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JP2004146141A - Method and apparatus for assembling electron gun - Google Patents

Method and apparatus for assembling electron gun Download PDF

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JP2004146141A
JP2004146141A JP2002308037A JP2002308037A JP2004146141A JP 2004146141 A JP2004146141 A JP 2004146141A JP 2002308037 A JP2002308037 A JP 2002308037A JP 2002308037 A JP2002308037 A JP 2002308037A JP 2004146141 A JP2004146141 A JP 2004146141A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cathode
control electrode
electron emission
assembling
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002308037A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Miura
三浦 淳
Norihiko Endo
遠藤 徳彦
Kunio Sodeyama
袖山 国雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2002308037A priority Critical patent/JP2004146141A/en
Publication of JP2004146141A publication Critical patent/JP2004146141A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To increase accuracy in the assembly of an electron gun when assembling a cathode structure and a first control electrode. <P>SOLUTION: In an assembly method of the electron gun used for assembling the cathode structure 3 having a cathode 1 for discharging electrons and the first control electrode 6 for controlling electron discharge from the cathode 1, an image processing autofocus unit 12 is used to perform the focusing of an optical system to the electrode surface of the first control electrode 6 and that of the optical system to the electron discharge surface of the cathode 1 when the distance between the first control electrode 6 and the cathode 1 is set by allowing the first control electrode 6 to oppose the cathode 1, thus reducing variations in measurement. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子銃の組み立て方法及び組み立て装置に関し、特に、陰極構体と第1制御電極とを組み付ける際に用いられる方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
インライン形の電子銃は、水平方向にインライン上に配列される複数の電子ビームを出射するための陰極(カソード)と、この陰極と対向する位置にビーム通過孔を有する第1制御電極(第1グリッド電極)とを備えている。
【0003】
図4は電子銃の部分的な構造例を示すもので、(A)はその断面図、(B)はその平面図である。図示のように電子銃の陰極1は、この陰極1を先端部で保持しかつ陰極1を加熱する発熱体(ヒータ)が内装される筒状体(以下、スリーブという)2とともに陰極構体3を構成している。陰極構体3はスリーブホルダー4に保持されている。また、スリーブホルダー4はホルダー固定部材(絶縁物)5に固定され、このホルダー固定部材5を介して陰極構体3が第1制御電極6に組み付けられる構成になっている。第1制御電極6は、これに隣接する第2制御電極7や図示せぬ他の制御電極とともにビードガラスに一体に固着されるものである。
【0004】
一般に、カラー陰極線管の電子銃では、赤(R),緑(G),青(B)といった光の3原色に対応する陰極構体3を各色毎に備えている。また、電子銃の第1制御電極6には、図4(B)に示すように、一つの陰極1に対して一つのビーム通過孔(電子ビームが通過する孔)8が設けられているのが一般的である。この種の電子銃を組み立てる場合は、第1制御電極6に陰極構体3を組み付けるにあたって、第1制御電極6と陰極1との距離を予め設定された基準距離(目標値)に合わせるための位置調整(照合)が行われる。
【0005】
また一方では、単一の陰極の電子放射能力を超えることなく高電流密度の電子ビームを形成し、かつ陰極の駆動電圧を低減するために、一つの陰極に対して複数のビーム通過孔を有する第1制御電極を採用し、これによって一つの陰極から複数の電子ビームを取り出す方式(以下、マルチビーム方式)の電子銃も知られている。
【0006】
マルチビーム方式の電子銃では、第1制御電極の各ビーム通過孔とこれに対向する陰極の電子放出面との距離が、カットオフ特性、ドライブ特性、電子ビームのクロスオーバ等に大きな影響を与える。そのため、電子銃を組み立てる際には、第1制御電極の各ビーム通過孔と陰極の電子面との距離をできるだけ均一に設定する必要がある。
【0007】
一般的な電子銃の組み立て工程では、陰極構体を保持する陰極保持部材(スリーブホルダー、ホルダー固定部材等)を予め第1制御電極に組み付けた状態で、組み立ての完了した陰極構体を陰極保持部材に挿入し、溶接等により固定している。
【0008】
しかしながら、陰極構体の組み立て時には、陰極自体の寸法誤差やスリーブの寸法誤差などにより、陰極が傾いた状態で取り付けられることがある。また、陰極保持部材に陰極構体を挿入する場合、両者の間(嵌合部分)に所定のクリアランスを確保する必要があるため、陰極構体が傾いた状態で挿入されることがある。さらに、第1制御電極の電極面がプレス加工で傾いて形成されることもある。
【0009】
そうした場合、第1制御電極と陰極構体の組み付け時において、第1制御電極と陰極との平行度が悪化してしまう。その結果、一つの陰極とこれに対応する第1制御電極の各ビーム通過孔との距離が不均一になり、先述した電子銃の動作特性(カットオフ特性、ドライブ特性等)が劣化してしまう。
【0010】
そこで本出願人は、陰極を有する陰極構体と一つの陰極に対して複数のビーム通過孔を有する第1制御電極とを組み付けるにあたって、陰極構体を軸周りに回転させて、第1制御電極の各ビーム通過孔と陰極のビーム出射面との距離を測定し、その測定結果に基づいて、各ビーム通過孔とビーム出射面との距離の差が最小となる条件で陰極構体の回転位置を設定する技術を提案している(特許文献1参照)。
【0011】
【特許文献1】
特開2001−250476号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1に記載された技術では、第1制御電極と陰極との距離を設定するためのフォーカスユニットとして、レーザ光を用いたレーザオートフォーカスユニットを使用しているため、表面が粒状となる多孔質の陰極の電子放出面で光学系の焦点合わせを行う場合に、陰極表面の微小な凹凸の影響で測定誤差が生じやすいという難点があった。
【0013】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、陰極構体と第1制御電極とを組み付ける際の電子銃の組み立て精度を高めることにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電子を放出する陰極を有する陰極構体と、陰極からの電子放出を制御する第1制御電極とを組み付ける際に用いられる電子銃の組み立て方法であって、第1制御電極と陰極とを対向させて当該第1制御電極と当該陰極との距離を設定する場合に、第1制御電極の電極面に対する光学系の焦点合わせと陰極の電子放出面に対する光学系の焦点合わせを画像処理オートフォーカスユニットを用いて行うものである。
【0015】
また本発明は、電子を放出する陰極を有する陰極構体と、陰極からの電子放出を制御する第1制御電極とを組み付ける際に用いられる電子銃の組み立て装置であって、第1制御電極を保持する第1の保持手段と、この第1の保持手段に保持された第1制御電極に陰極が対向する状態で陰極構体を保持する第2の保持手段と、第1の保持手段で保持された第1制御電極と第2の保持手段で保持された陰極構体の陰極とを対向させて当該第1制御電極と当該陰極との距離を設定する場合に、第1制御電極の電極面に対する光学系の焦点合わせと陰極の電子放出面に対する光学系の焦点合わせを行う画像処理オートフォーカスユニットとを備えるものである。
【0016】
上記電子銃の組み立て方法及び組み立て装置においては、第1制御電極の電極面に対する光学系の焦点合わせと陰極の電子放出面に対する光学系の焦点合わせを画像処理オートフォーカスユニットを用いて行うことにより、測定対象部となる電極面や電子放出面の表面状態に左右されることなく、測定対象部の位置を測定することが可能となる。
【0017】
【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参照しつつ詳細に説明する。なお、本実施形態においては、上記従来技術で挙げた構成要素と同様の部分に同じ符合を付して説明することとする。
【0018】
図1は本発明の実施形態に係る電子銃の組み立て装置を示す概略図である。図示した電子銃の組み立て装置は、測定部10とワーク保持部11とが上下に対向する状態で配置されている。測定部10は、画像処理オートフォーカスユニット(以下、画像処理AFUと略称する)12と、変位計測器13と、昇降用モータ14とを備えて構成されている。ワーク保持部11は、第1の保持部15と、第2の保持部16と、回転用モータ17と、昇降用モータ18とを備えて構成されている。
【0019】
演算処理装置19は、予め設定された制御プログラムにしたがって装置全体の動作を制御するものである。この演算処理装置19には、上述した画像処理AFU12、変位計測器13、昇降用モータ14、回転用モータ17及び昇降用モータ18がそれぞれ電気的に接続されている。
【0020】
画像処理AFU12は、例えば、測定対象部に光を照射するための照明ランプ(光源)、測定対象部からの反射光を受光して画像信号を生成するCCDセンサ等の撮像素子、測定対象部からの反射光を撮像素子の受光面で結像させるレンズ系、ハーフミラーや光学フィルタなどの光学部品、撮像素子が生成した画像信号を処理する画像処理部などを用いて構成されている。この画像処理AFU12は、図示しないXYステージによって水平2軸方向に移動可能に支持されている。また、画像処理AFU12は、図示しない支持機構によって上下方向に移動可能(昇降可能)に支持されている。そして、昇降用モータ14が回転駆動すると、これにしたがって画像処理AFU12が昇降動作する構成となっている。
【0021】
上記画像処理AFU12は、測定対象部(本形態では第1制御電極6と陰極1)に光(例えば、可視光)を照射するとともに、測定対象部からの反射光を撮像素子で受光して画像信号を生成し、この画像信号を用いた画像処理部のオートフォーカス処理により、測定対象部に光学系の焦点を合わせる。画像処理部のオートフォーカス処理では、昇降用モータ14の駆動により、合焦位置を含む所定範囲内で画像処理AFU12を上昇動作又は下降動作させるとともに、この昇降動作中における測定対象部の画像信号を撮像素子で生成し、その画像信号の高周波成分が最も大きくなるところをフォーカスポイントとして検出する。そして、このフォーカスポイントに一致するように昇降用モータ14を駆動して画像処理AFU12自身を昇降動作させる。
【0022】
変位計測器13は、画像処理AFU12による測定対象部の位置を測定するために、上下方向における画像処理AFU12の移動量(変位量)を高精度(例えば、サブミクロンオーダ)に検出するものである。変位計測器13としては、例えば磁気式の変位計測用スケールを用いることができる。
【0023】
第1の保持部15は、第1制御電極6を保持するものである。第1の保持部15は、例えば開閉式のクランパにより、スリーブホルダー4とホルダー固定部材5とともに第1制御電極6を水平状態に保持する。スリーブホルダー4とホルダー固定部材5は予め第1制御電極6と一体に組み付けられ、これによって得られたアセンブリ部品が第1の保持部15によって保持される構成となっている。
【0024】
第2の保持部16は、陰極1及びスリーブ2からなる陰極構体3を保持するものである。第2の保持部16は、その先端部(上端部)で陰極構体3のスリーブ2を受ける棒状のワーク受け部材20を有している。また、第2の保持部16は、図示せぬ支持機構によって上下方向に移動可能に支持されている。
【0025】
ワーク受け部材20の断面形状はスリーブ2の断面形状に合わせて円形となっている。また、ワーク受け部材20の外径寸法は、スリーブ2の後端側(陰極1の取り付け部位と反対側)の内径寸法より僅かに小さく設定され、これによってワーク受け部材20の先端部がスリーブ2に抜き差し可能に構成されている。
【0026】
上記第1の保持部15で第1制御電極6を保持する一方、上記第2の保持部16で陰極構体3を保持した状態では、第1制御電極6と陰極1とが上下の位置関係で対向した状態となる。
【0027】
回転用モータ17は、図示せぬ動力変換機構(例えば、ベルト伝達、歯車伝達機構等)を介してワーク受け部材20をθ方向に回転動作させるものである。昇降用モータ18は、第2の保持部16を回転用モータ17と一体に昇降させることにより、上下方向で第1制御電極6と陰極1との距離を可変(調整)するものである。
【0028】
続いて、本発明の実施形態に係る電子銃の組み立て方法を、演算処理装置19からの制御指令に基づく組み立て装置の動作手順と合わせて説明する。なお、組み立ての対象となる電子銃の構成としては、例えば図2の(A)の平面図及び(B)のM−M断面図で示すように、一つの陰極1に対して2つのビーム通過孔8A,8Bを有する第1制御電極6を採用した場合を例に挙げて説明する。第1制御電極6は、ビーム通過孔8A,8B近傍の電極面がプレス加工によって平面視円形の段付き状に凹んだ状態で形成されている。
【0029】
先ず、スリーブホルダー4、ホルダ固定部材5及び第1制御電極6からなるアセンブリ部品(ワーク)を第1の保持部15で保持するとともに、ワーク受け台20の先端部にスリーブ2の後端部を挿入して陰極構体3(ワーク)を第2の保持部16で保持する。このとき、ワーク受け台20にセットされた陰極構体3は、第1の保持部15による上記アセンブリ部品の保持位置よりも下方に退避した状態となる。
【0030】
次に、演算処理装置19からの制御指令に基づく昇降用モータ18の駆動により第2の保持部16が上昇し、これによって陰極構体3がスリーブホルダー4に挿入される。このとき、上下方向における陰極1の位置(高さ)は、この陰極1と第1制御電極6との間の距離が予め設定された基準距離(目標値)よりも大きくなるように調整される。
【0031】
次いで、第1制御電極6に設けられた2つのビーム通過孔8A,8Bの近傍で、この第1制御電極6の電極面に画像処理AFU12からの光を照射し、そこからの反射光を用いた上記オートフォーカス処理により、第1制御電極6の電極面に光学系の焦点を合わせるとともに、この状態(合焦状態)でXYステージの座標値と変位計測器13の計測値を読み取る。これにより、水平方向における測定対象部の座標データと垂直方向における測定対象部の座標データとを対応付けた3次元の座標データ(X・Y・Z座標データ)が得られる。このとき、2つのビーム通過孔8A,8Bの近傍で、第1制御電極6の電極面の複数箇所(図例ではP1〜P4の4箇所)を測定対象部とし、各々の測定対象部毎に3次元の座標データを取得する。
【0032】
続いて、第1制御電極6の各々のビーム通過孔8A,8Bを通して、陰極1の電子放出面(先端面)に画像処理AFU12からの光を照射し、その電子放出面からの反射光を用いた上記オートフォーカス処理により、陰極1の電子放出面に光学系の焦点を合わせるとともに、この状態(合焦状態)でXYステージの座標値と変位計測器13の計測値を読み取ることにより、陰極1の電子放出面の2箇所P5,P6でそれぞれ3次元の座標データを取得する。
【0033】
次に、演算処理装置19からの制御指令に基づく回転用モータ17の駆動により、ワーク受け台20がθ方向の一方に回転し、この回転角度が90度に達したところでワーク受け第20が停止する。このとき、ワーク受け台20の回転により、これと一体に陰極構体3が軸周りに回転させられる。このように陰極構体3を回転させたら、再び、第1制御電極6の各々のビーム通過孔8A,8Bを通して、陰極1の電子放出面(先端面)に画像処理AFU12からの光を照射し、その電子放出面からの反射光を用いた上記オートフォーカス処理により、陰極1の電子放出面に光学系の焦点を合わせるとともに、この状態(合焦状態)でXYステージの座標値と変位計測器13の計測値を読み取ることにより、陰極1の電子放出面の2箇所P5,P6でそれぞれ3次元の座標データを取得する。この場合、電子放出面上での測定対象部の位置は、陰極構体3を回転する前の後で90度異なるものとなる。
【0034】
続いて、第1制御電極6の電極面に光学系の焦点を合わせて読み取った4箇所分の座標データと、陰極構体3を回転させる前に陰極1の電子放出面に光学系の焦点を合わせて読み取った2箇所分の座標データと、陰極構体3を90度回転させた後に陰極1の電子放出面に光学系の焦点を合わせて読み取った2箇所分の座標データとを用いて、例えば最小二乗法により演算処理装置19で演算処理を行うことにより、第1制御電極6の電極面とこれに対向する陰極1の電子放出面とがほぼ平行になる回転角度を算出し、この算出した回転角度にしたがって回転用モータ17を駆動することにより陰極構体3の回転位置を設定する。
【0035】
これにより、例えば図3(A)に示すように、陰極1の電子放出面に対して第1制御電極6の電極面が大きく傾いていた場合でも、上述のように算出した回転角度にしたがって陰極構体3を回転させることにより、図3(B)に示すように、第1制御電極6の電極面と陰極1の電子放出面とを平行に配置することができる。その結果、第1制御電極6のビーム通過孔近傍の電極面と陰極1の電子放出面との距離La,Lbの差分が最小となる条件で、陰極構体3の回転位置を設定することができる。
【0036】
次いで、昇降用モータ18を駆動することにより、第1制御電極6のビーム通過孔8A,8B近傍の電極面と陰極1の電子放出面との距離La,Lbが、先述の基準距離に一致するように陰極1の位置(高さ)を調整する。この場合、陰極1と第1制御電極6との距離は予め基準距離よりも大きく設定されているため、ここでは陰極構体3を第1制御電極6に近づける方向で位置の調整が行われる。
【0037】
その後、ワーク保持部材20で陰極構体3を保持したままの状態で、スリーブ2をレーザ溶接等の固着手段によりスリーブホルダー4に固定する。これにより、第1制御電極6を含むアセンブリ部品と陰極構体3とが組み付けられるとともに、第1制御電極6と陰極1との位置関係が固定される。以上の組み付け作業は、R,G,Bの各色に対応する陰極1ごとに行われる。
【0038】
このように本実施形態においては、第1制御電極6と陰極1との距離を設定する場合に画像処理AFU12を用いて光学系の焦点合わせを行うため、測定対象部となる電極面や電子放出面の表面状態に左右されることなく、測定対象部の位置を精度良く測定することができる。これにより、第1制御電極6に陰極構体3を組み付ける際の組み立て精度を向上させることができる。その結果、電子銃の動作特性を安定させることができる。また、画像処理AFU12の採用により、1点又は多点あるいはエリア全体での焦点合わせによる位置の測定が容易に行えるようになる。
【0039】
【表1】

Figure 2004146141
【0040】
上記表1はレーザーオートフォーカスユニットを用いた場合と画像処理オートフォーカスユニットを用いた場合の測定の繰り返し再現性を調べた実験結果を示すものである。ここでは陰極の電子放出面を測定対象部として、それぞれのオートフォーカスユニットで光学系の焦点合わせによる位置の測定を10回ずつ行った場合の繰り返し再現性を、標準偏差(Sdt)と最大ばらつき(R)で示している。この実験結果から、オートフォーカスユニットとして画像処理オートフォーカスを使用することにより、レーザーオートフォーカスユニットを使用する場合に比較して、測定の繰り返し再現性がほぼ1/3に軽減されることが確認された。
【0041】
【表2】
Figure 2004146141
【0042】
また、実際の組み立て精度で比較してみた場合でも、上記表2に示すような実験結果が得られた。すなわち、組み立ての部品サンプル数をオートフォーカスユニットごとに20個用意してそれぞれ部品の組み付けを行い、第1制御電極と陰極との距離La,Lb(図3参照)とその差分について、目標値に対する平均値(Ave)と標準偏差(Std)を求めた。そうしたところ、オートフォーカスユニットとして画像処理オートフォーカスユニットを使用することにより、レーザーオートフォーカスユニットを使用する場合に比較して、目標値に対する寸法上のばらつきを1/3〜1/2程度に抑えられることが確認された。
【0043】
なお、上記実施形態においては、組み立ての対象となる電子銃の構成として、一つの陰極に対して複数のビーム通過孔を有する第1制御電極を備えたマルチビーム方式の電子銃を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、一つの陰極に対して一つのビーム通過孔を有する第1制御電極を備えた電子銃を組み立てる場合にも適用可能である。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、第1制御電極の電極面に対する光学系の焦点合わせと陰極の電子放出面に対する光学系の焦点合わせを画像処理オートフォーカスユニットを用いて行うことにより、測定対象部となる電極面や電子放出面の表面状態に左右されることなく、測定対象部の位置を測定することができる。これにより、第1制御電極と陰極との距離を適切かつ高精度に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る電子銃の組み立て装置を示す概略図である。
【図2】組み立ての対象となる電子銃の構成例を示す図である。
【図3】陰極構体の回転位置を設定する前後の第1制御電極と陰極の配置状態を示す図である。
【図4】電子銃の部分的な構造例を示す図である。
【符号の説明】
1…陰極、3…陰極構体、6…第1制御電極、8A,8B…ビーム通過孔、12…画像処理オートフォーカスユニット、15…第1の保持部、16…第2の保持部、19…演算処理装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for assembling an electron gun, and more particularly, to a method and an apparatus used when assembling a cathode structure and a first control electrode.
[0002]
[Prior art]
The in-line type electron gun has a cathode (cathode) for emitting a plurality of electron beams arranged in-line in the horizontal direction, and a first control electrode (first electrode) having a beam passage hole at a position facing the cathode. Grid electrode).
[0003]
4A and 4B show an example of a partial structure of the electron gun, wherein FIG. 4A is a cross-sectional view and FIG. 4B is a plan view. As shown in the figure, the cathode 1 of the electron gun comprises a cathode structure 3 together with a cylindrical body (hereinafter referred to as a sleeve) 2 which holds the cathode 1 at its tip and in which a heating element (heater) for heating the cathode 1 is provided. Make up. The cathode structure 3 is held by a sleeve holder 4. The sleeve holder 4 is fixed to a holder fixing member (insulator) 5, and the cathode structure 3 is assembled to the first control electrode 6 via the holder fixing member 5. The first control electrode 6 is integrally fixed to the bead glass together with the second control electrode 7 adjacent thereto and other control electrodes (not shown).
[0004]
Generally, an electron gun of a color cathode ray tube has a cathode structure 3 corresponding to each of three primary colors of light such as red (R), green (G), and blue (B) for each color. Further, as shown in FIG. 4B, the first control electrode 6 of the electron gun is provided with one beam passage hole (hole through which an electron beam passes) 8 for one cathode 1. Is common. When assembling this type of electron gun, when assembling the cathode structure 3 to the first control electrode 6, a position for adjusting the distance between the first control electrode 6 and the cathode 1 to a preset reference distance (target value). Adjustment (collation) is performed.
[0005]
On the other hand, to form a high current density electron beam without exceeding the electron emission capability of a single cathode, and to have a plurality of beam passage holes for one cathode, to reduce the driving voltage of the cathode There is also known an electron gun employing a first control electrode to extract a plurality of electron beams from one cathode (hereinafter, a multi-beam method).
[0006]
In the multi-beam type electron gun, the distance between each beam passage hole of the first control electrode and the electron emission surface of the cathode opposed thereto has a large effect on cutoff characteristics, drive characteristics, electron beam crossover, and the like. . Therefore, when assembling the electron gun, it is necessary to set the distance between each beam passage hole of the first control electrode and the electron surface of the cathode as uniform as possible.
[0007]
In a general electron gun assembling process, in a state where a cathode holding member (sleeve holder, holder fixing member, etc.) for holding the cathode assembly is previously attached to the first control electrode, the assembled cathode assembly is attached to the cathode holding member. It is inserted and fixed by welding or the like.
[0008]
However, when assembling the cathode assembly, the cathode may be mounted in an inclined state due to a dimensional error of the cathode itself or a dimensional error of the sleeve. In addition, when inserting the cathode assembly into the cathode holding member, it is necessary to ensure a predetermined clearance between the two (the fitting portion), so that the cathode assembly may be inserted in an inclined state. Further, the electrode surface of the first control electrode may be formed to be inclined by press working.
[0009]
In such a case, the parallelism between the first control electrode and the cathode deteriorates when the first control electrode and the cathode assembly are assembled. As a result, the distance between one cathode and the corresponding beam passage hole of the first control electrode becomes non-uniform, and the operating characteristics (cutoff characteristics, drive characteristics, etc.) of the above-described electron gun deteriorate. .
[0010]
In order to assemble a cathode structure having a cathode and a first control electrode having a plurality of beam passage holes with respect to one cathode, the present applicant rotates the cathode structure around an axis to form each of the first control electrodes. The distance between the beam passage hole and the beam exit surface of the cathode is measured, and based on the measurement result, the rotational position of the cathode assembly is set under the condition that the difference in the distance between each beam passage hole and the beam exit surface is minimized. A technique has been proposed (see Patent Document 1).
[0011]
[Patent Document 1]
JP 2001-250476 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in the technique described in Patent Literature 1, a laser autofocus unit using laser light is used as a focus unit for setting a distance between the first control electrode and the cathode. When focusing the optical system on the electron emission surface of the porous cathode, there is a problem that a measurement error is likely to occur due to the influence of minute irregularities on the cathode surface.
[0013]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to increase the accuracy of assembling an electron gun when assembling a cathode structure and a first control electrode.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a method for assembling an electron gun used when assembling a cathode assembly having a cathode that emits electrons and a first control electrode that controls electron emission from the cathode, wherein the first control electrode, the cathode, When the distance between the first control electrode and the cathode is set to face each other, the focusing of the optical system on the electrode surface of the first control electrode and the focusing of the optical system on the electron emission surface of the cathode are performed by image processing. This is performed using a focus unit.
[0015]
Further, the present invention is an assembling apparatus for an electron gun used when assembling a cathode structure having a cathode for emitting electrons and a first control electrode for controlling electron emission from the cathode, wherein the assembling apparatus holds the first control electrode. First holding means, a second holding means for holding the cathode assembly in a state where the cathode faces the first control electrode held by the first holding means, and a first holding means for holding the cathode structure. When the distance between the first control electrode and the cathode is set by facing the first control electrode and the cathode of the cathode assembly held by the second holding means, the optical system with respect to the electrode surface of the first control electrode And an image processing autofocus unit for focusing the optical system on the electron emission surface of the cathode.
[0016]
In the assembling method and the assembling apparatus for the electron gun, the focusing of the optical system on the electrode surface of the first control electrode and the focusing of the optical system on the electron emission surface of the cathode are performed by using an image processing autofocus unit. The position of the measurement target portion can be measured without being affected by the surface condition of the electrode surface or the electron emission surface serving as the measurement target portion.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, the same parts as those of the above-described related art will be denoted by the same reference numerals and described.
[0018]
FIG. 1 is a schematic view showing an electron gun assembling apparatus according to an embodiment of the present invention. In the illustrated electron gun assembling apparatus, the measuring unit 10 and the work holding unit 11 are arranged so as to face up and down. The measurement unit 10 includes an image processing autofocus unit (hereinafter abbreviated as image processing AFU) 12, a displacement measuring device 13, and a motor 14 for lifting. The work holding unit 11 includes a first holding unit 15, a second holding unit 16, a rotation motor 17, and a lifting / lowering motor 18.
[0019]
The arithmetic processing device 19 controls the operation of the entire device according to a preset control program. The arithmetic processing unit 19 is electrically connected to the image processing AFU 12, the displacement measuring device 13, the lifting / lowering motor 14, the rotation motor 17, and the lifting / lowering motor 18, respectively.
[0020]
The image processing AFU 12 includes, for example, an illumination lamp (light source) for irradiating light to the measurement target portion, an image pickup device such as a CCD sensor that receives reflected light from the measurement target portion and generates an image signal, and a measurement target portion. It is configured using a lens system that forms an image of the reflected light on the light receiving surface of the image sensor, optical components such as a half mirror and an optical filter, and an image processing unit that processes an image signal generated by the image sensor. The image processing AFU 12 is supported by an XY stage (not shown) so as to be movable in two horizontal axis directions. The image processing AFU 12 is supported by a support mechanism (not shown) so as to be movable up and down (movable up and down). When the lift motor 14 is driven to rotate, the image processing AFU 12 moves up and down accordingly.
[0021]
The image processing AFU 12 irradiates light (for example, visible light) to a measurement target portion (in the present embodiment, the first control electrode 6 and the cathode 1), and receives reflected light from the measurement target portion by an imaging element to form an image. A signal is generated, and the focus of the optical system is adjusted to the measurement target unit by the autofocus processing of the image processing unit using the image signal. In the autofocusing process of the image processing unit, the image processing AFU 12 is raised or lowered within a predetermined range including the focus position by driving the lifting / lowering motor 14, and the image signal of the measurement target unit during the lifting / lowering operation is changed. A point where the high frequency component of the image signal generated by the image sensor is the largest is detected as a focus point. Then, the lifting / lowering motor 14 is driven so as to coincide with the focus point, and the image processing AFU 12 itself is raised / lowered.
[0022]
The displacement measuring device 13 detects the movement amount (displacement amount) of the image processing AFU 12 in the vertical direction with high accuracy (for example, on the order of submicron) in order to measure the position of the measurement target unit by the image processing AFU 12. . As the displacement measuring device 13, for example, a magnetic displacement measuring scale can be used.
[0023]
The first holding unit 15 holds the first control electrode 6. The first holding unit 15 holds the first control electrode 6 in a horizontal state together with the sleeve holder 4 and the holder fixing member 5 by, for example, an openable / closable clamper. The sleeve holder 4 and the holder fixing member 5 are previously assembled integrally with the first control electrode 6, and the assembly component obtained by this is held by the first holding unit 15.
[0024]
The second holding unit 16 holds the cathode structure 3 including the cathode 1 and the sleeve 2. The second holding portion 16 has a rod-shaped workpiece receiving member 20 that receives the sleeve 2 of the cathode assembly 3 at the tip end (upper end). In addition, the second holding unit 16 is supported by a support mechanism (not shown) so as to be movable in the vertical direction.
[0025]
The sectional shape of the work receiving member 20 is circular in accordance with the sectional shape of the sleeve 2. The outer diameter of the work receiving member 20 is set slightly smaller than the inner diameter of the rear end of the sleeve 2 (the side opposite to the portion where the cathode 1 is attached), so that the front end of the work receiving member 20 is It is configured to be removable.
[0026]
While the first control electrode 6 is held by the first holding unit 15 and the cathode assembly 3 is held by the second holding unit 16, the first control electrode 6 and the cathode 1 are positioned vertically. It will be in the state of facing.
[0027]
The rotation motor 17 rotates the work receiving member 20 in the θ direction via a power conversion mechanism (for example, a belt transmission, a gear transmission mechanism, etc.) not shown. The elevating motor 18 varies (adjusts) the distance between the first control electrode 6 and the cathode 1 in the vertical direction by moving the second holding unit 16 up and down integrally with the rotating motor 17.
[0028]
Subsequently, a method of assembling the electron gun according to the embodiment of the present invention will be described together with an operation procedure of the assembling apparatus based on a control command from the arithmetic processing unit 19. The configuration of the electron gun to be assembled is, for example, as shown in the plan view of FIG. 2A and the cross-sectional view taken along the line MM of FIG. The case where the first control electrode 6 having the holes 8A and 8B is employed will be described as an example. The first control electrode 6 is formed in a state where the electrode surface near the beam passage holes 8A and 8B is recessed into a circular stepped shape in plan view by press working.
[0029]
First, an assembly component (work) including the sleeve holder 4, the holder fixing member 5, and the first control electrode 6 is held by the first holding unit 15, and the rear end of the sleeve 2 is attached to the front end of the work receiving base 20. The cathode structure 3 (work) is inserted and held by the second holding unit 16. At this time, the cathode structure 3 set on the work receiving table 20 is retracted below the position where the first holding unit 15 holds the assembly component.
[0030]
Next, the second holding unit 16 is raised by driving the elevating motor 18 based on a control command from the arithmetic processing unit 19, whereby the cathode assembly 3 is inserted into the sleeve holder 4. At this time, the position (height) of the cathode 1 in the vertical direction is adjusted such that the distance between the cathode 1 and the first control electrode 6 is larger than a preset reference distance (target value). .
[0031]
Next, in the vicinity of the two beam passage holes 8A and 8B provided in the first control electrode 6, light from the image processing AFU 12 is irradiated on the electrode surface of the first control electrode 6, and the reflected light therefrom is used. By the above-described auto-focusing process, the optical system focuses on the electrode surface of the first control electrode 6, and in this state (focused state), the coordinate values of the XY stage and the measured values of the displacement measuring device 13 are read. Thereby, three-dimensional coordinate data (X, Y, Z coordinate data) in which the coordinate data of the measurement target portion in the horizontal direction and the coordinate data of the measurement target portion in the vertical direction are associated with each other is obtained. At this time, in the vicinity of the two beam passage holes 8A and 8B, a plurality of locations (four locations P1 to P4 in the example) on the electrode surface of the first control electrode 6 are set as measurement target portions. Acquire three-dimensional coordinate data.
[0032]
Subsequently, the electron emission surface (tip surface) of the cathode 1 is irradiated with light from the image processing AFU 12 through the respective beam passage holes 8A and 8B of the first control electrode 6, and the reflected light from the electron emission surface is used. By performing the above-described autofocus processing, the focus of the optical system is focused on the electron emission surface of the cathode 1, and in this state (focused state), the coordinate values of the XY stage and the measurement values of the displacement measuring device 13 are read, thereby obtaining the cathode 1. , Three-dimensional coordinate data are obtained at two points P5 and P6 on the electron emission surface.
[0033]
Next, by driving the rotation motor 17 based on the control command from the arithmetic processing unit 19, the work receiving base 20 rotates in one of the θ directions, and when the rotation angle reaches 90 degrees, the work receiving twentieth stops. I do. At this time, the rotation of the work receiving base 20 causes the cathode structure 3 to rotate about the axis integrally therewith. When the cathode assembly 3 is rotated in this way, the electron emission surface (tip surface) of the cathode 1 is again irradiated with light from the image processing AFU 12 through the respective beam passage holes 8A and 8B of the first control electrode 6, The autofocus process using the reflected light from the electron emission surface focuses the optical system on the electron emission surface of the cathode 1 and, in this state (focused state), the coordinate values of the XY stage and the displacement measuring device 13 , Three-dimensional coordinate data is obtained at each of two points P5 and P6 on the electron emission surface of the cathode 1. In this case, the position of the measurement target portion on the electron emission surface differs by 90 degrees before and after rotating the cathode structure 3.
[0034]
Subsequently, the coordinate data of four locations read by focusing the optical system on the electrode surface of the first control electrode 6 and focusing the electron system on the electron emission surface of the cathode 1 before rotating the cathode assembly 3. For example, using the coordinate data of two places read by reading the coordinate system and the coordinate data of two places read by focusing the optical system on the electron emission surface of the cathode 1 after rotating the cathode assembly 3 by 90 degrees, for example, By performing arithmetic processing in the arithmetic processing device 19 by the square method, a rotation angle at which the electrode surface of the first control electrode 6 and the electron emission surface of the cathode 1 opposed thereto are substantially parallel is calculated, and the calculated rotation is calculated. The rotation position of the cathode assembly 3 is set by driving the rotation motor 17 according to the angle.
[0035]
Thereby, even if the electrode surface of the first control electrode 6 is greatly inclined with respect to the electron emission surface of the cathode 1 as shown in FIG. By rotating the structure 3, the electrode surface of the first control electrode 6 and the electron emission surface of the cathode 1 can be arranged in parallel as shown in FIG. As a result, the rotational position of the cathode assembly 3 can be set under the condition that the difference between the distances La and Lb between the electrode surface near the beam passage hole of the first control electrode 6 and the electron emission surface of the cathode 1 is minimized. .
[0036]
Next, by driving the elevating motor 18, the distances La and Lb between the electrode surfaces near the beam passage holes 8A and 8B of the first control electrode 6 and the electron emission surface of the cathode 1 match the aforementioned reference distance. The position (height) of the cathode 1 is adjusted as described above. In this case, since the distance between the cathode 1 and the first control electrode 6 is set to be larger than the reference distance in advance, the position is adjusted in the direction in which the cathode assembly 3 approaches the first control electrode 6 here.
[0037]
Thereafter, the sleeve 2 is fixed to the sleeve holder 4 by a fixing means such as laser welding while the cathode structure 3 is held by the work holding member 20. Thereby, the assembly component including the first control electrode 6 and the cathode assembly 3 are assembled, and the positional relationship between the first control electrode 6 and the cathode 1 is fixed. The above assembling work is performed for each cathode 1 corresponding to each of R, G, and B colors.
[0038]
As described above, in the present embodiment, when the distance between the first control electrode 6 and the cathode 1 is set, the focusing of the optical system is performed using the image processing AFU 12, so that the electrode surface serving as the measurement target portion and the electron emission The position of the measurement target portion can be accurately measured without being affected by the surface condition of the surface. Thereby, the assembling accuracy when assembling the cathode structure 3 to the first control electrode 6 can be improved. As a result, the operating characteristics of the electron gun can be stabilized. In addition, the use of the image processing AFU 12 makes it possible to easily measure the position by focusing on one point, multiple points, or the entire area.
[0039]
[Table 1]
Figure 2004146141
[0040]
Table 1 above shows the experimental results of examining the reproducibility of measurement when the laser autofocus unit was used and when the image processing autofocus unit was used. Here, with the electron emission surface of the cathode as a measurement target portion, the repeatability when the position of each optical focusing unit is measured 10 times by focusing on the optical system is determined by the standard deviation (Sdt) and the maximum variation (Sdt). R). From these experimental results, it was confirmed that the use of the image processing autofocus as the autofocus unit reduced the reproducibility of measurement to almost one-third as compared with the case of using the laser autofocus unit. Was.
[0041]
[Table 2]
Figure 2004146141
[0042]
In addition, even when the actual assembly accuracy was compared, experimental results as shown in Table 2 above were obtained. That is, the number of component samples for assembly is prepared for each autofocus unit, and the components are assembled respectively. The distances La and Lb between the first control electrode and the cathode (see FIG. 3) and the difference between the first control electrode and the cathode are compared with the target value. The average value (Ave) and standard deviation (Std) were determined. In such a case, by using the image processing autofocus unit as the autofocus unit, the dimensional variation with respect to the target value can be suppressed to about 1/3 to 1/2 as compared with the case of using the laser autofocus unit. It was confirmed that.
[0043]
In the above-described embodiment, as a configuration of an electron gun to be assembled, a multi-beam type electron gun including a first control electrode having a plurality of beam passage holes for one cathode is exemplified. Although the present invention has been described, the present invention is not limited to this, and is also applicable to a case where an electron gun having a first control electrode having one beam passage hole for one cathode is assembled.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, measurement is performed by performing focusing of the optical system on the electrode surface of the first control electrode and focusing of the optical system on the electron emission surface of the cathode using an image processing autofocus unit. The position of the measurement target portion can be measured without being affected by the surface condition of the electrode surface or the electron emission surface serving as the target portion. Thereby, the distance between the first control electrode and the cathode can be set appropriately and with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an electron gun assembling apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of an electron gun to be assembled.
FIG. 3 is a diagram showing an arrangement state of a first control electrode and a cathode before and after setting a rotational position of a cathode assembly.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a partial structure of an electron gun.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cathode, 3 ... Cathode structure, 6 ... 1st control electrode, 8A, 8B ... Beam passage hole, 12 ... Image processing autofocus unit, 15 ... 1st holding | maintenance part, 16 ... 2nd holding | maintenance part, 19 ... Arithmetic processing unit

Claims (4)

電子を放出する陰極を有する陰極構体と、前記陰極からの電子放出を制御する第1制御電極とを組み付ける際に用いられる電子銃の組み立て方法であって、
前記第1制御電極と前記陰極とを対向させて当該第1制御電極と当該陰極との距離を設定する場合に、前記第1制御電極の電極面に対する光学系の焦点合わせと前記陰極の電子放出面に対する光学系の焦点合わせを画像処理オートフォーカスユニットを用いて行う
ことを特徴とする電子銃の組み立て方法。
A method for assembling an electron gun used when assembling a cathode assembly having a cathode that emits electrons and a first control electrode that controls electron emission from the cathode,
When the distance between the first control electrode and the cathode is set with the first control electrode and the cathode facing each other, focusing of the optical system on the electrode surface of the first control electrode and electron emission of the cathode are performed. A method for assembling an electron gun, wherein focusing of an optical system on a surface is performed using an image processing autofocus unit.
前記第1制御電極は、一つの陰極線管に対して複数のビーム通過孔を有するものであって、
前記画像処理オートフォーカスユニットを用いた前記陰極の電子放出面に対する光学系の焦点合わせを、前記陰極構体を軸廻りに回転させて複数回行うことにより、前記第1制御電極の電極面とこれに対向する前記陰極の電子放出面とがほぼ平行になる前記陰極構体の回転角度を算出し、この回転角度にしたがって前記陰極構体の回転位置を設定する
ことを特徴とする請求項1記載の電子銃の組み立て方法。
The first control electrode has a plurality of beam passage holes for one cathode ray tube,
By focusing the optical system on the electron emission surface of the cathode using the image processing autofocus unit a plurality of times by rotating the cathode assembly around an axis, the electrode surface of the first control electrode and the 2. The electron gun according to claim 1, wherein a rotation angle of the cathode assembly at which an electron emission surface of the opposed cathode is substantially parallel is calculated, and a rotation position of the cathode assembly is set according to the rotation angle. How to assemble.
電子を放出する陰極を有する陰極構体と、前記陰極からの電子放出を制御する第1制御電極とを組み付ける際に用いられる電子銃の組み立て装置であって、
前記第1制御電極を保持する第1の保持手段と、
前記第1の保持手段に保持された前記第1制御電極に前記陰極が対向する状態で前記陰極構体を保持する第2の保持手段と、
前記第1の保持手段で保持された前記第1制御電極と前記第2の保持手段で保持された前記陰極構体の前記陰極とを対向させて当該第1制御電極と当該陰極との距離を設定する場合に、前記第1制御電極の電極面に対する光学系の焦点合わせと前記陰極の電子放出面に対する光学系の焦点合わせを行う画像処理オートフォーカスユニットと
を備えることを特徴とする電子銃の組み立て装置。
A cathode assembly having a cathode that emits electrons, and an assembling apparatus for an electron gun used when assembling a first control electrode that controls electron emission from the cathode,
First holding means for holding the first control electrode;
Second holding means for holding the cathode assembly in a state where the cathode faces the first control electrode held by the first holding means;
The distance between the first control electrode and the cathode is set by facing the first control electrode held by the first holding unit and the cathode of the cathode assembly held by the second holding unit. And an image processing autofocus unit for focusing the optical system on the electrode surface of the first control electrode and focusing the optical system on the electron emission surface of the cathode. apparatus.
前記第1制御電極は、一つの陰極線管に対して複数のビーム通過孔を有するものであって、
前記第2の保持手段に保持された前記陰極構体を軸廻りに回転させる回転手段と、
前記回転手段で前記陰極構体を軸廻りに回転させて前記画像処理オートフォーカスユニットにより前記陰極の電子放出面に対する光学系の焦点合わせを複数回行ったときに、前記第1制御電極の電極面とこれに対向する前記陰極の電子放出面とがほぼ平行になる前記陰極構体の回転角度を算出し、この回転角度にしたがって前記回転手段を駆動することにより前記陰極構体の回転位置を設定する設定手段と
を具備することを特徴とする請求項3記載の電子銃の組み立て装置。
The first control electrode has a plurality of beam passage holes for one cathode ray tube,
Rotating means for rotating the cathode assembly held by the second holding means around an axis;
When rotating the cathode assembly around an axis by the rotating means and performing the focusing of the optical system with respect to the electron emission surface of the cathode a plurality of times by the image processing autofocus unit, the electrode surface of the first control electrode and Setting means for calculating a rotation angle of the cathode assembly in which an electron emission surface of the cathode opposed thereto is substantially parallel, and driving the rotation means in accordance with the rotation angle to set a rotation position of the cathode assembly; The electron gun assembling apparatus according to claim 3, comprising:
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