JPH04315749A - 陰極線管及び電子投射レンズ構体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子投射レンズ構体、
特にマイクロチャンネル・プレートの様な平面状電子発
生源から放出される電子を投射する電子投射レンズ構体
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ある種の陰極線管（以下“ＣＲＴ”とい
う）は、表示スクリーン上に形成される像の輝度を高く
するために、表示スクリーンに近接し且つ平行に配置し
たマイクロチャンネル・プレートを備えている。例えば
、米国特許第４，７５２，７１４号に記載されたソネボ
ーンその他による「マイクロチャンネル・プレートを使
用した電子放電管用の減速及び走査拡大レンズ・システ
ム」は、点状電子発生源から放射される電子ビームがビ
ーム軸に沿って伝播する電子放電管を開示している。こ
の放電管の電子ビームは、静電走査拡大レンズ・システ
ムと協動して、１対の偏向構体によりマクロチャンネル
・プレートの入力側面を走査する。走査拡大レンズ・シ
ステムは、偏向構体及びマイクロチャンネル・プレート
間に配置されて、偏向構体による偏向角を拡大する。偏
向拡大レンズ・システムは、点状電子発生源から放出さ
れた電子を受け取り、この電子をマイクロチャンネル・
プレートに向ける。

【０００３】入力側面で走査される電子ビームに応答し
て、出力側面に設けられたマイクロチャンネル・プレー
トは、表示スクリーンに伝播する電子数を増加させる。 マイクロチャンネル・プレートは、表示スクリーン上の
対応する位置に対向する関係に位置合わせされる。この
様な構造の断面図が、ＳＩＤ１９８６ダイジェスト、２
４０〜２４３ページ、「汎用オシロスコープ用マイクロ
チャンネル・プレートの設計」に図１として示されてい
る。このＣＲＴのマイクロチャンネル・プレートは、、
対角線の長さが表示スクリーンと略等しい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この種のＣＲ
Ｔは、少なくとも２つの欠点がある。第１には、マイク
ロチャンネル・プレートは、比較的に価格が高く、価格
がその対角線の長さに比例することである。第２には、
対角線が約４ｃｍ以上のマイクロチャンネル・プレート
は、製造が困難である。そのため、大きなマイクロチャ
ンネル・プレートの製造は困難且つ高価であるので、マ
イクロチャンネル・プレートを有するＣＲＴの大きさは
、通常約２．５ｃｍ以下である。

【０００５】したがって、本発明の目的は、マイクロチ
ャンネル・プレートの様な平面状電子発生源を使用した
ＣＲＴの提供にある。

【０００６】本発明の他の目的は、平面状電子源から放
出される電子を投射する投射レンズ構体を内部に備えた
ＣＲＴの提供にある。

【０００７】本発明の他の目的は、表示スクリーンの対
角線の長さが平面状電子発生源よりも長いＣＲＴの提供
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の好適な
実施例は、管軸に沿って電子ビームを伝播させる点状電
子発生源を含む。１対の偏向構体は、管軸と交差する方
向に電子ビームを偏向し、マイクロチャンネル・プレー
トの平面状入力側面に、英数字又は信号波形の様な像を
描く。増加した電子の数は、電子ビームにより走査され
る入力側面の位置と一致する位置でマイクロチャンネル
・プレートの平面状出力側面から放出される。この様に
、マイクロチャンネル・プレートの出力側面は、平面状
電子発生源として機能する。

【０００９】投射レンズ構体は、マイクロチャンネル・
プレートの出力側面から放出された電子を受け取り、こ
れらの電子を表示スクリーン上に投射する。メッシュ素
子は、マイクロチャンネル・プレートと、ビーム制限開
口を有するフィルタ素子との間に配置される。マイクロ
チャンネル・プレートの出力側面及びメッシュ素子間に
は電位差が与えられ、電子をビーム制限開口に近接した
付近に向かわせる電界が生じる。

【００１０】メッシュ素子は非球面をしており、電界は
表示スクリーン上に形成される像の球面収差を減少させ
る。特に、マイクロチャンネル・プレート上の異なる放
射方向位置から放射された電子は、電界により管軸に向
かいビーム制限開口に非常に近接した位置で収束する。 したがって、フィルタ素子がマイクロチャンネル・プレ
ート上の異なる放射方向位置から放出された電子の進行
を妨害することなく、ビーム制限開口を比較的に小さい
直径に形成できる。

【００１１】マイクロチャンネル・プレートにより放出
された電子は、約０〜１２０電子ボルトの範囲のエネル
ギーを持つ。異なるエネルギーの電子は、電界により管
軸に沿って異なる位置に向かう。その結果、比較的直径
が小さいビーム制限開口により、フィルタ素子は所定エ
ネルギー値の範囲外の電子の進行を阻止し、表示スクリ
ーン上に形成された像の色収差を減少させる。

【００１２】投射レンズ構体は、マイクロチャンネル・
プレートの入力側面に形成された像を表示スクリーン上
に拡大する。その結果、マイクロチャンネル・プレート
は、表示スクリーンの大きさよりも小さくてすむ。更に
、表示スクリーンの大きさは、製造可能なマイクロチャ
ンネル・プレートの大きさに制限されない。

【００１３】

【実施例】図１は、ＣＲＴの排気された管球（１２）内
に配置された投射レンズ構体（１０）を示す。投射レン
ズ構体（１０）は、管状電極素子（１８）、及びビーム
制限開口（２２）を有するビーム・エネルギー・フィル
タ素子間に配置されたドーム状メッシュ素子（１６）を
有する。メッシュ素子（１６）は、開口（２２）が管軸
（２４）に位置合わせされたフィルタ素子（２０）に固
定される。メッシュ素子（１６）、管状電極素子（１８
）及びフィルタ素子（２０）は、その中心位置が管軸（
２４）に一致するように配置される。

【００１４】管球（１２）は、ガラス・シール（図示せ
ず）で結合された管状ガラス・ネック部（３０）、セラ
ミック・ファネル（３２）、及び光学的に透明なガラス
・フェースプレート（３４）を有する。

【００１５】蛍光体層（３６）はフェースプレート（３
４）の内面に被着され、表示スクリーン（３８）を形成
する。電子が通過可能なアルミニウム膜（４０）は、蛍
光体層（３６）の内面及びセラミック・ファネル（３２
）の内面に、蒸着により被着される。アルミニウム膜に
は、セラミック・ファネル（３２）を通って延びた高電
圧端子（４２）を介して約２１Ｖの高電圧が印加される
。ばね式接点（４４）は、フィルタ素子（２０）に固定
され、アルミニウム膜に（４０）に接触して、アルミニ
ウム膜（４０）の高電位をメッシュ素子（１６）及びフ
ィルタ素子（２０）に供給する。

【００１６】点状電子発生源（４８）は、ＣＲＴの一端
にガラス棒（５０）により支持される。電子発生源（４
８）は、管軸（２４）に沿って表示スクリーン（３８）
に向かう方向（５４）に伝播する電子ビームを発生する
。電子発生源（４８）は、カソード即ち放射電極（５６
）及びビーム電流制御グリッド（５８）を有し、これら
は協動して電子ビームを生成する。放射電極（５６）に
は、０〜＋１２０Ｖの電圧が印加され、制御グリッドは
接地される。放射電極（５６）及び制御グリッドに印加
される電位差は、電子ビームが伝える電流の大きさを制
御する。更に、この電位差により、電子ビームは管軸（
２４）に向かって収束し、制御グリッド（５８）付近で
ビーム・クロスオーバを形成する。

【００１７】縮小レンズ（５９）は、ビーム・クロスオ
ーバの縮小像を形成し、収差補正レンズは、電子ビーム
の収差を補正する。縮小レンズ（５９）は、５個のアノ
ード管（６１）を通過する電子を受ける。

【００１８】主収束レンズ（６２）は、、マイクロチャ
ンネル・プレート（７０）の様な電子増倍器の平面状入
力手段即ち入力側面に向かって、縮小された電子ビーム
・クロスオーバ像を収束させる。垂直ビーム偏向構体（
７２）及び水平ビーム偏向構体（７４）は、表示スクリ
ーン（３８）上に描かれる電気信号波形又は英数字の様
なシンボルに従って、管軸と交差する方向に電子ビーム
を偏向する。分離板（７５）は、偏向構体（７２）及び
（７４）間に配置され、構体間の電気的干渉を十分に減
少させる。

【００１９】偏向された電子ビームは、ジオメトリ補正
レンズ（７６）及び１対のドリフト管部（７８ａ）（７
８ｂ）を通って伝播する。入力側面（６８）に衝突する
電子に応答して、マイクロチャンネル・プレート（７０
）は、その平面状出力手段即ち側面（８６）に、数が増
加した電子を生成する。これらの電子は、投射レンズ構
体（１０）により表示スクリーン（３８）に投射される
。補正レンズ（７６）は８極型であり、表示スクリーン
（３８）の周囲に描かれる直線像に曲線を生じさせる糸
巻状歪み又は樽状歪みを減少させる。マイクロチャンネ
ル・プレート（７０）は、取り付け円筒部（８０）及び
支持板（８２）間に、これらにより支持される。

【００２０】図２及び図３を参照すると、メッシュ素子
（１６）は表示スクリーン（３８）から見ると凹状の非
球面形状であり、電極素子（１８）と重なり合う頂部（
８８）を有する。メッシュ素子（１６）は、管軸（２４
）に関して回転対称であり、好適な実施例である次の式
により表される２次元輪郭（９０）（図２で実線で示す
）を有する。

【００２１】ｚ＝（０．４２５ｙ）＋（６．４８１ｙ＊
３）（ｍ＊ｎは、ｍのｎ乗を表す。） ここで、変数ｙ及びｚはセンチメートルで計算された、
頂部（８８）及び管軸（２４）の交点を原点とする座標
系のｙ軸及びｚ軸の値である。

【００２２】マイクロチャンネル・プレート（７０）は
、ｘ軸及びｙ軸に平行な方向の長さが夫々約１．２５ｃ
ｍ及び１．０ｃｍである。表示スクリーン（３８）は、
ｘ軸及びｙ軸に平行な方向の長さが夫々約８．５ｃｍ及
び６．８ｃｍである。したがって、投射レンズ構体（１
０）は、マイクロチャンネル・プレート（７０）の入力
側面（６８）上に形成された像を６．８倍に拡大する。 ただし、投射レンズ構体（１０）は、異なる倍率の拡大
、縮小又は無拡大のいずれの動作を行うようにもできる
。

【００２３】好適な実施例では、ドリフト管部（７８ｂ
）には０Ｖの電位が印加され、マイクロチャンネル・プ
レート（７０）の入力側面（６８）には−３０Ｖの電位
が印加される。マイクロチャンネル・プレート（７０）
の出力側面（８６）及び電極素子（１８）には、バイア
ス手段即ちバイアス源から夫々＋１７００Ｖ及び＋３５
００Ｖの電位が印加される。メッシュ素子（１６）、フ
ィルタ素子（２０）及びアルミニウム膜（４０）には、
約＋２１ｋＶの高電位が印加される。

【００２４】メッシュ素子（１６）及びマイクロチャン
ネル・プレート（７０）間の電位差は、例えば、出力側
面（８６）上の異なる位置から放射するビーム（９４ａ
）及び（９４ｂ）の様な電子ビームをビーム制限開口（
２２）に向かって収束させる働きをする。ビーム（９４
ａ）及び（９４ｂ）は、開口（２２）の付近で管軸（２
４）と交差し、表示スクリーン（３８）に向かって投射
される。

【００２５】メッシュ素子（１６）は輪郭が非球面であ
るので、レンズ構体（１０）は、３次近似まで球面収差
が実質的になく、表示スクリーン（３８）に向かって電
子ビームを投射する。その結果、出力側面（８６）上の
異なる放射状位置から放出される電子ビームは、管軸（
２４）に沿った比較的小さい範囲位置で管軸と交差し、
比較的直径が小さい電子ビーム・クロスオーバを形成す
る。好適な実施例では、電極（１８）に印加する電位の
大きさを調節して、管軸（２４）に沿った電子ビーム・
クロスオーバ及びフィルタ素子（２０）の開口（２２）
を位置合わせする。

【００２６】図４は、マイクロチャンネル・プレート（
７０）の平面状出力側面（８６）から放出された電子の
例示的エネルギー分布（９８）を示す。エネルギー分布
（９８）は、０〜約１２０電子ボルトの比較的広いエネ
ルギー範囲にわたり、約５電子ボルトのエネルギーが略
平均レベルとなる。この様な広い範囲のエネルギーは、
表示スクリーン（３８）に形成される像に色収差を生じ
させるおそれがある。特に、表示スクリーン（３８）上
の１点に向けられた高エネルギー電子は、その点と管軸
（２４）が表示スクリーン（３８）と交差する中心位置
（１００）との間の位置で表示スクリーン（３８）に衝
突する。電子色収差のために、表示される高エネルギー
電子は、“コメット・テイル”と呼ばれる点の像を生じ
させる。

【００２７】非球面メッシュ素子（１６）は球面収差を
減少させるので、マイクロチャンネル・プレート（７０
）の出力側面（８６）上の異なる放射位置から放出され
る電子を、フィルタ素子（２０）で遮断することなく、
ビーム制限開口（２２）を比較的に小さい直径で形成で
きる。その結果、フィルタ素子（２０）は、所定範囲外
のエネルギーを有するビーム（９４ａ）及び（９４ｂ）
の電子を遮断し、表示スクリーン（３８）に形成された
像の色収差が減少する。ビーム制限開口（２２）の直径
は、例えば、０．５ｍｍであり、約１０電子ボルトのス
レッショルド・エネルギー値より大きなエネルギーを持
った電子を遮断する。更に、フィルタ素子（２０）は、
メッシュ素子に衝突して散乱する電子を遮断し、表示ス
クリーン（３８）上に形成される像のコントラストを改
善する。

【００２８】スレッショルド・レベルより大きなエネル
ギーを持った電子は、マイクロチャンネル・プレート（
７０）の出力側面（８６）及びメッシュ素子（１６）間
の領域で比較的高速度まで加速し、その速度に応じて比
較的短時間に収束電界を伝播する。その結果、この電子
は、ビーム制限開口（２０）及び表示スクリーン（３８
）間の位置で管軸（２４）と交差する経路を伝播する。 したがって、フィルタ素子（２０）及び比較的直径が小
さいビーム開口（２２）は、この電子を遮断し、表示ス
クリーン（３８）に形成される像の色収差を減少させる
。

【００２９】非球面メッシュ素子（１６）、フィルタ素
子（２０）及びビーム制限開口（２２）が協動して、球
面収差及び色収差を十分に減少させることで、投射レベ
ル構体（１０）はマイクロチャンネル・プレート（７０
）から放出された電子で、高品質の像を形成できる。 特に、非球面メッシュ素子（１６）は、球面収差を減少
させ、比較的直径が小さい電子ビーム・クロスオーバを
生成する。その結果、ビーム制限開口（２２）を比較的
小さく形成できるので、フィルタ素子（２０）はスレッ
ショルド・レベルより大きなエネルギーを持つ電子を遮
断し、色収差を減少させる。

【００３０】マイクロチャンネル・プレート（７０）は
、電子を平面状側面（８６）から放出し、平面状電子発
生源即ちカソードとして働く。したがって、投射レンズ
構体（１０）は、平面状電子発生源から放出される電子
を投射するカソード・レンズである。更に、レンズ構体
（１０）は、マイクロチャンネル・プレートの様な平面
状電子発生源を使用した種々のシステムで使用できる。 例えば、ある種の“ナイト・ビジョン”装置は、マイク
ロチャンネル・プレートに対し電子を放出する赤外線感
知フォトダイオード上に世界の風景を表示する。レンズ
構体（１０）は、この様なデバイスで使用して、表示面
にマクロチャンネル・プレートから放出される電子の縮
小像を形成する。

【００３１】

【発明の効果】本発明による電子投射レンズ構体は、マ
イクロチャンネル・プレートの入力側面に形成された像
を表示スクリーン上に拡大するので、マイクロチャンネ
ル・プレートは、表示スクリーンの大きさよりも小さく
てよい。したがって、表示スクリーンの大きさは、製造
可能なマイクロチャンネル・プレートの大きさに制限さ
れない。また、メッシュ素子は非球面をしており、電界
は表示スクリーン上に形成される像の球面収差を減少さ
せる。更に、メッシュ素子は、マイクロチャンネル・プ
レート上の異なる放射方向位置から放射された電子を、
フィルタ素子のビーム制限開口に近接した位置で収束さ
せるので、マイクロチャンネル・プレート上の異なる放
射方向位置から放出された電子の進行を妨害することな
く、ビーム制限開口を比較的に小さい直径に形成できる
。また、フィルタ素子は、ビーム制限開口により所定範
囲外のエネルギーを持つ電子を遮断するので、表示スク
リーン上に形成された像の色収差が減少する。

【００３２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子投射レンズ構体を含む陰極線管を
示す断面図。

【図２】本発明の電子投射レンズ構体の分解斜視図。

【図３】図１に示す電子投射レンズ構体の拡大側面図。

【図４】図１に示すマイクロチャンネル・プレートが放
出する電子のエネルギー分布を示すグラフ図。

【符号の説明】

１６　　メッシュ素子 ２０　　フィルタ素子 ３８　　表示スクリーン ７０　　マイクロチャンネル・プレート７２　　垂直偏
向構体 ７４　　水平偏向構体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】管軸に沿って表示スクリーンに向かう電子
   ビームを発生するビーム発生手段と、該ビーム発生手段
   からの上記電子ビームを上記管軸と垂直な方向に偏向す
   る偏向手段と、該偏向手段により偏向された上記電子ビ
   ームが衝突する入力側面、及び上記電子ビームが衝突す
   る上記入力側面の位置に対応する位置から増加した電子
   を生成する出力側面を有する平面状電子発生手段と、該
   電子発生手段及び上記表示スクリーン間に配置され、上
   記電子発生手段の上記出力側面から発生される電子の像
   を拡大して上記表示スクリーンに投射する電子投射レン
   ズ手段とを具えることを特徴とする陰極線管。
2. 【請求項２】偏向手段により偏向された電子ビームが衝
   突する入力側面、及び上記電子ビームが衝突する上記入
   力側面の位置に対応する位置から増加した電子を生成す
   る出力側面を有する平面状電子発生手段を含む陰極線管
   の電子投射レンズ構体であって、上記電子発生手段の上
   記出力側面に対向して配置された頂点を有し、上記出力
   側面からの電子を収束させるドーム状メッシュ素子と、
   該メッシュ素子及び上記表示スクリーン間に配置され、
   上記メッシュ素子により収束された電子のうち所定範囲
   内のエネルギーを有する電子のみが通過する中心開口を
   有するフィルタ素子とを具えることを特徴とする電子投
   射レンズ構体。