JP2000077000A - 電子銃の位置ずれ検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子ビーム透過孔のエッジを明瞭に判別でき
るようにして、電子銃の位置ずれを精度よく検査するこ
とができるとともに、電子銃の検査位置への位置決めを
正確且つ簡便に行うことができる電子銃の位置ずれ検査
装置を提供する。 【解決手段】 位置測定機構３０により支持ステージ１
０上における電子銃２の位置を測定し、得られた電子銃
２の位置データに基づいて支持ステージ１０を駆動して
電子銃２を所定の検査位置に位置決めするとともに、位
置ずれ検出機構４０により、直線偏光の光を電子銃２に
照射し、この電子銃２により反射された反射光を偏光手
段を介して観察することにより電子銃２のグリッド間に
おける位置ずれを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、組み立てられた電
子銃のグリッド間における位置ずれを検査する電子銃の
位置ずれ検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビジョン受像機等に用いられる陰極
線管内に配設されて、蛍光面に向け電子ビームを出射す
る電子銃は、電子ビームを放出するカソードと、電極を
構成する複数のグリッドとを有している。

【０００３】この電子銃は、複数のグリッドが同一軸線
上に並ぶように組み立てられ、これら複数のグリッドの
うち最下位に位置するグリッド（第１グリッド）内にカ
ソードが配設されてなる。そして、電子銃は、カソード
から放出された電子ビームが、各グリッドを通過するこ
とで、制御、加速、集束され、蛍光面の所定の蛍光体を
照射して、この蛍光体を発光させるようになされてい
る。

【０００４】この電子銃は、例えば単電子銃型（ワンガ
ンスリービーム方式）の場合には、第１グリッドが例え
ばインラインに配置された３個の有底円筒状のグリッド
単体からなり、これらグリッド単体の内方に、赤色蛍光
体を発光させる電子ビームを放出するカソード、緑色蛍
光体を発光させる電子ビームを放出するカソード、青色
蛍光体を発光させる電子ビームを放出するカソードがそ
れぞれ個別に配設されている。

【０００５】第１グリッドを構成する３個のグリッド単
体には、その底面の略中央部に、それぞれ収容したカソ
ードから放出される電子ビームを透過するための微小な
電子ビーム透過孔が設けられている。また、この第１グ
リッドに隣接して配置されるグリッド（第２グリッド）
には、第１グリッドとの対向面に３つの微小な電子ビー
ム透過孔が設けられている。そして、３個のグリッド単
体に設けられた電子ビーム透過孔と第２グリッドに設け
られた電子ビーム透過孔とが一致するように、第１グリ
ッドの底面と第２グリッドの対向面とが突き合わされて
両者の相対的な位置決めが図られている。

【０００６】このワンガンスリービーム方式の電子銃
は、各カソードから放出される電子ビームを電子ビーム
透過孔を通過させて、複数のグリッドにより構成される
主レンズの中心で交差させ、その後３方向に離散する各
電子ビームを静電偏光板で屈折させて、蛍光面上でコン
バーセンスさせるようになされている。

【０００７】したがって、このように構成される電子銃
は、各グリッドの組立精度が悪いと、出射する電子ビー
ムの形状や軌道がずれてしまう。特に、第１グリッドＧ
１と第２グリッドＧ２とは、上述したように微小な電子
ビーム透過孔１００，１０１が一致するように位置決め
されているので、これらに図９に示すような許容限度を
越えた位置ずれが生じると、カソード１０２から放出さ
れる電子ビームが電子ビーム透過孔を適切に透過せず、
その形状や軌道に大きなずれが生じてしまう。

【０００８】そして、このように電子ビームの形状や軌
道がずれた電子銃が陰極線管内に取り付けられると、陰
極線管は、蛍光面の適切な位置に適切な形状で電子ビー
ムが照射されずに、画像の劣化を招いてしまう。

【０００９】そこで、電子銃は、陰極線管内に取り付け
られる前に、組立精度を評価して、グリッド間に許容範
囲を越える位置ずれが生じた電子銃を陰極線管の生産ラ
インから外して、不良の陰極線管を製造してしまうこと
を防止する必要がある。

【００１０】このような電子銃の位置ずれの検査は、従
来より、図１０に示すような位置ずれ検査装置１１０を
用いて行われていた。この図１０に示す位置ずれ検査装
置１１０は、電子銃１２０をＸ軸方向及びＹ軸方向に移
動可能に支持するＸＹステージ１１１と、このＸＹステ
ージ１１１に支持された電子銃１２０を側方から照明す
るファイバー照明機１１２と、ファイバー照明機１１２
により照明された電子銃１２０をその最上位のグリッド
の上方から各グリッドを通して最下位のグリッドの内部
に配設されているカソードを覗くように観察する顕微鏡
１１３とを備えている。

【００１１】電子銃１２０は、この位置ずれ検査装置１
１０のＸＹステージ１１１の載置面に、中心軸がこの載
置面と略直交するように載置され、ファイバー照明機１
１２により側方から光があてられて、グリッド間が照明
される。

【００１２】そして、例えば第１グリッドＧ１と第２グ
リッドＧ２間の位置ずれを検査する際は、照明された第
１グリッドＧ１の電子ビーム透過孔１００のエッジと、
第２グリッドＧ２の電子ビーム透過孔１０１のエッジと
のそれぞれの位置を顕微鏡１１３により観察して、これ
らの位置ずれを検査するようにしていた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の位置ずれ検査装置１１０を用いた検査方法は、
電子銃１２０に側方から光をあててグリッド間を照明す
るようにしていたので、照明光の光量に対する観察可能
な光量が少なく、いわゆる光の利用効率が悪く、視野が
暗くなってしまっていた。そして、視野が暗くなってし
まうために顕微鏡１１３の倍率を上げてグリッドを観察
することができず、電子銃１２０の位置ずれを精度よく
検査することができない場合があった。

【００１４】また、従来の位置ずれ検査装置１１０を用
いた検査方法は、電子銃１２０に側方から光をあててグ
リッド間を照明するようにしていたので、グリッドの表
面を均一に照射することができず、グリッド全体を均等
に観察することができなかった。

【００１５】照明光の利用効率を上げるとともに照明光
をグリッドの表面に均等にあてて、位置ずれを精度よく
検査する方法として、落射照明、すなわち照明光を電子
銃１２０の最上位のグリッド側から中心軸に沿った方向
に照射し、その反射光を観察して位置ずれを検査するこ
とが考えられるが、落射照明により第１グリッドＧ１と
第２グリッドＧ２との位置ずれを検査しようとした場
合、照明された第１グリッドＧ１の電子ビーム透過孔１
００のエッジと、第２グリッドＧ２の電子ビーム透過孔
１０１のエッジとのそれぞれが明瞭に観察できず、これ
らの位置ずれの検査が困難であるとの問題点があった。

【００１６】すなわち、第１グリッドＧ１及び第２グリ
ッドＧ２は、フラットな金属面とされている表面に、電
子ビーム透過孔１００，１０１が打ち抜き加工で形成さ
れており、電子ビーム透過孔１００，１０１のエッジの
近傍は打ち抜き方向に傾斜した状態となっている。した
がって、落射照明による第１グリッドＧ１及び第２グリ
ッドＧ２表面からの反射光は、エッジの近傍にて反射さ
れる光の光量が、それ以外の部分からの反射光の光量に
比べて非常に少なくなっている。

【００１７】また、電子ビーム透過孔１００，１０１を
通って第１グリッドＧ１の内部に配設されているカソー
ド１０２の電子ビーム放出面にて反射される光は、カソ
ード１０２の電子ビーム放出面が酸化物面とされている
ことから乱反射して光量が少なくなっている。

【００１８】したがって、落射照明により第１グリッド
Ｇ１と第２グリッドＧ２との位置ずれを検査しようとし
た場合、電子ビーム透過孔１００，１０１のエッジ近傍
にて反射される光とカソード１０２の電子ビーム放出面
にて反射される光とが暗く混じり合って、第１グリッド
Ｇ１及び第２グリッドＧ２の電子ビーム透過孔１００，
１０１のエッジが明瞭に判別できなくなってしまう。

【００１９】また、第１グリッドＧ１と第２グリッドＧ
２との位置ずれを適切に検査するには、検査対象である
電子銃を所定の検査位置にμｍオーダーで正確に位置決
めする必要がある。このように検査対象である電子銃の
正確な位置決めは、非常に煩雑な作業であったため、よ
り簡便に作業が行えることが強く望まれていた。

【００２０】本発明に係る電子銃の位置ずれ検査装置
は、以上のような従来の実情に鑑みて創案されたもので
あり、光の利用効率を上げて視野を明るくするとともに
グリッド表面からの反射光の光量を少なくすることによ
り、カソードの電子ビーム放出面からの反射光を相対的
に明るくし、電子ビーム透過孔のエッジを明瞭に判別で
きるようにして、電子銃の位置ずれを精度よく検査する
ことができるとともに、電子銃の検査位置への位置決め
を正確且つ簡便に行うことができる電子銃の位置ずれ検
査装置を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電子銃の位
置ずれ検査装置は、検査対象である電子銃を移動可能に
支持する電子銃支持手段と、この電子銃支持手段上にお
ける電子銃の位置を測定する位置測定手段と、この位置
測定手段により測定された電子銃の位置データに基づい
て電子銃支持手段を駆動して、電子銃を所定の検査位置
に移動させる駆動手段と、所定の検査位置にて電子銃の
グリッド間における位置ずれを検査する位置ずれ検査手
段とを備えている。

【００２２】そして、この電子銃の位置ずれ検査装置
は、位置ずれ検査手段が、電子銃に対して直線偏光の光
を照射し、電子銃により反射された反射光を偏光手段を
介して観察することにより、電子銃のグリッド間におけ
る位置ずれを検査するようにしている。

【００２３】検査対象である電子銃は、位置測定手段に
より電子銃支持手段上における位置が測定される。そし
て、この電子銃の位置データに基づいて駆動手段により
電子銃支持手段が駆動されることにより、電子銃は所定
の検査位置に正確且つ簡便に位置決めされる。

【００２４】所定の検査位置に位置決めされた電子銃に
対しては、位置ずれ検査手段から直線偏光の光が照射さ
れる。電子銃に照射された直線偏光の光は、電子銃のグ
リッドの表面及びカソードの電子ビーム放出面にて反射
される。

【００２５】グリッドの表面にて反射された反射光は、
グリッド表面がフラットな金属面とされていることか
ら、直線偏光の状態を保ったまま偏光手段に向かう。そ
して、グリッドの表面にて反射された直線偏光の反射光
は、その偏光軸と偏光手段の偏光軸との向き違いに応じ
て、偏光手段によりその光量の多くが遮断される。

【００２６】一方、カソードの電子ビーム放出面にて反
射された光は、カソードの電子ビーム放出面が酸化物の
微少な凹凸面とされていることから、この電子ビーム放
出面で乱反射して偏光状態が崩れた状態で偏光手段に向
かう。そして、カソードの電子ビーム放出面にて反射さ
れた反射光は、偏向状態がランダムであるので、偏光手
段の偏光軸の向きに拘らず、ほぼ一定の光量が偏光手段
を透過する。

【００２７】したがって、直線偏光の光を電子銃に照射
し、この電子銃により反射された反射光を偏光手段を介
して観察することにより、カソードの電子ビーム放出面
からの反射光が相対的に明るくなり、カソードの電子ビ
ーム放出面とグリッドの表面との境界部分が明瞭に判別
できるようになる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００２９】本発明に係る電子銃の位置ずれ検査装置１
は、図１に示すように、電子銃２を移動可能に支持する
支持ステージ１０と、この支持ステージ１０上における
電子銃２の位置を測定する位置測定機構３０と、この位
置測定機構３０により測定された電子銃２の位置データ
に基づいて支持ステージ１０を駆動して、支持ステージ
１０上に支持された電子銃２を所定の検査位置に位置決
めする図示しないコントローラと、所定の検査位置に位
置決めされた電子銃２に直線偏光の光を照射すると共に
その反射光を検出する位置ずれ検出機構４０とを備えて
いる。

【００３０】支持ステージ１０は、電子銃２を支持する
支持部１１と、支持部１１に支持された電子銃２を所定
方向に傾斜させる傾斜ステージ１４と、支持部１１に支
持された電子銃２を回転させる回転ステージ１７と、支
持部１１に支持された電子銃２をＹ軸方向、Ｘ軸方向、
Ｚ軸方向にそれぞれ移動させるＹ軸ステージ１８、Ｘ軸
ステージ１９，Ｚ軸ステージ２０とを備え、これらが積
み重ねられて一体の移動ステージとしてベース３上に設
けられている。

【００３１】支持部１１は、電子銃２が載置される載置
台１２と電子銃２の外周部を保持するホルダ１３とを有
している。載置台１２はＺ軸と直交する載置面１２ａを
有し、この載置面１２ａにて電子銃２のカソード側の一
端が支持される。そして、ホルダ１３により電子銃２の
外周部が保持される。これにより、電子銃２は、その中
心軸がＺ軸方向に沿うように、支持ステージ１０上に安
定的に支持される。

【００３２】支持部１１のベース３と対向する側には、
傾斜ステージ１４が連結されている。

【００３３】傾斜ステージ１４は、支持部１１をＸ軸に
対して所定の角度をもって傾斜させるＸ軸傾斜ステージ
１５と、支持部１１をＹ軸に対して所定の角度をもって
傾斜させるＹ軸傾斜ステージ１６とを有している。Ｘ軸
傾斜ステージ１５とＹ軸傾斜ステージ１６とはそれぞれ
図示しないコントローラに接続されており、コントロー
ラの制御により、支持部１１及びこれに支持された電子
銃２をＸ軸方向またはＹ軸方向に傾斜させる。

【００３４】傾斜ステージ１４のベース３と対向する側
には、回転ステージ１７が連結されている。この回転ス
テージ１７も、図示しないコントローラに接続されてお
り、コントローラの制御により、傾斜ステージ１４、支
持部１１及びこれに支持された電子銃２をＺ軸を回転中
心として回転させる。

【００３５】回転ステージ１７のベース３と対向する側
には、Ｙ軸ステージ１８が連結されている。Ｙ軸ステー
ジ１８も、図示しないコントローラに接続されており、
コントローラの制御により、回転ステージ１７、傾斜ス
テージ１４、支持部１１及びこれに支持された電子銃２
をＹ軸方向に移動させる。

【００３６】Ｙ軸ステージ１８のベース３と対向する側
には、Ｘ軸ステージ１９が連結されている。Ｘ軸ステー
ジ１９も、図示しないコントローラに接続されており、
コントローラの制御により、Ｙ軸ステージ１８、回転ス
テージ１７、傾斜ステージ１４、支持部１１及びこれに
支持された電子銃２をＸ軸方向に移動させる。

【００３７】Ｘ軸ステージ１９のベース３と対向する側
には、Ｚ軸ステージ２０が連結されている。Ｚ軸ステー
ジ２０は、ベース３上に取り付けられた固定部２１と、
Ｘ軸ステージ１９に連結された移動部２２とを備えてい
る。移動部２２は、図示しないコントローラに接続され
ており、コントローラの制御によりＺ軸方向に移動操作
され、この移動部２２の移動にともない、Ｘ軸ステージ
１９、Ｙ軸ステージ１８、回転ステージ１７、傾斜ステ
ージ１４、支持部１１及びこれに支持された電子銃２が
Ｚ軸方向に移動する。

【００３８】支持ステージ１０の移動操作を制御するコ
ントローラには、位置測定機構３０により測定された電
子銃２の位置データが供給される。コントローラは、こ
の位置測定機構３０より供給される電子銃２の位置デー
タに基づいて、支持ステージ１０を構成する各ステージ
の移動を制御している。

【００３９】位置測定機構３０は、例えば、支持ステー
ジ１０に支持された電子銃２の外形位置を測定する手段
として、レーザ変位計３１を備える。レーザ変位計３１
は、支持ステージ１０に支持された電子銃２に対してレ
ーザ光を照射し、電子銃２にて反射された反射光を検出
することにより、電子銃２の外形位置を測定する。

【００４０】具体的には、位置測定機構３０は、支持ス
テージ１０の回転ステージ１７を駆動して電子銃２を回
転操作しながら、レーザ変位計３１により電子銃２に対
してレーザ光を照射し、その反射光を検出する。そし
て、位置測定機構３０は、回転ステージ１７の回転角、
Ｘ軸ステージ１９、Ｙ軸ステージ１８の現在位置及びレ
ーザ変位計３１により測定された電子銃２の外形位置測
定値に基づいて、電子銃２の中心が所定の検査位置に対
して、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に関し、どのような位置関
係になっているかをμｍオーダーで算出する。

【００４１】また、位置測定機構３０は、レーザ変位計
３１により、支持ステージ１０に支持された電子銃２の
外形位置をＺ軸方向に関して２箇所以上測定し、これら
の外形位置測定値から電子銃２の傾きを算出する。

【００４２】位置測定機構３０により測定された電子銃
２の位置データは、コントローラに供給される。コント
ローラは、この位置データに基づいて、支持ステージ１
０の各ステージを駆動し、電子銃２を所定の検査位置に
位置決めする。

【００４３】本発明に係る電子銃の位置ずれ検査装置１
は、以上のように、位置測定機構３０により測定された
位置データに基づいて支持ステージ１０を駆動し、電子
銃２を所定の位置に位置決めするようにしているので、
電子銃２の位置決めを正確且つ簡便に行うことができ
る。

【００４４】支持ステージ１０の軸線上には、載置部１
２の載置面１２ａと対向する位置に、位置ずれ検出機構
４０が配設されている。

【００４５】位置ずれ検出機構４０は、偏光顕微鏡の原
理を利用して電子銃２のグリッド間における位置ずれを
検出するものであり、図２に示すように、無偏光の光を
出射する光源４１と、光源４１から出射された無偏光の
光を透過させ直線偏光の光に変える第１の偏光板４２
と、第１の偏光板４２を透過した直線偏光の光の一部を
透過し他の部分を反射するハーフミラー４３と、ハーフ
ミラー４３により反射された光を電子銃２に集光させる
対物レンズ４４と、電子銃２により反射され対物レンズ
４４及びハーフミラー４３を透過した反射光の光路上に
配設された第２の偏光板４５と、第２の偏光板４５を透
過した反射光を画像として取り込むＣＣＤカメラ４６と
を備えている。

【００４６】光源４１は、無偏光の光をＺ軸と直交する
方向に出射する。位置ずれ検出機構４０は、この光源４
１からの無偏光の光を直接第１の偏光板４２に入射させ
るように構成されていても良いが、図２に示すように、
光ファイバー等の光伝送手段４７を用い、光源４１から
の無偏光の光を光伝送手段４７を介して第１の偏光板４
２に入射させるようにしても良い。このように、光源４
１からの無偏光の光を光伝送手段４７を介して第１の偏
光板４２に入射させるようにした場合は、光源４１の設
置位置を自由に選択することが可能となり、省スペース
化を図る上で有利となる。

【００４７】第１の偏光板４２は、一定方向に偏光軸を
有し、光源４１から出射された無偏光の光の光路上に配
設されている。そして、第１の偏光板４２は、光源４１
から出射された光を透過して直線偏光の光に変える。

【００４８】ハーフミラー４３は、第１の偏光板４２を
透過した直線偏光の光の光路上にてＺ軸に対して４５度
の傾斜角をもって傾斜するように配設されている。そし
て、ハーフミラー４３は、直線偏光の光の一部を透過
し、他の部分を反射してＺ軸に沿った方向に曲折する。

【００４９】対物レンズ４４は、複数枚のレンズ４４
ａ，４４ｂ，４４ｃが組み合わされてなり、ハーフミラ
ー４３により反射された直線偏光の光の光路上に配設さ
れている。そして、対物レンズ４４は、ハーフミラー４
３により反射された直線偏光の光を集光して、支持ステ
ージ１０に支持された電子銃２に照射する。

【００５０】第２の偏光板４５は、第１の偏光板４２の
偏光軸と異なる方向の偏光軸を有し、支持ステージ１０
に支持された電子銃２、対物レンズ４４及びハーフミラ
ー４３と同一軸線上に並ぶように配設されている。そし
て、この第２の偏光板４５は、対物レンズ４４及びハー
フミラー４３を透過した電子銃２からの反射光を、その
偏光状態に応じて一部を遮断し、他の部分を透過する。

【００５１】ＣＣＤカメラ４６は、第２の偏光板４５と
対向する位置に配設されており、第２の偏光板４５を透
過した電子銃２からの反射光を画像として取り込むよう
になされている。このＣＣＤカメラ４６には、図１に示
すように、モニタコントローラ４８を介して画像表示モ
ニタ４９が接続されており、ＣＣＤカメラ４６により取
り込まれた画像が画像表示モニタ４９に表示されるよう
になされている。

【００５２】画像表示モニタ４９には、ＣＣＤカメラ４
６により取り込まれた画像の他に、位置測定用のミクロ
スケールが表示される。したがって、このミクロスケー
ルを基準にしてＣＣＤカメラ４６により取り込まれた画
像を観察することにより、電子銃２のグリッド間の位置
ずれを測定することができる。

【００５３】ここで、この電子銃の位置ずれ検査装置１
を用いて電子銃のグリッド間における位置ずれを検査す
る方法について説明する。なお、ここでは電子銃２の第
１グリッドと第２グリッド間における位置ずれを検出す
る例について説明するが、この電子銃の位置ずれ検査方
法により、電子銃２の他のグリッド間の位置ずれも検出
することができることは勿論である。

【００５４】まず、電子銃２が、支持ステージ１０の支
持部１１により、カソード側を載置面１２ａに当接させ
た状態で支持される。そして、位置測定機構３０により
電子銃２の支持ステージ１０上における位置が測定さ
れ、電子銃２が所定の検査位置にないとき、すなわち第
１グリッドの電子ビーム透過孔の中心が位置ずれ検出機
構４０の光軸上に位置していない場合には、コントロー
ラの制御により支持ステージ１０が駆動され、電子銃２
の位置の修正が図られる。

【００５５】次に、位置ずれ検出機構４０の光源４１か
ら無偏光の光が出射される。光源４１から出射された無
偏光の光は、第１の偏光板４２を透過することにより直
線偏光の光とされる。そして、この直線偏光の光はハー
フミラー４３により一部が透過され、他の部分が反射さ
れる。

【００５６】ハーフミラー４３により反射された直線偏
光の光は、対物レンズ４４により集光され、電子銃２内
に入射して、第１グリッド及び第２グリッドの表面とカ
ソードの電子ビーム放出面に照射される。

【００５７】ところで、第１グリッド及び第２グリッド
は、それぞれフラットな金属面とされている表面に、電
子ビーム透過孔が打ち抜き加工で形成されており、電子
ビーム透過孔のエッジの近傍は打ち抜き方向に傾斜した
状態となっている。したがって、第１グリッド及び第２
グリッドの表面に照射された直線偏光の光は、電子ビー
ム透過孔のエッジの近傍以外の箇所にて強く反射される
のに対して、エッジの近傍では反射光の光量が非常に少
なくなる。

【００５８】そして、これらグリッド表面に照射された
直線偏光の光は、グリッド表面がフラットな金属面とさ
れていることから、直線偏光の状態を保ったままグリッ
ド表面にて反射される。

【００５９】また、カソードの電子ビーム放出面は、酸
化物の微少な凹凸面とされているので、第２グリッド及
び第１グリッドの電子ビーム透過孔を通ってカソードの
電子ビーム放出面に照射される直線偏光の光は、カソー
ドの電子ビーム放出面にて屈折と反射を繰り返し、偏光
状態が崩れたかたちで反射される。

【００６０】グリッドの表面とカソードの電子ビーム放
出面にて反射された反射光は、再度対物レンズ４４を透
過して、ハーフミラー４３に照射される。ハーフミラー
４３は、このグリッド表面及びカソードの電子ビーム放
出面からの反射光の一部を透過して、他の部分を反射す
る。

【００６１】ハーフミラー４３により透過されたグリッ
ド表面及びカソードの電子ビーム放出面からの反射光
は、第２の偏光板４５に入射する。このとき、グリッド
表面及びカソードの電子ビーム放出面からの反射光は、
その偏光状態に応じて一部が第２の偏光板４５により遮
断され、他の部分が第２の偏光板４５を透過する。

【００６２】例えば、第２の偏光板４５をその偏光軸が
第１の偏光板４２の偏光軸に対して略９０度（クロスニ
コル）となるように配置した場合、グリッド表面からの
反射光は第１の偏光板４２により直線偏光とされた状態
が保たれているので、そのほとんどが第２の偏光板４５
により遮断され、第２の偏光板４５を透過する反射光の
光量は、光源４１から出射される光の光量の１／４００
程度とされる。すなわち、ハーフミラー４３と第２の偏
光板４５とを透過した後の光束は、グリッド表面からの
反射光の輝度に比べて１／２００程度以下となる。

【００６３】一方、カソードの電子ビーム放出面からの
反射光は、偏光状態が崩れてランダムになっているため
に、第２の偏光板４５により遮断される比率が減り、光
源４１から出射される光の光量の１／１６程度以下が第
２の偏光板４５を透過する。すなわち、ハーフミラー４
３と第２の偏光板４５とを透過した後の光束は、カソー
ドの電子ビーム放出面からの反射光の輝度に比べて１／
４程度以下となる。

【００６４】第２の偏光板４５を透過したグリッド表面
及びカソードの電子ビーム放出面からの反射光は、対物
レンズ４６を介してＣＣＤカメラ４６に取り込まれ、画
像表示モニタ４９に表示される。このとき、支持ステー
ジ１０のＺ軸ステージ２０を移動操作しながらフォーカ
ス調整を行うことにより、第１グリッドの電子ビーム透
過孔のエッジ及び第２グリッドの電子ビーム透過孔のエ
ッジが、第１，第２グリッドの表面及びカソードの電子
ビーム放出面からの反射光の光量の違いにより線として
画像表示モニタ４９に表示される。

【００６５】そして、画像表示モニタ４９に線として表
示された第１グリッドの電子ビーム透過孔のエッジ及び
第２グリッドの電子ビーム透過孔のエッジをミクロスケ
ールを基準に測定することにより、第１グリッドと第２
グリッド間の位置ずれが測定される。

【００６６】ここで、グリッドの表面にて反射され第２
の偏光板４５を透過した反射光の光量と、カソードの電
子ビーム放出面にて反射され第２の偏光板４５を透過し
た反射光の光量の違いについて、図３及び図４を参照し
て説明する。なお、ここではグリッドの表面にて反射さ
れる光の光量と、カソードの電子ビーム放出面にて反射
される光の光量とが、それぞれ第２の偏光板４５を透過
することによりどれだけ減少するかを明確にするため、
便宜上、グリッドの表面及びカソードの電子ビーム放出
面における反射率を１００％と仮定して説明する。特
に、カソードの電子ビーム放出面は上述したように凹凸
面とされているため拡散反射が起こることになるが、こ
こでは便宜上、拡散のない反射が起こるものと仮定す
る。また、ここでは、便宜上、図２に示したハーフミラ
ー４３はないものと仮定し、ハーフミラー４３における
反射率や透過率は無視するものとする。

【００６７】光源４１から出射され、グリッド表面に向
かう無偏光の光は、図３に示すように、第１の偏光板４
２により直線偏光の光とされて、グリッド表面に照射さ
れる。このとき、光源４１から出射された無偏光の光
は、第１の偏光板４２の偏光軸と直交する偏光成分の光
のほとんど全てがこの第１の偏光板４２により吸収さ
れ、残りの５０％の光（第１の偏光板４２の偏光軸と同
じ方向の偏光成分の光）が第１の偏光板４２を透過す
る。すなわち光源４１から出射された光の約５０％が直
線偏光の光となって第１の偏光板４２を透過する。

【００６８】第１の偏光板４２を透過し、グリッド表面
にて反射された光は、グリッド表面がフラットな金属面
とされていることから直線偏光の状態が保たれたまま第
２の偏光板４５に向かう。

【００６９】そして、第２の偏光板４５が、その偏光軸
が第１の偏光板４２の偏光軸に対して略９０度（クロス
ニコル）となるように配置された場合、通常、偏光板の
消光比が１／１００以下であることから、１％以下の光
が第２の偏光板４５を透過する。

【００７０】一方、光源４１から出射され、カソードの
電子ビーム放出面に向かう無偏光の光は、図４に示すよ
うに、第１の偏光板４２により直線偏光の光とされて、
カソードの電子ビーム放出面に照射される。このとき、
光源４１から出射された無偏光の光は、第１の偏光板４
２の偏光軸と直交する偏光成分の光のほとんど全てがこ
の第１の偏光板４２により吸収され、残りの５０％の光
（第１の偏光板３２の偏光軸と同じ方向の偏光成分の
光）が第１の偏光板４２を透過する。すなわち光源４１
から出射された光の約５０％が直線偏光の光となって第
１の偏光板４２を透過する。

【００７１】第１の偏光板４２を透過し、カソードの電
子ビーム放出面にて反射された光は、酸化物の微少な凹
凸面とされている電子ビーム放出面で屈折と反射を繰り
返して、偏光状態が崩れたかたちで第２の偏光板４５に
向かう。ここでは、仮定したように、カソードの電子ビ
ーム放出面における反射は、拡散や吸収のないものとし
ているので、光量が変わらず偏光がランダムな光が第２
の偏光板４５に向かうことになる。

【００７２】第２の偏光板４５に向かうカソードの電子
ビーム放出面からの反射光は、第２の偏光板４５の偏光
軸と直交する偏光成分の光のほとんど全てがこの第２の
偏光板４５により吸収され、残りの５０％の光（第２の
偏光板４５の偏光軸と同じ方向の偏光成分の光）、すな
わち光源４１から出射された光の約２５％が第２の偏光
板４５を透過する。

【００７３】以上、グリッドの表面にて反射される反射
光の光量とカソードの電子ビーム放出面にて反射される
反射光の光量が、偏光を用いることで異なる光量になる
ことを説明した。実際の観察においては、偏光板の偏光
軸と同じ方向の偏光を持つ光であっても偏光板の吸収が
あったり、偏光板の偏光軸と直交する方向の偏光を持つ
光がどれだけ吸収されるかという、いわゆる偏光板の消
光比などの偏光板の性能によって、先の説明と図３及び
図４に示した光量比は変わってくる。

【００７４】また、先の説明では便宜上、ハーフミラー
のない場合について説明したが、実際の照明と観察にお
いては、ハーフミラーを介して行うことで、光量はそれ
ぞれ半分となる。また、ハーフミラーの性能によって、
ハーフミラーで透過又は反射した場合の光量は変わる。
さらに、本発明は、ハーフミラーの代わりに偏光ビーム
スプリッタ等を用いても実施可能であるが、このように
ハーフミラーの代わりに偏光ビームスプリッタを用いた
場合も、光量は変わる。

【００７５】また、先の説明では、便宜上、グリッドの
表面及びカソードの電子ビーム放出面における反射率を
１００％として仮定したが、実際は、それらの反射率は
いずれもある値を持っている。グリッドの表面は金属面
であるので、入射した光の大部分は散乱せずに反射す
る。したがって、グリッドの表面の反射率は高く、時に
は９０％以上にも達する。一方、カソードの電子ビーム
放出面はその表面が凹凸面であり、単純な反射ではな
く、光の出射方向にある分布を持つような反射と散乱の
混ざった反射光が観察される。この反射と散乱の混ざっ
た反射光も光の入射方向によっては出射方向に異なる分
布を持つ。よって、照明する光の光量と観察される光量
から求められる反射率は、カソードの電子ビーム放出面
の状態にも依存し、さらには対物レンズの開口数等の光
学性能にも依存する。

【００７６】なお、先の説明では、便宜上、カソードの
電子ビーム放出面を１００％の反射面と仮定したが、カ
ソードの電子ビーム放出面を酸化物マグネシウムで代用
されるような完全拡散反射面と仮定した場合、反射より
も散乱を主とした反射光が観察される場合の光量比を推
定することもできる。この場合も、顕微鏡の対物レンズ
の開口数等の顕微鏡の光学特性を加味する必要がある。

【００７７】このようにして、偏光板やハーフミラー、
対物レンズ等の光学系の各光学素子の性能を適宜調整す
ることで、グリッドの表面にて反射される反射光とカソ
ードの電子ビーム放出面にて反射される反射光とを偏光
状態の違いによって分離し、観察される画像をより明確
にすることができる。

【００７８】本発明に係る電子銃の位置ずれ検査装置１
は、以上説明したように、偏光板を用いることにより、
グリッドの表面にて反射される直線偏光の光の光量を大
幅に減少させて、カソードの電子ビーム放出面を相対的
に明るくし、カソードの電子ビーム放出面とビーム透過
孔のエッジの近傍との明るさのコントラストを向上させ
るようにしているので、ビーム透過孔のエッジを明瞭に
観察することが可能で、電子銃のグリッド間の位置ずれ
を精度よく検出することができる。

【００７９】すなわち、偏光板を用いずに無偏光の光を
そのままグリッド５１の表面５１ａ及びカソード５２の
電子ビーム放出面５２ａに照射し、その反射光を観察し
た場合は、図５に示すように、グリッド表面５１ａの電
子ビーム透過孔５３のエッジ５４の近傍５５以外の部分
にて反射される光の光量が非常に多いのに対して、電子
ビーム透過孔５３のエッジ５４の近傍５５及びカソード
５２の電子ビーム放出面５２ａにて反射される光の光量
はともに少なくなる。したがって、これらを観察する
と、図６に示すように、電子ビーム透過孔５３のエッジ
５４の近傍５５にて反射された光とカソード５２の電子
ビーム放出面５２ａにて反射された光とが暗く混じり合
ってしまい、電子ビーム透過孔５３のエッジ５４が明瞭
に判別できないために、電子銃のグリッド５１間の位置
ずれを精度よく検出することができない。

【００８０】これに対して、本発明に係る電子銃の位置
ずれ検査装置１を用いてグリッド５１の表面５１ａ及び
カソード５２の電子ビーム放出面５２ａからの反射光を
観察した場合は、図７に示すように、グリッド５１の表
面５１ａにて反射される光の光量が大幅に減少し、カソ
ード５２の電子ビーム放出面５２ａにて反射される光の
光量が相対的に多くなるので、図８に示すように、ビー
ム透過孔５３のエッジ５４を明瞭に判別することがで
き、電子銃のグリッド５１間の位置ずれを精度よく検出
することができる。なお、図５及び図７において、グリ
ッド５１の表面５１ａ及びカソード５２の電子ビーム放
出面５２ａからの反射光の光量の違いは、図中の矢印の
太さの違いで示している。

【００８１】また、本発明に係る電子銃の位置ずれ検査
装置１は、支持ステージ１０が、電子銃２をその中心軸
がＺ軸方向に沿うように支持し、位置ずれ検出機構４０
が支持ステージ１０に支持された電子銃２に対して照明
光を中心軸に沿った方向に照射するようにしているの
で、照明光の利用効率が向上し、グリッドの表面及びカ
ソードの電子放出面を明るく均一に照射することができ
る。したがって、この電子銃の位置ずれ検査装置１によ
れば、電子ビーム透過孔のエッジ部分を高倍率で観察す
ることが可能となり、グリッド間の位置ずれを精度よく
検出することができる。

【００８２】また、本発明に係る電子銃の位置ずれ検査
装置１は、位置測定機構３０により測定された位置デー
タに基づいて支持ステージ１０を駆動し、電子銃２を所
定の位置に位置決めするようにしているので、電子銃２
の測定位置への位置決めを正確且つ簡便に行うことがで
きる。

【００８３】なお、以上は、位置ずれ検出機構４０が無
偏光の光を出射する光源４１と第１の偏光板４２とを有
し、光源４１から出射された無偏光の光を第１の偏光板
４２を透過させることにより直線偏光の光として電子銃
に照射するようにした電子銃の位置ずれ検査装置１につ
いて説明したが、本発明に係る電子銃の位置ずれ検査装
置はこの例に限定されるものではなく、例えばレーザの
ように光源が直線偏光の光を出射するものであって、こ
の光を偏光板を透過させずに電子銃に直接照射する構成
としてもよい。

【００８４】また、本発明に係る電子銃の位置ずれ検査
装置は、直線偏光の光で電子銃を照明して、直線偏光の
反射光と偏向がランダムな状態となった反射光とを見分
けるのみでなく、円偏向のように偏向状態が整えられて
いる光を用いることもできる。例えば、位置ずれ検出機
構の対物レンズと支持ステージに支持された電子銃との
間に１／４波長板を配設し、直線偏光の光をこの１／４
波長板を透過させることにより円偏光の光に変えて電子
銃に照射し、電子銃により反射された円偏光の光を再度
１／４波長板を透過させることにより直線偏光の光に変
えて、この反射光を観察するようにしてもよい。

【００８５】

【発明の効果】本発明に係る電子銃の位置ずれ検査装置
は、直線偏光の光を電子銃に照射し、この電子銃により
反射された反射光を偏光手段を介して観察することによ
り、電子銃のグリッド表面からの反射光の光量を減少さ
せて、カソードの電子ビーム放出面からの反射光が相対
的に明るくなるようにしている。したがって、この電子
銃の位置ずれ検査装置によれば、グリッドに設けられた
電子ビーム透過孔のエッジ近傍とカソードの電子ビーム
放出面との明るさのコントラストが向上することによ
り、電子ビーム透過孔のエッジを明瞭に判別でき、電子
銃の位置ずれを精度よく検出することができる。

【００８６】また、本発明に係る電子銃の位置ずれ検査
装置は、位置測定手段により電子銃の電子銃支持手段上
における位置を測定し、この電子銃の位置データに基づ
いて駆動手段により電子銃支持手段を駆動することによ
り、電子銃を所定の検査位置に位置決めするようにして
いるので、電子銃の検査位置への位置決めを正確且つ簡
便に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子銃の位置ずれ検査装置の概略
構成を示す構成図である。

【図２】同電子銃の位置ずれ検査装置の位置ずれ検出機
構を示す模式図である。

【図３】グリッドの表面にて反射される光の偏光状態及
び光量を説明する図である。

【図４】カソードの電子ビーム放出面にて反射される光
の偏光状態及び光量を説明する図である。

【図５】無偏光の光をグリッドの表面及びカソードの電
子ビーム放出面に照射し、その反射光をそのまま観察し
た場合のそれぞれの光量の違いを説明する断面図であ
る。

【図６】無偏光の光をグリッドの表面及びカソードの電
子ビーム放出面に照射し、その反射光をそのまま観察し
た場合の観察像を示す平面図である。

【図７】直線偏光の光をグリッドの表面及びカソードの
電子ビーム放出面に照射し、その反射光を偏光板を介し
て観察した場合のそれぞれの光量の違いを説明する断面
図である。

【図８】直線偏光の光をグリッドの表面及びカソードの
電子ビーム放出面に照射し、その反射光を偏光板を介し
て観察した場合の観察像を示す平面図である。

【図９】電子銃のグリッド間に位置ずれが生じた状態を
示す断面図である。

【図１０】従来の電子銃の位置ずれ検査装置を示す構成
図である。

【符号の説明】

１ 電子銃の位置ずれ検査装置、２ 電子銃、１０ 支
持ステージ、３０ 位置測定機構、３１ レーザ変位
計、４０ 位置ずれ検出機構、４１ 光源、４２第１の
偏光板、４４ 対物レンズ、４５ 第２の偏光板、４６
ＣＣＤカメラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市田 耕資 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 渡辺 譲 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5C012 AA02 BE03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象である電子銃を移動可能に支持
   する電子銃支持手段と、 上記電子銃支持手段上における上記電子銃の位置を測定
   する位置測定手段と、 上記位置測定手段により測定された上記電子銃の位置デ
   ータに基づいて上記電子銃支持手段を駆動して、上記電
   子銃を所定の検査位置に移動させる駆動手段と、 上記検査位置にて上記電子銃のグリッド間における位置
   ずれを検査する位置ずれ検査手段とを備え、 上記位置ずれ検査手段は、上記電子銃に対して直線偏光
   の光を照射し、上記電子銃により反射された反射光を偏
   光手段を介して観察することにより、上記電子銃のグリ
   ッド間における位置ずれを検査することを特徴とする電
   子銃の位置ずれ検査装置。
2. 【請求項２】 上記位置測定手段は、レーザ光を上記電
   子銃に照射して、その反射光を検出することにより上記
   電子銃支持手段上における上記電子銃の外形位置を測定
   するレーザ変位計を備えることを特徴とする請求項１記
   載の電子銃の位置ずれ検査装置。
3. 【請求項３】 上記電子銃支持手段は、上記電子銃をこ
   の電子銃が載置された面に対して略平行な互いに直交す
   る２方向に移動させる機構を備えることを特徴とする請
   求項１記載の電子銃の位置ずれ検査装置。
4. 【請求項４】 上記電子銃支持手段は、上記電子銃をこ
   の電子銃が載置された面に対して略直交する方向に移動
   させる機構を備えることを特徴とする請求項１記載の電
   子銃の位置ずれ検査装置。
5. 【請求項５】 上記電子銃支持手段は、上記電子銃が載
   置された面をこの面に対して略直交する軸を中心として
   回転させる機構を備えることを特徴とする請求項１記載
   の電子銃の位置ずれ検査装置。
6. 【請求項６】 上記電子銃支持手段は、上記電子銃が載
   置された面を傾斜させる機構を備えることを特徴とする
   請求項１記載の電子銃の位置ずれ検査装置。