(57)【要約】【課題】  電子銃により、電子ビームスポットの水平方向径を縮小し、且つ、電子ビームスポットの垂直方向径を拡大する。【解決手段】  集束電極２０及び最終加速電極３０により主レンズ部が形成される。最終加速電極は、筒状電極３１と、この内部の少なくとも一対の水平電極板３２とを備える。集束電極は、筒状電極２１と、この筒状電極の最終加速電極側端よりも後退した位置に設けられた垂直電極板２２とを備える。集束電極の垂直電極板には３電子ビームのそれぞれが通過する３つの開口２３Ｂ，２３Ｇ，２３Ｒが形成されている。この３つの開口のぞれぞれについて、その垂直方向最大開口径は、その水平方向最大開口径を越えない。【選択図】  図２
2007103250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファンネルのネック内に配設され、前記ファンネルの大径側端と接合されたパネルの内面に形成された蛍光体スクリーンに向かって、水平方向に配列されたセンター電子ビーム及びこの両側の一対のサイド電子ビームからなる３電子ビームを放出する電子銃であって、
前記電子銃は前記３電子ビームのそれぞれを前記蛍光体スクリーンに対して集束する主レンズ部を備え、
前記主レンズ部は、前記３電子ビームの進行方向に沿って、隣り合い且つ離間して配置された集束電極及び最終加速電極により形成され、
前記最終加速電極は、前記３電子ビームを取り囲む筒状電極と、前記３電子ビームを垂直方向に挟むように前記筒状電極内に配置された、水平方向と略平行な少なくとも一対の水平電極板とを備え、
前記集束電極は、前記３電子ビームを取り囲む筒状電極と、前記集束電極の前記筒状電極の前記最終加速電極側端よりも後退した位置に設けられた、前記３電子ビームの進行方向に対して垂直な垂直電極板とを備え、前記垂直電極板には前記３電子ビームのそれぞれが通過する３つの開口が形成されており、前記３つの開口のぞれぞれについて、その垂直方向最大開口径は、その水平方向最大開口径を越えないことを特徴とするカラー受像管装置用電子銃。
【請求項２】
前記３つの開口のうち前記一対のサイド電子ビームが通過する一対のサイド開口のそれぞれの垂直方向開口径が最大となる位置は、前記サイド開口の水平方向の中心位置に対して、水平方向において、前記センター電子ビームが通過するセンター開口側に位置している請求項１に記載のカラー受像管装置用電子銃。
【請求項３】
前記３つの開口のうち前記一対のサイド電子ビームが通過する一対のサイド開口のそのれぞれの端縁の形状は、前記センター電子ビームが通過するセンター開口に近い側に円弧を含む請求項１に記載のカラー受像管装置用電子銃。
【請求項４】
前記３つの開口のうち前記一対のサイド電子ビームが通過する一対のサイド開口のそのれぞれの端縁の形状は、水平方向に対向する２つの円弧と、前記２つの円弧を結ぶ２本の直線とを含む請求項１に記載のカラー受像管装置用電子銃。
【請求項５】
前記２つの円弧のうち、前記センター電子ビームが通過するセンター開口に近い側の円弧は、前記センター開口から遠い側の円弧より半径が大きい請求項４に記載のカラー受像管装置用電子銃。
【請求項６】
前記３つの開口のうち前記センター電子ビームが通過するセンター開口の端縁の形状は円である請求項１に記載のカラー受像管装置用電子銃。
【請求項７】
前記集束電極の前記筒状電極の前記最終加速電極側開口の端縁に、前記３電子ビーム側に突出したリムが形成されており、
前記リムの水平方向における内寸法は、前記３つの開口のうち前記一対のサイド電子ビームが通過する一対のサイド開口のそれぞれの端縁の水平方向において最も外側の地点間の距離よりも小さい請求項１に記載のカラー受像管装置用電子銃。
【請求項８】
請求項１〜８のいずれかに記載の電子銃を備えたカラー受像管装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー受像管装置に搭載される電子銃に関する。また、本発明は、この電子銃を備えたカラー受像管装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にカラー受像管装置は、パネルおよびこのパネルに一体に接合されたファンネルからなる外囲器を有する。ファンネルのネック内に配置された電子銃のカソードから放出される３本の電子ビームは、電子銃によりフォーカスされて、シャドウマスクの電子ビーム通過孔を通過して、パネル内面に形成された蛍光体スクリーン（または、画面）のほぼ中央に各々のスポットを形成する。同時に、３本の電子ビームは、電子銃により画面のほぼ中央にほぼコンバーゼンスされる。画面のほぼ中央での３本の電子ビームのコンバーゼンスは、ネックの外側に設けられた、それぞれ２極、４極、６極の磁界を発生する３つのコンバーゼンスヨーク（ＣＹ）によってより完全なものとなる。そして、これら３本の電子ビームはファンネルの外側に装着された偏向装置が発生する水平および垂直偏向磁界により偏向され、水平及び垂直方向に走査されることにより、カラー画像が表示される。
【０００３】
このようなカラー受像管装置において、３本の電子ビームが画面全域でコンバーゼンスするセルフコンバーゼンスを実現するために、一般に、偏向装置の水平偏向磁界はピンクッション状に、垂直偏向磁界はバレル状に歪んでいる（以下、このような偏向磁界を「セルフコンバーゼンス磁界」という）。このため、偏向磁界を通過する際、３本の電子ビームは、水平方向には発散レンズ作用を、垂直方向には集束レンズ作用をそれぞれ受ける。このように、水平方向よりも垂直方向で強い集束レンズ作用を負の非点収差という。
【０００４】
例えば、画面中央において電子ビームを水平方向及び垂直方向で同時にジャストフォーカスさせた状態から、電子ビームを画面周辺へ偏向すると、画面周辺では電子銃と画面との距離が拡大するので、電子ビームは水平方向及び垂直方向ともにオーバーフォーカスされた状態となる。しかし、画面周辺では、セルフコンバーゼンス磁界の負の非点収差により、電子ビームに、水平方向には発散レンズ作用が、垂直方向には集束レンズ作用が働く。従って、水平方向には、電子銃と画面との距離の拡大によるオーバーフォーカスがセルフコンバーゼンス磁界の負の非点収差による発散レンズ作用で打ち消されて、ジャストフォーカスとなる。一方、垂直方向には、電子銃と画面との距離の拡大によるオーバーフォーカスに、セルフコンバーゼンス磁界の負の非点収差による集束レンズ作用が付加されて、オーバーフォーカスが一層が強くなる。このように、電子ビームは、水平方向には画面全域でジャストフォーカスされるが、垂直方向には画面周辺ほどオーバーフォーカスされる度合いが強くなる。その結果、画面周辺では、電子ビームのスポットは、中央のコアと呼ばれる高輝度部の上下にヘイズと呼ばれる低輝度部を伴った形状となる。
【０００５】
この画面周辺での垂直方向にオーバーフォーカスされたスポット形状を改善するために、一般に、２つの集束電極にフォーカス電圧として互いに異なる２電位がそれぞれ印加され、一方のフォーカス電圧が一定電圧に偏向に同期して変化する電圧が重畳されたダイナミック電圧であるＤＡＦ電子銃と、集束電極にフォーカス電圧として一定の１電位のみが印加されるＮｏｎＤＡＦ電子銃とが広く用いられている。
【０００６】
一般にＤＡＦ電子銃は、少なくとも、インライン配列された３個のカソード、制御電極、加速電極、第一集束電極、第二集束電極、最終加速電極をこの順に備える。第一集束電極の第二集束電極側端には縦長の開口（電子ビーム通過孔）が形成されており、第二集束電極の第一集束電極側端には横長の開口（電子ビーム通過孔）が形成されている。第一集束電極には偏向量に関係なく一定のフォーカス電圧が印加される。第二集束電極には前記フォーカス電圧または別のフォーカス電圧に、偏向量の増大とともに増加する（つまり、電子ビームが画面の周辺に偏向されるほど電圧が高くなる）電圧が重畳されたダイナミック電圧が印加される。最終加速電極にはアノード電圧が印加される。第二集束電極の最終加速電極側端と最終加速電極とで主レンズが形成される。
【０００７】
このようなＤＡＦ電子銃では、以下の作用により、画面全域で電子ビームをジャストフォーカスさせることができる。主レンズを形成する第二集束電極に、偏向量の増大に伴って増加するダイナミック電圧が印加されるので、主レンズの集束レンズ作用は偏向量の増大に伴って弱くなる。そのため、偏向量の増大により電子銃と画面との距離が拡大することにより生じるオーバーフォーカスがキャンセルされる。また、第二集束電極側端に縦長の開口が形成された第一集束電極に一定のフォーカス電圧が印加され、第一集束電極側端に横長の開口が形成された第二集束電極にダイナミック電圧が印加されることにより、これらの電極間に、偏向量の増大に伴って、水平方向には相対的に集束レンズ作用、垂直方向には相対的に発散レンズ作用を有する正の非点収差が発生する。この正の非点収差がセルフコンバーゼンス磁界の負の非点収差をキャンセルする。以上により、画面全域において、電子ビームを水平方向及び垂直方向ともにジャストフォーカスさせることができ、画面全域で高い解像度を得ることが可能である。
【０００８】
しかし、ＤＡＦ電子銃は、偏向に同期した電圧（ＤＡＦ電圧）を発生する回路が必要があり、２つの集束電極に互いに異なる２電位のフォーカス電圧を印加する必要があるため、カラー受像管装置の駆動回路及び電子銃の電極構成が複雑になり、コストが高くなるという欠点がある。そのため、ＤＡＦ電子銃はカラーモニター管や大型のカラーテレビ管といった比較的高級なカラー受像管装置に使用されることが多い。
【０００９】
そこで、比較的安価なカラー受像管装置においては、前記のダイナミック電圧を必要としないＮｏｎＤＡＦ電子銃が広く用いられている。一般にＮｏｎＤＡＦ電子銃は、少なくとも、インライン配列された３個のカソード、制御電極、加速電極、集束電極、最終加速電極をこの順に備える。集束電極には偏向量に関係なく一定のフォーカス電圧が印加され、最終加速電極にはアノード電圧が印加される。そして、この集束電極と最終加速電極との間に一定の強さの主レンズが生成される。
【００１０】
この主レンズは、垂直方向よりも水平方向で集束作用が強い、正の非点収差を発生するように形成される。その結果、水平方向には画面全域で電子ビームをジャストフォーカスさせることができる。水平方向において電子ビームをジャストフォーカスさせたとき、垂直方向には、電子ビームは、画面中央ではアンダーフォーカスされた状態となり、画面周辺ではオーバーフォーカスされた状態となる。従って、セルフコンバーゼンス磁界の負の非点収差がキャンセルされ、画面全域で最適化された良好なスポットを得ることができる。なお、この正の非点収差の強さは、カラー受像管装置の画面の大きさや偏向角度等によって異なり、それぞれの品種で最適化される。
【００１１】
電子銃によって蛍光体スクリーン上に形成されるスポットの径は、カソードから放出された電子ビームが蛍光体スクリーンに到達するまでの間に通過するレンズ系のレンズ倍率が小さいほど縮小化される。レンズ系に向かって出射する電子ビームの出射角度をθｏ、この出射時の電位をＶｏ、蛍光体スクリーンに入射する電子ビームの入射角度をθｉ、この入射時の電位をＶｉとすると、電子ビームがカソードから放出された後、蛍光体スクリーンに到達するまでの間に通過するレンズ系のレンズ倍率Ｍは、
Ｍ＝（ｔａｎθｏ／ｔａｎθｉ）・（Ｖｏ／Ｖｉ）(1/2)
で表される。
【００１２】
電子ビームが偏向されて、セルフコンバーゼンス磁界により負の非点収差が発生すると、蛍光体スクリーンへ入射する電子ビームの水平方向での入射角度は小さくなり、垂直方向での入射角度は大きくなる。その結果、水平方向にはレンズ倍率が大きくなることによりスポット径が拡大され、垂直方向には逆にレンズ倍率が小さくなることによりスポット径が縮小される。このセルフコンバーゼンス磁界の負の非点収差は偏向角度とともに増大するので、スポット径への影響は特に画面周辺において顕著である。その結果、画面周辺において、電子ビームスポットが水平方向を長軸とする横長扁平形状となって、水平方向に拡大されたスポットにより水平方向解像度が低下し、且つ、垂直方向に縮小されたスポットによりモアレが発生するといった課題がある。この課題は、近年のようなパネルのフラット化、偏向角の拡大化により、ますます深刻になっている。
【００１３】
そのため、画面上で解像度の高い画像を描くためには、電子銃によって、水平方向のスポット径を縮小し、且つ、垂直方向のスポット径を拡大する必要がある。
【００１４】
図７は、特許文献１に示された電子銃の主レンズ部の平面断面図である。集束電極１２０と最終加速電極１３０とが互いに離間して管軸方向に対向して設けられ、最終加速電極１３０の蛍光体スクリーン側端に遮蔽カップ１４０が接続されている。最終加速電極１３０は筒状電極１３１よりなる。遮蔽カップ１４０はカップ形状を有し、その底面１４１には、３本の電子ビームの各々が通過する３個の開口（電子ビーム通過孔）１４３Ｂ，１４３Ｇ，１４３Ｒが水平方向（インライン状）設けられている。この底面１４１は最終加速電極１３０の蛍光体スクリーン側端に接続されている。集束電極１２０は、３本の電子ビームを取り囲む筒状電極１２１と、筒状電極１２１の最終加速電極１３０側端より後退した位置に設けられた、３本の電子ビームの進行方向に対して垂直な垂直電極板１２２とからなる。垂直電極板１２２には、３本の電子ビームの各々が通過する３個の開口（電子ビーム通過孔）１２３Ｂ，１２３Ｇ，１２３Ｒが水平方向（インライン状）に形成されている。３個の開口１２３Ｂ，１２３Ｇ，１２３Ｒのそれぞれの垂直方向開口径は、水平方向開口径よりも大きい。最終加速電極１３０の内部には、水平方向とほぼ平行な衝立状の一対の水平電極板１３２が設けられている。一対の水平電極板１３２は、遮蔽カップ１４０の底面１４１の集束電極１２０側の面に、３個の開口１４３Ｂ，１４３Ｇ，１４３Ｒを上下に挟むように立設されている。
【００１５】
一対の水平電極板１３２により、主レンズの蛍光体スクリーン側において、水平方向よりも垂直方向で発散レンズ作用が強い、つまり、水平方向には集束レンズ作用を有し、垂直方向には発散レンズ作用を有する正の非点収差が発生する。このような正の非点収差が主レンズの蛍光体スクリーン側で発生すると、蛍光体スクリーンに対する電子ビームの入射角度は、水平方向で大きくなり、垂直方向で小さくなる。従って、水平方向のレンズ倍率が小さくなるので、水平方向のスポット径は縮小され、垂直方向のレンズ倍率が大きくなるので、垂直方向のスポット径は拡大される。その結果、画面周辺においてセルフコンバーゼンス磁界によって形成される、水平方向を長軸とする横長扁平形状の電子ビームスポットを真円形状に近づけることができるので、水平解像度を向上させるとともに、モアレを低減できる。
【特許文献１】特開２００１−３５７７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ＤＡＦ電子銃では、第一集束電極及び第二集束電極のそれぞれに印加される２つのフォーカス電圧を調整することにより、第一集束電極と第二集束電極との間で生成される非点収差の強さを調整できる。従って、特許文献１のように主レンズの蛍光体スクリーン側に正の非点収差を発生させ、更にその強さを調整する必要性は比較的少ない。
【００１７】
しかし、印加されるフォーカス電圧が一定であるＮｏｎＤＡＦ電子銃では、水平方向には画面全域で電子ビームをジャストフォーカスさせることができるが、画面の大きさや偏向角度に応じて最適な正の非点収差が得られなければ、垂直方向には電子ビームのスポット径が拡大して解像度が低下するとともにモアレが発生しやすくなる。例えば、正の非点収差が大きすぎる場合、画面中央で垂直方向に極度のアンダーフォーカスとなってスポット径が拡大し、これとは逆に、正の非点収差が小さすぎる場合は、画面周辺で垂直方向に極度のオーバーフォーカスとなってやはりスポット径が拡大する。
【００１８】
このように、特にＮｏｎＤＡＦ電子銃において、非点収差の強さを最適に設計しなければ、カラー受像管装置の解像度の低下、及び／又は、モアレの発生が生じ易い。
【００１９】
一方、特許文献１に記載された電子銃では、集束電極１２０内の垂直電極板１２２に設けられた開口１２３Ｂ，１２３Ｇ，１２３Ｒの垂直方向開口径が水平方向開口径よりも大きいので、一対の水平電極板１３２の底面１４１からの高さＨ（図７参照）を高くすると、主レンズの蛍光体スクリーン側に形成される正の非点収差を強くすることができる。これにより、蛍光体スクリーンに入射する電子ビームの入射角度が水平方向で大きくなり、垂直方向で小さくなるので、水平方向のスポット径が縮小されることにより水平方向解像度が向上し、且つ、垂直方向のスポット径が拡大されることによりモアレの発生を低減できる。従って、セルフコンバーゼンス磁界による画面周辺での横長扁平形状のスポット歪みを改善できる。しかし、集束電極１２０内の垂直電極板１２２に設けられた開口１２３Ｂ，１２３Ｇ，１２３Ｒの垂直方向開口径が水平方向開口径よりも大きいので、主レンズの蛍光体スクリーン側に形成される正の非点収差が強くなり過ぎて、画面中央において電子ビームが垂直方向に極端にアンダーフォーカスとなる。ＤＡＦ電子銃であれば、２つの異なるフォーカス電圧を調整して適切な非点収差を発生するレンズを形成することによりこのアンダーフォーカスを打ち消して、最適なフォーカスを得ることができる。ところが、ＮｏｎＤＡＦ電子銃では、１つのフォーカス電圧しか印加しないので、このアンダーフォーカスを打ち消すことができず、画面中央においてスポットの垂直方向径が拡大して解像度が低下してしまう。このように、特にＮｏｎＤＡＦ電子銃に必要な最適な正の非点収差が得られないという課題があった。
【００２０】
そこで、この垂直方向のアンダーフォーカスを改善するべく、一対の水平電極板１３２の高さＨを低くすると、主レンズの蛍光体スクリーン側に形成される正の非点収差が弱くなり、画面全域で最適なフォーカス状態が得られるが、主レンズの蛍光体スクリーン側に形成される水平方向に集束レンズ作用、垂直方向に発散レンズ作用が弱くなる。これにより、蛍光体スクリーンに入射する電子ビームの入射角度を水平方向で大きくし、垂直方向で小さくすることにより画面周辺での横長扁平形状のスポット歪みを改善するという効果が弱くなるので、水平解像度が低下し、モアレが発生しやすくなる。
【００２１】
つまり、従来のＮｏｎＤＡＦ電子銃では、正の非点収差の最適化と、主レンズの蛍光体スクリーン側の正の非点収差のレンズ作用によって生じるスポット歪の改善とが両立しないという課題があった。
【００２２】
本発明は、電子ビームスポットの水平方向径を縮小して水平解像度を向上し、且つ、電子ビームスポットの垂直方向径を拡大してモアレを低減することができる電子銃を提供することを目的とする。また、本発明は、このような電子銃を備え、電子ビームを蛍光体スクリーン上に良好にフォーカスさせることができる、高解像度のカラー受像管装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明に係るカラー受像管装置用電子銃は、ファンネルのネック内に配設され、前記ファンネルの大径側端と接合されたパネルの内面に形成された蛍光体スクリーンに向かって、水平方向に配列されたセンター電子ビーム及びこの両側の一対のサイド電子ビームからなる３電子ビームを放出する。
【００２４】
前記電子銃は前記３電子ビームのそれぞれを前記蛍光体スクリーンに対して集束する主レンズ部を備える。前記主レンズ部は、前記３電子ビームの進行方向に沿って、隣り合い且つ離間して配置された集束電極及び最終加速電極により形成される。
【００２５】
前記最終加速電極は、前記３電子ビームを取り囲む筒状電極と、前記３電子ビームを垂直方向に挟むように前記筒状電極内に配置された、水平方向と略平行な少なくとも一対の水平電極板とを備える。
【００２６】
前記集束電極は、前記３電子ビームを取り囲む筒状電極と、前記集束電極の前記筒状電極の前記最終加速電極側端よりも後退した位置に設けられた、前記３電子ビームの進行方向に対して垂直な垂直電極板とを備える。前記垂直電極板には前記３電子ビームのそれぞれが通過する３つの開口が形成されている。前記３つの開口のぞれぞれについて、その垂直方向最大開口径は、その水平方向最大開口径を越えないことを特徴とする。
【００２７】
本発明に係るカラー受像管装置は、上記の本発明の電子銃を備える。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、電子銃により、電子ビームスポットの水平方向径を縮小して水平解像度を向上し、且つ、電子ビームスポットの垂直方向径を拡大してモアレを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図１は発明の一実施形態に係るカラー受像管装置の断面図である。カラー受像管装置は、漏斗状のファンネル２と、ファンネル２の大径側端に一体に接合されたパネル１とからなる外囲器を有している。パネル１の内面には、青色、緑色、赤色にそれぞれ発光する三色の蛍光体層からなる蛍光体スクリーン（または、画面）３が形成されている。この蛍光体スクリーン３に対向して、多数の電子ビーム通過孔が形成されたシャドウマスク４がパネル１の内壁に取り付けられている。ファンネル２のネック５内には電子銃６が配置されている。電子銃６の電子ビーム発生部を構成するカソードから放出された、青色、緑色、赤色にそれぞれ対応した３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒは電子銃６の電極によって蛍光体スクリーン（または、画面）３のほぼ中央８にフォーカスされると同時に、ほぼコンバーゼンスされる。画面のほぼ中央での３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒのコンバーゼンスは、ネック５の外側に設けられた、それぞれ２極、４極、６極の磁界を発生する３つのコンバーゼンスヨーク（ＣＹ）９によってより完全なものとなる。そして、これら３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒは、ファンネル２の外側であって、その径大部とネック部５との間の領域に装着された偏向ヨーク１０が発生する水平および垂直偏向磁界により偏向され、水平及び垂直方向に走査されることにより、カラー画像が表示される。
【００３１】
電子銃６の主レンズ部は図２に示すように、３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒの進行方向に沿って、隣り合い且つ離間して配置された集束電極２０及び最終加速電極３０により形成される。最終加速電極３０の蛍光体スクリーン側端には遮蔽カップ４０が接続されている。説明の便宜のため、カラー受像管の管軸をＺ軸、Ｚ軸と直交し、３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒの配列方向（すなわち水平方向）と平行な軸をＸ軸、Ｚ軸及びＸ軸と直交する方向（すなわち垂直方向）の軸をＹ軸とする。
【００３２】
最終加速電極３０は、３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒを取り囲む筒状の筒状電極３１と後述する一対の水平電極板３２とからなる。筒状電極３１のＺ軸と垂直な面での断面形状は、Ｘ軸方向を長手方向とする略長円（陸上競技のトラック形状）である。
【００３３】
遮蔽カップ４０はカップ形状を有し、その底面４１が最終加速電極３０の蛍光体スクリーン３側端に接続されている。すなわち、底面４１は、最終加速電極３０の筒状電極３１の集束電極２０側端よりも蛍光体スクリーン３側に後退した位置に設けられており、３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒの進行方向（すなわちＺ軸）に対して垂直である。底面４１には３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒが通過する少なくとも１つの開口（電子ビーム通過孔、図２では３つの開口４３Ｂ，４３Ｇ，４３Ｒ）が設けられている。底面４１の集束電極２０側の面には、３つの開口４３Ｂ，４３Ｇ，４３ＲをＹ軸方向に挟むように、ＸＺ面（Ｘ軸及びＺ軸を含む面）と平行な一対の水平電極板３２が立設されている。
【００３４】
集束電極２０は、３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒを取り囲む筒状の筒状電極２１と、筒状電極２１の最終加速電極３０側端よりも後退した位置に設けられた、３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒの進行方向（すなわちＺ軸）に対して垂直な垂直電極板２２とからなる。図３は、図２のIII−III線において矢印方向から見た集束電極２０の正面図である。筒状電極２１のＺ軸と垂直な面での断面形状は、Ｘ軸方向を長手方向とする略長円（陸上競技のトラック形状）である。筒状電極２１の最終加速電極３０側開口の端縁に、３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒ側（すなわち内側）に突出したリム２１ａが形成されている。垂直電極板２２には、３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒの各々が通過する３個の開口（電子ビーム通過孔）２３Ｂ，２３Ｇ，２３ＲがＸ軸方向に並んで形成されている。
【００３５】
集束電極２０には６〜９ｋＶ程度の一定のフォーカス電圧が、最終加速電極３０及び遮蔽カップ４０には２５〜３５ｋＶ程度の一定のアノード電圧（高電圧）がそれぞれ印加される。これにより、集束電極２０側に集束レンズ、最終加速電極３０側に発散レンズが生成される。
【００３６】
遮蔽カップ４０の底面４１に立設された一対の水平電極板３２は最終加速電極３０に電気的に接続されおり、上記アノード電圧が印加される。従って、最終加速電極３０の筒状電極３１内へのフォーカス電圧の浸透がＹ軸方向においてのみ抑えられるので、上記発散レンズの作用は垂直方向においてのみ強められる。従って、主レンズの蛍光体スクリーン３側に、水平方向よりも垂直方向で発散レンズ作用が強い、つまり、水平方向には相対的に集束レンズ作用を有し、垂直方向には相対的に発散レンズ作用を有する正の非点収差が発生する。
【００３７】
正の非点収差が主レンズの蛍光体スクリーン３側に発生すると、蛍光体スクリーン３に対する電子ビームの入射角度は、水平方向で大きくなり、垂直方向で小さくなる。その結果、蛍光体スクリーン３上に形成される電子ビームスポット径は水平方向で縮小され、垂直方向で拡大される。従って、特に画面周辺においてセルフコンバーゼンス磁界の負の非点収差によって形成される、水平方向に拡大され、垂直方向に縮小された横長扁平形状のスポットを真円形状に近づけることができる。
【００３８】
以上は、特許文献１に記載された、水平方向のスポット径を縮小し、垂直方向のスポット径を拡大するという主レンズ部の効果と同様である。
【００３９】
本発明の電子銃の主レンズ部では、従来と異なり、集束電極２０の垂直電極板２２に形成された３個の開口２３Ｂ，２３Ｇ，２３Ｒのいずれについても、その垂直方向最大開口径は、その水平方向最大開口径を越えない。３個の開口２３Ｂ，２３Ｇ，２３Ｒの端縁形状をこのように設定することにより、集束電極２０の筒状電極２１内へのアノード電圧の浸透がＹ軸方向においてのみ抑えられるので、上記集束レンズの作用は垂直方向においてのみ強められる。従って、主レンズの集束電極２０（反蛍光体スクリーン３）側に、水平方向よりも垂直方向で集束レンズ作用が強い、つまり、水平方向には相対的に発散レンズ作用を有し、垂直方向には相対的に集束レンズ作用を有する負の非点収差が発生する。
【００４０】
主レンズ部の作用を図４を用いて説明する。図４（Ａ）は水平方向のレンズモデル図、図４（Ｂ）は垂直方向のレンズモデル図である。集束電極２０の筒状電極２１と最終加速電極３０の筒状電極３１とでメイン集束レンズ５１が形成される。このメイン集束レンズ５１の直ぐ後段（すなわち蛍光体スクリーン３側）には、最終加速電極３０内の一対の水平電極板３２により、水平方向に集束レンズ作用を有し、垂直方向に発散レンズ作用を有する正の非点収差５３が形成される。また、メイン集束レンズ５１の直ぐ前段（すなわち集束電極２０側）には、集束電極２０内の垂直電極板２２により、水平方向に発散レンズ作用を有し、垂直方向に集束レンズ作用を有する負の非点収差５２が形成される。従って、主レンズ部５０は、電子ビーム７の進行方向に順に形成される、負の非点収差５２、メイン集束レンズ５１、及び正の非点収差５３の合成レンズとして形成される。
【００４１】
このように、メイン集束レンズ５１の前段に負の非点収差５２を発生させ、この負の非点収差５２の強さを調整することで、メイン集束レンズ５１の後段の正の非点収差５３の強さを変えることなく、正の非点収差５３による影響を負の非点収差５２によって低減し、主レンズ部５０全体の非点収差の強さを最適に調整することができる。しかも、このとき、メイン集束レンズ５１の後段の正の非点収差５３の強さを変える必要がないので、蛍光体スクリーン３に対する電子ビーム７の水平方向の入射角度αＨを拡大し、垂直方向の入射角度αＶを縮小させることにより、水平方向のレンズ倍率を縮小してスポットの水平方向径を縮小させ、垂直方向のレンズ倍率を拡大してスポットの垂直方向径を拡大させるという正の非点収差５３の効果は損なわれない。更に、この正の非点収差５３の効果を維持したまま、メイン集束レンズ５１の前段に負の非点収差５２を発生させる。これにより、水平方向には、電子ビーム７は、負の非点収差５２により発散レンズ作用を受け、次いでメイン集束レンズ５１により集束レンズ作用を受け、次いで正の非点収差５３により更に集束レンズ作用を受ける。一方、垂直方向には、電子ビーム７は、負の非点収差５２により集束レンズ作用を受け、次いでメイン集束レンズ５１により更に集束レンズ作用を受け、次いで正の非点収差５３により発散レンズ作用を受ける。これにより、メイン集束レンズの後段に正の非点収差のみが形成される図７の従来の主レンズ部と比べて、蛍光体スクリーン３に対する電子ビーム７の水平方向の入射角度αＨは更に拡大され、垂直方向の入射角度αＶは更に縮小される。従って、スポットの水平方向径が更に縮小され、垂直方向径が更に拡大される。この結果、画面周辺で横長扁平形状に歪んだスポットを真円に近づけることができ、水平方向解像度が更に向上し、且つ、モアレの発生を更に低減することができる。
【００４２】
つまり、本発明によれば、正の非点収差の最適化と、主レンズ（メイン集束レンズ５１）の蛍光体スクリーン３側の正の非点収差のレンズ作用によって生じるスポット歪の改善とを両立することが可能である。更に、この正の非点収差によって生じるスポット歪を改善する効果をより強く高めることが可能である。
【００４３】
この正の非点収差の最適化とスポット歪の改善の両立は、図５に示すように、垂直電極板２２に形成された３つの開口２３Ｂ，２３Ｇ，２３Ｒのうち、両外側の開口（サイド開口）２３Ｂ，２３Ｒのそれぞれの垂直方向開口径が最大値ｙｓとなる位置Ｐｓｐが、サイド開口２３Ｂ，２３Ｒのそれぞれの水平方向の中心位置Ｐｓｍに対して、水平方向において中央の開口（センター開口）２３Ｇ側に位置していることが好ましい。すなわち、位置Ｐｓｐのセンター開口２３Ｇの中心Ｐｃからの距離をＳｐ、位置Ｐｓｍの中心Ｐｃからの距離をＳｍとしたとき、Ｓｐ＜Ｓｍであることが好ましい。ここで、位置Ｐｓｍは、サイド開口２３Ｂ，２３Ｒの水平方向開口径の最大値をｘｓとしたとき、サイド開口２３Ｂ，２３Ｒのそれぞれの水平方向両端縁からｘｓ／２の距離にある点を意味する。
【００４４】
上記の好ましい構成を満足すると、両サイドの電子ビーム７Ｂ，７Ｒのスポット形状をより真円に近づけることができる。つまり、上記の好ましい構成を満足するようにサイド開口２３Ｂ，２３Ｒの端縁形状を形成すると、集束電極２０の筒状電極２１内に浸透するアノード電圧をセンター開口２３Ｇ側に寄せることができるので、筒状電極２１内の水平方向周辺での電界分布がなだらかになる。すなわち、両サイドの電子ビーム７Ｂ，７Ｒに急峻に変化する電界が作用しにくくなる。その結果、両サイドの電子ビーム７Ｂ，７Ｒのスポット形状を左右対称な形状に近づけることができる。
【００４５】
上記の両サイドの電子ビーム７Ｂ，７Ｒのスポット形状を左右対称な形状に近づける効果は、サイド開口２３Ｂ，２３Ｒのそのれぞれの端縁の形状が、センター開口２３Ｇに近い側に円弧Ｒｉを含むことでより顕著に発現する。また、これにより、垂直電極板２２にサイド開口２３Ｂ，２３Ｒを穿孔するためのプレス金型の製作が容易になり、開口端縁の形状や寸法のバラツキを低減でき、結果的に垂直電極板２２の製造コストを低減することができる。
【００４６】
サイド開口２３Ｂ，２３Ｒのそのれぞれの端縁の形状は、水平方向に対向する２つの円弧Ｒｉ，Ｒｏと、この２つの円弧Ｒｉ，Ｒｏを結ぶ２本の直線とを含むことがより好ましい。すなわち、サイド開口２３Ｂ，２３Ｒのそのれぞれの端縁の形状が、センター開口２３Ｇに近い側に円弧Ｒｉを含み、センター開口２３Ｇに遠い側に円弧Ｒｏを含み、両円弧Ｒｉ，Ｒｏが２本の直線で接続された略長円（陸上競技のトラック形状）であることがより好ましい。これにより、垂直電極板２２の製造コストを更に低減することができる。
【００４７】
この場合において、センター開口２３Ｇに近い側の円弧Ｒｉが、センター開口２３Ｇに遠い側の円弧Ｒｏよりも半径が大きいことが好ましい。これにより、両サイドの電子ビーム７Ｂ，７Ｒのスポット形状を左右非対称な形状にすることができる。
【００４８】
また、中央の開口（センター開口）２３Ｇの端縁の形状は円であることが好ましい。理由は以下の通りである。集束電極２０の筒状電極２１が３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒを取り囲む、水平方向を長軸方向とする長円形断面を有しているので、筒状電極２１内へのアノード電圧の浸透は、水平方向に比べて垂直方向でより抑えられる。また、水平方向には、筒状電極２１内へのアノード電圧の浸透は、両サイドに比べて中央でより強い。従って、サイド開口２３Ｂ，２３Ｒよりもセンター開口２３Ｇの方が、開口の「垂直方向開口径／水平方向開口径」がより大きいことが好ましい。また、開口の端縁形状が円であれば、垂直電極板２２の製造コストを低減することができる。
【００４９】
集束電極２０の筒状電極２１の最終加速電極３０側開口の端縁に、３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒ側（内側）に突出したリム２１ａが形成されており、リム２１ａの水平方向における内寸法Ｈｒは、３つの開口２３Ｂ，２３Ｇ，２３Ｒのうち一対のサイド開口２３Ｂ，２３Ｒのそれぞれの端縁の水平方向において最も外側の地点Ｐso間の距離Ｈｈよりも小さいことが好ましい。これにより、サイド開口２３Ｂ，２３Ｒの水平方向開口幅を拡大しつつ、筒状電極２１と垂直電極板２２とを溶接する際の組立バラツキを低減することができる。
【００５０】
図２では、最終加速電極３０内の一対の水平電極板３２の底面４１から突出高さは、サイド電子ビーム７Ｂ，７Ｒに対応するＸ軸方向の両外側でＨｓ、センター電子ビーム７Ｇに対応する中央でＨｃとしたとき、Ｈｓ＜Ｈｃであるが、本発明はこれに限定されない。例えば、Ｈｓ＞Ｈｃであっても良く、あるいは、図７と同様にＨｓ＝Ｈｃ、即ち、一対の水平電極板３２の底面４１から突出高さがＸ軸方向において一定であっても良い。
【００５１】
また、最終加速電極３０内の水平電極板は、図２の一対の水平電極板３２のように３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒに共通している必要はなく、例えば、３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒごとに分割されていても良い。すなわち、３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７ＲのそれぞれをＹ軸方向に挟むように三対の水平電極板を設けても良い。この場合、三対の水平電極板の底面４１から突出高さが全て同一である必要はない。サイド電子ビーム７Ｂ，７ＲをＹ軸方向に挟む両外側の二対の水平電極板（以下、「サイド水平電極板」という）の突出高さをＨｓ、センター電子ビーム７ＧをＹ軸方向に挟む一対の水平電極板（以下、「センター水平電極板」という）の高さをＨｃとしたとき、Ｈｓ＜Ｈｃ又はＨｓ＞Ｈｃであっても良い（好ましくはＨｓ＜Ｈｃである）。また、二対のサイド水平電極板のそれぞれのＹ軸方向の間隔はＸ軸方向において一定である必要はなく、例えばその間隔がセンター電子ビーム７Ｇ側で狭く、これと反対側で広くても良い。
【００５２】
図２では、最終加速電極３０内の一対の水平電極板３２は、遮蔽カップ４０の底面４１に設けられていたが、図６に示すように、筒状電極３１の集束電極２０側端よりも後退した位置に底面４１とは別に設けられた、３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒの進行方向に対して垂直な補助電極板３５に、３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７ＲをＹ軸方向に挟むように立設されていても良い。この場合も、一対の水平電極板３２の補助電極板３５からの突出高さを上述のように種々に変更しても良い。また、３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒに共通の一対の水平電極板３２に代えて、３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒにそれぞれ対応するように三対の水平電極板を設けても良い。図６において、４３は、遮蔽カップ４０の底面４１に設けられた３本の電子ビーム７Ｂ，７Ｇ，７Ｒに共通の開口（電子ビーム通過孔）である。
【００５３】
以下に、シミュレーションの一例を示す。
【００５４】
本発明が適用された実施例は以下の通りである。図２において、一対の水平電極板３２のサイド電子ビーム７Ｂ，７Ｒに対応する両外側での高さＨｓを３．０ｍｍ、センター電子ビーム７Ｇに対応する中央での高さＨｃを３．３５ｍｍとした。図５において、集束電極２０の筒状電極２１および最終加速電極３０の筒状電極３１の水平方向開口径Ｈｒをいずれも１９．２ｍｍ、垂直方向開口径Ｖｒをいずれも８．２ｍｍとした。集束電極２０の垂直電極板２２のセンター開口２３Ｇの水平方向開口径ｘｃを４．８ｍｍ、垂直方向開口径ｙｃを４．８ｍｍ、サイド開口２３Ｂ，２３Ｒの水平方向開口径ｘｓを６．６ｍｍ、垂直方向開口径ｙｓを５．２ｍｍとした。この実施例の主レンズ部５０の非点収差は約５００Ｖであった。
【００５５】
一方、比較例として、集束電極２０の垂直電極板２２のセンター開口２３Ｇの水平方向開口径ｘｃを４．８ｍｍ、垂直方向開口径ｙｃを６．０ｍｍ、サイド開口２３Ｂ，２３Ｒの水平方向開口径ｘｓを６．６ｍｍ、垂直方向開口径ｙｓを７．２ｍｍにそれぞれ変更する以外は上記実施例と同様とした。この比較例の主レンズ部の非点収差は約２０００Ｖであった。このような強い非点収差を有する主レンズ部をＮｏｎＤＡＦ電子銃に適用した場合、画面中央で電子ビームが垂直方向に極度のアンダーフォーカスとなり、スポット径が拡大して、解像度が低下する。
【００５６】
上記実施例のように、集束電極２０の垂直電極板２２の開口２３Ｂ，２３Ｇ，２３Ｒの水平方向及び垂直方向の開口径を適切に設定するだけで、ＮｏｎＤＡＦ電子銃に好ましく適用できる、約５００Ｖの正の非点収差を有する主レンズ部５０を実現できる。
【００５７】
実施例と比較例とは、遮蔽カップ４０の底面４１に集束電極２０に向かって立設された一対の水平電極板３２の設計は同じであるので、メイン集束レンズ５１の直ぐ後段に形成される、水平方向に集束レンズ作用を有し、垂直方向に発散レンズ作用を有する正の非点収差５３は同じである。
【００５８】
なお、本発明の電子銃はＮｏｎＤＡＦ電子銃に限定されず、ＤＡＦ電子銃であっても良く、その場合も上記と同様の効果が得られる。
【００５９】
本発明の電子銃は、主レンズ部を備えた電子銃が搭載される各種カラー受像管装置に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の利用分野は特に限定されず、例えばテレビジョンまたはコンピューターディスプレイ等のカラー受像管装置に広範囲に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態に係るカラー受像管装置の断面図
【図２】本発明の一実施形態に係る電子銃の主レンズ部の平面断面図
【図３】図２のIII−III線において矢印方向から見た集束電極の正面図
【図４】（Ａ）は本発明の一実施形態に係る電子銃の主レンズ部の水平方向レンズモデル図、（Ｂ）はその垂直方向レンズモデル図
【図５】本発明の一実施形態に係る電子銃の集束電極の各部の寸法を示した正面図
【図６】本発明の別の実施形態に係る電子銃の主レンズ部の平面断面図
【図７】従来のカラー受像管装置用電子銃の主レンズ部の平面断面図
【符号の説明】
【００６２】
１  パネル
２  ファンネル
３  蛍光体スクリーン
４  シャドウマスク
５  ネック
６  電子銃
７，７Ｂ，７Ｇ，７Ｒ  電子ビーム
８  蛍光体スクリーン中央
９  コンバーゼンスヨーク（ＣＹ）
１０  偏向ヨーク
２０  集束電極
２１  集束電極の筒状電極
２１ａ  集束電極の筒状電極のリム
２２  垂直電極板
２３Ｂ，２３Ｇ，２３Ｒ  垂直電極板の電子ビーム通過孔
３０  最終加速電極
３１  最終加速電極の筒状電極
３２  水平電極板
３５  補助電極板
４０  遮蔽カップ
４１  底面
５０  主レンズ部
５１  メイン集束レンズ
５２  負の非点収差
５３  正の非点収差
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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