JPS603840A - 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ｉ（）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によシフロスオーバ
５をつクシ、Ｇ２電極３と集束電極たるＧ３電極６との
間に生成されるプ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と最終加速電極だる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、蛍光体スクリーン面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５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
ォーカスレンズ了か生成されるが、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。Ｇ、電極６内における軸上
電位分布はＹｆｏｃと略一定であるが、０３電極６とＧ
４電極８との間における軸上電位は高電位Ｖａへと＠、
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雑である
が、大ビーム電流時には第３図に数本の線でもって代表
的に示す電子軌道１２〜１７を通る。電子軌道１２〜１
７がす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だ熱電子の軌道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だ熱電子の軌道１６，１了は陰
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−ヒ
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によって蛍
光体スクリーン面１ｏ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が存在するだめに、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同図中に破
線で示したよ　１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。

い壕、虚像クロスオーバの直径をｄＯとすると、蛍光体
スクリーン面１０に生じるビームスポット−１の径ｄｓ
は次の関係式で表わすことができる。

ここで、Ｍはメインレンズの倍率、Ｃ８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９径を示し、Ｍは次式で表わされる。

／こだし、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の中心と蛍光体スクリーン
面１０との間の距離、Ｖ　ｆｏｃばＧ３電極電位、Ｖａ
ばＧ４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０内は受像管のサイズと動作条件とによって決
まり、Ｃｓは使用するレンズの口径にょって決まる。

電子ビームの拡がり径りは、第１項ではＤ呵、第２項で
はＤ３のかたちで入−ているから〜ｄｓが最小となるよ
うなりの値か存在し、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　ｅ　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Ｃｒ３”ｉ
（ｉ極との間の電位の上昇を急峻にするとａｅｄｏを小
さくすることができる。第４図はＧ２電極とＧ、電１１
）ｉとの間隔を小さくしたときにａｅｄｏが減少する様
子を示しだもので、ａとｄｏとが単独でとのように変化
するかがわかる。Ｇ２電極と０３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
の減少度合かより著しいので両者の積ａ　ａ　ｄｏ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
減少するだめである。

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１ｏ”１７ｃｍからであり、この値が太きいＩマと大
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シ、これが蛍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５　、Ｘ　１０５Ｖ／ｃｍである
００□電極と０３電極との電位差を８ＫＶとすると、前
記値の電位傾度を与えうるＧ２電極とＧ３電極との間隔
は０．８ｍｍから０．２ｍｍ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、蛍光体スクリーン面
上でのビームスポット径を縮小させ得ない。それは、Ｇ
、、−Ｇ３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一電子ビーム径り
のゎずかな増大でも影響が大きく、（３）式第１項のａ
＊ｄ。

をせっかく減少させても、ビームスボッ）ｆｉｄｓ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、Ｇ３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０３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　＊　ｄ。

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　１極
側から最終加速電極としての０６電極側へと順次に配設
されたＧ２電極、Ｇ３電極、Ｇ４電極およびＧ、電極を
備え、 ０２電極のアパーチャ径をＤ２ Ｇ３電極のアパーチャ径をＤ３ Ｇ、電極のアパーチャ径をＤ４ Ｇ２電極と０３電極との間隔をＣｌ２３Ｇ３電極と０４
電極との間隔を９３４ とするとき、 Ｄ２（Ｄ３≦２Ｄ２．Ｄ３≦Ｄ４≦２Ｄ。

０．５　Ｄ２　＜　（Ｊ２３≦１．５　Ｄ２．０，２　
Ｄ３≦ｑ３４　＜　１．５　Ｄ３の関係式が成立し、Ｇ
４電極にはＧ３電極およびＧ５電極に対するフォーカス
電位よりも低い電位が与えられ、軸上電位分布はＧ３電
極領域で極大値をと−たあとＧ４電極領域にかけ漸減し
て極小値をとり、Ｇ４電極からＧ６電極にいたる領域で
連続的に上昇し、Ｇ２電極と０３電極とで強い集束レン
ズを生成させ、Ｇ３電極と０４電極とで強い発散レンズ
を生成させる構成となすのであり、これを以下図面に示
しだ実施例とともに詳しく説明する。

実施例の説明 第５図に示す電子銃は、制御電極としてのＧ１電極２側
から最終加速電極としてのＧ、電極２１側へと順次に配
設されたＧ２電極３、Ｇ３電極２２、Ｇ、電極２３およ
びＧ、電極２４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０３電極２２は、Ｇ２電極３に対
し１０５Ｖ　／ｃｍ〜５　Ｘ　１　ｏ５Ｖ／ｃｍｔ７）
電位傾度となるように近接配置されている。

Ｇ４電極２３はカップ状に形成されているが、Ｇ。

電極２４およびＧ６電極２１は円筒状で、Ｇ、電極２２
とＧ５電極２４とは管内で相互に接続されていて６Ｋｖ
〜１０Ｋｖ程度ノア　、ｔ−−１）７．電位（Ｖｆｏｃ
　）が与えられる。まだ、Ｇ４電極２３にはフォーカス
電位（Ｖｆｏｃ）よりも低い電位が力えられ、Ｇ６電極
２１には約３０ＫＶの高電位（Ｖａ）が力えられるので
、軸上電位分布は第６図に示すようなものとなる。

すなわち、軸上電位分布はＧ３電極２２のアパーチャ２
６内でフォーカス電位（ｖｆｏｃ　）まで上昇したのち
、Ｇ４電極２３にかけて漸減し、Ｇ４電極２３、Ｇ、電
極２４およびＧ６電極２１の３電極にまたがる領域で連
続的に上昇し、Ｇ６電極２１内で高電位（Ｖａ）に達す
る。

一方、第７図に示すように０２電極３のアパーチャ径を
Ｄ２、Ｇ３電極２２のアパーチャ径をＤ３、Ｇ４電極２
３のアパーチャ径をＤ４、Ｇ２電極３とＧ３電極２２と
の間隔を（Ｊ２３．０３電極２２とＧ、電極２３との間
隔を９３４とするとき の関係式が成立するように寸度設定されている。

まだ、Ｇ３電極２２の板厚ｔ３はｔ３′；Ｄ３と比較的
大きいｎ このような構成によると、Ｇ２電極３とＧ３電極２２と
の間に強い集束レンズ２６が生成され、Ｃｘ３電極２２
とＧ４電極２３との間に強い発散レンズ２７が生成され
るので、大ビーム電流時のａ＊ｄｏが減少し、ビーム発
散角ａが増大する。

Ｇ４電極２３の電位はフォーカス電位（Ｖｌｏｃ）より
も低いから、従来の電子銃構成に比して焦点距離が短小
となる。このことは、ビーム形成部における軸上電位分
布を急峻に上昇させ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１、ビー
ム発散角ａが増大してもメインレンズ２８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−
ｄｏを減少させ得るのであるから、ビームスポット径ｄ
ｓを縮不化しうることか判かる、 また、メインレンズ２８のレンズ電界が広い範囲にわた
ってゆるやかに分布するだめ、メインレンズの球面収差
は少なく、これは（３）式の第２項の　。

収差係数Ｃｓが小さくなることを意味するから、この効
果によってもビームスポット径ｄｓは小さくなる。

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
部におけるレンズ球面収差の減少、虚像クロスオーバの
径小化およびメインレンズ球回収　１差の減少という効
果があいまって、大ビーム電流−時においても径小のビ
ームスポットが得られ、良好な解像度特性を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の受像管装置の電子銃電極構成を示す図、
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Ｇ２
電極と０３電極との相互間距離に対するビーム発散角お
よび虚像クロンオーバ径の関係を示す特性図、第６図は
本発明を実施しだ受像管装置の電子銃の電極構成を示す
図、第６図は同電子銃の軸上電位分布図、第７図は同電
子銃の電極寸法を説明するだめの電極断面図である。 ３・・・・・・Ｇ２電極、２１・・・・・・Ｇ６電極、
２２・・・・・・Ｇ３電極、２３・・・・・・Ｇ４電極
、′２４・・・・・・Ｇ、電極。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 ＠２図 看４！１ＩＩＬ語嶋 第３図 第　４　１Ａ Ｇ２−　Ｇ３関蹄 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 制御電極としての０１電極側から最終加速電極としての
   ０６電極側へと順次に配設されたＧ２電極、Ｇ３電極、
   ＣＸ４電極およびＧ５電極を備え、Ｇ２電極のアパーチ
   ャ径をＤ２ Ｇ３電極のアパーチャ径をＤ３ Ｇ４電極のアパーチャ径をＤ４ Ｇ２電極七Ｇ、電極との間隔をＣＪ２３Ｇ３電極と０４
   電極との間隔を９３４ とするとき Ｄ２≦Ｄ３＜２Ｄ２　１　Ｄ３≦Ｄ４≦２Ｄ３０．５　
   Ｄ２≦ｇ、、３≦１．６　Ｄ２　、０．２　Ｄ３≦９３
   ４≦１．５Ｄ３の関係式が成立し、Ｇ４電極にはＧ３電
   極およびＧ、電極に対するフォーカス電位よりも低い電
   位か与えられ、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、
   Ｃｒ４電極からＧ６電極にいたる領域で連続的に上昇し
   、Ｇ２電極と０３電極とで強い集束レンズを生成させ、
   Ｇ３電極と０４電極とで強い発散レンズを生成させるこ
   とをｌ特徴とする受像管装置。