投写管装置
【課題】 新たな部品を追加することなく画面上下のピンクッション歪を補正する。
【解決手段】 水平コイルが発生する水平偏向磁界の、水平コイルの中心軸（Ｚ軸）と直角な断面における磁束密度の偏向方向に沿った変化曲線を表す多項近似式の２次の係数Ｈ２が、前記中心軸に沿ってパネル側から電子銃側に向かって、正、負、正、負の順に変化する。
【解決手段】 水平コイルが発生する水平偏向磁界の、水平コイルの中心軸（Ｚ軸）と直角な断面における磁束密度の偏向方向に沿った変化曲線を表す多項近似式の２次の係数Ｈ２が、前記中心軸に沿ってパネル側から電子銃側に向かって、正、負、正、負の順に変化する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に画質性能を改善した投写管装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に投写型のプロジェクションテレビにおいては、解像度重視のためその投写管装置が備える偏向装置の偏向磁界はほぼ斉一磁界となるように構成されている。そのため、表示画面上において幾何学的な原因によって、図１に示すような上下ピンクッション歪み１ａ及び左右ピンクッション歪み１ｂからなるピンクッション歪み１が残留する。このピンクッション歪み１の補正はプロジェクションテレビセットの補正回路により行なわれている。この場合、特に画面上下のピンクッション歪み１ａを補正するために必要な電力は、プロジェクションテレビセットの全消費電力の１０％以上を占めることが知られており、省エネに関する要求が高まっている近年においては何らかの対策が必要となっている。
【０００３】
この問題を解決するための技術が特許文献１に開示されている。
【０００４】
図２は特許文献１に開示された偏向装置の側面図である。この偏向装置２は水平コイル３と垂直コイル４とコア５とを備え、更に偏向装置２のスクリーン面側開口部付近６の左右に水平補正コイル７を、上下に垂直補正コイル８をそれぞれ具備している。水平補正コイル７及び垂直補正コイル８は何れも略Ｕ字状である補助コア７ａ及び補助コア８ａにそれぞれ巻回されている。水平補正コイル７は水平コイル３に直列に接続され、垂直補正コイル８は垂直コイル４に直列に接続される。
【０００５】
この偏向装置２の作用を図３を用いて説明する。
【０００６】
垂直コイル３に偏向電流が流れると、スクリーン面側開口部付近６に具備された垂直補正コイル８にも電流が流れるため、補正磁界９が発生する。画面上下付近に偏向される電子ビーム１０は、補正磁界９によりＺ軸から離れる方向（画面中央から外側に向かう方向）にローレンツ力１１を受け、画面上下のピンクッション歪み１ａが補正される。
【０００７】
水平補正コイル７の作用は、上記の垂直補正コイル８についての説明を水平方向に置き換えればよいので説明を省略する。
【特許文献１】特開２００３−１２３６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のピンクッション歪みの補正方法は、偏向装置２とは別に水平補正コイル７及び垂直補正コイル８が必要であるので部品点数が増大し、コスト増を招く。また、これらを組み立てるための新たな製造工数も必要である。従って、トータルとして偏向装置２のコストを増大させるという課題がある。
【０００９】
本発明は、補正コイル等の別部品を追加することなく画面上下のピンクッション歪を補正できる偏向装置を備えた投写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】
【００１０】
本発明の投写管装置は、ガラス製のパネル、及び前記パネルの後部に接続されたガラス製のファンネルとを有する投写管装置本体と、前記投写管装置本体の後部に内蔵された電子銃と、水平コイル、及び前記水平コイルの外側に設けられた垂直コイルを少なくとも有し、前記投写管装置本体の外周面上に搭載された偏向装置とを備える。
【００１１】
そして、前記水平コイルが発生する水平偏向磁界の、前記水平コイルの中心軸（前記投写管装置本体の管軸）と直角な断面における磁束密度の偏向方向に沿った変化曲線を表す多項近似式の２次の係数Ｈ２が、前記中心軸に沿って前記パネル側から前記電子銃側に向かって、正、負、正、負の順に変化することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、偏向装置のコストを増大させずに画面上下のピンクッション歪を補正できるので、安価で画質の良好な投写管装置を提供することができる。しかも、上下のピンクッション歪を補正するための電力増大も抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
まず、本発明の一実施形態に係る投写管装置について、図４を参照しながら説明する。
【００１５】
図４に示すように、投写管装置１９は、ほぼ矩形状の画面表示部２０を備えたガラス製のパネル２１と、このパネル２１に連接された漏斗状のガラス製ファンネル２２と、このファンネル２２に連接された円筒状のガラス製のネック部２３とからなる真空外囲器（投写管装置本体）を有する。ネック部２３側からファンネル２２側にかけての外周面上には偏向装置１２が装着されている。偏向装置１２は、水平偏向磁界を発する水平コイルと、水平コイルよりも外側に配置され、垂直偏向磁界を発する垂直コイルと、フェライトコアとを少なくとも備える。ファンネル２２は、ネック部２３との連接部から偏向装置１２が装着される位置までの径小部、いわゆるヨーク部２４を有する。ネック部２３内には電子ビーム２５を射出する電子銃２６が配設されている。電子銃２６から出射された電子ビーム２５は、ヨーク部２４において偏向装置１２が発生する水平偏向磁界及び垂直偏向磁界により水平方向及び垂直方向に偏向され、画面表示部２０を水平方向及び垂直方向に走査して、スクリーン面２７に画像を表示する。
【００１６】
以下の説明の便宜のために、投写管装置１９の管軸をＺ軸、画面表示部２０の長辺方向軸（水平軸）をＸ軸、短辺方向軸（垂直軸）をＹ軸とする。
【００１７】
図５に本実施形態に係る偏向装置１２が発生する水平偏向磁界の、水平コイルの中心軸（即ちＺ軸）と直角な断面（Ｘ−Ｙ断面）における磁束密度の偏向方向（即ちＸ軸方向）に沿った変化曲線（以下、「磁束密度の偏向方向変化曲線」）を表す多項近似式の２次の係数Ｈ２のＺ軸に沿った変化曲線を示す。図５において、電子銃の主レンズが形成される位置がＺ軸上の原点（Ｚ＝０）であり、パネル側は紙面右側である。
【００１８】
まずこの係数Ｈ２の変化曲線の意味を説明する。図６（Ａ）は水平コイル２８のコイル中心軸（Ｚ軸）と直角なＸ−Ｙ面での断面図、図６（Ｂ）はこの水平コイル２８が発する水平偏向磁界の磁束密度Ｂｙの偏向方向（即ちＸ軸方向）に沿った変化曲線（磁束密度Ｂｙの偏向方向変化曲線）２９を示す。図６（Ａ）のように水平コイル２８のＸ軸付近での巻線量が、Ｙ軸付近での巻線量に対して多い場合（図では巻線量を厚みで表示している）、この水平コイル２８が発する水平偏向磁界の磁束密度の偏向方向（即ちＸ軸方向）に沿った変化は、図６（Ｂ）に示されているように、Ｘ＝０で最小値をとるようなピンクッション型の曲線２９になることが知られている。この曲線２９の曲率を調べるために、曲線２９を４次までの多項式で近似し、その２次の係数及び４次の係数がコイルの中心軸（Ｚ軸）に沿ってどのように変化するかを勘案しながら最適磁界分布を求めることが一般的になされている。本発明はこのうち２次の係数Ｈ２に着目している。図５はＸ−Ｙ断面での２次係数Ｈ２をＺ軸に沿って連続的に調べ、２次係数Ｈ２がＺ軸に沿ってどのように変化しているかを図示したものである。
【００１９】
図５に示す変化曲線において、２次係数Ｈ２が正の値をとるとき水平偏向磁界は図６（Ｂ）に示すようなピンクッション型であり、負の値をとるとき水平偏向磁界はバレル型であることを意味している。本実施形態では、２次係数Ｈ２の正負の符号はＺ軸に沿って変化しており、具体的にはパネル側から電子銃側に向かって、正、負、正、負の順に変化している。２次係数Ｈ２がパネル側から電子銃側に向かって正、負、正、負の値をとるＺ軸方向における各領域を、図５に示すように、順に第１正領域Ｐ１、第１負領域Ｎ１、第２正領域Ｐ２、第２負領域Ｎ２とする。そして、２次係数Ｈ２の最小値をＨ２ａ、第１正領域Ｐ１内での２次係数Ｈ２の最大値をＨ２ｂ、第２正領域Ｐ２内での２次係数Ｈ２の最大値をＨ２ｃとする。本実施形態では、最小値Ｈ２ａは、第１正領域Ｐ１と第２正領域Ｐ２との間の第１負領域Ｎ１内に存在する。また、Ｈ２ｂ＞Ｈ２ｃである。
【００２０】
画面上下のピンクッション歪みを低減し、かつ電子ビーム形状の劣化を防ぐためには、水平偏向磁界を、パネル側から電子銃側に向かって、強ピンクッション型、強バレル型、弱ピンクッション型にする必要がある。図５に示す２次係数Ｈ２の変化曲線はこれを実現している。
【００２１】
画面上下のピンクッション歪み及び電子ビーム形状と、水平偏向磁界の磁束密度の偏向方向変化曲線との関係を以下に説明する。
【００２２】
まず画面上下のピンクッション歪みについて説明する。図７は画面のピンクッション歪みを示している。上下のピンクッション歪み１ａ及び左右のピンクッション歪み１ｂを効率よく補正するには、対角方向周辺へのビーム偏向量Ｌｄを、Ｘ軸方向周辺及びＹ軸方向周辺へのビーム偏向量Ｌｘ，Ｌｙに対して相対的に小さくすればよいから、水平コイル２８については図６（Ａ）に示したようにＸ軸付近の巻線量を増やせばよい。画面のピンクッション歪みの補正はパネル側での磁界分布調整が効果的であるので、可能な限りパネル寄りの位置にて水平偏向磁界を強いピンクッション型にすればよい。
【００２３】
次に電子ビーム形状の劣化について説明する。図８はＸ軸上の電子ビームがピンクッション型の水平偏向磁界によって形状変化するしくみを示している。上述したように、画面上下のピンクッション歪みを低減するために、本発明ではパネル側において水平偏向磁界を強いピンクッション型にする。水平偏向磁界がピンクッション型であるため、変形前の電子ビーム３０において、Ｙ軸から最も遠いところに存在する電子３１が受けるローレンツ力３２は、Ｙ軸に最も近いところに存在する電子３３が受けるローレンツ力３４よりも大きい。また、ピンクッション型水平偏向磁界の磁力線３９の向きに起因してＸ軸から最も遠いところに存在する電子３５，３７はそれぞれＸ軸に斜交する向きのローレンツ力３６，３８を受ける。これらの結果、変形前の略円形の電子ビーム３０は点線４０のように偏向方向（Ｘ軸方向）に延伸されるように歪む。
【００２４】
電子ビームの歪みに対しては、Ｚ軸において中間部及び電子銃側での磁界分布の影響が大きい。従って、図８に示した電子ビーム形状の歪みを低減するためには、中間部及び電子銃側において水平偏向磁界を強いバレル型にすればよい。しかし、中間部及び電子銃側のうち特に電子銃側において水平偏向磁界のバレル型磁界を強めすぎるとＸ軸上の電子ビームは略三角形に歪む。次に、この理由を説明する。
【００２５】
図９はＸ軸上の電子ビームがバレル型の水平偏向磁界によって形状変化するしくみを示している。特に電子銃側では電子ビーム３０の偏向量が小さく、電子ビーム３０はほぼＺ軸上に存在する。そのため図９に示したそれぞれの箇所の電子４１〜４８はバレル型水平偏向磁界の磁力線４９によってローレンツ力５１〜５８を受ける。したがってこれらのローレンツ力５１〜５８を受けながら偏向された電子ビームは点線５９のような略三角形に歪む。電子ビームのこの略三角形の歪みは偏向量が小さい電子銃側での磁界の影響が大きいことから、略三角形の歪みの発生を防止するためには、この部分での水平偏向磁界を略斉一にすればよい。
【００２６】
ただし、実際には図８に示した電子ビーム形状の歪みを低減するために中間部では水平偏向磁界を強いバレル型にする必要があり、このバレル型磁界によって発生する略三角形の歪みを低減するために電子銃側では水平偏向磁界を弱いピンクッション型にする必要がある。
【００２７】
以上のような理由から、画面上下のピンクッション歪みを低減し、かつ電子ビーム形状の劣化を防ぐためには、水平偏向磁界を、パネル側から電子銃側に向かって、強ピンクッション型、強バレル型、弱ピンクッション型にする必要があるので、２次係数Ｈ２の変化曲線を図５に示すように設定している。２次係数Ｈ２の変化曲線をこのように設定するためには、例えば水平偏向磁界を発する水平コイルの巻線を適切に配置することにより実現できる。従って、本発明によれば、画面上下のピンクッション歪みを低減するために、従来のような新たな部品の追加を必要とせず、また、消費電力の増大を招くこともない。
【００２８】
更に、本発明者らは、水平偏向磁界のピンクッション型又はバレル型の程度を表す２次係数Ｈ２と、画面上下のピンクッション歪み及び電子ビーム形状の歪みとの関係を調べた結果、画面上下のピンクッション歪みを低減し、かつ電子ビーム形状の劣化を防ぐための最も好ましい条件は、
Ｄ＝（｜Ｈ２ａ｜−｜Ｈ２ｂ｜）／｜Ｈ２ａ｜
Ｅ＝（｜Ｈ２ａ｜−｜Ｈ２ｃ｜）／｜Ｈ２ａ｜
で定義される係数Ｄ及び係数Ｅが、
０．３５≦Ｄ≦０．７５ ・・・（１）
０．５０≦Ｅ≦０．９０ ・・・（２）
を満たすことであることを見出した。
【００２９】
まず、式（１）について図１０を用いて説明する。図１０は係数Ｄと画面上下のピンクッション歪み量（点線）及びＸ軸上の電子ビーム形状の歪み量Ｆ（実線）との関係を示した図である。ここで、電子ビーム形状の歪み量Ｆは、
Ｆ＝電子ビームのＹ軸方向の長さ／電子ビームのＸ軸方向の長さ
で定義される。係数Ｄが０．３５≦Ｄ≦０．７５を満たすとき、画面上下のピンクッション歪みの絶対値は１％以下になり、また、電子ビーム形状の歪みも小さく、画質特性上問題ない。係数Ｄが上記範囲を外れると、画面上下のピンクッション歪みが大きくなり、また、電子ビーム形状の歪みも大きくなるため、画質が劣化する。本発明に係る一実施例ではＤ＝０．５６に設定した。
【００３０】
次に、式（２）について図１１を用いて説明する。図１１は係数ＥとＸ軸上の電子ビーム形状の歪み量Ｆとの関係を示した図である。歪み量Ｆの定義は図１０と同じである。係数Ｅが０．５０≦Ｅ≦０．９０を満たすとき、電子ビーム形状の歪み量Ｆは０．７〜１．３と小さく、画質特性上問題ない。係数ＥがＥ＜０．５のとき電子ビームが偏向方向（Ｘ軸方向）に大きく歪み、Ｅ＞０．９０のとき電子ビームが略三角形状に歪み、何れも画質が大幅に劣化する。本発明に係る一実施例ではＥ＝０．７８に設定した。
【００３１】
Ｅ＞０．９０のとき電子ビームが略三角形状に歪むことを図１２を用いて詳説する。図１２（Ａ）は略三角形に歪んだＸ軸上の電子ビーム５９の歪み量（略三角形歪み量）Ｇの定義を説明する図である。略三角形の電子ビーム５９の外周縁とＸ軸とが交差して得られる２点をａ，ｂとする。また、電子ビーム５９の外周縁とＹ軸に平行な直線とが交差して得られる２点であって、両点間の距離が最大となるように決定される２点をｃ，ｄとする。線分ａｂと線分ｃｄとは点ｅにて直交するものとする。線分ｂｅの長さをＬbe、線分ａｅの長さをＬaeとしたとき（但し、Ｌbe≦Ｌae）、略三角形歪み量ＧをＧ＝Ｌbe／Ｌaeと定義する。図１２（Ｂ）は係数Ｅと略三角形歪み量Ｇとの関係を示す図である。Ｅ＞０．９０になると、略三角形歪み量Ｇは著しく小さくなる。すなわち電子ビームは略三角形状に歪み、画質が劣化する。
【００３２】
上記の実施例の水平コイルを用いて偏向装置を試作し、対角サイズが７インチの投写管に装着して実験したところ、画面上下のピンクッション歪みをほぼ０にすることができ、このとき電子ビーム形状の歪みもほぼ０になることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の利用分野は特に制限はなく、スクリーンに画像を投写する投写管装置に広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来の偏向装置を備えた投写管装置の画面上のピンクッション歪みを示した図
【図２】従来の偏向装置の側面図
【図３】従来の偏向装置の作用を説明する模式図
【図４】本発明の一実施形態に係る投写管装置の側面図
【図５】本発明の一実施形態に係る偏向装置が発生する水平磁界の係数Ｈ２の曲線
【図６】（Ａ）は本発明の一実施形態に係る偏向装置の水平コイルのＸ−Ｙ面での断面図、（Ｂ）はこの水平コイルが発する水平偏向磁界の磁束密度の変化曲線
【図７】画面のピンクッション歪みを示した正面図
【図８】Ｘ軸上の電子ビームの形状に対するピンクッション型水平偏向磁界の影響を示す図
【図９】Ｘ軸上の電子ビームの形状に対するバレル型水平偏向磁界の影響を示す図
【図１０】係数Ｄと画面上下のピンクッション歪み量及び電子ビーム形状の歪み量との関係を示す図
【図１１】係数Ｅと電子ビーム形状の歪み量との関係を示す図
【図１２】（Ａ）は電子ビームの略三角形歪み量Ｇの定義を説明する図、（Ｂ）は係数Ｅと電子ビームの略三角形歪み量Ｇとの関係を示す図
【符号の説明】
【００３５】
１ 画像のピンクッション歪み
１ａ 画面上下のピンクッション歪み
１ｂ 画面左右のピンクッション歪み
２ 従来の偏向装置
３ 従来の水平コイル
４ 従来の垂直コイル
５ 従来のコア
６ スクリーン面側開口部付近
７ 水平補正コイル
８ 垂直補正コイル
９ 補正磁界
１０ 電子ビーム
１１ ローレンツ力
１２ 本発明の偏向装置
１９ 本発明の投写管装置
２０ 画面表示部
２１ パネル
２２ ファンネル
２３ ネック部
２４ ヨーク部
２５ 電子ビーム
２６ 電子銃
２７ スクリーン面
２８ 水平コイル
２９ 水平偏向磁界の磁束密度の偏向方向に沿った変化曲線
３０ 電子ビーム
３１、３３、３５、３７ 電子
３２、３４、３６、３８ ローレンツ力
３９ 磁力線
４０ 偏向方向に歪んだ電子ビーム
４１〜４８ 電子
４９ 磁力線
５１〜５８ ローレンツ力
５９ 略三角形に歪んだ電子ビーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に画質性能を改善した投写管装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に投写型のプロジェクションテレビにおいては、解像度重視のためその投写管装置が備える偏向装置の偏向磁界はほぼ斉一磁界となるように構成されている。そのため、表示画面上において幾何学的な原因によって、図１に示すような上下ピンクッション歪み１ａ及び左右ピンクッション歪み１ｂからなるピンクッション歪み１が残留する。このピンクッション歪み１の補正はプロジェクションテレビセットの補正回路により行なわれている。この場合、特に画面上下のピンクッション歪み１ａを補正するために必要な電力は、プロジェクションテレビセットの全消費電力の１０％以上を占めることが知られており、省エネに関する要求が高まっている近年においては何らかの対策が必要となっている。
【０００３】
この問題を解決するための技術が特許文献１に開示されている。
【０００４】
図２は特許文献１に開示された偏向装置の側面図である。この偏向装置２は水平コイル３と垂直コイル４とコア５とを備え、更に偏向装置２のスクリーン面側開口部付近６の左右に水平補正コイル７を、上下に垂直補正コイル８をそれぞれ具備している。水平補正コイル７及び垂直補正コイル８は何れも略Ｕ字状である補助コア７ａ及び補助コア８ａにそれぞれ巻回されている。水平補正コイル７は水平コイル３に直列に接続され、垂直補正コイル８は垂直コイル４に直列に接続される。
【０００５】
この偏向装置２の作用を図３を用いて説明する。
【０００６】
垂直コイル３に偏向電流が流れると、スクリーン面側開口部付近６に具備された垂直補正コイル８にも電流が流れるため、補正磁界９が発生する。画面上下付近に偏向される電子ビーム１０は、補正磁界９によりＺ軸から離れる方向（画面中央から外側に向かう方向）にローレンツ力１１を受け、画面上下のピンクッション歪み１ａが補正される。
【０００７】
水平補正コイル７の作用は、上記の垂直補正コイル８についての説明を水平方向に置き換えればよいので説明を省略する。
【特許文献１】特開２００３−１２３６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のピンクッション歪みの補正方法は、偏向装置２とは別に水平補正コイル７及び垂直補正コイル８が必要であるので部品点数が増大し、コスト増を招く。また、これらを組み立てるための新たな製造工数も必要である。従って、トータルとして偏向装置２のコストを増大させるという課題がある。
【０００９】
本発明は、補正コイル等の別部品を追加することなく画面上下のピンクッション歪を補正できる偏向装置を備えた投写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】
【００１０】
本発明の投写管装置は、ガラス製のパネル、及び前記パネルの後部に接続されたガラス製のファンネルとを有する投写管装置本体と、前記投写管装置本体の後部に内蔵された電子銃と、水平コイル、及び前記水平コイルの外側に設けられた垂直コイルを少なくとも有し、前記投写管装置本体の外周面上に搭載された偏向装置とを備える。
【００１１】
そして、前記水平コイルが発生する水平偏向磁界の、前記水平コイルの中心軸（前記投写管装置本体の管軸）と直角な断面における磁束密度の偏向方向に沿った変化曲線を表す多項近似式の２次の係数Ｈ２が、前記中心軸に沿って前記パネル側から前記電子銃側に向かって、正、負、正、負の順に変化することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、偏向装置のコストを増大させずに画面上下のピンクッション歪を補正できるので、安価で画質の良好な投写管装置を提供することができる。しかも、上下のピンクッション歪を補正するための電力増大も抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
まず、本発明の一実施形態に係る投写管装置について、図４を参照しながら説明する。
【００１５】
図４に示すように、投写管装置１９は、ほぼ矩形状の画面表示部２０を備えたガラス製のパネル２１と、このパネル２１に連接された漏斗状のガラス製ファンネル２２と、このファンネル２２に連接された円筒状のガラス製のネック部２３とからなる真空外囲器（投写管装置本体）を有する。ネック部２３側からファンネル２２側にかけての外周面上には偏向装置１２が装着されている。偏向装置１２は、水平偏向磁界を発する水平コイルと、水平コイルよりも外側に配置され、垂直偏向磁界を発する垂直コイルと、フェライトコアとを少なくとも備える。ファンネル２２は、ネック部２３との連接部から偏向装置１２が装着される位置までの径小部、いわゆるヨーク部２４を有する。ネック部２３内には電子ビーム２５を射出する電子銃２６が配設されている。電子銃２６から出射された電子ビーム２５は、ヨーク部２４において偏向装置１２が発生する水平偏向磁界及び垂直偏向磁界により水平方向及び垂直方向に偏向され、画面表示部２０を水平方向及び垂直方向に走査して、スクリーン面２７に画像を表示する。
【００１６】
以下の説明の便宜のために、投写管装置１９の管軸をＺ軸、画面表示部２０の長辺方向軸（水平軸）をＸ軸、短辺方向軸（垂直軸）をＹ軸とする。
【００１７】
図５に本実施形態に係る偏向装置１２が発生する水平偏向磁界の、水平コイルの中心軸（即ちＺ軸）と直角な断面（Ｘ−Ｙ断面）における磁束密度の偏向方向（即ちＸ軸方向）に沿った変化曲線（以下、「磁束密度の偏向方向変化曲線」）を表す多項近似式の２次の係数Ｈ２のＺ軸に沿った変化曲線を示す。図５において、電子銃の主レンズが形成される位置がＺ軸上の原点（Ｚ＝０）であり、パネル側は紙面右側である。
【００１８】
まずこの係数Ｈ２の変化曲線の意味を説明する。図６（Ａ）は水平コイル２８のコイル中心軸（Ｚ軸）と直角なＸ−Ｙ面での断面図、図６（Ｂ）はこの水平コイル２８が発する水平偏向磁界の磁束密度Ｂｙの偏向方向（即ちＸ軸方向）に沿った変化曲線（磁束密度Ｂｙの偏向方向変化曲線）２９を示す。図６（Ａ）のように水平コイル２８のＸ軸付近での巻線量が、Ｙ軸付近での巻線量に対して多い場合（図では巻線量を厚みで表示している）、この水平コイル２８が発する水平偏向磁界の磁束密度の偏向方向（即ちＸ軸方向）に沿った変化は、図６（Ｂ）に示されているように、Ｘ＝０で最小値をとるようなピンクッション型の曲線２９になることが知られている。この曲線２９の曲率を調べるために、曲線２９を４次までの多項式で近似し、その２次の係数及び４次の係数がコイルの中心軸（Ｚ軸）に沿ってどのように変化するかを勘案しながら最適磁界分布を求めることが一般的になされている。本発明はこのうち２次の係数Ｈ２に着目している。図５はＸ−Ｙ断面での２次係数Ｈ２をＺ軸に沿って連続的に調べ、２次係数Ｈ２がＺ軸に沿ってどのように変化しているかを図示したものである。
【００１９】
図５に示す変化曲線において、２次係数Ｈ２が正の値をとるとき水平偏向磁界は図６（Ｂ）に示すようなピンクッション型であり、負の値をとるとき水平偏向磁界はバレル型であることを意味している。本実施形態では、２次係数Ｈ２の正負の符号はＺ軸に沿って変化しており、具体的にはパネル側から電子銃側に向かって、正、負、正、負の順に変化している。２次係数Ｈ２がパネル側から電子銃側に向かって正、負、正、負の値をとるＺ軸方向における各領域を、図５に示すように、順に第１正領域Ｐ１、第１負領域Ｎ１、第２正領域Ｐ２、第２負領域Ｎ２とする。そして、２次係数Ｈ２の最小値をＨ２ａ、第１正領域Ｐ１内での２次係数Ｈ２の最大値をＨ２ｂ、第２正領域Ｐ２内での２次係数Ｈ２の最大値をＨ２ｃとする。本実施形態では、最小値Ｈ２ａは、第１正領域Ｐ１と第２正領域Ｐ２との間の第１負領域Ｎ１内に存在する。また、Ｈ２ｂ＞Ｈ２ｃである。
【００２０】
画面上下のピンクッション歪みを低減し、かつ電子ビーム形状の劣化を防ぐためには、水平偏向磁界を、パネル側から電子銃側に向かって、強ピンクッション型、強バレル型、弱ピンクッション型にする必要がある。図５に示す２次係数Ｈ２の変化曲線はこれを実現している。
【００２１】
画面上下のピンクッション歪み及び電子ビーム形状と、水平偏向磁界の磁束密度の偏向方向変化曲線との関係を以下に説明する。
【００２２】
まず画面上下のピンクッション歪みについて説明する。図７は画面のピンクッション歪みを示している。上下のピンクッション歪み１ａ及び左右のピンクッション歪み１ｂを効率よく補正するには、対角方向周辺へのビーム偏向量Ｌｄを、Ｘ軸方向周辺及びＹ軸方向周辺へのビーム偏向量Ｌｘ，Ｌｙに対して相対的に小さくすればよいから、水平コイル２８については図６（Ａ）に示したようにＸ軸付近の巻線量を増やせばよい。画面のピンクッション歪みの補正はパネル側での磁界分布調整が効果的であるので、可能な限りパネル寄りの位置にて水平偏向磁界を強いピンクッション型にすればよい。
【００２３】
次に電子ビーム形状の劣化について説明する。図８はＸ軸上の電子ビームがピンクッション型の水平偏向磁界によって形状変化するしくみを示している。上述したように、画面上下のピンクッション歪みを低減するために、本発明ではパネル側において水平偏向磁界を強いピンクッション型にする。水平偏向磁界がピンクッション型であるため、変形前の電子ビーム３０において、Ｙ軸から最も遠いところに存在する電子３１が受けるローレンツ力３２は、Ｙ軸に最も近いところに存在する電子３３が受けるローレンツ力３４よりも大きい。また、ピンクッション型水平偏向磁界の磁力線３９の向きに起因してＸ軸から最も遠いところに存在する電子３５，３７はそれぞれＸ軸に斜交する向きのローレンツ力３６，３８を受ける。これらの結果、変形前の略円形の電子ビーム３０は点線４０のように偏向方向（Ｘ軸方向）に延伸されるように歪む。
【００２４】
電子ビームの歪みに対しては、Ｚ軸において中間部及び電子銃側での磁界分布の影響が大きい。従って、図８に示した電子ビーム形状の歪みを低減するためには、中間部及び電子銃側において水平偏向磁界を強いバレル型にすればよい。しかし、中間部及び電子銃側のうち特に電子銃側において水平偏向磁界のバレル型磁界を強めすぎるとＸ軸上の電子ビームは略三角形に歪む。次に、この理由を説明する。
【００２５】
図９はＸ軸上の電子ビームがバレル型の水平偏向磁界によって形状変化するしくみを示している。特に電子銃側では電子ビーム３０の偏向量が小さく、電子ビーム３０はほぼＺ軸上に存在する。そのため図９に示したそれぞれの箇所の電子４１〜４８はバレル型水平偏向磁界の磁力線４９によってローレンツ力５１〜５８を受ける。したがってこれらのローレンツ力５１〜５８を受けながら偏向された電子ビームは点線５９のような略三角形に歪む。電子ビームのこの略三角形の歪みは偏向量が小さい電子銃側での磁界の影響が大きいことから、略三角形の歪みの発生を防止するためには、この部分での水平偏向磁界を略斉一にすればよい。
【００２６】
ただし、実際には図８に示した電子ビーム形状の歪みを低減するために中間部では水平偏向磁界を強いバレル型にする必要があり、このバレル型磁界によって発生する略三角形の歪みを低減するために電子銃側では水平偏向磁界を弱いピンクッション型にする必要がある。
【００２７】
以上のような理由から、画面上下のピンクッション歪みを低減し、かつ電子ビーム形状の劣化を防ぐためには、水平偏向磁界を、パネル側から電子銃側に向かって、強ピンクッション型、強バレル型、弱ピンクッション型にする必要があるので、２次係数Ｈ２の変化曲線を図５に示すように設定している。２次係数Ｈ２の変化曲線をこのように設定するためには、例えば水平偏向磁界を発する水平コイルの巻線を適切に配置することにより実現できる。従って、本発明によれば、画面上下のピンクッション歪みを低減するために、従来のような新たな部品の追加を必要とせず、また、消費電力の増大を招くこともない。
【００２８】
更に、本発明者らは、水平偏向磁界のピンクッション型又はバレル型の程度を表す２次係数Ｈ２と、画面上下のピンクッション歪み及び電子ビーム形状の歪みとの関係を調べた結果、画面上下のピンクッション歪みを低減し、かつ電子ビーム形状の劣化を防ぐための最も好ましい条件は、
Ｄ＝（｜Ｈ２ａ｜−｜Ｈ２ｂ｜）／｜Ｈ２ａ｜
Ｅ＝（｜Ｈ２ａ｜−｜Ｈ２ｃ｜）／｜Ｈ２ａ｜
で定義される係数Ｄ及び係数Ｅが、
０．３５≦Ｄ≦０．７５ ・・・（１）
０．５０≦Ｅ≦０．９０ ・・・（２）
を満たすことであることを見出した。
【００２９】
まず、式（１）について図１０を用いて説明する。図１０は係数Ｄと画面上下のピンクッション歪み量（点線）及びＸ軸上の電子ビーム形状の歪み量Ｆ（実線）との関係を示した図である。ここで、電子ビーム形状の歪み量Ｆは、
Ｆ＝電子ビームのＹ軸方向の長さ／電子ビームのＸ軸方向の長さ
で定義される。係数Ｄが０．３５≦Ｄ≦０．７５を満たすとき、画面上下のピンクッション歪みの絶対値は１％以下になり、また、電子ビーム形状の歪みも小さく、画質特性上問題ない。係数Ｄが上記範囲を外れると、画面上下のピンクッション歪みが大きくなり、また、電子ビーム形状の歪みも大きくなるため、画質が劣化する。本発明に係る一実施例ではＤ＝０．５６に設定した。
【００３０】
次に、式（２）について図１１を用いて説明する。図１１は係数ＥとＸ軸上の電子ビーム形状の歪み量Ｆとの関係を示した図である。歪み量Ｆの定義は図１０と同じである。係数Ｅが０．５０≦Ｅ≦０．９０を満たすとき、電子ビーム形状の歪み量Ｆは０．７〜１．３と小さく、画質特性上問題ない。係数ＥがＥ＜０．５のとき電子ビームが偏向方向（Ｘ軸方向）に大きく歪み、Ｅ＞０．９０のとき電子ビームが略三角形状に歪み、何れも画質が大幅に劣化する。本発明に係る一実施例ではＥ＝０．７８に設定した。
【００３１】
Ｅ＞０．９０のとき電子ビームが略三角形状に歪むことを図１２を用いて詳説する。図１２（Ａ）は略三角形に歪んだＸ軸上の電子ビーム５９の歪み量（略三角形歪み量）Ｇの定義を説明する図である。略三角形の電子ビーム５９の外周縁とＸ軸とが交差して得られる２点をａ，ｂとする。また、電子ビーム５９の外周縁とＹ軸に平行な直線とが交差して得られる２点であって、両点間の距離が最大となるように決定される２点をｃ，ｄとする。線分ａｂと線分ｃｄとは点ｅにて直交するものとする。線分ｂｅの長さをＬbe、線分ａｅの長さをＬaeとしたとき（但し、Ｌbe≦Ｌae）、略三角形歪み量ＧをＧ＝Ｌbe／Ｌaeと定義する。図１２（Ｂ）は係数Ｅと略三角形歪み量Ｇとの関係を示す図である。Ｅ＞０．９０になると、略三角形歪み量Ｇは著しく小さくなる。すなわち電子ビームは略三角形状に歪み、画質が劣化する。
【００３２】
上記の実施例の水平コイルを用いて偏向装置を試作し、対角サイズが７インチの投写管に装着して実験したところ、画面上下のピンクッション歪みをほぼ０にすることができ、このとき電子ビーム形状の歪みもほぼ０になることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の利用分野は特に制限はなく、スクリーンに画像を投写する投写管装置に広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来の偏向装置を備えた投写管装置の画面上のピンクッション歪みを示した図
【図２】従来の偏向装置の側面図
【図３】従来の偏向装置の作用を説明する模式図
【図４】本発明の一実施形態に係る投写管装置の側面図
【図５】本発明の一実施形態に係る偏向装置が発生する水平磁界の係数Ｈ２の曲線
【図６】（Ａ）は本発明の一実施形態に係る偏向装置の水平コイルのＸ−Ｙ面での断面図、（Ｂ）はこの水平コイルが発する水平偏向磁界の磁束密度の変化曲線
【図７】画面のピンクッション歪みを示した正面図
【図８】Ｘ軸上の電子ビームの形状に対するピンクッション型水平偏向磁界の影響を示す図
【図９】Ｘ軸上の電子ビームの形状に対するバレル型水平偏向磁界の影響を示す図
【図１０】係数Ｄと画面上下のピンクッション歪み量及び電子ビーム形状の歪み量との関係を示す図
【図１１】係数Ｅと電子ビーム形状の歪み量との関係を示す図
【図１２】（Ａ）は電子ビームの略三角形歪み量Ｇの定義を説明する図、（Ｂ）は係数Ｅと電子ビームの略三角形歪み量Ｇとの関係を示す図
【符号の説明】
【００３５】
１ 画像のピンクッション歪み
１ａ 画面上下のピンクッション歪み
１ｂ 画面左右のピンクッション歪み
２ 従来の偏向装置
３ 従来の水平コイル
４ 従来の垂直コイル
５ 従来のコア
６ スクリーン面側開口部付近
７ 水平補正コイル
８ 垂直補正コイル
９ 補正磁界
１０ 電子ビーム
１１ ローレンツ力
１２ 本発明の偏向装置
１９ 本発明の投写管装置
２０ 画面表示部
２１ パネル
２２ ファンネル
２３ ネック部
２４ ヨーク部
２５ 電子ビーム
２６ 電子銃
２７ スクリーン面
２８ 水平コイル
２９ 水平偏向磁界の磁束密度の偏向方向に沿った変化曲線
３０ 電子ビーム
３１、３３、３５、３７ 電子
３２、３４、３６、３８ ローレンツ力
３９ 磁力線
４０ 偏向方向に歪んだ電子ビーム
４１〜４８ 電子
４９ 磁力線
５１〜５８ ローレンツ力
５９ 略三角形に歪んだ電子ビーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス製のパネル、及び前記パネルの後部に接続されたガラス製のファンネルとを有する投写管装置本体と、
前記投写管装置本体の後部に内蔵された電子銃と、
水平コイル、及び前記水平コイルの外側に設けられた垂直コイルを少なくとも有し、前記投写管装置本体の外周面上に搭載された偏向装置と
を備え、
前記水平コイルが発生する水平偏向磁界の、前記水平コイルの中心軸と直角な断面における磁束密度の偏向方向に沿った変化曲線を表す多項近似式の２次の係数Ｈ２が、前記中心軸に沿って前記パネル側から前記電子銃側に向かって、正、負、正、負の順に変化することを特徴とする投写管装置。
【請求項２】
前記係数Ｈ２が前記パネル側から前記電子銃側に向かって正、負、正、負の値をとる前記中心軸方向における各領域を、順に第１正領域、第１負領域、第２正領域、第２負領域とし、前記係数Ｈ２の最小値をＨ２ａ、前記第１正領域内での前記係数Ｈ２の最大値をＨ２ｂ、前記第２正領域内での前記係数Ｈ２の最大値をＨ２ｃとしたとき、
Ｄ＝（｜Ｈ２ａ｜−｜Ｈ２ｂ｜）／｜Ｈ２ａ｜
Ｅ＝（｜Ｈ２ａ｜−｜Ｈ２ｃ｜）／｜Ｈ２ａ｜
で定義される係数Ｄ及び係数Ｅが、
０．３５≦Ｄ≦０．７５ ・・・（１）
０．５０≦Ｅ≦０．９０ ・・・（２）
を満足する請求項１に記載の投写管装置。
【請求項１】
ガラス製のパネル、及び前記パネルの後部に接続されたガラス製のファンネルとを有する投写管装置本体と、
前記投写管装置本体の後部に内蔵された電子銃と、
水平コイル、及び前記水平コイルの外側に設けられた垂直コイルを少なくとも有し、前記投写管装置本体の外周面上に搭載された偏向装置と
を備え、
前記水平コイルが発生する水平偏向磁界の、前記水平コイルの中心軸と直角な断面における磁束密度の偏向方向に沿った変化曲線を表す多項近似式の２次の係数Ｈ２が、前記中心軸に沿って前記パネル側から前記電子銃側に向かって、正、負、正、負の順に変化することを特徴とする投写管装置。
【請求項２】
前記係数Ｈ２が前記パネル側から前記電子銃側に向かって正、負、正、負の値をとる前記中心軸方向における各領域を、順に第１正領域、第１負領域、第２正領域、第２負領域とし、前記係数Ｈ２の最小値をＨ２ａ、前記第１正領域内での前記係数Ｈ２の最大値をＨ２ｂ、前記第２正領域内での前記係数Ｈ２の最大値をＨ２ｃとしたとき、
Ｄ＝（｜Ｈ２ａ｜−｜Ｈ２ｂ｜）／｜Ｈ２ａ｜
Ｅ＝（｜Ｈ２ａ｜−｜Ｈ２ｃ｜）／｜Ｈ２ａ｜
で定義される係数Ｄ及び係数Ｅが、
０．３５≦Ｄ≦０．７５ ・・・（１）
０．５０≦Ｅ≦０．９０ ・・・（２）
を満足する請求項１に記載の投写管装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−１２５９６（Ｐ２００６−１２５９６Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８７９５７（Ｐ２００４−１８７９５７）
【出願日】平成１６年６月２５日（２００４．６．２５）
【出願人】（５０３２１７７８３）松下東芝映像ディスプレイ株式会社 (176)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２５日（２００４．６．２５）
【出願人】（５０３２１７７８３）松下東芝映像ディスプレイ株式会社 (176)
【Ｆターム（参考）】
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