JPS5842932B2 - 電子ビ−ム・パタ−ン発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマルチ・ビーム陰極線管等において電子ビーム
走査パターンを生ずる装置に関するものである。

マルチ・ビーム陰極線管は英数字や他のパターン情報を
表示するためによく使われている。

普通複数の電子ビームは単一の垂直列アレイを形成する
様に接近して配置されている。

複数のビームはスクリーンを横切る様に一緒に偏向され
、相次ぐ走査点において適宜ドツトを表示する様にオン
−オフの切り替えを受ける。

論理回路は、ドツトの配列によって文字又は他のパター
ンを表わすために、個々の走査点において各ビームを選
択的に制御する。

この様なマルチ・ビーム陰極線管はシングル・ビーム陰
極線管に比べて適切な明るさで一層多くの情報を表示す
ることができる。

しかしながら、従来のマルチ・ビーム陰極線管には、幾
つかの問題がある。

まず第１に、複数のビームが互いに接触するほど近くに
配列されているので、複数のビームがオンのとき、最上
位及び最下位のビームを一層上方及び下方へ偏向させる
様な反発現象が起こり得る。

第２の問題は、複数のビームが非常に接近しているので
、それらの強度を制御するためのグリッドを配置するス
ペースが非常に限られるということである。

ビームを細くすれば、この問題は域る程度解決できるけ
れど、その場合には、十分な明るさが得られなくなると
いう別の問題が生じる。

第３の問題も、複数のビームが非常に接近していること
に起因しており、各ビームの電流量が制限されるので、
ビームの相互変調現象が起こることである。

相互変調現象は、域るビームを制御するための制御グリ
ッドの電歪変化が他のビームにも影響を及ぼすことであ
り、これによって適確なグリッド制御が阻害されるので
ある。

従って、本発明の目的は電子ビーム走査パターンを生ず
る改良された装置を提供することである。

更に具体的に言えば、本発明はマルチ・ビーム陰極線管
において電子ビーム走査パターンを生ずる改良された装
置を提供することを目的としている。

本発明の他の目的はマルチ・ビーム陰極線管においてビ
ーム反発現象を軽減することである。

本発明の更に他の目的はビーム制御グリッドを取りつけ
やすくする様に′マルチ・ビーム陰極線管を改良するこ
とである。

本発明の更に他の目的はビーム相互変調を起こさないマ
ルチ・ビーム陰極線管を提供することである。

本発明の更に他の目的は、垂直列電子ビームを用いるマ
ルチ・ビーム陰極線管よりもビーム当りの電流量が多い
マルチ・ビーム陰極線管を提供することである。

この様な目的は、個々のビームが異なった走査線上に配
置されていて、全体的に類似の高さ及び幅を有する新規
な２次元もしくは分散ビーム・アレイを形成する様に複
数のビームを生ずることによって達成される。

複数のビームは偏向されてスクリーンを横切る走査を行
なうとき、相次ぐ走査点においてスクリーン上にドツト
を表示する様番ζオンーオフの制御を受ける。

スクリーン上に所望のパターンを生ずるために、各ビー
ムは各走査点において選択的に制御される。

本発明による分散ビーム・アレイの好適な実施例は、中
心点もしくは図心に関してほぼ対称的なものである。

その１例は、互いに直交する方向に等しい数のビーム又
は異なった数のビームを配置した正方形アレイである。

相次ぐ走査点において個々のビームを選択的に制御する
ための論理システムは複数の読出専用メモリを有する。

後で詳しく説明する実施例の場合、これらの読出専用メ
モリは、表示すべき複数のパターンのそれぞれに関して
、複数のビームが垂直列ビーム・アレイを形成している
と仮定した場合の各走査点におけるビームのオン−オフ
を表わす情報を記憶している。

個々のビームに関連して複数の読出専用メモリから並列
的に読出されるオン−オフ制御信号のうちの幾つかは、
遅延回路において遅延させられる。

成るビームに関連するオン−オフ制御信号の遅延時間は
仮定の垂直列ビーム・アレイにおける対応するビームを
基準とする実際の分散ビーム・アレイにおけるビームの
変位もしくはオフセットに応じて定められる。

第１図を参照する。

通常の垂直列電子ビーム・アレイ１０が示されている。

複数の電子ビームは非常に接近しており、実際には、接
触し得る。

従来のマルチ・ビーム陰極線管において行なわれている
様に、複数の電子ビームは陰極線管の表示面上に焦点を
定められ、−団として偏向される。

電子ビームは、偏向されるとき、制御グリッドに印加さ
れるカロ変電正に応じて反復的にオン及びオフの切り替
えを受ける。

こうしてスクリーン上の他側の走査位置においてドツト
が表示される。

英数字その他のパターンをドツトによって形成するため
には、個々の走査位置において複数のビームを選択的に
オン及びオフにする適当な論理回路が用いられる。

表示する英数字の一例としてＥが第１図に示されている
。

垂直方向に７つのドツトがあるこの例の場合、Ｅの垂直
ストロークは７つのドツトから戊り、上位及び下位の水
平ストロークはそれぞれ５つのドツトから成り、中間の
水平ストロークは４つのドツトからなる。

第２図は第１図に示されている様なビーム・アレイを生
ずるための典型的なカソード−グリッド構成を概略的に
示している。

これはシート・カソード１２、制御グリッド・アレイ１
４、及び遮蔽グリッド１６から成る。

但し、部分的に破断した形で示されている。

制御グリッド・アレイ１４に属する各制御グリッド１８
は孔２０を有する平坦な金属素子である。

遮蔽グリッド１６は、個々の制御グリッドの孔２０の前
方にあって、それよりも少し大きな複数の孔２２を有す
る単一の細長い金属粒子である。

カソード１２が加熱されると、その表面から電子が放出
される。

カソード１２に対する制御グリッド１８の電圧が正であ
るならば、カソード１２から放出された電子は制御グリ
ッド１８の方へ引きつけられ、孔２０の前で焦点を定め
られて孔２０及び続く遮蔽グリッド１６の孔２２を通過
する。

第１図に示されているビーム・アレイ及び第２図に示さ
れている様なカソード−グリッド構造を用いる型の従来
のマルチ・ビーム陰極線管は、英数字等を表示する適用
分野においてシングル・ビーム陰極線管よりも優れてい
る。

しかしながら、マルチ・ビーム陰極線管には前述の様な
問題がある。

本発明は、これらの問題を排除するために、第１図に示
されている様な１例のビーム・アレイの代わりに、分散
ビーム・アレイを用い、そのビームのデスキュー処理を
有効に行うための電子的論理タイミング手段を用いる。

第３図乃至第５図は本発明による２次元もしくは分散ビ
ーム・アレイの実施例を示している。

どの場合も、分散ビーム・アレイは類似の高さ及び幅を
有し、個々のビームは異なった走査線上に配置されてい
る。

なお、２次元アレイに関する「高さ」という用語は、ア
レイの輪郭線上の互いに最も隔たった２つの点を結ぶ線
分に沿う距離を表わし、「幅」という用語は、高さを示
す線分を垂直に２等分し且つアレイの輪郭線上の２つの
点を結ぶ線分に沿う距離を表わす。

又、「類似の高さ及び幅」という用語は、高さ及び幅の
うちの短い方が長い方の６５％以上であることを表わす
。

第３図には７つのビームから成るほぼ六角形のアレイ３
０が示されている。

第１図のアレイと同様に、ビームには、走査線もしくは
行に対応する番号がついている。

アレイ３０によってＥという文字を表示する場合、ビー
ム１の偏向により上位ストロークが形成され、ビーム７
の偏向により下位ストロークが形成され、ビーム４の偏
向により中間ストロークが形成され、ビーム１乃至７全
体の偏向によって垂直ストロークが形成される。

後で詳しく説明する様に、個々の走査位置においてビー
ムを選択的にオン又はオフにして所望の文字を形成する
ための適当な論理システムが用いられる。

第４図及び第５図は正方形アレイを示している。

即ち、第４図は１６本のビームから成る正方形アレイ３
１を示し、第５図は１２本のビームから戊る正方形アレ
イ３２を示している。

第５図のアレイ３２の場合、３ビーム方向におけるビー
・ム間隔は４ビーム方向におけるビーム間隔よりも大き
い。

アレイ３１及び３２は両方とも、２つのビームが同じ水
平走査線上にのらない様に傾斜している。

第６図は第４図又は第５図に示されているアレイを生ず
るためのカソード−グリッド構造の例を一部破断して概
略的に示している。

これはシート・カソード４０、制御グリッド・アレイ４
２、及び遮蔽グリッド４８から戊る。

制御グリッド・アレイ４２は、それぞれ平坦な金属素子
から戊る複数の制御グリッド４４の集まりである。

遮蔽グリッド４８は単一の平坦な金属素子である。

各制御グリッド４４は孔４６を有する。

遮蔽グリッド４８は複数の制御グリッド４４の孔４６に
対応する複数の孔５０を有する。

２種類のグリッドの孔は所望の電子ビーム・アレイのパ
ターンに対応する様に配列されている。

本発明に従って分散ビーム・アレイを用いることによっ
て幾つかの利点が得られる。

複数のビームが互いにかなり離れているので、ビーム相
互の反発現象は抑制され、最上位及び最下位のビームも
直線的に投射される。

第６図から分る様に、ビーム間の間隔が大きいので、制
御グリッド４４も十分に離して配置することができ、従
来の垂直列ビーム・アレイの場合に比べて構造的に有利
である。

又、ビームの直径を大きくすること、換言すればビーム
電流を大きくすることができるので、ビームの相互変調
現象も軽減され、正確なグリッド制御が可能である。

注目すべきことは、陰極線管の収差をさほど増すことな
く、この様な利点が得られることである。

同効の如く、陰極線管の中心軸から離れた位置の加速、
集束、及び偏向のための磁界に関する不完全さに起因し
て、ビームの収差が起こり、それは中心軸からの距離に
応じて増加する。

本発明による装置において使用されるビームの数は所望
の文字の高さ及び選択されたビームの分解能に応じて定
められる。

類似する高さ及び幅を有する適当な２次元アレイ・パタ
ーンが選択される場合、中心軸から外れる最大距離は、
垂直列アレイが用いられる場合とほぼ同等もしくは少し
大きい程度である。

例えば、第３図の７ビーム六角形アレイの高さは第１図
の７ビ一ム垂直列アレイと同じである。

又、第４図の１６ビーム正方形アレイの対角線は１６ビ
一ム垂直列アレイの長さよりも少し長いだけである。

前述の拡張されたアレイの高さ及び幅を類似の範囲でさ
だめることによって、ビーム間の間隔が適切に設定され
る。

分散ビーム・アレイは、第３図乃至第６図に示されてい
る形状のものに限らず、種々の変形が可能である。

但し、アレイが類似した高さ及び幅を有することと個々
のビームが異なった走査線上に配置されることが必要で
ある。

第７図は本発明を実施する陰極線管の概略図である。

陰極線管の外形は、首６０、じょうご形部分、及びスク
リーン６４から成る。

遮蔽グリッド６６及び加速装置６８は首６０の内部に設
けられている。

集束装置７０及び偏向装置７２は首７０の周りに設けら
れている。

これらの構成要素自体は全て周知のものであり、詳しい
説明に省く。

本発明に従った電子ビーム・アレイ７４が遮蔽グリッド
６６のそばに示されている。

アレイ７４は、例えば第６図のカソード−グリッド構造
によって得られる。

第７図には、管内における幾つかのビームの軌跡も示さ
れている。

アレイ７４に対応する光ドット・アレイ７６がスクリー
ン６４に表示される。

ビームは集束して、点７８を横切るので、光ドット・ア
レイ、即ちイメージ・アレイ７６は元のビーム・アレイ
７４を反転したものになる。

本発明に従って分散ビームクアレイを用いて文字を表示
するための論理システムの例は第８図に示されている。

この論理システムは第１図の垂直列アレイを用いて文字
を表示するための論理システムを修正したものである。

なお、これは単なる例であり、他の種々の論理システム
も、もちろん使用可能である。

例として、第３図の六角形ビーム・アレイを用いて文字
Ｅを表示することに関して第８図の論理回路の動作を説
明する。

第９図は六角形ビーム・アレイ３０と表示される文字Ｅ
との関係を示している。

第８図をみると分る様に、この論理回路は、一連の遅延
回路８０及び８４がなければ、第１図の垂直列ビーム・
アレイを用いる陰極線管において文字表示の制御を行な
うために使用可能である。

遅延回路８０乃至８４は、垂直列ビーム・アレイ中の同
じ番号のビームと比べてみたときの分散ビーム・アレイ
中のビームのオフセットを補償するために適当な遅延時
間を設定する。

表示すべき文字を表わす情報は入力線９２を介して文字
バッファ９０に送り込まれる。

文字バッファ９０はデータを一時的に記憶し、適当なと
きにシステムの他の回路へ送り出すための通常の装置で
ある。

文字バッファ９０の出力線には、ビーム・アレイ３０に
含まれるビームの数と等しい数の読出専用メモリ９４乃
至１００が接続されており、これらは順に第１走査線乃
至第７走査線に対応している。

これらのメモリ９４乃至１００は文字発生器を構成して
おり、それぞれ、個々の文字に関して、各走査点もしく
は画素において各ビームがオン及びオフのいずれになる
べきかを表わす情報を記憶している。

例えば、文字Ｅについて言えば、第１走査線に対応する
メモリ９４は、５つの走査点の全てにおいてビーム１が
オンになるべきことを示す情報を記憶している。

同様に、文字Ｅに関して、第４走査線に対応するメモリ
９７は、最初の４つの走査点においてだけビーム４がオ
ンになるべきことを示す情報を記憶している。

他の行２，３゜５．６．７に対応するメモリ９５．９６
．９８゜９９．１００も、同様に適当な情報を記憶して
いる。

従って、表示すべき特定の文字を表わす信号及び特定の
走査点を指示する信号が文字発生器としてのメモリ９４
乃至９５に供給されるならば、これらのメモリ９４乃至
９５は、適当な遅延時間の後にビームのオン−オフを制
御する１組の出力信号を生じる。

なお、分散ビーム・アレイではなく、垂直列ビーム・ア
レイが用いられる場合には、この出力信号はビームのオ
ン−オフを直接制御する様に用いられる。

表示すべき文字を表わす信号は文字バッファ９０から線
１０２を介してメモリ９４乃至１００に供給される。

走査点即ち画素を指示する信号は、画素計数器１０４か
ら線１０５を介して各メモリに供給される。

画素計数器１０４は、クロック１０６、文字計数器１０
８、及び文字行計数器１１０を含む表示タイミング・シ
ステムの１部分である。

クロック１０６はクイミノグ・パルスを継続的に画素計
数器１０４に与える。

画素計数器１０４は、１文字の水平方向の複数の画素及
び文字間のスペースのための１画素を数える毎にリセッ
トする様になっている。

例えば、第９図に示すように各文字が水平方向において
５つの画素を含むならば、これにスペースのための１画
素を加えて、画素計数器１０４は６まで計数する毎に線
１１２に信号を生ずるとともにリセットする。

又、計数器１０４の順次の各カウンタは読出専用メモリ
９４乃至１００へ送られて、アドレスすべき画素を指定
する。

線１１２に生ずる信号は文字計数器１０８に与えられる
。

文字計数器１０８は各文字行の文字位置に関する計数を
行なう。

例えば各文字行が８０個の文字位置を含むならば、文字
計数器１０８はカウント８０毎にリセットするとともに
、文字行計数器１１０へ通じる線１０９に信号を生じる
。

各文字位置の初めに、文字計数器８０は線１１１を介し
て文字バッファ９０にカウントを与える。

文字バッファ９０は、このカウントに応じて、表示すべ
き文字を表わす信号を読出専用メモリ９４乃至１００へ
送り出す。

文字行計数器１１０はｌフレーム内の文字行に関する計
数を行なう。

例えば１フレームが２４本の文字を含むならば、文字行
計数器１１０はカウント２４毎にリセットする。

又、文字行計数器１１０は各行カウントを線１１４を介
して文字バッファ９６に与える。

前述の様に、分散ビーム・アレイを用いる場合、読出専
用メモリ９４乃至１００の出力信号のうちの幾つかは、
ビームのオン−オフを制御する様に用いられる前に遅延
させる必要がある。

この実施例では、ビーム２及び５だけは読出専用メモリ
９５及び９８の出力信号によって直接制御される様にな
っている。

他のビームを制御するための出力信号は、ビームが適切
な束査点もしくは画素上にあるとき、ビームを制御でき
る様に、ビーム２及び５の位置を基準とする個々のビー
ムのオフセットに応じた時間だけ遅延させられる。

ビーム１のオフセットは３画素であるから、遅延回路８
０は読出専用メモリ９４から生じるビーム制御信号を３
画素分だけ遅延させる様になっている。

同様に、遅延回路８２及び８４も、ビーム４及び７に関
するビーム制御信号を３画素分だけ遅延させるようにな
っている。

残りの遅延回路８１及び８３は、ビーム３及び６に関す
るビーム制御信号を６画素分だけ遅延させる。

遅延時間が画素を単位とする整数で規定される様に、全
ての遅延回路はクロック１０６の制御の下に動作する。

以上の様に、第８図の論理システムは本発明に従って分
散ビーム・アレイを用いて文字を表示するのに有効であ
る。

実施例として示した様に、本発明は陰極線管に関して実
施するのに適しているが、これに限らず、電子ビーム・
パターンを用いる種々の分野において実施可能である。

例えば、半導体ウェハ上にパターンを描くために電子ビ
ームを用いる半導体回路製造分野において実施すること
が考えられる。

又、実施にあたって種々の変更も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のマルチ・ビーム陰極線管において用いら
れる垂直列ビーム・アレイ及びそれを偏向させることに
よって表示される文字Ｅを示す図、第２図は従来のマル
チ・ビーム陰極線管における典型的なカソード−グリッ
ド構造を部分的に破断した形で示す図、第３図は本発明
による分散ビーム・アレイの１態様を示す図、第４図は
本発明による分散ビーム・アレイの別の態様を示す図、
第５図は本発明による分散ビーム・アレイの更に他の態
様を示す図、第６図は本発明に従って分散ビーム・アレ
イを生ずるためのカソード−グリッド構造を部分的に破
断した形で示す図、第７図は本発明を実施し得る陰極線
管を示す図、第８図は分散ビーム・アレイの制御のため
の論理システムを示す図、第９図は第３図の分散ビーム
・アレイによって文字Ｅを表示する態様を示す図である
。 ３０．３１及び３２・・・・・・分散ビーム・アレイ、
４０・・・・・・シートカソード、４４・・・・・・制
御グリッド、４８・・・・・・遮蔽グリッド、６８・・
・・・・加速装置、７０・・・・・・集束装置、７２・
・・・・・偏向装置、８０乃至８４・・・・・・遅延回
路、９０・・・・・・文字バッファ、９４乃至１００・
・・・・・読出専用メモリ、１０４・・・・・・画素計
数器、１０６・・・・・・クロック、１０８・・・・・
・文字計数器、１１０・・・・・・文字行計数器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ それぞれ異なった走査線に対応づけられる複数σ電
   子ビームによって形成される電子ビーム・アレイで゛あ
   って、該電子ビーム・アレイの全体的な輪郭線上にあり
   且つ相互の間隔か最も大きな１対の点を結ぶ第１の線分
   と該第１の線分をほぼ２等分する様に直交し且つ上記輪
   郭線上の別の１対の線を結ぶ第２の線分とが類似の長さ
   を有する様な分散電子ビーム・アレイを形成する複数の
   電子ビームを生ずる装置と、 それぞれ一連の走査点を含む平行して離隔された複数の
   走査線に沿って上記複数の電子ビームを動かすための偏
   向装置と、 所望の電子ビーム・パターンを生ずる様に個々の走査点
   において上記複数のビームを選択的に制御する装置と、 を有する電子ビーム・パターン発生装置。