものについては上述の集
束電極長は適用できないかもしれないが、使用す
る集束電極の適当な長さは、単に電子ビームによ
るレンズの最適充填密度が得られるように集束レ
ンズの位置を決定することによつて決定される。

【図面の簡単な説明】

第１図は典型的な電子銃とその電子ビーム形成
および集束機能の概要を略示する図、第２図はこ
の発明の電子銃を実施した陰極線管の断面図、第
３図は第２図に示すこの発明の電子銃の１実施例
の部分断面拡大図、第４図は第３図に示すこの発
明の電子銃のビーム形成部の拡大図、第５図は典
型的な従来法の電子銃のビーム形成部を比較のた
めに示す第４図と同様の拡大図、第６図は他の従
来法の電子銃を示す第５図と同様の図、第７図は
集合点におけるビーム寸法と遮蔽グリツドと第１
集束電極との間の電界強度との関係を示す図表、
第８図はこの発明の電子銃における遮蔽グリツド
厚さと集束電極長さとの関係を示す図表、第９ａ
図ないし第９ｄ図はこの発明の電子銃と従来法の
電子銃とのビーム形成および集束作用を比較する
ための略示図、第１０図および第１１図はこの発
明の電子銃に使用し得る厚い遮蔽グリツド電極の
他の実施例を示す断面図である。 １０……集合点、１１，２２……表示面、９，
２８……電子ビーム、２，３４……陰極、３，３
６……制御グリツド、４，３８……遮蔽グリツ
ド、５，４０……第１集束レンズ電極、６，４２
……第２集束レンズ電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互いに離間してこの順に配置された陰極、孔
   あき板状制御グリツド、孔あき板状遮蔽グリツ
   ド、筒状の第１のレンズ電極および第２のレンズ
   電極を含むと共に、上記遮蔽グリツドはその開孔
   の直径の0.4〜1.0倍の厚さを持ち、上記第１のレ
   ンズ電極はそのレンズ直径の2.5〜5.0倍の長さを
   持つことを特徴とする電子銃。 ２ 上記遮蔽グリツドと上記第１のレンズ電極と
   の間の間隙が、電子銃の動作時に、両者間に3937
   〜15748V／mm（100〜400V／mil）の強さの電界
   が形成されるように定められている特許請求の範
   囲第１に記載の電子銃。