JPS6014733A - 受像管装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、高輝度時においても高い解像度が得られるよ
うに構成した受像管装置に関する。

従来例の構成とその問題点 一般に、受像管の解像度は絵素となるビームスポット（
輝点）の大きさに依存し、ビームスポット径が小さいほ
ど高い解像度が得られる。一方、ビームスポットはビー
ム電流の増大に伴って径大化するので、比較的大きいビ
ーム電流が流れる高輝度時にブルーミングを生じて解像
度が低下する。

これを図面により説明すると、第１図にはパイポテンシ
ャル形電子銃の電極構成が示されており、第２図には同
電子銃の軸上電位分布が示されている。陰極１から放射
された熱電子は、陰極１．制御電極としての０１電極２
および加速電極としてのＧ２電極３からなる三極部で生
成されるいわゆるカソードレンズ４によりクロスオーバ
６をつくり、Ｇ２電極３と集束電極たるＧ３電極６との
間に生成されるブリフォーカスレンズ７で予備集束作用
を受ける。そしてＧ３電極６と最終加速電極たるＧ４電
極８との間に生成されるメインレンズ９で最終的な集束
作用を受け、螢光体スクリーン面１０に射突してビーム
スポット１１を生成するのであり、ビームスポット１１
はクロスオーバ６の投影像である。

陰極１からＧ３電極６にいたる軸上電位分布はゆるやか
に上昇し、これによりカソードレンズ４およびプリフォ
ーカスレンズ７が生成されるが、両レンズ４，７は明確
に区別し難いので、以下の説明ではこの両レンズ領域を
ビーム形成部と呼称する。Ｇ３電極６内における軸上電
位分布はＶｆｏｃ　と略一定であるが、Ｃｒ３電極６と
０４電極８との間における軸上電位は高電位Ｖ、へと急
激に上昇し、ここにメインレンズ９が生成される。

前記ビーム形成部での熱電子の挙動は非常に複べて一点
で交差すれば理想的な径小のクロスオーバおよびビーム
スポットが生成されるのであるが、実際には陰極１の中
央部から放射された熱電子の軌道１２．１３は陰極１か
らもっとも遠い位置１８で交差し、陰極１の周辺部から
放射された熱電子の軌道１６．１７は陰極１に近い位置
１９で交差する。これは前記ビーム形成部でのレンズに
球面収差が伴っているからで、実際上のクロスオーバの
径は、理論的限界値に比べて著しく大きい値となる。

そして、このクロスオーバがメインレンズ９によって螢
光体スクリーン面１０上に投影されるのであるが、正確
にはプリフォーカスレンズ７が存在するために、第３図
に示すように実際に投影されるものはクロスオーバ（径
ｄ）の虚像であり、この虚像クロスオーバは第３図中に
破線で示したように電子軌道１２〜１７を逆方向へ延長
させたときの交点としてめられる。

いま、虚像クロスオーバの直径をｄＯとすると、螢光体
スクリーン面１０に生じるビームスポット１１の径ｄｓ
は次の関係式で表わすことができる。

１　。

ｄｓ　二ｄｏｘＭ＋　Ｃ１５Ｄ　・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・（１）ここではＭはメインレンズ
の倍率、Ｏ５はメインレンズの球面収差係数、Ｄはメイ
ンレンズでの電子ビームの拡がり径を示し、Ｍｉ４次式
で表わされる。

ただし、ａはビーム形成部から出る電子ビームの最大発
散角、Ｌはメインレンズ９の中心と螢光体スクリーン面
１０との間の距離、Ｖ、ｓはＧ５電極電位、ｖａ　は０
４電極電位を示す。

（２）式を（１）式に代入すると となる。

この式のに）内は受像管のザイズと動作条件とによって
決まり、Ｃ８は使用するレンズの口径によって決まる。

１ 電子ビームの拡がり径りは、第１項ではＤ　、第２項で
はＤ　のかたちで入っているから、ｄｓが最小となるよ
うなりの値が存在し、通常はその値に選ばれる。そして
、このような制約のもとでｄｓ　を小さくしようとする
と、第１項のａ−ｄＯを小さくしなければならないこと
になる。

本発明者らの研究結果によると、Ｇ２電極と０３電極と
の間の電位の上昇を急峻にするとａ−ｄｏを小さくする
ことができる。第４図はＧ２電極と０３電極との間隔を
小さくしたときにａ−ｄｏが減少する様子を示したもの
で、ａとｄｏとが単独でどのように変化するかがわかる
。Ｇ２電極と０５電極との間隔を小さくするとｄｏは著
しく減少し、ａは逆に増大するが、ｄｏの減少度合がよ
り著しいので両者の積ａ−ｄ（、は減少する。ｄｏがこ
のように減少するのは、電位の上昇が急峻になるとビー
ム形成部におけるレンズの球面収差が減少するためであ
る。

このような効果がはっきりと現われるのは、電位傾度で
約１０”　Ｖ／ｃｍからであり、この値が大きいほど大
電流時ビームスポットの径小化に有利である。しかし小
電流時ビームスポット径は逆に大きくなる。また、電位
傾度が大きくなり過ぎると、Ｇ２電極の表面から電界放
出による電子放射が起こり、これが螢光体スクリーン面
に射突して不本意な発光を生じる。

このように実用可能な電位傾度には上限があり、その値
は実験結果によると約６×１０５ｖ／Ｃｍであ隔は０．
８　朋から０．１６間となる。

しかし、このような電位傾゛度を従来の受像管電子銃の
ビーム形成部にそのまま適用しても、螢光体スクリーン
面上でのビームスポット径を縮小させ得ない。それは、
Ｇ２−Ｇ、間電位傾度を高めるとビーム発散角ａが増大
するためである。ビーム発散角ａが増大すると、メイン
レンズ９での電子ビーム径りが増大し、（３）式右辺第
２項のメインレンズ収差による寄与分が増大する。そし
て同第２項はＤの三乗に比例するので、１［子ビーム径
りのわずかな増大でも影響が大きく　、（３）式第１項
のａ・ｄｏをせっかく減少させても、ビームスポット径
ｄｓはかえって増大する結果となる。

電子ビーム径りの増大は、Ｇ５電極の長さを小さくする
ことによって避けられるが、フォーカス条件を満すため
に０５電極を短かくした分だけメインレンズ焦点距離を
短かくすることが必要となり、そのためにはＧ３電極電
位を下げなければならない。

そうすると、Ｇ２−Ｇ３間電位傾度が下ってしまい、電
極間隔をせっかく狭めたにもかかわらずａ−ｄｏの低減
効果は失われてしまう。

発明の目的 本発明は、前述のような従来の不都合を除去するために
なされたもので、低輝度域から高輝度域まで略一定径の
ビームスポットが得られる受像管装置を提供するもので
ある。

発明の構成 本発明の受像管装置は、制御電極としての０１電極側か
ら最終加速電極としての０５電極側へと順次に配設され
た０２電極、板状の０３電極および円筒状の０４電極を
備える。そして、Ｇ３電極は管内で０５電極に接続され
て高電位が与えられ、Ｇ４電極には前記高電位よりも低
い数ＫＶ　以下の電位が与えられる。そして軸上電位分
布は、Ｇ３電極領域で極大値をとったあとＣｒ４電極領
域にかけ漸減して極小値をとり、Ｇ４電極からＧ５電極
にいたる領域で連続的に上昇して、０３電極ないしＧ５
電極の電位の関与により実質的に単一の厚肉メインレン
ズを生成するのであり、これを以下図面に示した実施例
とともに詳しく説明する。

実施例の説明 第６図に示す電子銃は、制御電極としての０１電極２側
から最終加速電極としての０５電極２１側へと順次に配
設されたＧ２電極３．Ｇ５電極２２およびＧ４電極２３
を備えている。Ｇ２電極３は従来の電子銃における加速
電極と同様の構造を有しており、Ｇ２電極３に隣接する
板状のＧ３電極２２はＧ５電極２１に接続されており、
Ｇ２電極３に対し１ｏ５ｖ／Ｃｍ〜５　Ｘ　１０５Ｖ／
ｃｍ　の電位傾度となるように近接配置されている。Ｇ
４電極２３およびＧ５電極２１はいずれも円筒状のもの
で、Ｇ４電極２３にはＯＶ近くから数ＫＶまでの比較的
低い可変フォーカス電位ｖｆ０゜が与えられ、Ｇ５電極
２１には約３０　ＫＶの高電位ｖａが与えられる。第６
図にはＧ４電極２３とＧ５電極２１とが同一径として示
されているが、相互に異なる直径を有していてもよい。

とくにｖｆＯＣをＯｖ近傍で使用する場合には、Ｇ４電
極径はＧ５電極径よりも大きいことが望ましい。

このような構成によると、ビーム形成部における軸上電
位分布は急峻に上昇し、大ビーム電流時のａ−ｄｏが著
しく減少する一方、ビーム発散角ａが増大する。すなわ
ち、第６図に示すように軸上電位分布はＧ３電極２２の
電子ビーム通過孔２４内で極大値まで上昇し、Ｇ４電極
２３にかけて漸減する。そして、Ｇ４電極２３およびＧ
５電極２４の領域で連続的に上昇し、Ｇ５電極２１内に
いたって高電位Ｖ、に達（〜、一定となる。このため、
Ｇ５電極２２、Ｇ４電極２３およびＧ５電極２１の電位
の関与により複合レンズ電界が生じ、実質的に単一の厚
肉のメインレンズ２５が生成される。

Ｇ４電極２３内の軸上電位は従来の電子銃構成における
Ｇ３電極電位Ｖｇ３よりも低くなしうるから、焦点距離
を短小となしうる。このことは、ビーム形成部における
電位上昇を急峻に保ちながら虚像クロスオーバとメイン
レンズとの相互間距離を短小化できることを意味し、ビ
ーム発散角ａが増大してもメインレンズ２５でのビーム
径りを適正値に保つことが可能となる。そして、これを
（３）式に照らしてみると、ビーム径りを増すことなく
ａ−ａ（１を減少させ得るのであるから、ビームスポッ
ト径ｄｓ　を縮小化しうろことが判かる。

発明の効果 以上のように本発明の受像管装置によると、ビーム形成
部における電位傾度を増大させたので、回部における球
面収差の低減および虚像クロスオーバ径の縮少効果が得
られ、しかも、メインレンズ電界はＧ３電極、Ｇ４電極
およびＧ５電極の３電極が関与して短焦点となるので、
ビーム発散角が増大するにもかかわらずメインレンズで
の電子ビーム径を適正値に保ち得るのであり、大ビーム
電流が流れる高輝度時においても径小のビームスポット
が生成され、良好な解像度特性を得ることができる。ま
た、電子銃が短小となるので、管の全長を短縮できると
いう利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の受像管装置の電子銃の電極構成図、第２
図は同電子銃の軸上電位分布図、第３図は同電子銃のビ
ーム形成部における動作態様説明図、第４図は０２電極
と０５電極との相互間距離に対するビーム発散角および
虚像クロスオーバ径の関係を示す特性図、第６図は本発
明を実施した受像管装置の電子銃の電極構成図、第６図
は同電子銃の軸上電位分布図である。 １・・・・・・陰極、２・・・・・・Ｇ１電極、３・・
・・・・Ｇ２電極、２１・・・・・・Ｇ５電極、２２・
・・・・・Ｇ３電極、２３・・・・・・Ｇ４電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 制御電極としての０１　電極側から最終加速電極として
   の０５電極側へと順次に配設されたＧ２電極、Ｇ３電極
   およびＧ４電極を備え、板状の０５電極は高電位が与え
   られるｃ−５電極に管内で接続され、筒状の０４電極に
   は前記高電位よりも低い数ＫＶ以下の電位が与えられ、
   軸上電位分布はＧ３電極領域で極大値をとったあと０４
   電極領域にかけ漸減して極小値をとり、Ｇ４電極からＧ
   ５電極にいたる領域で連続的に上昇して、Ｇ５電極ない
   し一電極の電位の関与により実質的に単一の厚肉メイン
   レンズを生成することを特徴とする受像管装置。