JPS588543B2 - 後段加速型陰極線管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、後段加速型陰極線管に関し、更に詳細にはメ
ッシュ電極を除去した構造の後段加速型．陰極線管に関
する。

従来の一般的な後段加速型陰極線管は、電子銃から放射
された電子ビームを垂直又は水平に偏向させた後に、平
面メッシュ又は曲面メッシュとバルブ内壁の後段加速電
極とによる後段加速電界によって加速することにより、
螢光スクリーン上に輝度を増大させたスポットを得るよ
うに構成されている。

しかし、この種の陰極線管には、メッシュのためにスポ
ットの分解能及び電子銃効率が悪化するという欠点、及
びメッシュに当って出る２次電子によるハレーションが
スクリーン面に生じるという欠点があった。

この種の欠点を解決するためにメッシュを使用しない陰
極線管として、例えば特公昭４４−３１６１３号公報に
開示たれている２つの四極レンズと半球形電極との構成
によりメッシュを省いたものがある。

しかし，この形式の陰極線管には、偏向角が大きくなる
のでスクリーン面の端でボケが生じてスポットの一様性
が悪くなるという欠点、電子銃効率がメッシュを使用し
たものより悪くなるという欠点、更にパターン壬を補正
するために２枚の電極を追加配置しなければならないと
いう欠点があった。

そこで、本発明の目的は、上述の如き欠点を除去したメ
ッシュ無しの後段加速型陰極線管を提供することにある
。

上記目的を達成するための本発明は、電子銃と、該電子
銃から放射された電子ビームを第１の方向と該第１の方
向に直交する第２の方向とに偏向する偏向系と、該偏向
系よりも後段に設けられた少なくとも１つの後段加速電
極と、該後段加速電極の近傍に配置され且つ断面形状略
矩形の扁平な筒状に形成され且つ前記矩形の長手方向が
前記第２の方向に一致し前記長手方向に直交する方向が
前記第１の方向に一致するように配された電子レンズと
、前記電子銃から放射された前記電子ビームを衝撃させ
るターゲットとを少なくとも具備して構成され、前記電
子レンズは少なくとも３分割されて少なくとも第１、第
２、及び第３の電極を有し、前記第１の電極は第１、第
２、第３及び第４の面を有して前記電子ビームが通過可
能な筒状に形成され且つ前記長手方向に延びる前記第１
の電極の前記第１及び第３の面のターゲット側の端が曲
率を有した凹状又は凸状に形成され、前記第２の電極は
第１、第２、第３、及び第４の面を有して前記電子ビー
ムが通過可能な筒状に形成され且つ前記長手方向に延び
る前記第２の電極の前記第１及び第３の面の電子銃側の
端が曲率を有した凸状又は凹状に形成されていると共に
前記第２の電極の前記第１及び第３の面のターゲット側
の端が曲率を有して凸状又は凹状に形成され、前記第３
の電極は第１、第２、第３、及び第４の面から成る筒状
部と前記筒状部のターゲット側開口を前記電子ビームの
通過を許容する幅のスリットを有して閉塞する第５の面
とを有し且つ前記長手方向に延びる前記第３の電極の前
記第１及び第３の面の電子銃側の端が曲率な有した凹状
又は凸状に形成され、前記スリットは前記第５の面の中
央にて前記第２の方向に延びるように配置され、前記電
子ビームを前記第１の方向に収束させるレンズ作用を前
記スリットに生じさせると共に、前記偏向系によって前
記第１の方向に振られた電子ビームの進行方向を前記電
子レンズ内で反転して偏向拡大し且つ前記偏向系によっ
て前記第２の方向に振られた電子ビームを前記電子レン
ズ内で偏向拡大するように前記第１、第２、及び第３の
電極に電圧を供給する構成とされていることを特徴とす
る後段加速型陰極線管に係わるものである。

上記発明によれば、第１の方向に振られてきたビームを
電子レンズ内で反転させることによって生じる管面上で
のボケをスリットに於ける収束レンズ作用で打ち消すこ
とが可能であるので、ビームを第１の方向に振ってもス
ポットのフォーカス状態の変化即ち管面上でのボケが極
めて少なくなる。

従って、電子レンズの小型化が可能になる。即ち、電子
レンズを大口径に構成し、収差の少ない中央近傍を利用
すれば、収差の問題はなくなるが、必然的に電子レンズ
が大きくなる。

これに対して、本発明のようにスリットに於ける収束レ
ンズ（凸レンズ）作用でこれより前段の収束レンズの収
差を打ち消せば、電子レンズの中央近傍のみを利用する
ことが不要になり、電子レンズの小型化が可能になる。

また、第３の電極にスリットを有する第５の面を設けて
いるので、後段加速電極に基づく電界が電子レンズの内
部に深く入り込むことが阻止される。

そして、スリットの部分に第１の方向に対して収束レン
ズ作用が生じるように第３の電極の電位を設定するので
、第３の電極の電位を後段加速電極の高い電位よりもは
るかに低い電位にすることが可能になる。

従って、電子レンズの電極間の絶縁が容易になり、且つ
小型化も可能になる。

以下、図面を参照して本発明の実施例について述べる。

本発明の第１の実施例に係わる波形観測用静電集束静電
偏向型陰極線管は、第１図に示す如く、真空外壁１内に
カソード２、第１グリッド３、第２グリッド４、第１陽
極５、第２陽極６、垂直偏向板７、水平偏向板８、３分
割扇状箱形電子レンズ９、後段加速電極１０、及び螢光
表示スクリーンとしてのターゲット１１を設けることに
よって構成されている。

従って、この陰極線管にはメッシュ電極が設けられてお
らず、この代りに３分割扇状箱形電子レンズ９が設けら
れている。

３分割扇状箱形電子レンズ９な除いた部分は、公知の構
成であり、例えばカソード２には−２ｋＶ、第１グリッ
ド３には−２１００〜−２０００Ｖ，第２陽極６に−２
００〜２００Ｖ，第２グリッド４にはＯＶ、管壁に設け
られた導電性被覆から成る第３陽極としての後段加速電
極１０には１２ｋＶが印加される。

この陰極線管において、カソード２から放射された電子
ビームは、第１グリッド３にてビーム量が制御されなが
ら第２グリッド４に入り加速され、次に第２グリッド４
、第１陽極５、第２１８６で構成されるユニポテンシャ
ルレンズにより集束され、次に垂直偏向板７と水平偏向
板８とから成る静電偏向系で上下左右方向に振られ、し
かる後本発明に係わる京分割扇状箱形電子レンズ９を通
過してターゲット１１に到達する。

３分割扇状箱形電子レンズ９は、第２図〜第７図に示す
如く第１の電極１２と第２の電極１３と第３の電極１４
との組合せから成り、全体として扇状箱形に金属で構或
されている。

このような電子レンズ９は、扇状箱形体をキャップに対
応する部分で切断することによって得られる。

尚第１の電極１２は第１、第２、第３、及び第４の面１
５，１６，１７，１８を有して電子ビーム通過可能な筒
状に形成されている。

また第２の電極１３は第１、第２、第３、及び第４の面
１９．２０，２１．２２を有して電子ビーム通過可能な
筒状に形成され第１の電極１２に隣接配置されている。

また第３の電極１４は第１、第２、第３、及び第４の面
２３，２４，２５，２６から成る筒状部と該筒状部のタ
ーゲット側の開口を電子ビームの通過を許容する幅のス
リット２７を有して実質的に閉塞する第５の面２８とを
具備して第２の電極１３に隣接配置されている。

上記第１、第２、及び第３の電極１２，１３．１４は扇
状箱形体を単純に３分割したものではなく、第１の電極
１２の互に対向する第１及び第３の面１５，１７のター
ゲット側の端２０が電子銃（カソード）方向に湾曲して
いる即ち端２９が円の一部又は楕円の一部のような曲率
を有して凹状に湾曲している。

またこの第１の電極１２の互に対向する第２及び第４の
面１６．１８のターゲット側の端３０はターゲット方向
に突出している。

即ち端３０が円の一部又は楕円の一部のような曲率な有
して凸状に突出している。

第２の電極１３は均一な幅の微小キャップ３１を有して
第１の電極１２に隣接しているので、第２の電極１３の
電子銃（カソード）側の端は第１の電極１２のターゲッ
ト側の端に対応した形状に形成されている。

これを詳しく述べると、第２の電極１３の互に対向する
第１及び第２の面１９，２１の電子銃（カソード）側の
端３２は電子銃方向に円の一部又は楕円の一部のような
曲率を有して凸状に突出している。

また第２の電極１３の互に対向する第２及び第４の面２
０，２２の電子銃側の端３３はターゲット方向に円の一
部又は楕円の一部のような曲率な有して凹状に湾曲して
いる。

第２の電極１３の第１及び第３の面１９，２１のターゲ
ット側の端３４は曲率を有してターゲット側に凸状に突
出し、該第２の電極１３の第２及び第４の面２０．２２
のターゲット側の端３５は曲率な有して電子銃（カソ一
ド）側に突出している。

第３の電極１４は均一幅の微小ギャップ３６を有して第
２の電極１３に隣接配置されているので、電子銃側の端
の形状は第２の電極１３のターゲット側の端の形状に対
応している。

これを詳しく述べると、第３の電極１４の第１の面２３
とこれに対向する第３の面２５と電子銃側の端３７は曲
率を有して凹状に湾曲し、第２の面２４とこれに対向す
る第４の面２６の電子銃側の端３８は曲率を有して凸状
に突出している。

上述の電子レンズ９の幾何学的大きさを例示すると、縦
８ＣｒｒＬ．横１０Ｃｒｒ１の表示スクリーンを有する
陰極線管において、ターゲット側の面２８の高さが約１
３ｍｍ、この幅が約３５ｍｍ、スリット２３０幅が約６
關、ターゲット側の面２８から電子銃側開口３９までの
長さが約４２ｍｍ、電子銃側聞口３９０幅が約２０ｍｍ
、第１の電極１２の第１及び第３の面１５，１７の端２
９及び第２の電極１３の第１及び第３の面１９．２１の
端３２の曲率半径は約２７ｍｍ、また第１の電極１２の
第２及び第４の面１６．１８の端３０及び第２の電極１
３の第２及び第４の面２０．２２の端２３０曲率半径は
約１０朋、第２の電極１３の第１及び第３の面１９，２
１のターゲット側の端３４及び第３の電極１４の第１及
び第３の面２３，２５の電子銃側の端３７の曲率半径は
約１７ｍｍ、第２の電極１３の第２及び第４の面２０．
２２のターゲット側の端３５及び第３の電極１４の第２
及び第４の面２４，２６の電子銃側の端３８の曲率半径
は約１０ｍｍである。

次に、電子レンズ９の動きを第８図〜第１１図を参照し
て説明する。

第１及び第３の電極１２，１４に例えばＯｖ、第２の電
極１３に例えば−８００Ｖ〜−１０００Ｖの電圧を印加
して電子レンズを構成すれば、第８図に示す如く垂直方
向（第１の方向）に振られた電子ビーム４０又は電子ビ
ーム４１は点線で示すように進まずに、電子レンズ９の
中で進行方向が反転して実線で示す方向に進み、スリッ
ト２７を通ってターゲット１１に到達する。

また第９図に示す如く水平方向（第２の方向）に振られ
た電子ビーム４２又は電子ビーム４３は点線で示すよう
には直進せず、偏向角が拡大されて実線で示す方向に進
み、スリット２７を通ってターゲット１１に到達する。

ところで、スリット２７における水平方向の電位分布は
、第１０図の等電位線４４で示すようになり、電子ビー
ム４５．４６に対して殆んど影響を与えない。

従って集束されてきた電子ビーム４５．４６はターゲッ
ト１１上で集束する。

他方、スリット２７における垂直方向の電位分布は第１
１図の等電位線４７で示すようになり、スリット２７の
近傍に凸レンズが形成される。

このため、集束されてきた電子ビームは電子レンズ９内
で一度フォーカスしてから発散傾向になったところでス
リット２７の近傍の凸レンズ作用を受けてターゲット１
１上に集束する。

この場合、軸上の電子ビーム４８には凸レンズ効果が強
く作用し、上方向からスリット２７に向って進む電子ビ
ーム４９及び図示されていない下方向からスリツト２７
に向って進む電子ビームには凸レンズ効果が弱く作用す
る。

従って、電子レンズ９内に第１１図で鎖線で示す如く第
１結像点５０が弓形に形成されていても、電子ビーム４
８，４９はターゲット１１上に集束する。

もし、スリット２７における凸レンズが無いとすれば、
電子ビーム４８．４９は第１１図の点線５１上に集束し
、電子ビーム４９についてはオーバーフォーカスとなり
、スクリーンの上下においてボケが生じる。

従ってこの陰極線管においてスリット２７は極めて重要
な役目を有し、第１結像点５０が弓形であってもこれを
補正することが可能な幅及び位置に設けなければならな
い。

また電子レンズ９内での電子ビーム進行方向の反転位置
との兼合いでスリット２７の幅及び位置を決定しなけれ
ばならない。

即ち、反転で進む電子ビームの実質的に総てが通過す乏
ことが可能なようにスリット２７を設けなければならな
い。

この電子レンズ９において、第１の電極１２の第２及び
第４の面１６．１８の端３０及び第２の電極１３の第２
及び第４の面２０．２２の端３３が夫々第１及び第３の
面と反対方向に突出又は湾曲し、また第２の電極１３の
第２及び第４の面２０，２２の端３５及び第３の電極１
４の第２及び第４の面２４．２６の端３８が夫々の第１
及び第３の面と反対方向に突出又は湾曲しているのは、
水平方向に偏向された電子ビームの偏向角を更に拡大す
るだけでなく、パターン歪をなくすためである。

もし、端３０，３３，３５．３８の形状を考慮しなけれ
ば、スクリーンの左右でパターンがビンタッション即ち
弓形になる。

上述から明らかなように本実施例によれば、筒状の電子
レンズ９のターゲット側の面にスリット２７を設け、こ
のスリット２７の近傍の凸レンズ効果を利用するので、
垂直方向に振られた電子ビームをターゲット１１上に集
束することが可能になり、上下ボケの少ない表示が可能
になる。

また電子レンズが３分割にされているので、電子ビーム
の進行方向の反転及び偏向角度の拡大を多段で行うこと
が可能になり、調整が容易になる。

またメッシュがないので、電子銃効率が約５０係向上す
る。

また垂直（上下）方向に振られた電子ビームは電子レン
ズ９内で大きく反転され、左右方向に振られた電子ビー
ムは偏向角が拡大されるため、偏向感度を垂直及び水平
の両方向とも３０〜４０％向上させることが可能になる
。

次Ｋ、本発明の別の実施例及び変形例について述べる。

但し、第１の実施例と共通する部分には同一の符号を付
してその説明を省略する。

第１２図は本発明の第２の実施例に係わる電子レンズ９
ａを示すものである。

この電子レンズ９ａにおいては、箱が一方から他方に向
って扇状に広がっておらず、矩形状に形成されている。

この場合は第１、第２及び第３の電極１２，１３，１４
の側面が電子ビームから遠くなるので、端３０．３３，
３５．３８の曲率半径は直線に近づくように大きくなる
。

このように構成しても，第１の実施例と同様の作用効果
を得ることができる。

第１３図は本発明の第３の実施例に係わる電子，レンズ
９ｂを示すものである。

この実施例では、ターゲット側の第５の面２８をターゲ
ット側に曲率を有して突出させることによってレンズ効
果を調整している。

このように構成しても第１の実施例と同様の作用効果を
得ることができる。

第１４図は本発明の第４の実施例に係わるレンズ９ｃを
示すものである。

この実施例では第３の電極１４をターゲットに向ってラ
ッパ状に広がる形態にしたものである。

このように形成しても第１の実施例と同様の効果を得る
ことができる。

第１５図は本発明の第５の実施例に係わる電子レンズ９
ｄを示すものである。

この実施例では、第１、第２、及び第３の電極１２，１
３．１４の分割の曲線を第１実怖例と逆にし、第１及び
第３の電極１２．１４に例えばＯｖの電圧を印加し、第
２の電極１３に例えば＋２５００〜＋３０００Ｖの電圧
を印加するように構成したものである。

この実施例によっても第１の実施例と同様な作用効果を
得ることができる。

第１６図は本発明の第６の実施例に係わる扇状楕円筒形
電子レンズ９ｅを示すものである。

この電子レンズ９ｅはこの断面が扁平な略楕円状になる
ように形成されたものである。

このように形成しても、実質的に第１の電極１２には第
１、第２、第３及び第４の面１５．１６．１７．１８が
生じ、第２の電極１３には第１、第２、第３及び第４の
面１９，２０，２１，２２が生じ、第３の電極１４Ｋは
実質的に第１、第２、第３及び第４の面２３，２４，２
５．２６が生じる。

そこで、各面の端２９，３０，３２，３３，３４，３５
，３７．３８は第１の実施例と同様に突出又は湾曲され
ている。

またターゲット側の第５の面２８にスリット２７が設け
られている。

このように構成しても第１の実施例と同様な効果を得る
ことができる。

以上、本発明の実施例について述べたが、本発明はこれ
等の実施例に限定されるものではなく、更に変形可能な
ものである。

例えば第１７図に示す如く集束レンズとして３組の四極
レンズ６１，６２．６３を有する陰極線管にメッシュを
設けずに、本発明に係わる電子レンズ９を設けてもよい
。

この第１７図の方式は、垂直方向の偏向拡大を四極レン
ズ６３で強め、また上下左右とも等しい集束角度でビー
ムを集束するようにしたものである。

この場合、レンズ６１のビーム進行方向を基準にして左
右の電極に例えばＯ〜−４００Ｖ，レンズ６１の上下の
電極に例えば＋４００Ｖ、レンズ６２の左右の電極に例
えば＋４００ｖ、レンズ６２の上下の電極に例えばθ〜
−４００Ｖ，レンズ６３の左右の電極に例えば−１００
〜−３００ｖ１レンズ６３の上下の電極に例えばＯｖを
印加する。

このようにしても第１の実施例と同様の作用効果を得る
ことができる。

また第１８図に示す如く第１の実施例の陰極管に四極レ
ンズ７１を追加した構造とし、電子ビームの進行方向を
基準にして左右の電極に例えば一１００〜−３００Ｖ、
上下の電極に例えばＯＶを印加して使用してもよい。

このように構成しても第１の実施例と同様な作用効果を
得ることができる。

また第５の面２８を平坦とせずに球面としてもよい。

また第１２図、第１３図、第１４図，及び第１６図にお
ける端２９，３０，３２，３３，３４３５，３７．３８
の湾曲方向を、第１５図と同様な方向に変更することも
可能である。

また第１、第２、及び第３の電極１２，１３．１４を円
や楕円以外の曲線にカットしてもよい。

また筒状電子レンズ９を実施例及び変形例のような曲率
な有して４分割又は５分割等の３分割以上にカットして
もよい。

また実施例及び変形例には静電集束型電子銃が示されて
いるが、これを電磁集束型電子銃としてもよい。

また実施例及び変形例の偏向系は静電偏向構成であるが
、電磁偏向構成としてもよい。

また実施例ではオシロスコープ用の陰極線管に本発明が
適用されているが、本発明を蓄積管にも適用可能である
。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１１図は本発明の第１の実施例に係わる陰極
線管を示すものであり、第１図は陰極線管の概略断面図
、第２図は電子レンズを説明的に示す斜視図、第３図は
電子レンズの平面図、第４図は、電子レンズの側面図、
第５図は第１の電極の左側面図、第６図は第３の電極の
右側面図、第７図は第３図の中央縦断面図、第８図は電
子ビームが垂直方向に振られた場合における電子レンズ
の作用を説明的に示すビーム軌跡図、第９図は電子ビー
ムが水平方向に振られた場合における電子レンズの作用
を説明的に示すビーム軌跡図、第１０図はビームの水平
方向の変化とスポット関係を示すビーム軌跡図、第１１
図はビームの垂直方向の変化とスポットとの関係を示す
ビーム軌跡図である。 第１２図、第１３図、第１４図、第１５図、及び第１６
図は第２、第３、第４、第５、及び第６の実施例に係わ
る電子レンズを説明的に示す斜視図である。 第１７図は陰極線管の変形例を示す断面図、第１８図は
陰極線管の別の変形例を示す断面図である。 同図面に用いられている符号において、１は垂直偏向板
、８は水平偏向板、９は電子レンズ、１０は後段加速電
極、１１はターゲット、１２は第１の電極、１３は第２
の電極、１４は第３の電極、２７はスリット、２８は第
５の面である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電子銃と、該電子銃から放射された電子ビームを第
   １の方向と該第１の方向に直交する第２の方向とに偏向
   する偏向系と、該偏向系よりも後段に設けられた少なく
   とも１つの後段加速電極と、該後段加速電極の近傍に配
   置され且つ断面形状略矩形の扁平な筒状に形成され且つ
   前記矩形の長手方向が前記第２の方向に一致し、前記長
   手方向に直交する方向が前記第１の方向に一致するよう
   に配された電子レンズと、前記電子銃から放射された前
   記電子ビームを衝撃させるターゲットとを少なくとも具
   備して構成され、 前記電子レンズは少なくとも３分割されて少なくとも第
   １、第２、及び第３の電極を有し、前記第１の電極は第
   １、第２、第３及び第４の面を有して前記電子ビームが
   通過可能な筒状に形成され且つ前記長手方向に延びる前
   記第１の電極の前記第１及び第３の面のターゲット側の
   端が曲率を有した凹状又は凸状に形成され、 前記第２の電極は第１、第２、第３、及び第４の面を有
   して前記電子ビームが通過可能な筒状に形成され且つ前
   記長手方向に延びる前記第２の電極の前記第１及び第３
   の面の電子銃側の端が曲率を有した凸状又は凹状に形成
   されていると共に前記第２の電極の前記第１及び第３の
   面のターゲット側の端が曲率を有して凸状又は凹状に形
   成され、前記第３の電極は第１、第２、第３、及び第４
   の面から成る筒状部と前記筒状部のターゲット側開口を
   前記電子ビームの通過を許容する幅のスリットを有して
   閉塞する第５の面とを有し且つ前記長手方向に延びる前
   記第３の電極の前記第１及び第３の面の電子銃側の端が
   曲率な有した凹状又は凸状に形成され、 前記スリットは前記第５の面の中央にて前記第２の方向
   に延びるように配置され、 前記電子ビームを前記第１の方向に収束させるレンズ作
   用を前記スリットに生じさせると共に、前記偏向系によ
   って前記第１の方向に振られた電子ビームの進行方向を
   前記電子レンズ内で反転して偏向拡大し且つ前記偏向系
   によって前記第２の方向に振られた電子ビームを前記電
   子レンズ内で偏向拡大するように前記第１、第２、及び
   第３の電極に電圧を供給する構成とされていることを特
   徴とする後段加速型陰極線管。 ２ 前記第１の電極の第２及び第４の面は，そのターゲ
   ット側の端が該第１の電極の第１及び第３の面のターゲ
   ット側の端の湾曲方向と反対方向に湾曲するように形成
   されたものであり、 前記第２の電極の第２及び第４の面は、その電子銃側の
   端が該第２の電極の第１及び第３の面の電子銃側の端の
   湾曲方向と反対方向に湾曲するように形成され且つその
   ターゲット側の端が該第２の電極の第１及び第３の面の
   ターゲット側の端の湾曲方向と反対方向に湾曲するよう
   に形成されたものであり、 前記第３の電極の第２及プ第４の面は，その電子銃側の
   端が該第３の電極の第１及び第３の面の電子銃側の端の
   湾曲方向と反対方向に湾曲するように形成されたもので
   ある特許請求の範囲第１項記載の後段加速型陰極線管。 ３ 前記筒状電子レンズは、扇状箱形に形成されたもの
   である特許請求の範囲第１項又は第２項記載の後段加速
   型陰極線管。 ４ 前記筒状電子レンズは、扁平な箱形に形成されたも
   のである特許請求の範囲第１項又は第２項記載の後段加
   速型隘極線管。 ５ 前記筒状電子レンズは、この断面が扁平な楕円に近
   い略矩形になるように形成されたものである特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載の後段加速型陰極線管。