本发明是有关电子束成一字排列的彩色显像管装置的改进。
彩色显像管的管壳是由管颈，在其内装有发射沿水平方向成一字形并列的三根电子束的电子枪，具有荧光屏面的面板，以及介于管颈和面板之间的玻锥组成。
一字形电子枪被装置成能沿水平方向成一字状地发射三根电子束，通过让发射的电子束碰撞在被覆着萤光体层而形成的荧光屏上而使萤光体层发光。为了实现色重现性好的萤光体层发光，有必要让电子束有选择地向着规定的萤光体层碰撞，为此把具有多数开孔的荫罩板配置在靠近面板处。
一字形电子枪要设计成通过内设的各别的阴极，使三根电子束产生在水平的共同平面上，并使此三根电子束在面板近旁集中。在使三根电子束集中的方法中，有例如在美国专利说明书第2957106号中所揭示的那样，使从阴极发射出的电子束中的两侧的电子束从一开始就倾斜而集中的技术，还有如在美国专利说明书第3772554号中所揭示的，通过使设置在电子枪电极上的三根电子束通过用开孔中的部分电极上的两侧开孔稍微从电子枪的中心轴向外侧偏移，使在偏移部分发生的电场变化，而使电子束弯曲，从而进行电子束集中的技术，这两种技术都被广泛采用。
为了在彩色显像管的图像面（萤光体屏幕）上表示电视图像，需要一个为使从电子枪发射出的电子束沿萤光体屏幕的整个面上进行扫描的偏转装置，此装置被安装在玻锥的外侧上。偏转装置基本上具有为产生使电子束沿水平方向偏转的偏转磁场的水平偏转线圈，和为产生使电子束沿垂直方向偏转的垂直偏转磁场的垂直偏转线圈。在实际的彩色显像管装置中，当采用均匀磁场来使电子束偏转时，由于受到泄漏在线圈外侧的漏泄部份的影响，而使三根电子束点在面板上的集中被破坏，因此为了防止这种集中的破坏，而使之能经常在图象的全面上集中，而施加各种对策。这个被称为会聚自由系统（“Convergencefreecystem”），并通过使水平偏转磁场为枕形，使垂直偏转磁场为桶形，从而使三根电子束在荧光屏的全部面上集中。例如在均匀的垂直磁场条件下，随着从屏幕中心向上下两边的发展而成为过集中，然而若采用桶形磁场，就能够在屏幕上使电子束集中。其结果是在这个系统中可以省去会聚补正用抛物线电流发生回路以及省去使发生会聚补正磁场的会聚磁轭，从而产生使成本下降，生产率提高等许多效果。
如上所述，彩色显像管因采用了许多开发技术，其等级正在不断提高，但是随着管子向大形化普及，新的间题正在不断出现。
也就是从电子枪发射出的，并集中在面板上的电子束的点S5a，如图5（a）所示的那样，在不受偏转作用的图像面中心为圆形状的芯Sc，即仅是电子密度高的部份，而在受偏转作用的图像面的周围部分上的点S5b，因非均匀磁场的作用，如图5（b）所示，产生扁平化了的芯Sc，和向上下扩大的喇叭形Sf，也就是低电子密度的部份。其结果，在图像面的周围部份上的电子束尺寸增大，使聚焦性和析像度恶化。
具体来说，对20英寸，90°偏转的管子，如把水平方向的尺寸作为CH，把垂直方向的尺寸作为CV，则在图像面的中心，是CH＝CV＝1.0mm，然而在水平偏转的端部，CH＝20mm，CV＝0.3mm，形状很扁平。此外，从喇叭形的上端到下端的尺寸FV成为1.5mm。这个尺寸还仅是使电子束作水平偏转时的值，如在再加有垂直偏转的图像面的边缘部分则其尺寸将进一步变坏。
本发明者等在早先申请的特愿昭60-180512号中提出了使从电子枪发射的三根电子束大致平行，使水平偏转磁场为均匀分布磁场，使垂直偏转磁场为桶形分布磁场，且对水平偏转磁场在管轴上的磁力线密度分布的半宽度作一定规定的彩色显像管装置，但是希望有更进一步的性能上的提高。
本发明就是为解决上述传统技术存在的缺点而进行的，以提供在图像面周围的电子束点的变形较少，在图像面的整个面上获得高析像度的彩色显像管为目的。
本发明是以具备管壳、萤光体屏幕，一字形电子枪，荫罩板以及偏转磁场发生装置的彩色显像管为对象的，管壳是由面板，和此面板密封接合着的玻锥，和玻锥相连结着的管颈所组成，萤光体屏幕是形成在面板的内面上，并能按红，绿，兰三种颜色发光，一字形电子枪为配置在管颈内，沿萤光体屏幕的水平方向一字形并列，并朝着萤光体屏幕发射三根电子束的电子枪，荫罩板为具有多个开孔，配置在靠近萤光体屏幕处，使上述电子束有选择地朝上述屏幕碰撞的荫罩板。
偏转磁场发生装置为安装在上述玻锥外侧上，发生让从上述电子枪发射的电子束沿水平方向偏转的水平偏转磁场的水平偏转磁场发生装置，和发生让上述电子束沿垂直方向偏转的垂直偏转磁场的垂直偏转磁场发生装置。
上述从电子枪发射的电子束为大致平行。此外，上述水平偏转磁场大致形成均匀磁场分布，使垂直偏转磁场在电子枪侧形成桶形磁场分布，而在荧光屏面侧形成枕形磁场分布。
此外，上述水平偏转磁场在管轴上的磁力线密度分布的半宽度a，包括在从上述密度分布的中心到荧光屏幕止的距离A的0.1～0.4倍范围内。若a在A的0.2～0.3倍范围，将有更好的效果。当a约为A的0.25倍时，显示的特性为最好。
另外，通过使输给三电子枪的红，绿，兰各色的图像信号具有相互控制的时间错开，从而使形成三根电子束描绘的图像信息在上述面板上或在面板上的附近集中。偏转磁场的大部份是在偏转线圈围成的空间内形成。由于在此空间内，使垂直偏转磁场在电子枪侧为桶形分布，而在屏幕侧为枕形分布，因此通过和图像信号的延迟控制相组合，可得到点形状变形少的电子束。
图1为本发明的一实施例的简要剖面图。
图2为沿图1的A-A线剖切后的剖面图，是为了对水平偏转磁场进行说明。
图3（a）为沿图1的B-B线的剖面图，图3（b）为沿图1的C-C线的剖面图，是说明垂直偏转磁场的。
图4是对着有关本发明的水平偏转磁场在管轴上的磁力线分布进行说明的图。
图5是对传统装置中电子束点形状进行说明的图。
图6中的（a），（b），图8中的（a），（b），以及图9中的（a），（b）是对有关本发明的电子束点形状进行说明的图。
图7为对有关本发明的偏转磁场和电子束点形状间的关系作说明的曲线图。
图10（a）为表示有关本发明的偏转状态的电子束集中误差分布的模型图，图10（b）为表示进行ΔC补正后，残余的电子束集中误差分布的模型图，图10（C）为表示上下方向集中误差的模型图，图10（d）为对磁场分布的成份作说明的模型图。图11为表示为进行集中误差补正的磁场发生手段的一个例子的模型图。
根据本发明者进行的实验结果，对有关本发明的彩色显像管装置来进行说明。
本发明者着眼于电子束点在图像面周围上引起变形的原因之一在于水平偏转磁场为枕形，并尝试了使水平偏转磁场为均匀磁场。图6为20英寸90°偏转管，是表示在如图2所示的均匀水平偏转磁场H的场合，在图像面中心部位及图像面周围部位的电子束点的形状S6a和S6b，而CH＝1.5mm，CV＝0.6mm，从而着出，高电子密度部份，即芯SC的形状有了大幅度地改进。
但是，即使对这个电子束的点形状，还不能说是十分满意的。
本发明者进一步通过实验发现，当偏转磁场的磁力线密度分布和彩色显像管的大小间存在规定的关系，则在芯SC的周围产生的喇叭形状Sf的形状将会进一步变好。
图4表示均匀形水平偏转磁场在管轴Z上的磁力线密度分布，以及从这个分布中心到荧光屏面止的距离关系的图。
这里，把表示磁力线密度分布的最大值Bp的位置定义为密度分布中心，把以最大值Bp的半宽度规定的长度定义为磁路长a，而把从密度分布中心到面板止的距离作为A。此外，如在图6（a）中所示，图像面中心的点S6a由芯SC组成，当在图像面周围，如同图（b）中所示，产生具有喇叭形Sf的点S6b时，令喇叭形的水平方向的尺寸为FH，垂直方向的尺寸为FV。从而得知，这时，在a/A和FV/FH，间存在如图7所示那样的关系。另一方面，由于已知从实用方面评价，FV/FH的值有必要在0.5以上和2.0以下，因此如应用到图7上去，则a/A的实用范围为0.1以上和0.4以下。a/A的更好的范围是0.2～0.3。最理想的状态可在a/A＝0.25的场合取得，此时喇叭形Sf为圆形成为最小。
图8表示在a/A＝0.25的场合，分别在图像面中心和图像面周围的电子束点形状S6a和S6b。为了进一步对在图8中同图（b）表示的在图像面周围的电子束点形状S6b，通过在图像面周围部份调整电子枪透镜的焦点距离，使这种改良有可能实现，例如，可以改良到如图9所示的点S9b，而图像面中心的点，如S9a所示那样不变。
根据以上的结构，电子束的点形状得到改善。另一方面在有关三根电子束的集中上，根据上述本发明的结构，使从电子枪发射的三根电子束大致平行，而且通过使加进三电子枪的信号具有相互控制的时间错开，使得电子束在面板的全范围内进行集中。
现对此方法作说明。假定把各色图像信号同时向电子枪输入，则在面板上的电子束点相互间仅分开一定量ΔC。图10（a）上表示这个电子束20R，20G，20B的分开状态。模型RA，Ga，Ba则表示其时的红，绿，兰色用的模型。相对于加到第一电子枪上的信号时间来说，使加到第二电子枪上的信号时间仅延迟τC，而相对于加到第二电子枪上的信号时间来说，使加到第三电子枪上的信号时间仅延迟τc。在这里，当把图像面的横向宽作为H，把水平偏转频率作为fH，把由过扫描决定的常数作为C，则通过使延迟时间
τC＝(CΔC)/(fHH)
能够在图像面的全范围内对电子束点的集中误差进行仅为ΔC的补正。这里的ΔC表示在图像面中央的集中误差。即使进行上述补正，有时还有残余的集中误差存在。残余集中误差中的第一项，如图10（b）所示，是在图像面的上下端上发生的水平方向的误差。此集中误差ΔD用
ΔD＝K·Y2
来表示。Y是垂直方向的偏转量。
因此还要有必要的延迟时间τD，用
τD＝(C)/(fHH)·ΔD=(C·K)/(fHH)Y2
表示，是以垂直方向偏转量的二次幂增大。
而总的延迟时间是
τ＝τC+τD（Y2）
通过与垂直偏转同步而进行调制，可以对集中误差Δ＝ΔC+ΔD进行完全的补正。
残余集中误差中的第二项是在图像面的四角部位的上下方向的集中误差。（图10（c））。
在从电子枪发射出的三根电子束相互间为大致平行，和水平偏转磁场为大致均匀时，在上述图像面上右上角部位的上下方向的集中误差ΔV用下式来表示
ΔV＝C·∫ZSZO[2（ZS-Z）HIZ-H′IO]XdZ
这里，如把彩色显像管的管轴方向作为Z，ZO为偏转起点，ZS表示屏幕的位置。此外，X为向图像面的角部位偏转轨道的水平轨道分量。
HIO是表示垂直偏转磁场在Z轴上的强度分布，H′IO是关于此Z轴的一阶微分系数。
此外，HIZ是表示垂直偏转磁场的非均匀性的参数，当HIZ＞0，显示枕形，HIZ＜0，显示桶形的磁场形状。
上式中，为了满足ΔV＝0，有必要使
HIZ＝(H′IO)/(2（ZS-Z）)
这里需注意的是，在向图像面的右上方偏转时，HIO应为负，（图10（d））。因此有必要使具有和Z轴相关的微系数的符号相同的HIZ，在屏幕一侧为正，在电子枪一侧为负。换句话说，垂直偏转磁场的非均匀性，在电子枪侧为桶形，在屏幕侧为枕形。
以上的说明，是以右上角部位的上下方向的集中误差为例，并对减轻该误差所需磁场进行了叙述，但不管在那个角部位，必要的垂直磁场的非均匀性同样地在电子枪侧为桶形，在屏幕侧为枕形。
根据此磁场分布，可以把第二残余集中误差在实用的允许范围内作出。
图1为本发明实施例的20英寸90度偏转的彩色显像管装置的简要剖面图。玻璃制的管壳10是由面板11，和此面板11密封接合着的玻锥12以及和玻锥相连接在一起的管颈14组成。
在面板11的内面上有规则的排列着能按红，绿，兰各色来发光的点状或条状的萤光体，从而形成显示图像用的萤光体屏幕，荫罩板16对着并靠近面板15而配置着。荫罩板16通常是由薄铁板作成，该铁板形状为和面板11的内表面形状相似的穹面上的形状，在其和屏幕15相面对面的部份上具有多个开孔，这些开孔能使三根电子束20正好与相对应的各色萤光体碰撞。
在管颈14的内部封装着能发射出红，绿，兰三色用的电子束的电子枪17。电子枪17发射出沿水平方向成一字形排列的电子束20。发射出的电子束要形成相互平行，并相互具有约6.6mm的间距。电子枪作成使三电子枪成为一体，由在图上未表示的电子束的发生源阴极，控制电极，屏蔽电极，聚焦电极以及高压电极所组成，在各电极上加上规定的电压，高压电极的电压通常为25KV的超高压电压，用电源21使彩色显像管内部保持电压为25KV的等电压。
玻锥12与管颈14相连接部份的近旁被称为锥体部13，通常在这个部份安装偏转装置19。
使图像信号向与各电子束相对应的阴极控制电极间输入。在扫描中，在使兰色电子束先通过萤光屏的场合，把兰色图像信号向上述电极间输入。接着，对于与兰色保持一定错开而相继输入的绿色和红色电子束的各图像信号则通过延迟元件18，使其按上述的τ和2τ，延迟输入电子枪。
偏转装置19是由鞍形水平偏转线圈22，和圆环形垂直偏转线圈23组成，线圈22是发生使电子束20向水平方向变化的磁场，是如图2所示的均匀形磁场，线圈23是发生使电子束沿垂直方向产生偏转的磁场，在线圈空间内的电子枪侧可产生图3（a）所示的桶形磁场VB，在线圈空间内的屏幕侧可产生枕形磁场VP。偏转线圈设计成使水平偏转磁场和垂直偏转磁在管轴上的磁力线密度分布的半宽度a为从密度分布中心到萤光面止的距离A的0.25倍。偏转装置19用偏转回路191，来驱动。
20英寸90度偏转管的图像面（萤光屏面）的横向宽约为400mm，水平偏转频率为15.75KHz，图像面上的电子束点的间距Δ为6.6mm，当把常数C作为0.75时，输入电子枪的各色图像信号的相互间的延迟时间约为0.8微秒。
另一方面，在图像面的上下端，按照本发明者的实验，有必要使τD＝-0.4微秒。这个值根据偏转磁场的设计和彩色显像管的尺寸等的不同而各不相同。
并已证实由以上所述那样构成的彩色显像管，不用说在图像面的中心，就是在图像面的周围的芯部和喇叭部的畸变也极少，沿图像面的全部范围明亮清晰，析像度良好。
另外还要对本发明的其它实施例作叙述。
令加到上述各电子枪上的时间控制为τC（固定）。
这时，在图像面上发生如图10（b）所示的集中误差Δ。也就是基于电子束20B的兰色用模型Bb，和基于电子束20R的红色用模形Rb，相对于中心电子束20G的绿色用模型Gb而产生偏离。
图11表示，与补正上述集中误差的垂直偏转同步驱动的磁场发生手段。就是在管颈14内的电子枪的出口处，好象从上下插入各边侧电子束20R，20B那样配置一对磁性片30，31。此外，还从左右插入中央电子束20G而配置一对磁性片32，33。在管颈14的外侧，在水平方向相对称地设置着绕有线圈的U字形的磁场发生器34，35。
现对图10（b）中所举例子的集中误差作说明。在垂直轴的端部，红色用电子束20R向左方偏移，兰色用电子束20B向右方偏移。因此有必要在如图11所示的两侧电子束20R，20B上施加使其相互分离的力F。此外，图11为从图像面方向看的图。因此只要给磁场发生器34，35的线圈加上和垂直偏转方向同步，以垂直偏转量的二次乘方调制的抛物线形状的波形电流即可。加上的电流的方向必需能够得到如图所示的N极和S极的分布。此外，电流的大小要按照使图像面上的集中误差为最小来决定。
作为其它的实施例，使用26英寸110°偏转管，使其它的条件和上述的实施例相同，就a/A为0.1和0.4的场合，对彩色显像管装置进行了评价。其结果表明其特性比水平磁场为枕形的传统方式的好。若a/A为0.2～0.3的场合，其特性将进一步提高。
上述实施例的20英寸型90°偏转管，使水平，垂直偏转磁场中心设在距萤光体屏幕约290mm的位置，对此，作为其它的实施例，使水平偏转磁场中心Hc的位置距离萤光体屏幕约为285～280mm使垂直偏转磁场中心Vc位置距离萤光体屏幕约为295～300mm。
也就是使水平偏转磁场中心Hc相对于垂直偏转磁场中心Vc向萤光屏幕侧前进约10～20mm的范围。并已确认据此可以得到实质上更好的三根电子束可能允许的集中精度。
在以上的实施例的说明中，是以无偏转状态下的电子束大致是平行来进行说明的，这说明当然包含几何学上的平行在内，至于对于通过给予信号以一定的延迟时间，从而对色偏差进行补正的彩色显像管，即使在无偏转时，三根电子束成为不完全集中的状态，也即实质上不一致的电子束状态，只要不脱离其主旨，也当然适用。
此外，通常是把三根电子束的静止的集中装置安装在偏转线圈的电子枪侧，它的六极的磁场分量要向偏转磁场漏泄。为了消除这个漏泄部份，有时要对偏转线圈进行六极分量的补正，其结果，所产生的偏转磁场不用说也包含在均匀形磁场中。