ブラウン管

ブラウン管 （ブラウンかん）は、電子銃から電子ビ?ムを ?光面に照射し、?光させて?像を表示する、陰極線管（cathode-ray tube, CRT）と呼ばれる種類の?空管を?用した?置である。名?は、?明者であるドイツのカ?ル?フェルディナント?ブラウンに由?する。

?要 [ 編集 ]

ビデオモニタ? 、テレビ受像機、コンピュ?タなどのディスプレイやオシロスコ?プなどの用途があり、かつては一般家庭でも用いられた。?時はテレビの代名詞のように扱われることもあり、庶民には手の?かない世界として映?スタ?を指す「銀幕のスタ?」と?置されたように、華やかなテレビの世界などを指して「ブラウン管のスタ?」「ブラウン管の向こう～に」と表現されることもあった。

YouTube の "Tube" はブラウン管に由?しており ^[1]、YouTubeのロゴマ?クは、ブラウン管テレビの?面が丸みを?びた四角形をしていたことに由?している ^[2]。

動作原理 [ 編集 ]

ファンネル（漏斗）と呼ばれる ?空管 ?で、電子銃により電子ビ?ムを?射する。陽極に印加された高い電? により電子は加速され、?光物質を塗布した?光面に衝突し?光する。電子ビ?ムは、電界または磁界により偏向され、?光面を走査する。偏向するための電磁石のことをヨ?ク（yoke、ヨ?クコイル）と言う。

走査方式 [ 編集 ]

ラスタスキャン [ 編集 ]

詳細は「ラスタ?スキャン」を?照

ビデオモニタ? やディスプレイでは管面全?を走査線（ラスタ）とよぶ固定パタ?ンでスキャンしつつ、映像信? の輝度成分に?って電子ビ?ムの?さを?調する。このように、?面上の任意の点の明るさを制御することにより?像を作り上げている ^[3]。オシロスコ?プでは、電子ビ?ムの?さは一定の設定値に保ち（=輝度一定）、ビ?ムを任意に動かして描?する。通常、水平偏向は一定時間?ないし何らかのトリガで一定速度で走査し、垂直偏向は入力信?の電?に??するように走査する。

オシロスコ?プ用のブラウン管はテレビのものより細長く、電界により偏向させる。これは、電界偏向（?電偏向）のほうが磁界偏向よりも高い周波?で走査を行えるためである。電界偏向では磁界偏向に比べてビ?ムを偏向するにあたっての印加電?が低くできる反面、ブラウン管を大きくした場合など?い範?の偏向を行うには不向きという側面もある。また、?電偏向型は大型化、薄型化した場合、高電?化させる必要がある事も不利な理由である。但し、電源電?の?動に?しては磁界偏向よりも耐性がある。

ラジアルスキャン [ 編集 ]

初期のレ?ダ? 表示?置では、パラボラアンテナの向きと同期して放射線?に電子線を走査し表示を行う。

ベクタ?スキャン [ 編集 ]

詳細は「ベクタ?スキャン」を?照

レ?ザ?光線を用いて大?中の微粒子をスクリ?ンとし、文字や?形を表示する手法があるが、それと同?に、ビ?ムの方向を自由に制御し、文字、?形を一筆書きのように表示する。

多色表示の方法 [ 編集 ]

カラ?ブラウン管では、各?光の三原色の赤(R)??(G)??(B)に?光する3 色の異なる?光物質を使い、方形や円?（シャド?マスク管）または直線?（アパ?チャ?グリル管やスロットマスク管）に密集して配置する ^[4]。電子銃が RGB 各色に??して3本あり ^[4]、各電子銃は??するRGB各1色のドット（?光?）にのみ電子線を?するようにする。これらから逸れた電子線は?光面直前にあるシャド?マスク ^[4] またはスロットマスク、アパ?チャ?グリルによって他のドットに誤って入らないように吸?ないし遮蔽される。

シャド?マスクは、円形、三角形ないし六角形?に穴が開いているが、アパ?チャ?グリルは垂直方向に細いスリット?（スリットマスク）になっている。スリットマスク同士が動いてしまわないように、水平方向に支えの線（ダンパ?ワイヤ?）が入っている。アパ?チャ?グリルのブラウン管の?像をよく見ると、その線が?察できる（15インチトリニトロン管の例では?面の上半分と下半分の中間に1本、また17インチ以上のモニタ?では、上下三分の一周?に2本のダンパ?ワイヤ?が見られる。アパ?チャ?グリルを使うブラウン管の代表的なものとしては、ソニ? のトリニトロン管や三菱電機のダイヤモンドトロン管がある。なお、シャド?マスクは電子ビ?ムが通過する穴を小さく、密集させる程に同一面積で電子ビ?ムが遮られるマスク面が?くなりがちで、?面が暗くなる（技術的限界）ことから高解像度とし難いため、一般のテレビ受像用はともかくハイビジョンやパソコン用ディスプレイでは、アパ?チャ?グリルを採用した物が?く使われた。

アパ?チャ?グリルは?方向に?切ったマスクを吊す構造であり振動や加熱による?形によって色のにじみに弱い。これらを改善するためスロットマスク方式ではマスク開口を?方向にも?切っている。しかし、この?切りにより輝度が低下する点がある。スロットマスクを採用した物は NEC のクロマクリア管がある。

電子ビ?ム形?はそれぞれの方式に??した形?となり、結果として表示面に映るドット形?もこの形となる。すなわち、シャド?マスクは円形や三角形、六角形となる。アパ?チャ?グリルはスリットマスクが?長であり?方向のドット間には仕切がないため、?方向のみ自然なつながりとなる。スロットマスクは?長の長方形となる。

外回りはガラス製なので、?光?で?生した光はモニタ外から見えるが、特にカラ?ブラウン管において、高エネルギ?電子線の衝突により?生する危?な X線を遮る必要がある。このため、ブラウン管用のガラスは鉛ガラスが用いられる。これ以外にも、遮蔽板やアノ?ド電?が上がり過ぎないような保護回路があるので、最近 ^[
いつ?
]のブラウン管からのX線放射は安全基準値を十分下回る。

ブラウン管は三極管の特性をもつため、電子ビ?ムと?光?度の間に指?的な特性がある。この指?に?式ではγをよく使うことからガンマ値と呼ぶ。この曲線（ガンマカ?ブ）は、ヴェ?バ??フェヒナ?の法則により人の視?の特性とだいたい一致することから好都合であるが、デスクトップ?パブリッシングなど再現性が重要な分野では、ガンマ補正により、元デ?タの意?にできるだけ一致するよう調整が必要である。

複?解像度の?? [ 編集 ]

多色表示の方法で記述したようにシャド?マスクまたはスロットマスク、アパ?チャ?グリルによって誤って他の色のドットに電子線が入らないようになっているため十分にドットが小さければドット間隔に?わらず走査線周波?を?えることで複?の解像度に??する。複?の解像度に??したものはマルチスキャンディスプレイと呼ばれる。

磁石の影響 [ 編集 ]

ブラウン管に磁石を近接させると、管を構成する金?部品や蒸着膜が?磁して?部の電子ビ?ムに歪みが起こり、正しく動作しなくなる場合がある。特に、?製のアパ?チャ?グリルやシャドウマスクを採用している物でも、これらマスクが磁化すると色ズレを起こしやすい。色ズレの影響が目立ちやすいコンピュ?タ用ディスプレイでは、消磁機能を??しているものが多いほか、??していない場合でもテレビなどの消磁に用いる?用の消磁器もあり、高速で磁場を反?させながら、徐?に磁場を弱くすることにより、?磁を消失させる。

消磁器は作動させたら、?面上で円を描くようにしながら次第に遠ざける事で磁?の影響を?に成らない程度に?減させられる。熟練を要し、失敗のリスクを伴う方法だが、永久磁石でも上手に一定速度で?面上を動かしながら遠ざけることで、消磁することも原理的には可能である。

基本的にブラウン管使用機器のそばにスピ?カ? やモ?タ? といった磁?を?する物を設置するのは避けるべきである。ただしこれらの影響を?えないように防磁機能を持たせているものは、影響が無視できるほどに小さくなっている。

特殊なブラウン管 [ 編集 ]

ある?値以上の輝度で光らせた輝点は、以後、走査せずとも光り?けるような仕掛けになっているブラウン管があり、直視形蓄積管 ( en:Storage tube )という。次の記憶?置用のものと?別するためDirect-View Storage Tube(DVST)とも。 en:Direct-view bistable storage tube も?照。
?光面の?電をダイナミックメモリに?用したものがあり、特に?別する場合はウィリアムス管という。1940から1950年代のコンピュ?タ? で採用例がある。これも蓄積管と呼ばれることがある。
低速度走査テレビジョンやレ?ダ?、ベクタ?スキャンなど、リフレッシュ間隔が長い?用で使われる、?光が（比較して）長く?るタイプのブラウン管を長?光ブラウン管という。パソコンではベ?シックマスタ?レベル3 の?用ディスプレイなどの採用例がある。
たいていのブラウン管は、?光?の?像を見る面の反?側の面に陰極線を?てる構造になっているが、ポ?タブル薄型テレビ（ソニ? のウォッチマン( en:Sony Watchman )など）やカメラ付きインタ?ホンのモニタ用などで使われている、?像を見る側に陰極線を?てる構造のものもある。
薄型ブラウン管
?空管という構造的に、丸い、ないし丸みをおびた形?にどうしてもならざるをえないのだが、矩形の?像を表示する以上は、外形はより矩形に、表示面はより平坦に近いほうがよいわけで、そのように?究開?が進められていた。トリニトロンは表示面が円筒?になっており?方向には平らであった。1996年に??されたフラットトリニトロンに代表されるように、ブラウン管時代の末期には、特に高級モデル向けで、ほぼ完全に矩形で平坦な表示面が?現されていた。
完全平面の表示器を目指し、多?個のブラウン管を?べたような構造などが?究されたこともあり、たとえば松下電器（現パナソニック）の「フラットビジョン」 ^[5]などがある。

その他 [ 編集 ]

ブラウン管ディスプレイを長時間使い?けると ?き付きが?生し、?質が低下する。特に、同じ?像を映し?けると?光?面にその跡が?る。1970～80年代のア?ケ?ドゲ?ムやATM端末等ではタイトル?面やスコア表示などで常に点?している部分にそのような跡がよく見られた。問題が認識された後は、こまめに全?面を書き換えるようなアトラクト等と呼ばれる?果動?を流すようになったり、パ?ソナルコンピュ?タ等ではスクリ?ンセ?バ? が活用されるようになった。
ブラウン管テレビでは、スイッチを入れたらすぐ表示できるようにするため、および加熱と冷却、通電と放電の繰返しによって?命が短くなることを防ぐため、いくらかの回路を通電しっぱなしにするため待機電力を消費した。?空管時代にはこのことをうたった「ポンパ」という商品名もある。
スイッチを入れた時に聞こえる「ブ?ン」という音は?留磁場を消磁する音である。動作中には非常に高い周波?の「キ?ン」という音が、特に高域の??が敏感な子供には聞こえるが、これは水平走査の音である。
有害物質や希土類元素（レアメタル）が?光?や電子銃等に使用されている?、環境負荷を減らす?にもリサイクル率を高め、再資源化される必要がある。
走査線で描?しているためビデオカメラなどで撮影すると上から下へと描?していることがわかる。
三菱電機の「オ?ロラビジョン」の初期製品は、ごく小さなR/G/B?色表示のブラウン管を?べて大?面にしていた。