(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子銃から射出されるインライン配列された３本の電子ビームを、前記インライン配列方向ではピンクッション状であり前記インライン配列に垂直な方向ではバレル状である磁界分布によってコンバーゼンスさせる、インラインセルフコンバーゼンス型のカラー受像管において、メインレンズの後段に、インライン配列方向で集束作用を有し且つこれと垂直な方向で発散作用を有する電界レンズが形成し、画面中央部に形成されるスポットをジャストフォーカス状態とする時に、前記画面中央部の前記スポットは、前記インライン配列方向径が前記インライン配列に垂直な方向径よりも小さいことを特徴とするカラー受像管。
【請求項２】
メインレンズの前段に、インライン配列方向で発散作用を有し且つこれと垂直な方向で集束作用を有する電界レンズが形成されることを特徴とする請求項１記載のカラー受像管。
【請求項３】
電子銃から射出されたインライン配列された３本の電子ビームがセルフコンバーゼンス型の偏向磁界によって偏向されるカラー受像管であって、
メインレンズの後段に、インライン配列方向で集束作用を有し且つこれと垂直な方向で発散作用を有する電界レンズが形成されるとともに、
前記メインレンズの前段に、インライン配列方向で発散作用を有し且つこれと垂直な方向で集束作用を有する電界レンズとが形成されることを特徴とするカラー受像管。
【請求項４】
前記メインレンズの後段の電界レンズは、アノード電極の電子ビーム通過孔を上下に挟み、かつ水平軸と管軸とに平行な仮想面上に配置された一対の平板が設けられることにより形成されたことを特徴とする請求項１または請求項３記載のカラー受像管。
【請求項５】
電子銃から射出されたインライン配列された３本の電子ビームがセルフコンバーゼンス型の偏向磁界によって偏向されるカラー受像管において、
前記電子銃は、第一集束電極、第二集束電極及びアノード電極を備え、
前記第二集束電極と前記アノード電極とにより、メインレンズが形成され、
前記第一集束電極と前記第二集束電極とにより、インライン配列方向で発散作用を有し且つこれと垂直な方向で集束作用を有する電界レンズが形成されており、
前記アノード電極の電子ビーム通過孔を上下に挟み、かつ水平軸と管軸とに平行な仮想面上に配置された一対の平板が設けられていることを特徴とするカラー受像管。
【請求項６】
第１フォーカス電圧Ｖfoc1が前記第一集束電極に印加され、前記３本の電子ビームが画面中央部に偏向されたときに前記第１フォーカス電圧Ｖfoc1より小さな第２フォース電圧Ｖfoc2が前記第二集束電極に印加されることを特徴とする請求項５記載のカラー受像管。
【請求項７】
メインレンズの前段に位置する前記電界レンズとクロスオーバ点の間に、インライン配列方向で集束作用を有し且つこれと垂直な方向で発散作用を有する電界レンズが形成されることを特徴とする請求項２〜６記載のカラー受像管。
【請求項８】
前記電子銃において形成されるメインレンズ部における前記インライン配列方向のレンズ倍率が、前記インライン配列に垂直な方向のレンズ倍率よりも小さいことを特徴とする請求項１〜７記載のカラー受像管。
【請求項９】
前記画面中央部に入射する前記電子ビームは、前記インライン配列方向の画面入射角が、前記インライン配列に垂直な方向の画面入射角よりも大きいことを特徴とする請求項１〜８記載のカラー受像管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はテレビジョン受像機やコンピュータモニタ等に用いるカラー受像管に関し、特に、その広偏向角時にも高い画像品位を得ることのできる電子銃に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にカラー受像管は、図５に示すように、正面が略矩形状のフェース部１を有するパネル２とこのパネル２に接合された漏斗状のファンネル３とから外囲器が構成される。フェース部１の内面には蛍光体スクリーン４が形成され、さらに、この蛍光体スクリーン４と対向してシャドウマスク５が保持され、また、ファンネル３のネック部６内には電子銃７が備えられている。このようなカラー受像管の作動時には、電子銃７からインライン配列されて３本の電子ビーム８が射出され、これら電子ビーム８が、ファンネル３の外側に装着された偏向装置９の発生する磁界により偏向されながら、シャドウマスク５の開孔を通過して蛍光体スクリーン４を照射し、フェース部１に画面を映し出す。
【０００３】
偏向装置の発生する偏向磁界は、一般に、３本の電子ビームを画面の一点に集中させるセルフコンバーゼンス構成となすために、インライン配列方向（一般に画面の水平軸に沿う方向であるため、以下、水平方向という）の偏向時にはピンクッション状に、インラインに垂直な方向（一般に画面の垂直軸に沿う方向であるため、以下、垂直方向という）の偏向時にはバレル状にそれぞれ歪んでいる。このため、偏向磁界を通過する３本の電子ビームは、この偏向磁界によって、水平方向で発散作用の、また垂直方向で集束作用のレンズ作用を受ける。そして偏向量の増大に伴って偏向磁界が強まるので画面の周辺部ほど前記レンズ作用が強まり、画面の中央部に生成されるビームスポットを真円としても、画面の周辺（特にコーナー）部に生成されるビームスポットは、水平方向に長い扁平状に歪み、その上、垂直方向にオーバーフォーカスとなって垂直方向に長い低輝度ヘイズ部が付随した形となりやすい。
【０００４】
このようなオーバーフォーカスを改善するために、特開昭６１−９９２４９号公報に開示される技術（これを第１の従来技術とする）がある。図６は、第１の従来技術における電子銃の電極間電位差によって生じる電子レンズ系を光学レンズ的に示したモデルと、レンズ系を通る電子ビームの挙動とを偏向方向に沿って切断して示したもので、上半分は水平方向、下半分は垂直方向を示している。なお、図６（ａ）は画面中央部での、図６（ｂ）は画面周辺（コーナー）部での電子レンズ系およびこれを通過する電子ビームの挙動１０を示している。また、図の左端はレンズ系の物点に相当する電子ビームのクロスオーバー点を、右端はレンズ系の結像点に相当する画面上のスポット点を示し、クロスオーバー点からの出射角をθo、画面への入射角をθiとする。
【０００５】
画面の中央部では、メインレンズ１１のみで電子ビームのフォーカスを行う。また、画面の周辺部では、偏向角の増大に応じたダイナミックフォーカス電圧を印加することによって、メインレンズ１１の前段に水平方向で集束作用を有し垂直方向で発散作用を有する四極レンズ１２を形成すると同時に、メインレンズ１１の強度を弱める。画面周辺部ほど強くなる偏向磁界による偏向磁界レンズ１３の作用は四極レンズ１２の作用によって打ち消され、画面中央部と画面周辺部との距離の差がメインレンズ１１を弱めることによって補償されるため、電子ビームは画面全域でジャストフォーカス状態となる。
【０００６】
しかし、第１の従来技術では、水平方向と垂直方向共に電子ビームのジャストフォーカス状態は保つことができるものの、画面周辺部において、電子ビームの水平方向の画面入射角θihと垂直方向の画面入射角θivとに大きな差が生じる。一般に、レンズ系の倍率Ｍはレンズ系へ向けた物点からの出射角θo、レンズ系からの結像点への入射角θiにより、Ｍ∝（ｔａｎθo）／（ｔａｎθi）の関係にあるため、図６（ｂ）に示す第１の従来技術のように（垂直方向の画面入射角θiv）＞（水平方向の画面入射角θih）である場合には、（垂直のレンズ倍率Ｍv）＜（水平のレンズ倍率Ｍh）となる。つまり、水平方向でのレンズ倍率が垂直方向でのレンズ倍率よりも大きくなるため、スポット形状が横長に歪み、スポットの水平方向径が過大となって水平解像度が低くなると同時に、スポットの垂直方向径が過小となってモアレ現象が発生しやすいという課題があった。
【０００７】
このような課題を解決する技術が、特開平３−９３１３５号公報に開示されている（これを第２の従来技術とする）。
【０００８】
第２の従来技術によるレンズ系および電子ビーム挙動は、画面中央部（図７（ａ））では第１の従来技術と同様であるが、画面周辺（コーナー）部（図７（ｂ））では、第１の従来技術で形成された四極レンズ１２のさらに前段に、水平方向に発散作用、垂直方向に集束作用をもつ第２の四極レンズ１４を生成している。この第２の四極レンズ１４によって、メインレンズ１１に入る前の電子ビームを、水平方向では外側へ拡げ、また、垂直方向では内側へ狭めることにより、結果的に垂直方向の画面入射角θivと水平方向の画面入射角θihとの差を小さくしている（つまり、画面周辺部での水平方向と垂直方向におけるレンズ倍率をほぼ等しくするようにしている）。これにより、画面周辺部でのスポット形状を真円に近づけて水平解像度を高くすると同時にモアレの発生を抑制することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような第２の従来技術でも、偏向角度が極端に大きくなった時には、画面周辺部でのスポット形状を真円とすることが困難であるという課題があった。
【００１０】
まず、蛍光体スクリーン面の周辺部における水平方向に長い扁平状のスポット歪みが、メインレンズの球面収差の影響で補正しきれないという問題がある。なぜなら、第２の従来技術では、画面周辺部で横長のスポット歪みを改善しようとすると、図７（ｂ）に示すように、レンズ系を通過する電子ビームが特に水平方向でメインレンズ１１の端に近い箇所を通過することになり、この現象は、偏向角度が大きいほど、つまり磁界強度が強くなるほど顕著になる。この場合、電子ビームは、理想的には実線で示すようにジャストフォーカス状態であっても、実際には、メインレンズ１１の端で顕著に現れる球面収差の影響を受けて、画面へ入射する挙動が破線のようになり、オーバーフォーカス状態となってしまう。この結果、画面の周辺部に生成されるビームスポットは、却って水平方向に長い扁平状に歪んでしまいスポット径が過大となりやすい。
【００１１】
これを回避するために水平方向におけるメインレンズ１１での電子ビーム通過位置をできるだけ内側へ狭めようとすれば、電子ビームを水平方向で外側へ拡げつつ垂直方向で内側へ狭める役目を果たす第２の四極レンズ１４が結果的には意味を為さないことになる。
【００１２】
つまり、従来の技術では、偏向角度が極端に大きくなって偏向磁界が強くなりすぎると、周辺部における水平方向に長いスポット歪みを補正しきれないという問題があった。
【００１３】
本発明は、偏向角度が大きくなっても画面周辺部でのスポットの横長歪みを低減することのできるインラインセルフコンバーゼンス型カラー受像管を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のカラー受像管では、電子銃から射出されるインライン配列された３本の電子ビームを、前記インライン配列方向ではピンクッション状であり前記インライン配列に垂直な方向ではバレル状である磁界分布によってコンバーゼンスさせる、インラインセルフコンバーゼンス型のカラー受像管において、画面中央部に形成されるスポットをジャストフォーカス状態とする時に、前記画面中央部の前記スポットが、前記インライン配列方向径が前記インライン配列に垂直な方向径よりも小さい。
【００１５】
このようにすることによって、画面周辺部のスポット形状を容易に真円に近づけることができる。
【００１６】
また、本発明のカラー受像管では、前記電子銃において形成されるメインレンズ部における前記インライン配列方向のレンズ倍率が、前記インライン配列に垂直な方向のレンズ倍率よりも小さい。
【００１７】
このようにすることによって、画面中央部のスポット形状を縦長形状とすることができる。
【００１８】
さらに、本発明のカラー受像管では、前記画面中央部に入射する前記電子ビームは、前記インライン配列方向の画面入射角が、前記インライン配列に垂直な方向の画面入射角よりも大きい、もしくは、前記電子銃におけるカソードの電子ビーム放出領域は、前記インライン配列方向径が前記インライン配列に垂直な方向径よりも小さい。
【００１９】
このようにすることによって、画面中央部のスポット形状を容易に縦長形状とすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２１】
カラー受像管の全体構成については、従来の説明で用いた図５とほぼ同じであるので、ここでは省略する。
【００２２】
図２は、本実施の形態に係るカラー受像管の電子銃の一例である。画面の水平軸方向へ並んだ３つのカソード１５と、このカソードに対向して、板状の制御電極１６と加速電極１７、筒状の第一集束電極１８と第二集束電極１９およびアノード電極２０がカラー受像管の管軸方向へ順次配列され構成されている。ここで、制御電極１６と加速電極１７、および第一集束電極１８の加速電極側に有する面１８ａには、ほぼ円形の３つの電子ビーム通過孔が形成されている。また、第一集束電極１８は第二集束電極側にも面１８ｂを有し、この面１８ｂには水平方向よりも垂直方向で大きい径をもった３つの電子ビーム通過孔（ここでは縦長状の矩形）が各電子ビームに対応して設けられている。第二集束電極１９は、第一集束電極側に面１９ａを有し、この面１９ａには垂直方向よりも水平方向で大きい径をもった３つの電子ビーム通過孔（ここでは横長状の矩形）を各電子ビームに対応して有しており、さらに第二集束電極１９は、筒状の電極の中に面１９ｂを有し、ここに略オーバル状の３つの電子ビーム通過孔を有している。アノード電極２０は、横長の筒状部２０ａと円筒状部２０ｂとからなり、これら２つの境界付近の面２０ｃにほぼ円形の３つの開孔を有し、さらにこの３つの開孔を上下に挟みかつ水平軸と管軸とでなす仮想面上に配置されるような一対の平板２３ａ、２３ｂを有している。
【００２３】
このように構成された電極の内、第一集束電極１８には第１フォーカス電圧Ｖfoc1が印加され、第二集束電極１９には第２フォーカス電圧Ｖfoc2にダイナミック電圧Ｖdynが重畳された電圧が印加され、また、アノード電極２０には、高圧Ｖaが印加されている。
【００２４】
画面中央部に偏向したときは、ダイナミックフォーカス電圧Ｖdynはゼロであるので、Ｖfoc2＋Ｖdyn＜Ｖfoc1となる。また、画面周辺部に偏向したときは、偏向量に応じてダイナミック電圧Ｖdynが大きくなるので、Ｖfoc2＋Ｖdynの値がＶfoc1の値に近づき、Ｖfoc2＋Ｖdyn＝Ｖfoc1となり、時にはＶfoc2＋Ｖdyn＞Ｖfoc1となる。
【００２５】
このように構成した場合の、電子銃の電子レンズ系を光学レンズ的に示したモデルと、この電子レンズ系を通る電子ビームの挙動とを偏向方向に沿った断面で示したものを図３に表す。図３（ａ）は画面中央部での、図３（ｂ）は画面周辺部での様子であり、また、図の上半分は水平方向、下半分は垂直方向を示す。
【００２６】
画面中央部では、図３（ａ）に示すように、メインレンズ１１の後段（画面側）に水平方向で集束かつ垂直方向で発散に作用する四極レンズ２４が形成され、また、メインレンズ１１の直ぐ前段（クロスオーバー点側）、つまり第一集束電極と第二集束電極との間に、水平方向で発散かつ垂直方向で集束に作用する四極レンズ２５が形成される。また、偏向角度が大きくなる画面周辺（コーナー）部では、ダイナミック電圧が大きくなるのに伴ってメインレンズ１１の直ぐ前段の四極レンズ２５が弱められてやがてはなくなり、図３（ｂ）に示すように、メインレンズ１１とメインレンズの直ぐ後段の四極レンズ２４、および偏向磁界レンズ１３からなるレンズ系となる。
【００２７】
このようなレンズ系により、画面中央部では、水平方向の画面入射角θihは垂直方向の画面入射角θivよりも大きくなる。したがって、水平方向のレンズ倍率の方が垂直方向のレンズ倍率よりも小さくなるので、画面中央部でのスポット形状は、縦長形状となる。
【００２８】
前述したように、一般に、インラインセルフコンバーゼンス型のカラー受像管では、電子ビームのスポットが画面の中央部に対して周辺部において横長に歪みやすい傾向にある。本発明は、上記のような構成によって、画面の中央部でのスポット形状を敢えて水平方向で小さく垂直方向で大きい縦長形状として、画面周辺部でのスポット歪みを改善する技術である。このように画面中央部でのスポット形状を縦長とすることにより、偏向角度の大きな画面周辺（コーナー）部において、メインレンズの球面収差の影響を受けることなく容易に水平方向の画面入射角θihと垂直方向の画面入射角θivとをほぼ等しくなるよう近づけることができる。また、電子ビームはメインレンズの端を通過しないので、球面収差の影響を受けることがなく、オーバーフォーカス状態になることもない。
【００２９】
画面上でのスポット形状をモデル的に示すと図１のようになる。画面中央部でのスポット２６の形状を縦長とすることによって、画面周辺（コーナー）部でのスポット２７の形状をできるだけ真円に近づけることができる。したがって、画面周辺における水平方向の解像度を向上させることができ、同時にモアレの発生を低減することもできる。
【００３０】
なお、上記実施の形態で説明した電子銃に、図４（ａ）のように、画面中央部においてクロスオーバー点側に水平方向に集束作用で垂直方向に発散作用を与える四極レンズ２８を更に設けてもよい。このようにすると、画面中央部において、メインレンズ１１での電子ビーム通過位置を、水平方向ではより内側に、垂直方向ではより外側にすることができるので、画面中央で縦長としたスポット形状を、できるだけ垂直方向の解像度が低くならない程度に調整することができる。また、このとき、画面中央部で形成される四極レンズ２５、２８は、偏向角度が増すほど弱められるものであって、画面周辺（コーナー）部ではなくなることが好ましい。
【００３１】
またさらに、本発明を実施する手段として、電子銃におけるカソードの電子ビーム放出領域の形状を水平方向で垂直方向よりも小さくしてもよい。蛍光体スクリーン面の画面中央におけるスポットはカソードの電子ビーム放出領域を電子銃の電界レンズによって蛍光体スクリーン上へ写像されたものであるので、カソードの電子ビーム放出領域の水平方向径が垂直方向径より小さければ、蛍光体スクリーンの画面中央のスポット形状を水平方向で小さく垂直方向で大きい縦長形状とすることができる。この場合、より効果的には、制御電極の電子ビーム通過孔の形状を、水平方向径が垂直方向径よりも小さくなるようにしたり、制御電極の板圧を、水平方向で垂直方向よりも厚くする他、また、加速電極の電子ビーム通過孔の形状を、水平方向径が垂直方向径よりも大きくすることが好ましい。
【００３２】
なお、インラインセルフコンバーゼンス型カラー受像管では画面の水平方向に電子ビームをインライン配列することが多いので、本発明の実施の形態では、インライン配列方向を水平方向と称し、インライン配列に垂直な方向を垂直方向と称して説明している。しかしながら、例えば、電子ビームのインライン配列を画面の垂直方向とした電子銃を用いる場合には、本実施の形態とは逆に、インライン配列方向が垂直方向となり、インライン配列に垂直な方向が水平方向となることは言うまでもない。
【００３３】
また、電子銃を構成する電極の数や形状、および各電極に形成される電子ビーム通過孔の数や形状は、上記実施の形態で説明した例に限らず、目的に応じて適宜必要なものに変更してもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、インラインセルフコンバーゼンス型カラー受像管の偏向角度が極端に大きくなった時に、画面周辺部におけるインライン方向に長い扁平状のスポット歪みを改善できるため、カラー受像管の表示解像度を高くすることができ、また、モアレの発生を抑制して高い画質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るカラー受像管の画面上でのスポット形状をモデル的に示した図
【図２】本発明の実施の形態に係るカラー受像管の電子銃の斜視図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態に係るカラー受像管の、画面中央部における電子銃の電子レンズ系を光学レンズ的に示したモデルと、この電子レンズ系を通る電子ビームの挙動とを示した図
（ｂ）本発明の実施の形態に係るカラー受像管の、画面周辺部における電子銃の電子レンズ系を光学レンズ的に示したモデルと、この電子レンズ系を通る電子ビームの挙動とを示した図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態に係るカラー受像管の、画面中央部における電子銃の電子レンズ系を光学レンズ的に示したモデルと、この電子レンズ系を通る電子ビームの挙動との他の例を示した図
（ｂ）本発明の実施の形態に係るカラー受像管の、画面周辺部における電子銃の電子レンズ系を光学レンズ的に示したモデルと、この電子レンズ系を通る電子ビームの挙動との他の例を示した図
【図５】一般的なカラー受像管を示す概略断面図
【図６】（ａ）第１の従来技術に係るカラー受像管の、画面中央部における電子銃の電子レンズ系を光学レンズ的に示したモデルと、この電子レンズ系を通る電子ビームの挙動とを示した図
（ｂ）第１の従来技術に係るカラー受像管の、画面周辺部における電子銃の電子レンズ系を光学レンズ的に示したモデルと、この電子レンズ系を通る電子ビームの挙動とを示した図
【図７】（ａ）第２の従来技術に係るカラー受像管の、画面中央部における電子銃の電子レンズ系を光学レンズ的に示したモデルと、この電子レンズ系を通る電子ビームの挙動とを示した図
（ｂ）第２の従来技術に係るカラー受像管の、画面周辺部における電子銃の電子レンズ系を光学レンズ的に示したモデルと、この電子レンズ系を通る電子ビームの挙動とを示した図
【符号の説明】
７  電子銃
８  電子ビーム
２６  画面中央部のスポット
【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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