JPH11111174A

JPH11111174A - 電子銃の位置ずれ検出方法及び検出装置

Info

Publication number: JPH11111174A
Application number: JP9271555A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nakada; 諭中田; Kousuke Ichida; 耕資市田; Yuzuru Watanabe; 譲渡辺
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-10-03
Filing date: 1997-10-03
Publication date: 1999-04-23
Also published as: US6194705B1

Abstract

(57)【要約】【課題】光の利用効率を上げて視野を明るくするとと
もにグリッド表面からの反射光の光量を少なくすること
により、カソードの電子ビーム放出面からの反射光を明
るくし、電子ビーム透過孔のエッジを明瞭に判別できる
ようにして、電子銃の位置ずれを精度よく検出すること
ができる電子銃の位置ずれ検出方法及び検出装置を提供
する。【解決手段】直線偏光の光を電子銃に照射し、この電
子銃により反射された反射光を偏光手段を介して観察す
ることにより電子銃のグリット間における位置ずれを検
出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、組み立てられた電
子銃のグリット間における位置ずれを検出する電子銃の
位置ずれ検出方法及び検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビジョン受像機等に用いられる陰極
線管内に配設されて、蛍光面に向け電子ビームを出射す
る電子銃は、電子ビームを放出するカソードと、電極を
構成する複数のグリッドとを有している。

【０００３】この電子銃は、複数のグリッドが同一軸線
上に並ぶように組み立てられ、これら複数のグリッドの
うち最下位に位置するグリッド（第１グリッド）内にカ
ソードが配設されてなる。そして、電子銃は、カソード
から放出された電子ビームが、各グリッドを通過するこ
とで、制御、加速、集束され、蛍光面の所定の蛍光体を
照射して、この蛍光体を発光させるようになされてい
る。

【０００４】この電子銃は、例えば単電子銃型（ワンガ
ンスリービーム方式）の場合には、第１グリッドが例え
ばインラインに配置された３個の有底円筒状のグリッド
単体からなり、これらグリッド単体の内方に、赤色蛍光
体を発光させる電子ビームを放出するカソード、緑色蛍
光体を発光させる電子ビームを放出するカソード、青色
蛍光体を発光させる電子ビームを放出するカソードがそ
れぞれ個別に配設されている。

【０００５】第１グリッドを構成する３個のグリッド単
体には、その底面の略中央部に、それぞれ収容したカソ
ードから放出される電子ビームを透過するための微小な
電子ビーム透過孔が設けられている。また、この第１グ
リッドに隣接して配置されるグリッド（第２グリッド）
には、第１グリッドとの対向面に３つの微小な電子ビー
ム透過孔が設けられている。そして、３個のグリッド単
体に設けられた電子ビーム透過孔と第２グリッドに設け
られた電子ビーム透過孔とが一致するように、第１グリ
ッドの底面と第２グリッドの対向面とが突き合わされて
両者の相対的な位置決めが図られている。

【０００６】このワンガンスリービーム方式の電子銃
は、各カソードから放出される電子ビームを電子ビーム
透過孔を通過させて、複数のグリッドにより構成される
主レンズの中心で交差させ、その後３方向に離散する各
電子ビームを静電偏光板で屈折させて、蛍光面上でコン
バーセンスさせるようになされている。

【０００７】したがって、このように構成される電子銃
は、各グリッドの組立精度が悪いと、出射する電子ビー
ムの形状や軌道がずれてしまう。特に、第１グリッドＧ
１と第２グリッドＧ２とは、上述したように微小な電子
ビーム透過孔１００，１０１が一致するように位置決め
されているので、これらに図１１に示すような許容限度
を越えた位置ずれが生じると、カソード１０２から放出
される電子ビームが電子ビーム透過孔を適切に透過せ
ず、その形状や軌道に大きなずれが生じてしまう。

【０００８】そして、このように電子ビームの形状や軌
道がずれた電子銃が陰極線管内に取り付けられると、陰
極線管は、蛍光面の適切な位置に適切な形状で電子ビー
ムが照射されずに、画像の劣化を招いてしまう。

【０００９】そこで、電子銃は、陰極線管内に取り付け
られる前に、組立精度を評価して、グリッド間に許容範
囲を越える位置ずれが生じた電子銃を陰極線管の生産ラ
インから外して、不良の陰極線管を製造してしまうこと
を防止する必要がある。

【００１０】このような電子銃の位置ずれの検出は、従
来より、図１２に示すような位置ずれ検出装置１１０を
用いて行われていた。この図１２に示す位置ずれ検出装
置１１０は、電子銃１２０をＸ軸方向及びＹ軸方向に移
動可能に支持するＸＹステージ１１１と、このＸＹステ
ージ１１１に支持された電子銃１２０を側方から照明す
るファイバー照明機１１２と、ファイバー照明機１１２
により照明された電子銃１２０をその最上位のグリッド
の上方から各グリッドを通して最下位のグリッドの内部
に配設されているカソードを覗くように観察する顕微鏡
１１３とを備えている。

【００１１】電子銃１２０は、この位置ずれ検出装置１
１０のＸＹステージ１１１の載置面に、中心軸がこの載
置面と略直交するように載置され、ファイバー照明機１
１２により側方から光があてられて、グリッド間が照明
される。

【００１２】そして、例えば第１グリッドＧ１と第２グ
リッドＧ２間の位置ずれを検出する際は、照明された第
１グリッドＧ１の電子ビーム透過孔１００のエッジと、
第２グリッドＧ２の電子ビーム透過孔１０１のエッジと
のそれぞれの位置を顕微鏡１１３により観察して、これ
らの位置ずれを検出するようにしていた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の位置ずれ検出装置１１０を用いた検出方法は、
電子銃１２０に側方から光をあててグリッド間を照明す
るようにしていたので、照明光の光量に対する観察可能
な光量が少なく、いわゆる光の利用効率が悪く、視野が
暗くなってしまっていた。そして、視野が暗くなってし
まうために顕微鏡１１３の倍率を上げてグリッドを観察
することができず、電子銃１２０の位置ずれを精度よく
検出することができない場合があった。

【００１４】また、従来の位置ずれ検出装置１１０を用
いた検出方法は、電子銃１２０に側方から光をあててグ
リッド間を照明するようにしていたので、グリッドの表
面を均一に照射することができず、グリッド全体を均等
に観察することができなかった。

【００１５】照明光の利用効率を上げるとともに照明光
をグリッドの表面に均等にあてて、位置ずれを精度よく
検出する方法として、落射照明、すなわち照明光を電子
銃１２０の最上位のグリッド側から中心軸に沿った方向
に照射し、その反射光を観察して位置ずれを検出するこ
とが考えられるが、落射照明により第１グリッドＧ１と
第２グリッドＧ２との位置ずれを検出しようとした場
合、照明された第１グリッドＧ１の電子ビーム透過孔１
００のエッジと、第２グリッドＧ２の電子ビーム透過孔
１０１のエッジとのそれぞれが明瞭に観察できず、これ
らの位置ずれの検出が困難であるとの問題点があった。

【００１６】すなわち、第１グリッドＧ１及び第２グリ
ッドＧ２は、フラットな金属面とされている表面に、電
子ビーム透過孔１００，１０１が打ち抜き加工で形成さ
れており、電子ビーム透過孔１００，１０１のエッジの
近傍は打ち抜き方向に傾斜した状態となっている。した
がって、落射照明による第１グリッドＧ１及び第２グリ
ッドＧ２表面からの反射光は、エッジの近傍にて反射さ
れる光の光量が、それ以外の部分からの反射光の光量に
比べて非常に少なくなっている。

【００１７】また、電子ビーム透過孔１００，１０１を
通って第１グリッドＧ１の内部に配設されているカソー
ド１０２の電子ビーム放出面にて反射される光は、カソ
ード１０２の電子ビーム放出面が酸化物面とされている
ことから乱反射して光量が少なくなっている。

【００１８】したがって、落射照明により第１グリッド
Ｇ１と第２グリッドＧ２との位置ずれを検出しようとし
た場合、電子ビーム透過孔１００，１０１のエッジ近傍
にて反射される光とカソード１０２の電子ビーム放出面
にて反射される光とが暗く混じり合って、第１グリッド
Ｇ１及び第２グリッドＧ２の電子ビーム透過孔１００，
１０１のエッジが明瞭に判別できなくなってしまう。

【００１９】そこで、本発明は、光の利用効率を上げて
視野を明るくするとともにグリッド表面からの反射光の
光量を少なくすることにより、カソードの電子ビーム放
出面からの反射光を相対的に明るくし、電子ビーム透過
孔のエッジを明瞭に判別できるようにして、電子銃の位
置ずれを精度よく検出することができる電子銃の位置ず
れ検出方法及び検出装置を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電子銃の位
置ずれ検出方法は、直線偏光の光を電子銃に照射し、こ
の電子銃により反射された反射光を偏光手段を介して観
察することにより、電子銃のグリット間における位置ず
れを検出するようにしている。

【００２１】電子銃に照射された直線偏光の光は、電子
銃のグリッドの表面及びカソードの電子ビーム放出面に
て反射される。

【００２２】グリッドの表面にて反射された反射光は、
グリッド表面がフラットな金属面とされていることか
ら、直線偏光の状態を保ったまま偏光手段に向かう。そ
して、グリッドの表面にて反射された直線偏光の反射光
は、その偏光軸と偏光手段の偏光軸との向き違いに応じ
て、偏光手段によりその光量の多くが遮断される。

【００２３】一方、カソードの電子ビーム放出面にて反
射された光は、カソードの電子ビーム放出面が酸化物の
微少な凹凸面とされていることから、この電子ビーム放
出面で乱反射して偏光状態が崩れた状態で偏光手段に向
かう。そして、カソードの電子ビーム放出面にて反射さ
れた反射光は、偏向状態がランダムであるので、偏光手
段の偏光軸の向きに拘らず、ほぼ一定の光量が偏光手段
を透過する。

【００２４】したがって、直線偏光の光を電子銃に照射
し、この電子銃により反射された反射光を偏光手段を介
して観察することにより、カソードの電子ビーム放出面
からの反射光が相対的に明るくなり、カソードの電子ビ
ーム放出面とグリッドの表面との境界部分が明瞭に判別
できるようになる。

【００２５】本発明に係る電子銃の位置ずれ検出方法
は、偏光手段の偏光軸を電子銃に照射した直線偏光の光
の偏光軸に対して略直交するように設定することが望ま
しい。

【００２６】このように、偏光手段の偏光軸を電子銃に
照射した直線偏光の光の偏光軸に対して略直交するよう
に設定した場合は、グリッドの表面にて反射された直線
偏光の反射光のほとんどが偏光手段により遮断され、グ
リッドの表面にて反射された反射光とグリッドの電子ビ
ーム透過孔のエッジ近傍の表面にて反射された反射光と
カソードの電子ビーム放出面からの反射光との光のコン
トラストが向上する。

【００２７】また、本発明に係る電子銃の位置ずれ検出
方法は、電子銃により反射された反射光をＣＣＤカメラ
により取り込み、このＣＣＤカメラにより取り込まれた
反射光を画像として表示するようにすることが望まし
い。

【００２８】本発明に係る電子銃の位置ずれ検出装置
は、直線偏光の光を電子銃に照射する照明手段と、電子
銃により反射された反射光の光路上に配置される偏光手
段と、偏光手段を透過した反射光を取り込んで上記電子
銃のグリット間における位置ずれを検出する位置ずれ検
出手段とを備えている。

【００２９】照明手段により電子銃に照射された直線偏
光の光は、グリッドの表面及びカソードの電子ビーム放
出面にて反射される。

【００３０】グリッドの表面にて反射された反射光は、
グリッド表面がフラットな金属面とされていることか
ら、直線偏光の状態を保ったまま偏光手段に向かう。そ
して、グリッドの表面にて反射された直線偏光の反射光
は、その偏光軸と偏光手段の偏光軸との向き違いに応じ
て、偏光手段によりその光量の多くが遮断される。

【００３１】一方、カソードの電子ビーム放出面にて反
射された光は、カソードの電子ビーム放出面が酸化物の
微少な凹凸面とされていることから、この電子ビーム放
出面で乱反射して偏光状態が崩れた状態で偏光手段に向
かう。そして、カソードの電子ビーム放出面にて反射さ
れた反射光は、偏向状態がランダムであるので、偏光手
段の偏光軸の向きにかかわらず、ほぼ一定の光量が偏光
手段を透過する。

【００３２】偏光手段を透過した電子銃からの反射光は
位置ずれ検出手段に取り込まれる。そして、位置ずれ検
出手段は、この反射光を観察して電子銃のグリッド間に
おける位置ずれを検出する。

【００３３】本発明に係る電子銃の位置ずれ検出装置
は、偏光手段の偏光軸を電子銃に照射した直線偏光の光
の偏光軸に対して略直交するように設定することが望ま
しい。

【００３４】このように、偏光手段の偏光軸を電子銃に
照射した直線偏光の光の偏光軸に対して略直交するよう
に設定した場合は、グリッドの表面にて反射された直線
偏光の反射光のほとんどが偏光手段により遮断され、グ
リッドの表面にて反射された反射光とグリッドの電子ビ
ーム透過孔のエッジの近傍の表面にて反射された反射光
とカソードの電子ビーム放出面からの反射光との光のコ
ントラストが向上する。

【００３５】また、本発明に係る電子銃の位置ずれ検出
装置は、位置ずれ検出手段が電子銃により反射された反
射光を取り込むＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラによ
り取り込まれた反射光を画像として表示する表示部とを
備えることが望ましい。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００３７】本発明に係る電子銃の位置ずれ検出方法
は、直線偏光の光を電子銃に照射し、この電子銃により
反射された反射光を偏光手段を介して観察することによ
り、電子銃のグリット間における位置ずれを検出するよ
うにしており、例えば図１乃至図３に示すような電子銃
の位置ずれ検出装置１を用いて実施される。

【００３８】この電子銃の位置ずれ検出装置１は、図１
に示すように、電子銃２を移動可能に支持する支持ステ
ージ１０と、この支持ステージ１０に支持された電子銃
２に直線偏光の光を照射すると共にその反射光を観察す
るための偏光顕微鏡３０とを備えている。

【００３９】支持ステージ１０は、図２に示すように、
電子銃２を支持する支持部１１と、支持部１１に支持さ
れた電子銃２を所定方向に傾斜させる傾斜ステージ１４
と、支持部１１に支持された電子銃２を回動させる回動
ステージ１７と、支持部１１に支持された電子銃２を図
２中矢印Ｙで示すＹ軸方向に移動させるＹ軸ステージ１
８と、支持部１１に支持された電子銃２を図２中矢印Ｘ
で示すＸ軸方向に移動させるＸ軸ステージ１９と、支持
部１１に支持された電子銃２を図２中矢印Ｚで示すＺ軸
方向に移動させるＺ軸ステージ２０とを備え、これらが
Ｚ軸方向に積み重ねられて一体の移動ステージとしてベ
ース３上に取り付けられている。

【００４０】支持部１１は、電子銃２が載置される載置
台１２と電子銃２の外周部を保持するホルダ１３とを有
している。載置台１２はＺ軸と直交する載置面１２ａを
有し、この載置面１２ａにて電子銃２のカソード側の一
端が支持される。そして、ホルダ１３により電子銃２の
外周部が保持される。これにより、電子銃２は、その中
心軸がＺ軸方向に沿うように、支持ステージ１０上に安
定的に支持される。

【００４１】支持部１１のベース３と対向する側には、
傾斜ステージ１４が連結されている。

【００４２】傾斜ステージ１４は、支持部１１をＸ軸に
対して所定の角度をもって傾斜させるＸ軸傾斜ステージ
１５と、支持部１１をＹ軸に対して所定の角度をもって
傾斜させるＹ軸傾斜ステージ１６とを有している。Ｘ軸
傾斜ステージ１５とＹ軸傾斜ステージ１６とはそれぞれ
押圧操作部１５ａ，１６ａを備えており、傾斜ステージ
１４は、これら押圧操作部１５ａ，１６ａが押圧操作さ
れることにより、支持部１１及びこれに支持された電子
銃２をＸ軸方向またはＹ軸方向に傾斜させる。

【００４３】傾斜ステージ１４のベース３と対向する側
には、回動ステージ１７が連結されている。

【００４４】回動ステージ１７は、押圧操作部１７ａを
備えており、この押圧操作部１７ａが押圧操作されるこ
とにより、傾斜ステージ１４、支持部１１及びこれに支
持された電子銃２をＺ軸を回動中心として回動させる。

【００４５】回動ステージ１７のベース３と対向する側
には、Ｙ軸ステージ１８が連結されている。

【００４６】Ｙ軸ステージ１８は、押圧操作部１８ａを
備えており、この押圧操作部１８ａが押圧操作されるこ
とにより、回転ステージ１７、傾斜ステージ１４、支持
部１１及びこれに支持された電子銃２をＹ軸方向に移動
させる。

【００４７】Ｙ軸ステージ１８のベース３と対向する側
には、Ｘ軸ステージ１９が連結されている。

【００４８】Ｘ軸ステージ１９は、押圧操作部１９ａを
備えており、この押圧操作部１９ａが押圧操作されるこ
とにより、Ｙ軸ステージ１８、回転ステージ１７、傾斜
ステージ１４、支持部１１及びこれに支持された電子銃
２をＸ軸方向に移動させる。

【００４９】Ｘ軸ステージ１９のベース３と対向する側
には、Ｚ軸ステージ２０が連結されている。

【００５０】Ｚ軸ステージ２０は、ベース３上に取り付
けられた固定部２１と、Ｘ軸ステージ１９に連結された
移動部２２とを備えている。また、Ｚ軸ステージ２０
は、押圧操作部２０ａを備えており、この押圧操作部２
０ａが押圧操作されることにより、移動部２２がＺ軸方
向に移動され、この移動部２２の移動にともない、Ｘ軸
ステージ１９、Ｙ軸ステージ１８、回転ステージ１７、
傾斜ステージ１４、支持部１１及びこれに支持された電
子銃２がＺ軸方向に移動する。

【００５１】以上のように構成される支持ステージ１０
は、電子銃２をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動
可能に支持するので、電子銃２の位置決めを正確に行う
ことができる。

【００５２】また、この支持ステージ１０は、支持され
た電子銃２を傾斜させる機構を有しているので、第１グ
リッドが中心軸に対して傾斜して配設された電子銃にも
適切に対応することができる。

【００５３】また、この支持ステージ１０は、支持され
た電子銃２を回動させる機構を有しているので、Ｘ軸方
向及びＹ軸方向からずれた方向の位置ずれを支持ステー
ジ１０のＸ軸方向またはＹ軸方向の移動量に置き換えて
検出することができる。

【００５４】支持ステージ１０の軸線上には、載置部１
２の載置面１２ａと対向する位置に、偏光顕微鏡３０が
配設されている。

【００５５】偏光顕微鏡３０は、図３に示すように、無
偏光の光を出射する光源３１と、光源３１から出射され
た無偏光の光を透過させ直線偏光の光に変える第１の偏
光板３２と、第１の偏光板３２を透過した直線偏光の光
の一部を透過し他の部分を反射するハーフミラー３３
と、ハーフミラー３３により反射された光を電子銃２に
集光させる対物レンズ３４と、電子銃２により反射され
対物レンズ３４及びハーフミラー３３を透過した反射光
の光路上に配設された第２の偏光板３５と、第２の偏光
板３５を透過した反射光を画像として観察するための接
眼レンズ３６とを備えている。

【００５６】光源３１は、無偏光の光をＺ軸と直交する
方向に出射する。

【００５７】第１の偏光板３２は、一定方向に偏光軸を
有し、光源３１から出射された無偏光の光の光路上に配
設されている。そして、第１の偏光板３２は、光源３１
から出射された光を透過して直線偏光の光に変える。

【００５８】ハーフミラー３３は、第１の偏光板３２を
透過した直線偏光の光の光路上にてＺ軸に対して４５度
の傾斜角をもって傾斜するように配設されている。そし
て、ハーフミラー３３は、直線偏光の光の一部を透過
し、他の部分を反射してＺ軸に沿った方向に曲折する。

【００５９】対物レンズ３４は、ハーフミラー３３によ
り反射された直線偏光の光の光路上に配設されている。
そして、対物レンズ３４は、ハーフミラー３３により反
射された直線偏光の光を集光して、支持ステージ１０に
支持された電子銃２に照射する。

【００６０】第２の偏光板３５は、第１の偏光板３２の
偏光軸と異なる方向の偏光軸を有し、支持ステージ１０
に支持された電子銃２、対物レンズ３４及びハーフミラ
ー３３と同一軸線上に並ぶように配設されている。そし
て、この第２の偏光板３５は、対物レンズ３４及びハー
フミラー３３を透過した電子銃２からの反射光を、その
偏光状態に応じて一部を遮断し、他の部分を透過する。

【００６１】接眼レンズ３６は、第２の偏光板３５を透
過した電子銃２からの反射光の光路上に配設されてい
る。この接眼レンズ３６には、位置測定用のミクロスケ
ールが設けられており、このミクロスケールを基準に電
子銃２のグリッド間の位置ずれが測定できるようになさ
れている。そして、第２の偏光板３５を透過した電子銃
２からの反射光は、この接眼レンズ３６を介して画像と
して視認される。

【００６２】以上のように構成される偏光顕微鏡３０
は、連結アーム４を介してベース３上に立設された上下
機構５に連結されており、Ｚ軸方向に移動可能となされ
ている。

【００６３】ここで、この電子銃の位置ずれ検出装置１
を用いて電子銃の位置ずれを検出する方法について説明
する。なお、ここでは電子銃２の第１グリッドと第２グ
リッド間における位置ずれを検出する例について説明す
るが、この電子銃の位置ずれ検出方法により、電子銃２
の他のグリッド間の位置ずれも検出することができるこ
とは勿論である。

【００６４】まず、電子銃２が、支持ステージ１０の支
持部１１により、カソード側を載置面１２ａに当接させ
た状態で支持される。そして、Ｘ軸ステージ１９及びＹ
軸ステージ１８が移動操作されることにより、第１グリ
ッドの電子ビーム透過孔の中心が偏光顕微鏡３０の光軸
上に位置するように、電子銃２のＸ軸方向及びＹ軸方向
の位置決めがなされる。

【００６５】ここで、支持部１１に支持された電子銃２
が、その第１グリッドが中心軸に対して傾斜して配設さ
れたものである場合は、傾斜ステージ１４を移動操作し
て第１グリッドが偏光顕微鏡３０の光軸に対して平行に
なるように、電子銃２を傾斜させる。

【００６６】次に、偏光顕微鏡３０の光源３１から無偏
光の光が出射される。光源３１から出射された無偏光の
光は、第１の偏光板３２を透過することにより直線偏光
の光とされる。そして、この直線偏光の光はハーフミラ
ー３３により一部が透過され、他の部分が反射される。

【００６７】ハーフミラー３３により反射された直線偏
光の光は、対物レンズ３４により集光され、電子銃２内
に入射して、第１グリッド及び第２グリッドの表面とカ
ソードの電子ビーム放出面に照射される。

【００６８】ところで、第１グリッド及び第２グリッド
は、それぞれフラットな金属面とされている表面に、電
子ビーム透過孔が打ち抜き加工で形成されており、電子
ビーム透過孔のエッジの近傍は打ち抜き方向に傾斜した
状態となっている。したがって、第１グリッド及び第２
グリッドの表面に照射された直線偏光の光は、電子ビー
ム透過孔のエッジの近傍以外の箇所にて強く反射される
のに対して、エッジの近傍では反射光の光量が非常に少
なくなる。

【００６９】そして、これらグリッド表面に照射された
直線偏光の光は、グリッド表面がフラットな金属面とさ
れていることから、直線偏光の状態を保ったままグリッ
ド表面にて反射される。

【００７０】また、カソードの電子ビーム放出面は、酸
化物の微少な凹凸面とされているので、第２グリッド及
び第１グリッドの電子ビーム透過孔を通ってカソードの
電子ビーム放出面に照射される直線偏光の光は、カソー
ドの電子ビーム放出面にて屈折と反射を繰り返し、偏光
状態が崩れたかたちで反射される。

【００７１】グリッドの表面とカソードの電子ビーム放
出面にて反射された反射光は、再度対物レンズ３４を透
過して、ハーフミラー３３に照射される。ハーフミラー
３３は、このグリッド表面及びカソードの電子ビーム放
出面からの反射光の一部を透過して、他の部分を反射す
る。

【００７２】ハーフミラー３３により透過されたグリッ
ド表面及びカソードの電子ビーム放出面からの反射光
は、第２の偏光板３５に入射する。このとき、グリッド
表面及びカソードの電子ビーム放出面からの反射光は、
その偏光状態に応じて一部が第２の偏光板３５により遮
断され、他の部分が第２の偏光板３５を透過する。

【００７３】例えば、第２の偏光板３５をその偏光軸が
第１の偏光板３２の偏光軸に対して略９０度（クロスニ
コル）となるように配置した場合、グリッド表面からの
反射光は第１の偏光板３２により直線偏光とされた状態
が保たれているので、そのほとんどが第２の偏光板３５
により遮断され、第２の偏光板３５を透過する反射光の
光量は、光源３１から出射される光の光量の１／４００
程度とされる。すなわち、ハーフミラー３３と第２の偏
光板３５とを透過した後の光束は、グリッド表面からの
反射光の輝度に比べて１／２００程度以下となる。

【００７４】一方、カソードの電子ビーム放出面からの
反射光は、偏光状態が崩れてランダムになっているため
に、第２の偏光板３５により遮断される比率が減り、光
源３１から出射される光の光量の１／１６程度以下が第
２の偏光板３５を透過する。すなわち、ハーフミラー３
３と第２の偏光板３５とを透過した後の光束は、カソー
ドの電子ビーム放出面からの反射光の輝度に比べて１／
４程度以下となる。

【００７５】第２の偏光板３５を透過したグリッド表面
及びカソードの電子ビーム放出面からの反射光は、対物
レンズ３６を介して画像として視認される。そして、支
持ステージ１０のＺ軸ステージ２０を移動操作しながら
フォーカス調整を行うことにより、第１グリッドの電子
ビーム透過孔のエッジ及び第２グリッドの電子ビーム透
過孔のエッジが、第１，第２グリッドの表面及びカソー
ドの電子ビーム放出面からの反射光の光量の違いにより
線として認識される。

【００７６】そして、回転ステージ１７、Ｙ軸ステージ
１８，Ｘ軸ステージ１９を移動操作して、第１グリッド
の電子ビーム透過孔のエッジ及び第２グリッドの電子ビ
ーム透過孔のエッジを対物レンズ３６に設けられたミク
ロスケールの中心線に一致させ、このときの（Ｘ、Ｙ）
座標を読み取ることにより、第１グリッドと第２グリッ
ド間の位置ずれが測定される。

【００７７】ここで、グリッドの表面にて反射され第２
の偏光板３５を透過した反射光の光量と、カソードの電
子ビーム放出面にて反射され第２の偏光板３５を透過し
た反射光の光量の違いについて、図４及び図５を参照し
て説明する。なお、ここではグリッドの表面にて反射さ
れる光の光量と、カソードの電子ビーム放出面にて反射
される光の光量とが、それぞれ第２の偏光板３５を透過
することによりどれだけ減少するかを明確にするため、
便宜上、グリッドの表面及びカソードの電子ビーム放出
面における反射率を１００％と仮定して説明する。特
に、カソードの電子ビーム放出面は上述したように凹凸
面とされているため拡散反射が起こることになるが、こ
こでは便宜上、拡散のない反射が起こるものと仮定す
る。また、ここでは、便宜上、図３に示したハーフミラ
ー３３はないものと仮定し、ハーフミラー３３における
反射率や透過率は無視するものとする。

【００７８】光源３１から出射され、グリッド表面に向
かう無偏光の光は、図４に示すように、第１の偏光板３
２により直線偏光の光とされて、グリッド表面に照射さ
れる。このとき、光源３１から出射された無偏光の光
は、第１の偏光板３２の偏光軸と直交する偏光成分の光
のほとんど全てがこの第１の偏光板３２により吸収さ
れ、残りの５０％の光（第１の偏光板３２の偏光軸と同
じ方向の偏光成分の光）が第１の偏光板３２を透過す
る。すなわち光源３１から出射された光の約５０％が直
線偏光の光となって第１の偏光板３２を透過する。

【００７９】第１の偏光板３２を透過し、グリッド表面
にて反射された光は、グリッド表面がフラットな金属面
とされていることから直線偏光の状態が保たれたまま第
２の偏光板３５に向かう。

【００８０】そして、第２の偏光板３５が、その偏光軸
が第１の偏光板３２の偏光軸に対して略９０度（クロス
ニコル）となるように配置された場合、通常、偏光板の
消光比が１／１００以下であることから、１％以下の光
が第２の偏光板３５を透過する。

【００８１】一方、光源３１から出射され、カソードの
電子ビーム放出面に向かう無偏光の光は、図５に示すよ
うに、第１の偏光板３２により直線偏光の光とされて、
カソードの電子ビーム放出面に照射される。このとき、
光源３１から出射された無偏光の光は、第１の偏光板３
２の偏光軸と直交する偏光成分の光のほとんど全てがこ
の第１の偏光板３２により吸収され、残りの５０％の光
（第１の偏光板３２の偏光軸と同じ方向の偏光成分の
光）が第１の偏光板３２を透過する。すなわち光源３１
から出射された光の約５０％が直線偏光の光となって第
１の偏光板３２を透過する。

【００８２】第１の偏光板３２を透過し、カソードの電
子ビーム放出面にて反射された光は、酸化物の微少な凹
凸面とされている電子ビーム放出面で屈折と反射を繰り
返して、偏光状態が崩れたかたちで第２の偏光板３５に
向かう。ここでは、仮定したように、カソードの電子ビ
ーム放出面における反射は、拡散や吸収のないものとし
ているので、光量が変わらず偏光がランダムな光が第２
の偏光板３５に向かうことになる。

【００８３】第２の偏光板３５に向かうカソードの電子
ビーム放出面からの反射光は、第２の偏光板３５の偏光
軸と直交する偏光成分の光のほとんど全てがこの第２の
偏光板３５により吸収され、残りの５０％の光（第２の
偏光板３５の偏光軸と同じ方向の偏光成分の光）、すな
わち光源３１から出射された光の約２５％が第２の偏光
板３５を透過する。

【００８４】以上、グリッドの表面にて反射される反射
光の光量とカソードの電子ビーム放出面にて反射される
反射光の光量が、偏光を用いることで異なる光量になる
ことを説明した。実際の観察においては、偏光板の偏光
軸と同じ方向の偏光を持つ光であっても偏光板の吸収が
あったり、偏光板の偏光軸と直交する方向の偏光を持つ
光がどれだけ吸収されるかという、いわゆる偏光板の消
光比などの偏光板の性能によって、先の説明と図４及び
図５に示した光量比は変わってくる。

【００８５】また、先の説明では便宜上、ハーフミラー
のない場合について説明したが、実際の照明と観察にお
いては、ハーフミラーを介して行うことで、光量はそれ
ぞれ半分となる。また、ハーフミラーの性能によって、
ハーフミラーで透過又は反射した場合の光量は変わる。
さらに、本発明は、ハーフミラーの代わりに偏光ビーム
スプリッタ等を用いても実施可能であるが、このように
ハーフミラーの代わりに偏光ビームスプリッタを用いた
場合も、光量は変わる。

【００８６】また、先の説明では、便宜上、グリッドの
表面及びカソードの電子ビーム放出面における反射率を
１００％として仮定したが、実際は、それらの反射率は
いずれもある値を持っている。グリッドの表面は金属面
であるので、入射した光の大部分は散乱せずに反射す
る。したがって、グリッドの表面の反射率は高く、時に
は９０％以上にも達する。一方、カソードの電子ビーム
放出面はその表面が凹凸面であり、単純な反射ではな
く、光の出射方向にある分布を持つような反射と散乱の
混ざった反射光が観察される。この反射と散乱の混ざっ
た反射光も光の入射方向によっては出射方向に異なる分
布を持つ。よって、照明する光の光量と観察される光量
から求められる反射率は、カソードの電子ビーム放出面
の状態にも依存し、さらには顕微鏡の対物レンズの開口
数等の顕微鏡の光学性能にも依存する。

【００８７】なお、先の説明では、便宜上、カソードの
電子ビーム放出面を１００％の反射面と仮定したが、カ
ソードの電子ビーム放出面を酸化物マグネシウムで代用
されるような完全拡散反射面と仮定した場合、反射より
も散乱を主とした反射光が観察される場合の光量比を推
定することもできる。この場合も、顕微鏡の対物レンズ
の開口数等の顕微鏡の光学特性を加味する必要がある。

【００８８】このようにして、偏光板やハーフミラー、
対物レンズ等の光学系の各光学素子の性能を適宜調整す
ることで、グリッドの表面にて反射される反射光とカソ
ードの電子ビーム放出面にて反射される反射光とを偏光
状態の違いによって分離し、観察される画像をより明確
にすることができる。

【００８９】本発明に係る電子銃の位置ずれ検出装置１
は、以上説明したように、偏光板を用いることにより、
グリッドの表面にて反射される直線偏光の光の光量を大
幅に減少させて、カソードの電子ビーム放出面を相対的
に明るくし、カソードの電子ビーム放出面とビーム透過
孔のエッジの近傍との明るさのコントラストを向上させ
るようにしているので、ビーム透過孔のエッジを明瞭に
観察することが可能で、電子銃のグリッド間の位置ずれ
を精度よく検出することができる。

【００９０】すなわち、偏光板を用いずに無偏光の光を
そのままグリッド４１の表面４１ａ及びカソード４２の
電子ビーム放出面４２ａに照射し、その反射光を観察し
た場合は、図６に示すように、グリッド表面４１ａの電
子ビーム透過孔４３のエッジ４４の近傍４５以外の部分
にて反射される光の光量が非常に多いのに対して、電子
ビーム透過孔４３のエッジ４４の近傍４５及びカソード
４２の電子ビーム放出面４２ａにて反射される光の光量
はともに少なくなる。したがって、これらを観察する
と、図７に示すように、電子ビーム透過孔４３のエッジ
４４の近傍４５にて反射された光とカソード４２の電子
ビーム放出面４２ａにて反射された光とが暗く混じり合
ってしまい、電子ビーム透過孔４３のエッジ４４が明瞭
に判別できないために、電子銃のグリッド４１間の位置
ずれを精度よく検出することができない。

【００９１】これに対して、本発明に係る電子銃の位置
ずれ検出装置１を用いてグリッド４１の表面４１ａ及び
カソード４２の電子ビーム放出面４２ａからの反射光を
観察した場合は、図８に示すように、グリッド４１の表
面４１ａにて反射される光の光量が大幅に減少し、カソ
ード４２の電子ビーム放出面４２ａにて反射される光の
光量が相対的に多くなるので、図９に示すように、ビー
ム透過孔４３のエッジ４４を明瞭に判別することがで
き、電子銃のグリッド４１間の位置ずれを精度よく検出
することができる。なお、図６及び図８において、グリ
ッド４１の表面４１ａ及びカソード４２の電子ビーム放
出面４２ａからの反射光の光量の違いは、図中の矢印の
太さの違いで示している。

【００９２】また、本発明に係る電子銃の位置ずれ検出
装置１は、支持ステージ１０が、電子銃２をその中心軸
がＺ軸方向に沿うように支持し、偏光顕微鏡３０が支持
ステージ１０に支持された電子銃２に対して照明光を中
心軸に沿った方向に照射するようにしているので、照明
光の利用効率が向上し、グリッドの表面及びカソードの
電子放出面を明るく均一に照射することができる。した
がって、この電子銃の位置ずれ検出装置１によれば、電
子ビーム透過孔のエッジ部分を高倍率で観察することが
可能となり、グリッド間の位置ずれを精度よく検出する
ことができる。

【００９３】なお、以上は、接眼レンズ３６から直に画
像を観察し、電子銃のグリッド間の位置ずれを検出する
ようにした電子銃の位置ずれ検出装置１について説明し
たが、本発明に係る電子銃の位置ずれ検出装置はこの例
に限定されるものではなく、例えば図１０に示すよう
に、偏光顕微鏡３０にＣＣＤカメラ５１を取り付け、こ
のＣＣＤカメラ５１により取り込まれた画像をモニタ５
２に表示して電子銃のグリッド間の位置ずれを検出する
ようにしてもよい。

【００９４】そして、位置ずれ量の測定を行う場合は、
黙視によりビーム透過孔のエッジ部分を判定し、第１グ
リッドと第２グリッドとをそれぞれ観察した上で、画像
上の距離を測定したり、または支持ステージ１０を移動
させてその移動量から両者の位置ずれ量を測定する。

【００９５】この場合、ＣＣＤカメラ５１及びモニタ５
２をコントローラ５３に接続して、このコントローラ５
３によりＣＣＤカメラ５１の制御を行うとともに、モニ
タ５２に位置ずれ測定用の基準線を表示することが望ま
しい。

【００９６】電子銃の位置ずれ検出装置は、偏光顕微鏡
３０にＣＣＤカメラ５１を取り付けて、ＣＣＤカメラ５
１により取り込まれた画像をモニタ５２に表示する構成
とすることにより、作業者はモニタ５２に表示された画
像を観察して電子銃のグリッド間における位置ずれを検
出することが可能となり、位置ずれ検出作業を簡便に行
うことができる。

【００９７】また、以上は偏光顕微鏡３０が無偏光の光
を出射する光源３１と第１の偏光板３２とを有し、光源
３１から出射された無偏光の光を第１の偏光板３２を透
過させることにより直線偏光の光として電子銃に照射す
るようにした電子銃の位置ずれ検出装置１について説明
したが、本発明に係る電子銃の位置ずれ検出装置はこの
例に限定されるものではなく、例えばレーザのように光
源が直線偏光の光を出射するものであって、この光を偏
光板を透過させずに電子銃に直接照射する構成としても
よい。

【００９８】また、本発明に係る電子銃の位置ずれ検出
装置は、直線偏光の光で電子銃を照明して、直線偏光の
反射光と偏向がランダムな状態となった反射光とを見分
けるのみでなく、円偏向のように偏向状態が整えられて
いる光を用いることもできる。例えば、偏光顕微鏡の対
物レンズと支持ステージに支持された電子銃との間に１
／４波長板を配設し、直線偏光の光をこの１／４波長板
を透過させることにより円偏光の光に変えて電子銃に照
射し、電子銃により反射された円偏光の光を再度１／４
波長板を透過させることにより直線偏光の光に変えて、
この反射光を観察するようにしてもよい。

【００９９】

【発明の効果】本発明に係る電子銃の位置ずれ検出方法
は、直線偏光の光を電子銃に照射し、この電子銃により
反射された反射光を偏光手段を介して観察するようにし
ているので、電子銃のグリッド表面からの反射光の光量
が減少し、カソードの電子ビーム放出面からの反射光が
相対的に明るくなる。したがって、この電子銃の位置ず
れ検出方法によれば、グリッドに設けられた電子ビーム
透過孔のエッジ近傍とカソードの電子ビーム放出面との
明るさのコントラストが向上して、電子ビーム透過孔の
エッジを明瞭に判別でき、電子銃の位置ずれを精度よく
検出することができる。

【０１００】また、本発明に係る電子銃の位置ずれ検出
装置は、照明手段より出射され、電子銃により反射され
た直線偏光の光の光量を、その光路上に配置された偏光
手段により、その偏光状態に応じて減少させる。したが
って、この電子銃の位置ずれ検出装置を用いることによ
り、グリッドに設けられた電子ビーム透過孔のエッジ近
傍とカソードの電子ビーム放出面との明るさのコントラ
ストを向上させ、電子ビーム透過孔のエッジを明瞭に判
別し、電子銃の位置ずれを精度よく検出することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子銃の位置ずれ検出装置を示す
側面図である。

【図２】同電子銃の位置ずれ検出装置の支持ステージを
示す斜視図である。

【図３】同電子銃の位置ずれ検出装置の偏光顕微鏡の構
成を説明する模式図である。

【図４】グリッドの表面にて反射される光の偏光状態及
び光量を説明する図である。

【図５】カソードの電子ビーム放出面にて反射される光
の偏光状態及び光量を説明する図である。

【図６】無偏光の光をグリッドの表面及びカソードの電
子ビーム放出面に照射し、その反射光をそのまま観察し
た場合のそれぞれの光量の違いを説明する断面図であ
る。

【図７】無偏光の光をグリッドの表面及びカソードの電
子ビーム放出面に照射し、その反射光をそのまま観察し
た場合の観察像を示す平面図である。

【図８】直線偏光の光をグリッドの表面及びカソードの
電子ビーム放出面に照射し、その反射光を偏光板を介し
て観察した場合のそれぞれの光量の違いを説明する断面
図である。

【図９】直線偏光の光をグリッドの表面及びカソードの
電子ビーム放出面に照射し、その反射光を偏光板を介し
て観察した場合の観察像を示す平面図である。

【図１０】電子銃の位置ずれ検出装置の他の例を示す側
面図である。

【図１１】電子銃のグリッド間に位置ずれが生じた状態
を示す断面図である。

【図１２】従来の電子銃の位置ずれ検出装置を示す側面
図である。

【符号の説明】

１電子銃の位置ずれ検出装置、２電子銃、１０支
持ステージ、１１支持部、１４傾斜ステージ、１７
回動ステージ、１８Ｙ軸ステージ、１９Ｘ軸ステー
ジ、２０Ｚ軸ステージ、３０偏光顕微鏡、３１光
源、３２第１の偏光板、３４対物レンズ、３５第
２の偏光板、３６接眼レンズ、５１ＣＣＤカメラ、５
２モニタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直線偏光の光を電子銃に照射し、この電
子銃により反射された反射光を偏光手段を介して観察す
ることにより上記電子銃のグリット間における位置ずれ
を検出することを特徴とする電子銃の位置ずれ検出方
法。
【請求項２】上記偏光手段は、上記電子銃に照射した
直線偏光の光の偏光軸に対して略直交する偏光軸を有す
ることを特徴とする請求項１記載の電子銃の位置ずれ検
出方法。
【請求項３】光源から直線偏光の光を出射して上記電
子銃に照射することを特徴とする請求項１記載の電子銃
の位置ずれ検出方法。
【請求項４】光源から出射される光を他の偏光手段を
透過させて直線偏光の光として上記電子銃に照射するこ
とを特徴とする請求項１記載の電子銃の位置ずれ検出方
法。
【請求項５】上記電子銃からの反射光をＣＣＤカメラ
により取り込み、このＣＣＤカメラにより取り込まれた
上記反射光を画像として表示部に表示することを特徴と
する請求項１記載の電子銃の位置ずれ検出方法。
【請求項６】直線偏光の光を電子銃に照射する照明手
段と、上記電子銃により反射された反射光の光路上に配置され
る偏光手段と、上記偏光手段を透過した上記反射光を取り込んで上記電
子銃のグリット間における位置ずれを検出する位置ずれ
検出手段とを備えることを特徴とする電子銃の位置ずれ
検出装置。
【請求項７】上記偏光手段は、上記電子銃に照射され
る直線偏光の光の偏光軸に対して略直交する偏光軸を有
することを特徴とする請求項６記載の電子銃の位置ずれ
検出装置。
【請求項８】上記照明手段は、直線偏光の光を出射す
る光源を有することを特徴とする請求項６記載の電子銃
の位置ずれ検出装置。
【請求項９】上記照明手段は、光源と、この光源から
出射された光を透過させてこの光を直線偏光とする他の
偏光手段とを備えることを特徴とする請求項６記載の電
子銃の位置ずれ検出装置。
【請求項１０】上記位置ずれ検出手段は、上記電子銃
からの反射光を取り込むＣＣＤカメラと、このＣＣＤカ
メラにより取り込まれた上記反射光を画像として表示す
る表示部とを備えることを特徴とする請求項６記載の電
子銃の位置ずれ検出装置。
【請求項１１】上記電子銃が載置される載置面を有
し、上記電子銃を支持する支持手段を備えることを特徴
とする請求項６記載の電子銃の位置ずれ検出装置。
【請求項１２】上記支持手段は、上記電子銃を上記載
置面に平行な互いに直交する２方向に移動させる機構を
備えることを特徴とする請求項１１記載の電子銃の位置
ずれ検出装置。
【請求項１３】上記支持手段は、上記電子銃を上記載
置面と直交する方向に移動させる機構を備えることを特
徴とする請求項１１記載の電子銃の位置ずれ検出装置。
【請求項１４】上記支持手段は、上記載置面に直交す
る軸を中心としてこの載置面を回転させる機構を備える
ことを特徴とする請求項１１記載の電子銃の位置ずれ検
出装置。
【請求項１５】上記支持手段は、上記載置面を傾斜さ
せる機構を備えることを特徴とする請求項１１記載の電
子銃の位置ずれ検出装置。