JPS6129045A - 撮像管装置 - Google Patents

撮像管装置

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JPS6129045A
JPS6129045A JP14754084A JP14754084A JPS6129045A JP S6129045 A JPS6129045 A JP S6129045A JP 14754084 A JP14754084 A JP 14754084A JP 14754084 A JP14754084 A JP 14754084A JP S6129045 A JPS6129045 A JP S6129045A
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cathode
grating
grid
voltage
aperture
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JP14754084A
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Masanori Maruyama
丸山 優徳
Masamichi Moriya
森谷 雅道
Shinichi Kato
真一 加藤
Masakazu Fukushima
正和 福島
Ikumitsu Nonaka
野中 育光
Chihaya Ogusu
小楠 千早
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Hitachi Ltd
Japan Broadcasting Corp
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Hitachi Ltd
Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
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    • H01J29/00Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/46Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the ray or beam, e.g. electron-optical arrangement
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    • H01J29/46Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the ray or beam, e.g. electron-optical arrangement
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    • H01J29/46Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the ray or beam, e.g. electron-optical arrangement
    • H01J29/52Arrangements for controlling intensity of ray or beam, e.g. for modulation

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、憚像管装置に係り、特に通常動作では層流電
子ビームを発生し、必要に応じて大ビーム電流を確保で
きる撮像管装置に関する。
〔発明の背景〕
ビジコン形撮像管では、被写体照度に対応した電荷パタ
ーンを光導電膜上に発生させ、電子銃で、発生させた電
子ビームで光導電膜上を走査することにより、電荷パタ
ーンを順次放電し、この放電に対応した充電電流を信号
として外部に取り出している。被写体によυ1度発生し
た電荷は、通常は1回のビーム走査でその全量が完全に
放電されることはなく、この為に被写体がなくなっても
、次回以降の走査において残留電荷に対応した偽信号が
残像として発生し、動く被写体の画質を劣化させる。
特に、阻止形光導電膜を使用した撮像管においては、光
導電膜の有する静電容量と、走査電子ビームの有するビ
ーム抵抗との積で定まる時定数を持つ容量性残像が主体
である。ビーム抵抗は電子ビームを形成する電子群の速
度分布と等価であり、低残像を実現する電子ビームは、
電子群の速度分布が狭いことが必要条件となる。
陰極から放出される電子群はマックスウェル分布をした
速度分布をしているが、細いビームを形成する過程にお
いてビームの電流密度が上昇し、電子相互のクーロン力
によるエネルギ緩和現象によ多速度分布が拡大されるこ
とが知られている。
この現象はベージュ効果と呼ばれ、速度分布の拡大率は
ビームの軸上電流密度J (Z)に対し、はぼJ (Z
)1Aに比例することが知られている。
したがって、低残像を目的とする撮像管では、できる限
シビームの′電流密度上昇を抑える必要がある。このだ
め、陰極に対向する第1格子を陰極に対し正電圧で動作
させ、陰極から管軸に平行に電子を放出させ、電流密度
の高いクロスオーバを形成しない層流ビームを発生する
2極形電子銃が提案されている。(例えば特開昭50−
39869号公報、特開昭54−129871号公報を
参照のこと。)しかしながら、このような層流形の2極
電子銃においては、ビーム電流量は陰極の放出電流密度
に比例するため大きなビーム電流を得るには陰極の電流
密度が極めて大きくなり、ビーム電流量のダイナミック
レンジを拡大し被写体照度に対応させてビーム量を制御
する自動ビーム量最適化Automatic Beam
 Optimizer(ABOと略する)を行うととは
困難であった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、かかる層流形2極電子銃の欠点を除去
し、ビーム電流量のダイナミックレンジを拡大してAB
O動作を可能にすると共に低残像を達成し得る撮像管装
置を提供することにある。
〔発明の概要〕
口を有する第1格子および微小開口を有する第2格子で
構成すると共に、第1格子に陰極に対し正電圧を印加し
、第2格子に第1格子よυ高い正電圧を印加して第1格
子の微小開口部近傍に集束電子レンズを形成し、この集
束レンズの強度を第1格子に印加する電圧により制御し
て第2格子の微小開口を通過する電子ビームの電流量を
制御することを特徴とする。即ち、通常の動作時(1イ
ンチサイズの高精細用撮像管においては、基準信号電流
量は0.4μA〜0.5μAであシ、ビーム電流はこの
2倍〜3倍に設定される)には、第1格子の印加電圧を
陰極に対し数10Vと高く設定し、もって第1格子開口
部の集束レンズ作用を弱くして電子軌道が管軸にほぼ平
行な層流ビームを発生させる。次に被写体照度が上昇し
、大きなビーム電流を必要とするABO動作時(1イン
チサイズのj最像管では3〜4μAの電流量が必要であ
る)には、第1格子の印加電圧を低くシ、もって第1格
子開口部の集束レンズ作用を強くして電子をクロスオー
バさせることによシ大きなビーム電流を得るものである
。このように本発明の撮像管装置では、第1格子の印加
電圧を従来とは逆に、大きなビーム電流を発生する時に
低くする逆スイング1eyerse Swing 形(
R8形と略す)動作を行なうことが特徴である。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明する。
第1図は本発明に係るビジコン形撮像管装置の概略構成
を示す。図において1は陰極、2はヒータ、3は第1格
子、4は第2格子、5は第3格子、6はメツシュ状電極
を有する第4格子、7は光導電膜ターゲットであυ、こ
れらは真空外管8の内部に設置される。9は集束コイル
、10は偏向コイル、11はアライメントコイルである
。陰極1から放出された電子ビーム12は、第1格子3
、第2格子4で構成される電子銃で細く成形され、集束
コイル9で発生する磁界レンズによシターゲット7上に
結像され、偏向コイル10で発生する磁界によシ走査さ
れる。各電極への印加電圧は、真空外管8の一端に設け
られたステム13を介して外部から供給される。尚、こ
こでは電磁集束・電磁偏向形撮像管装置を例として示し
たが、本発明はビーム集束・偏向方式には関係なく、電
磁集束・静電偏向あるいは静電集束・電磁偏向等のどの
ような方式の撮像管装置にでも適用できる。
第2図及び第3図は本発明に用いられる2極形電子銃の
要部を示す拡大断面図である。23は第1格子3に設け
られた微小開口(アパーチャ)であり、陰極1から対照
された電子ビームの径を制限するものである。24は第
2格子4の開口であシ、34は第2格子4に設けられた
微小開口(アパーチャ)であシ、このアパーチャ34に
よシ次段の集束系へ放射される電子ビームの径及び発散
角が制御される。
陰極1としては、高い放出電流密度が得られるバリウム
含浸形陰極を用いると好適である。この陰極は多孔質タ
ングステンベレットにBad。
Ca、、 0 、 ktz Os (標準的な成分比4
:1:1)を含浸させ、タンタル等のスリーブ上端にベ
レットを溶着したものである。更に電子放出特性を向見 上する為にIr、O8等のj素をベレット表面にと高い
。第1格子3は対向する陰Il!i1の温度が高いこと
と、電極への流入電流が大きいことから、タンタル等の
高融点材料を用いるのが好適である。
陰極を基準として、第2格子4にはBcx−300■、
が印加される。第1格子3には基準直流電圧と被写体照
度に対応したABO動作用の電圧とが重ねて印加される
。これらの電圧の和Ec1を変化させることによシ、第
1格子のアパーチャ23近傍のレンズ作用が変化し、層
流ビーム120、クロスオーバビーム1−棒選択的に発
生させることができる。
第3図は第2図に示した電子銃の電極寸法を示した図で
ある。陰極1と第1格子30間隙をtl、第1格子3と
第2格子40間隙をtl、第1格子3の板厚を11、第
2格子4の実効的板厚をt6、第2格子のアパーチャ3
4の形成された部分の板厚をt3、アパーチャ23の直
径をd11第2格子開口24の直径をd2、第2格子の
アノく−チャ34の直径をd3とする。
第2格子4への印加電圧Ec2は300■とし、アパー
チャ34の直径d3は10μm1陰極−第1格子間隙L
 1 id、 o、 1 mmとする。これらの値は、
第7図に示す従来形電子銃において、第1格子印加電圧
が約30Vにてビーム電流として0.8μA(基準信号
電流0.4μAの2倍に相当する)が得られる寸法構造
である。他の寸法は第1格子板厚tI=0.1■、第2
格子板厚12=Q、5關、第2格子アパーチャ部の板厚
t 3 = 0.03 tran 、第1格子−第2格
子間隙1B = 0.2111m、第1格子のアパーチ
ャ直径dI=0.3mmとし、第2格子開口直径d2は
0.5 ttrm (実施例1)及びO,:1m(実施
例2)とした。
本発明装置で用いられる電子銃は、上記実施例に何等限
定されるものではないが、隘極−第1格子間隙t1を0
.05〜0.15咽、アパーチャ34の直径d3をo、
 o o s〜0.015+1111sアパーチヤ23
の直径d1を0.1〜0.5調とするのが好ましい。
第4図は第1格子の電圧Ec+に対して、第2格子のア
パーチャ34を通過する発生ビーム電流量1と、陰極中
心点の放出電流密度(陰極負荷と呼ばれる)ρCとを上
記の実施例1、実施例2及び従来例について各々示した
ものである。ここで発生ビーム電流量1は、実際の撮像
動作に利用されるビーム電流量の約4倍に相当する。こ
れは第1図に示したメツシュ状電極6の透過率が約50
%、更に光導電膜ターゲット7でのビーム利用率が50
%であることに起因している。従って基準信号電流量を
0.4μAとすると、通常動作時のビーム電流を0.8
μA(2倍ビーム設定)%ABO動作時動作−ム電流を
4μA(10倍ビーム設定)得るのに必要な電子銃で発
生すべきビーム電流量■慕は0.8 X 4 = 3.
2μAおよび4X4=16μAとなる。
図中にて実線は発生ビーム電流りを、点線は陰極負荷ρ
Cを示す。
第7図に示した従来例においては、陰極1と第1格子3
との間隙をt!とじ、第1格子の印加電圧をEclとす
ると、陰極負荷ρCは平行平板電極に対するChild
−I、angmuir  (7)式で与えられる。
従って第1格子微小開口14の直径をd斗とすれば、発
生ビーム電流は 1”=′・7d4′ で与えられる。このように従来例は、ρcCxEcI3
/2I m C1Ecl ””となシ、11増大は直接
ρC増大をまねくことになる。第4図には@極−第1格
子間隙L 1 = 0.1 mm、第1格子微小開口直
径d4 =10μmとした場合の従来例を示してあり、
発生ビーム電流lm=3.2μAを得るためKは第1格
子の印加電圧Ec1は約30Vとなり、この時の陰極負
荷ρCは4 A / cdlに上昇している。この特性
図から、従来例では大きなビーム電流量を必要とするA
BO動作が困難であることが分る。
これに対し、第2図及び第3図に示した電子銃では実施
例1,2ともに、第1格子電圧Ecl≧15Vで発生ビ
ーム電流■1がピーク値をとっておシ、この値は20μ
A以上の大きな値となシABO動作が可能なことを示し
ている。実施例1を例にとってみると、発生ビーム電流
lm=3.2μ人を得るためには、第1格子電圧Ec1
χ30Vに設定すればよく、この時陰極負荷ρcさ2.
5A// tellであ多層流ビーム電流量する。次に
第1格子−電圧Ec1を逆スイングし17Vに設定すれ
ばクロスオーバビームが形成され発生ビーム電流はl5
z16μAとな!DABO動作を行なうことができる。
この時陰極負荷ρCは1.5 A /cr/lと通常動
作実施例2(’g=o、s閣)について、ビーム発散角
特性を第5図に、電子軌道を第6図に示す。
第5図には第2格子の微小開口34を通過する□ ビームの発散角(熱分散効果を含む)を第1格子電圧E
cIに対して示した。Ecl ’:= 40 Vでは約
1度の発散角を持つ層流ビームとなっている。この1度
という値は熱分散効果によるビーム発散角に相当し、陰
極面から初速度零で出射した主軌道は、はとんど管軸に
平行な層流となっている。これは第6図(a)に示され
ている。一方、Ect:= 15 ■テは約7度の発散
ビームとなっていることが分る。
第6図は、第1グリツド電圧Ecrを(a)40V。
(b)15 V、 (C)5 Vとしたときの電子軌道
を示す。
図において、12は主軌道電子ビーム、15は等電位線
を示す。Bc+=40V(第6図(a))では電子軌道
が管軸にほぼ平行な層流ビームが形成され、Ec1= 
15 V (第6図(b))では第2格子ノアバーチヤ
近傍にクロスオーバが形成され、Ec1=5V(第6図
(C))では第2格子の入口部にクロスオーバが形成さ
れており、第4図に示したビーム電流特性が得られる。
このように本実施例によれば、陰極の放出電流密度(陰
極負荷)を逆に低下させる方向に第1格予電圧を逆スイ
ングすることによJ、ABO動作に必要な大ビーム電流
を安定に発生することができる。しかも通常動作時には
第1格子電圧を高く保つことで層流ビームを発生してお
シ、低残像。
高解像度特性を達成できる。更に他の利点として、含浸
形陰極からのバリウム蒸発による微小開口の実効的直径
が変動して発生ビーム電流量が低下することが極めて少
なくなる。
〔発明の効果〕
以上説明したごとく、本発明によれはビーム電流が基準
信号電流の数倍に設定される通常動作時には第1格子電
圧を高くして層流ビームを発生し、大ビーム電流を必要
とするABO動作時には第1格子電圧を逆スイングして
低くすることによシ低い陰極負荷で大ビーム電流を発生
でき、陰極の寿命信頼性、撮像管の解像度向上、残像低
減の点から極めて有利な撮像管装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の撮像管装置の概略構成を示す図、′− 11に大−Hr4訂図;、第2図及び第3図は本発明の
撮像管装置で用いられる電子銃の要部を示す拡大断面図
、第4図は本発明の実施例と従来例のビーム特性を比較
して示す図、第5図は本発明のビーム発散角特性の一例
を示す図、第6図は本発明の電子軌道の一例を示す図、
第7図は従来の2極電子銃の要部を示す拡大断面図であ
る。 ■・・・陰極、2・・・ヒータ、3・・・第1格子、4
・・・第2格子、5・・・第3格子、6・・・第4格子
、7・・・光導電膜、12・・・電子ビーム、15・・
・等電位線、23・・・第1格子のアパーチャ、34・
・・第2格子のアバ−第  1  図 第2図 第 3  図 冨 4  図 矛l搭チ電屓 Ect (V) χ 5 図 特開昭G1−29045(6) 扁 乙 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、少なくとも、電子を放出する陰極と、その後段に配
    置され陰極に対し正の電圧を印加した第1の微小開口を
    有する第1格子と、その後段に配置され第1格子に対し
    正の電圧を印加した第2の微小開口を有する第2格子と
    を具備し、小ビーム電流時に上記第1格子に印加する電
    圧を高く設定して層流ビームを形成し、この印加電圧を
    減少させることにより上記第2の微小開口を通過する電
    子ビームの電流量を増大させることを特徴とする撮像管
    装置。 2、上記陰極は含浸形陰極等の高放出電流密度陰極であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の撮像管
    装置。 3、上記第1格子への印加電圧は最大50Vであること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の
    撮像管装置。 4、上記陰極と第1格子との間隙が0.05〜0.15
    mmであることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至
    第3項のいずれかに記載の撮像管装置。 5、上記第2の微小開口の直径が0.008〜0.01
    5mmであり、第1格子の上記第1の微小開口の直径が
    0.1〜0.5mmであることを特徴とする特許請求の
    範囲第4項記載の撮像管装置。
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