阴极射线管装置 本发明涉及包括发射一束以上电子束的电子枪的阴极射线管装置，特别涉及提高该电子束聚束特性、在整个画面区域内得到高清晰度的阴极射线管装置。
一般在彩色阴极射线管装置中，由电子枪发射的三束电子束利用偏转装置产生的水平及垂直偏转磁场产生偏转，该偏转的电子束穿过荫罩射向由三色荧光层构成的荧光屏，利用电子束对荧光屏进行水平及垂直扫描，在荧光屏上显示彩色图像。
在这样的阴极射线管装置中，特别是一种自会聚(Converge)方式一字型彩色阴极射线管装置是现在阴极射线管装置的主要类型，它构成一字型电子枪，所述电子枪发射通过同一水平面一字排列的由中束及一对边束构成的三束电子束，另外，偏转线圈产生枕型水平偏转磁场及桶型垂直偏转磁场，使前述电子枪发射的一字型排列的三束电子束自会聚在荧光屏上。
在这样的阴极射线管中，由于上述偏转磁场为非均匀磁场，因此即使在荧光屏中心部位形成的电子束斑点为标准圆形，但在荧光屏边缘部位的电子束斑点，在水平方向受到发散作用，处于欠聚焦状态，而在垂直方向受到聚焦作用，处于过聚焦状态。
再有，从电子枪到荧光屏地距离随着电子束偏转量增大而增大。因而，即使在荧光屏中心部位形成的电子束斑点直径小而且为标准圆形，但在荧光屏边缘部位，电子束斑点却处于过聚焦状态。
结果，在荧光屏边缘部位的电子束斑点，在垂直方向由于上述两方面的作用而处于更明显过聚焦状态，在水平方向上述两方面作用却互相补偿，大致处于聚集状态。即在荧光屏边缘部位，由于垂直方向与水平方向的聚焦状态差异而导致产生象散，如图1所示，电子束斑点2产生由高亮度的核心部分3及低亮度的光晕部分4构成的非圆形失真，导致荧光屏边缘部位清晰度显著下降。另外，该电子束受到的偏转象差，一般是阴极射线管装置越大，另外广角偏转越大，则荧光屏边缘部位的清晰度越差。
另外，为了改进电子束斑点，还有一点也很重要，就是要使形成电子枪主透镜的电极孔径增大，减小球面象差。为此，三束电子束必须设定较大的相互间隔。但是，若设计电子枪使三束电子束的相互间隔较大，则产生的问题是三束电子束的会聚特性变差。另外，由于配置电子枪的管颈内径的关系，形成主透镜部分的电极孔径受到限制。即如上所述，为了提高彩色阴极射线管装置的清晰度，必须不增大三束电子束的相互间隔而增大主透镜的口径，以及必须改善画面边缘部位的电子束斑点的失真。
作为这样的增大主透镜口径及改善偏转失真的方法，在日本专利特开昭64-38947号公报中提出了下述构造的电子枪方案。该电子枪如图2A及2B所示，主透镜由聚焦电极G5、两个中间电极Gm1及Gm2、最终加速电极G6构成。在该图2A及2B所示电子枪中，利用沿该电子枪的电极配置的电阻器T，将加在最终加速电极G6上的高压进行电阻分压，将分压所得的规定电压加在中间电极Gm1及Gm2上。另外，与电子束偏转同步变化的抛物线形状动态电压和一定的直流电压叠加后加在聚焦电极G5上。形成该电子枪主透镜的聚焦电极G5、中间电极Gm1及Gm2、最终加速电极G6的全部电子束通过孔均形成为标准圆形。另外，在聚焦电极G5及最终加速电极G6中，由于沿电子束通过孔表面不形成侧壁部分，即由于不形成翻边，在聚焦电极G5及最终加速电极G6内部沿水平方向形成三束电子束公用的电场。这样在聚焦电极G5附近形成在垂直方向具有相对较强聚焦作用的第1四极透镜，在最终加速电极G6附近形成在垂直方向具有相对较强发散作用的第2四极透镜。
在这样构造的电子枪中，可以利用中间电极Gm1及Gm2形成将主透镜扩展的扩展电场透镜。再有，在电子束向画面边缘部位偏转时，随着电子束偏转，有更高的电压(动态电压)加在聚焦电极G5上，由于聚焦电极G5和该聚焦电极G5相邻的中间电极Gm1之电位差变小，因此第1四极透镜的作用减弱。因此，在垂直方向电子束发散，在水平方向电子束聚焦状态基本上没有变化。因此，在垂直方向受到偏转线圈非均匀磁场作用处于垂直方向过聚焦状态可以得到补偿，而在水平方向，与在主透镜阴极一侧设置四极透镜的动态型电子枪相比，倍率的降低较小，因此可以减小电子束斑点直径。
根据这样构造的电子枪，解决了上述由于大口径及偏转失真而导致清晰度下降的两个问题。
但是，根据上述构造的电子枪，由于在主透镜部分的聚焦电极G5及最终加速电极G6，其沿电子束通过孔的表面不形成侧壁部(翻边)，其垂直方向的口径比水平方向的小，因此与水平方向相比，垂直方向的透镜倍率及球面象差非常大，垂直方向的电子束斑点直径也比水平方向的电子束斑点直径大，在画面中心部分的清晰度降低。特别是阴极射线管装置的尺寸及偏转角较大时，必须增强上述第1四极透镜的作用，这种情况下，要将聚焦电极G5及最终加速电极G6形成的标准圆孔变成横向较长的扁孔，这样垂直方向的口径更变小，因此垂直方向的球面象差更增大，画面中心部位的电子束斑点越加变成纵向较长的斑点，画面中心部位的清晰度明显降低。
如上所述，为了提高阴极射线管装置的清晰度，必须在不增大三束电子束的相互间隔的条件下增大主透镜口径及改善画面边缘部位的电子束斑点失真。
有一种达到上述增大主透镜口径及改善偏转失真要求的电子枪，该电子枪的主透镜由聚焦电极、中间电极及最终加速电极构成，所述中间电极所加电压是利用装在管内的电阻器分压得到的所希望的电压，在聚焦电极附近，形成在垂直方向具有相对较强聚焦作用的不对称聚焦电场，在最终加速电极附近，形成在垂直方向具有相对较强发散作用的不对称发散电场，该不对称聚焦电场与不对称发散电场利用中间电极实质上加以分离，聚焦电极加上与电子束偏转同步变化的动态电压。
但是，仅仅采用这样的结构，与水平方向相比，垂直方向的透镜倍率及球面象差非常大，垂直方向的电子束斑点直径也比水平方向的电子束斑点大，在画面中心部位的电子束斑点变成纵向较长的形状，画面中心部位的清晰度降低。特别是阴极射线管装置的尺寸或偏转角较大时，存在垂直方向的透镜倍率及球面象差更增大、清晰度明显降低的问题。
本发明目的是提供一种阴极射线管装置，它包括在整个荧光屏区域内电子束斑点直径小且均匀，并能提高阴极射线管装置清晰度的电子枪。
本发明的阴极射线管装置，电子枪由产生电子束的阴极及主透镜构成，所述主透镜由聚焦电极、至少一个以上的中间电极及最终加速电极构成。
前述主透镜具有位于前述聚焦电极一侧、有聚焦力的聚焦区域及位于前述最终加速电极一侧并与前述聚焦区域连续、有发散力的发散区域，在前述聚焦电极一侧的聚焦区域设置具有非圆形状的至少一个以上的中间电极，表示前述聚焦区域沿阴极射线管装置管轴方向的聚焦力的聚焦力曲线具有两个凸起及设置在该凸起之间的凹谷，前述凸起具有第1级及第2级聚焦力，前述凹谷具有大大小于该第1级及第2级聚焦力的第3级，该第3级规定为对电子束实际上不作用聚焦力或发散力也只是作用非常小的聚焦力或发散力的最低值，或即使对电子束作用有聚焦力或发散力的最低值，具有前述非圆形状的中间电极位于该最低值的区域，对形成前述主透镜的至少一个以上的电极加上与电子束偏转同步变化的动态电压。
另外，本发明的阴极射线管装置，是在上述构造的阴极射线管装置中，前述最低值的聚焦力或发散力的绝对值为前述主透镜具有的最大聚焦力绝对值的约1/2以下。
再有，本发明的阴极射线管装置，是在上述构造的阴极射线管装置中，在位于前述聚焦电极一侧的大的聚焦区域与位于前述最终加速电极一侧的大的发散区域的边界部分或其附近设置非圆形的中间电极。
再有，本发明的阴极射线管装置，是在上述构造的阴极射线管装置中，在前述主透镜的前述阴极一侧设置至少一个以上的四极透镜，对形成前述四极透镜的至少一个以上的电极加上与电子束偏转同步变化的动态电压。
本发明另一方面的阴极射线管装置，电子枪由产生由子束的阴极及主透镜构成，所述主透镜由聚焦电极、至少一个以上的中间电极及最终加速电极构成。
前述主透镜具有位于前述聚焦电极一侧、有聚焦力的聚焦区域及位于前述最终加速电极一侧并与前述聚焦区域连续、有发散力的发散区域，在前述最终加速电极一侧的发散区域设置具有非圆形状的至少一个以上的中间电极，表示前述发散区域沿阴极射线管装置管轴方向的聚焦力的聚焦力曲线形成至少一个以上的凸起形状，前述凸起形状的曲线具有至少一个以上最高值的部分，该最高值规定成使得对电子束实际上不作用聚焦力或发散力，或即使对电子束作用有聚焦力或发散力，也只是作用非常小的聚焦力或发散力，具有前述非圆形状的中间电极位于最高值部分，对形成前述主透镜的至少一个以上的电极加上与电子束偏转同步变化的动态电压。
另外，本发明的阴极射线管装置，是在上述构造的阴极射线管装置中，前述最高值的聚焦力或发散力的绝对值为前述主透镜具有的最大发散力绝对值的约1/2以下。
另外，本发明的阴极射线管装置，电子枪由产生电子束的阴极及主透镜构成，所述主透镜由聚焦电极、至少一个以上的中间电极及最终加速电极构成，
前述主透镜具有位于前述聚焦电极一侧、有聚焦力的聚焦区域及位于前述最终加速电极一侧并与前述聚焦区域连续、有发散力的发散区域，在前述聚焦电极一侧的聚焦区域及前述最终加速电极一侧的发散区域设置具有非圆形状的至少一个以上的中间电极，表示前述聚焦区域沿阴极射线管装置管轴方向的聚焦力的聚焦力曲线具有两个凸起之间的凹谷，前述凸起具有第1及第2级聚焦力，前述凹谷具有大大小于该第1及第2级聚焦力的第3级，该第3级规定为对电子束实际上不作用聚焦力或发散力的最低值，或即使对电子束作用有聚焦力或发散力，也只是作用非常小的聚焦力或发散力的最低值，具有前述非圆形状的中间电极设置在该最低值的区域，在前述最终加速电极一侧的发散区域设置具有非圆形状的至少一个以上的中间电极，表示前述发散区域沿阴极射线管装置管轴方向的聚焦力的聚焦力曲线形成至少一个以上的凸起形状，前述凸起形状的曲线具有至少一个以上最高值的部分，该最高值这样规定，使得对电子束作用有聚焦力或发散力。或即使对电子束作用有聚焦力或发散力也只是作用非常小的聚焦力或发散力，具有前述非圆形状的中间电极设置在该最高值部分，对形成前述主透镜的至少一个以上的电极加上与电子束偏转同步变化的动态电压。
另外，本发明的阴极射线管装置，是在上述构造的阴极射线管装置中，在位于前述聚焦电极一侧的大的聚焦区域与位于前术最终加速电极一侧的大的发散区域的边界部分或其附近设置非圆形的中间电极。
图1为以往一字型彩色阴极射线管装置的偏转象差说明图。
图2A和2B为简要表示以往电子枪构造的水平剖视图及垂直剖视图。
图3为简要表示本发明一实施例的阴极射线管装置的剖视图。
图4A和图4B为简要表示图3所示的阴极射线管装置中所装电子枪的构造的水平剖视图及垂直剖视图。
图5所示为图4A和图4B所示电子枪主透镜设置的非圆形电极主视图。
图6为图4A及图4B所示电子枪主透镜内的关于聚焦力的曲线图。
下面参照附图说明本发明一实施例的彩色阴极射线管装置。
实施例
图3所示为本发明一实施例的彩色阴极射线管。如该图3所示，阴极射线管具有玻屏10及与玻屏10连接成一体的玻锥11构成的管壳，在该玻屏10内表面形成发出蓝、绿、红色光的条形三色荧光层构成的荧光屏12，与该荧光屏12相对安装有其表面形成许多孔的荫罩13。另外，在玻锥11的管颈14内设置发射通过同一水平面上一字排列的三束电子束15B、15G及15R的电子枪16。另外，在玻锥11外侧装有偏转线圈17。上述电子枪16发射的三束电子束15B、15G及15R在偏转磁场作用发生偏转，穿过荫罩13，射向荧光屏12，利用三束电子束15B、15G及15R对荧光屏12进行水平及垂直扫描，在荧光屏12上显示彩色图像。
上述电子枪16如图4A及4B所示，它具有在水平方向(H轴方向)一字排列的三个阴极KB、KG及KB，以及分别对这三个阴极KR、KG及KB加热的热丝H(未图示)，在上述阴极KR、KG及KB与荧光屏12之间，按照下列顺序排列有第1栅极G1、第2栅极G2、第3栅极G3、第4栅极G4、第5栅极G5、第1及第2中间电极Gm1及Gm2、第6栅极G6、会聚杯状电极C，这样构成上述电子枪16。另外，从第1栅极G1到第6栅极G6利用绝缘支持棒(未图示)支持固定，会聚杯状电极C安装在第6栅极G6上。
另外，在电子枪16附近，具有图4B所示的电阻器，其一端110与第6栅极G6相连，其另一端120接地，中间连接点130及140分别与规定的第1及第2中间电极Gm1及Gm2相连。
各栅极形成在水平方向并排的具有规定大小的三个电子束通过孔，第1栅极G1及第2栅极G2用薄板电极构成，该板状电极上形成小直径的三个圆形电子束通过孔。第3栅极G3、第4栅极G4、第5栅极G5、及第6栅极G6具有将若干个杯状电极开口端相对连接而成的结构，在第3栅极G3的第2栅极G2一侧，形成比第2栅极G2形成的电子束通过孔直径略大的三个圆形电子束通过孔，在第3栅极G3的第4栅极G4一侧、第4栅极G4的两侧、第5栅极G5的侧以及第6栅极G6的两侧形成大直径的三个圆形电子束通过孔。再在第5栅极G5第1中间电极Gm1一侧及第6栅极G6的第2中间电极Gm2一侧的电子束通过孔边缘形成侧壁部分即翻边。第1及第2中间电极Gm1及Gm2在厚板电极上形成大直径的三个电子束通过孔，第2中间电极Gm2形成的电子束通过孔为标准圆形。第1中间电极Gm1的电子束通过孔，其两侧形成为标准圆形，而其内部形成如图5所示的水平方向直径小于垂直方向直径的纵向较长的小孔。
上述电子枪在工作中时，阴极KB、KG及KB加上约100V-200V左右的直流电压及与图像相应的调制信号，第1栅极G1接地，第2栅极G2加上约500-1000V左右，由该阴极KR、KG、KB、第1栅极G1及第2栅极G2形成三极部分，从阴极K R、KG及KB发射电子束，形成交迭。
第3栅极G3与第5栅极G5在管内连接，将与电子束偏转同步变化的抛物线形状的动态电压与约6KV-10KV左右的一定的直流电压叠加得到聚焦电压，该聚焦电压加在第3栅极G3及第5栅极G5上。另外，第4栅极G4与第2栅极G2在管内连接，由第3栅极G3、第4栅极G4、第5栅极G5形成辅助透镜，对电子束进行预聚焦。
在第6栅极G6加上给22KV-35KV左右的最终加速电压，对第1中间电极Gm1，利用电阻器T加上比聚焦电压高、比第2中间电极Gm2的电压低的所希望的电压，对第2中间电极Gm2，同样利用电阻器T加上比第1中间电极Gm1的电压高、比最终加速电压低的所希望的电压。然后，利用第5栅极G5、第1及第2中间电极Gm1及Gm2及第6栅极G6形成主透镜，最后电子束聚焦在屏幕上。这样如上所述，由于利用第1及第2中间电极Gm1及Gm2将主透镜区域扩展，通过从第5栅极G5向第6栅极G6缓慢地升高电位，形成大口径的扩展电场透镜，因此能够缩小电子束斑点。
再有，在上述电子枪中，当电子束不偏转而面对画面中心部位时，即作为聚焦电极的第3及第5栅极上没有加上动态电压时，由于其结构配置了第1及第2中间电极Gm1及Gm2并适当设定电压等，因此阴极射线管装置管轴附近的主透镜聚焦力具有如图6所示的分布。这里图6所示为利用计算机对电场分布进行仿真并对该电场分布进行分析结果得出的主透镜聚焦力。图中用标号41表示的曲线41(虚线)表示水平方向的聚焦力，用标号42表示的曲线42(实线)表示垂直方向的聚焦力。
另外，这里所谓聚焦力是表示使电子束朝向管轴方向的电场强度，朝向管轴方向为正，即表示聚焦作用，使电子束朝向与管轴相反方向为负，即表示发散作用。
由图6可知，上述电子枪的主透镜具有位于聚焦电极一侧的大的聚焦区域及位于最终加速电极一侧的大的发散区域，在上述大的聚焦区域中，聚焦作用的曲线在具有第1级及第2级的凸起曲线之间形成凹谷43，在该凹谷43内有第3级的最低部分44，在该最低部分44形成实际上几乎既不聚焦也不发散的区域。另外，在第1中间电极Gm1的内部尽管设置不对称电极、即具有非圆形状孔(纵向较长或横向较长的孔)的电极，但水平方向聚焦力与垂直方向聚焦力具有大致相同的聚焦力。这理由是由于在实际上既不聚焦也不发散的区域即最低部分44附近，设置了在第1中间电极Gm1内部形成的纵向较长的孔。因而，形成了具有水平方向及垂直方向大致相同程度的透镜倍率及象差的电子透镜，再有如上所述，由于主透镜形成大口径的扩展电场透镜，因此在画面中心部位能够形成大致标准圆形且小直径的电子束斑点。
另外，在电子束向画面边缘部位偏转时，即对聚焦电极加上动态电压，则上述电子束不偏转时的电位分布发生变化，利用第1中间电极Gm1内部形成的纵向较长的孔形成四极透镜，水平方向聚焦力与垂直方向聚焦力产生差别。因而，利用该四极透镜，电子束在水平方向有聚焦作用，在垂直方向有发散作用。再有，由于主透镜本身较弱，因此作为整个主透镜的效果是，电子束在水平方向既不聚焦也不发散，而仅在垂直方向有强的发散作用。因而在垂直方向能够补偿由于偏转线圈不均匀磁场而导致垂直方向的过聚焦状态，在水平方向处于大致聚焦状态。还有，与以往的电子枪相比，由于在更靠近荧光屏12一侧形成四极透镜，因此能够减小水平方向的电子束斑点直径
即如果电子枪采用上述的构造，能够防止画面中心部位垂直方向的透镜倍率及球面象差变坏。因而在上述电子枪中，能够防止以往由于产生的垂直方向电子束斑点直径增大而导致画面中心部位清晰度降低。再有，与以往的电子枪相比，能够防减小画面边缘部位的水平方向电子束斑点直径。因此，能够在整个荧光屏区域内使电子束斑点直径减小且均匀，并提高阴极射线管装置的清晰度。
另外，采用上述电子枪，即使阴极射线管的尺寸及偏转角较大，也能够防止画面中心部位的清晰度降低。这是因为，即使例如第1中间电极Gm1内部形成的纵向较长的孔的形状纵向更长，在画面中心部第1中间电极Gm1内部形成的纵向较长的孔实际上设置在既不聚焦也不发散的区域，因此主透镜的电流分布完全没有变化。
另外，聚焦作用曲线的上述凹谷43的最低部分44，理想情况是聚焦力为零，但多少总有偏差，在该凹谷43的最低部分44即使多少有一点聚焦力，虽然也没有大问题，但若偏差太大，则将形成水平方向与垂直方向具有很大差别的透镜倍率及象差的电子透镜。因而，上述最低部分44具有聚焦力必须设定在适当的范围内。另外，例如主透镜本身的聚焦力较大时，该偏差即使稍微大一些，但从整个主透镜杰看，偏差量相对较小。即该偏差产生的影响取决于与主透镜本身聚焦力之间的相对关系，若该偏差量小于主透镜最大聚焦力的约1/2，则能够得到良好的结果。因而，设上述最低部分44的水平方向聚焦力为Fxmin，上述最低部分44的垂直方向聚焦力为Fymin，主透镜最大聚焦力为Fmax，则希望Fxmin及Fymin满足下列关系。
-Fmax/2≤｜Fxmin｜≤Fmax/2而且-Fmax/2≤｜Fymin｜≤Fmax/2
另外，上述实施例的构造是有两个中间电极，但本发明不特别限定上述构造，只要是能够得到上述效果，例如也可采用一个中间电极的构造，另外反之也可以采用三个以上中间电极，本发明不限定中间电极个数。
另外，上述实施例的构造是在主透镜内设置一个非圆形电极，但当然也可采用两个以上非圆形电极的构造，本发明不限定非圆形电极的个数。
另外，上述实施例的构造是仅在主透镜部分的聚焦一侧补偿偏转象差，但也可以与在主透镜部分的大的发散区域与大的聚焦区域边界部分设置非圆形电极的构造组合使用，也可以与主透镜部分以外设置四极透镜的构造组合使用，这种情况下希望可以具有增加设计余量等效果。
另外，上述实施例的构造是在主透镜部分的大的聚集区域对聚焦作用曲线形成上述凹谷43，但与此相对应，若在主透镜部分的大的发散区域形成凸起(发散力较弱的部分)，在该凸起的最高部分(发散力最弱的部分)实际上形成既不聚焦也不发散的区域，在该最高部分附近设置非圆形电极，采用这样构造当然也有同样的效果。但是若采用这样的构造，由于在电子束速度很快的区域形成四极透镜，因此与上述实施例相比，四极灵敏度减小。可是由于在更靠近荧光屏12一侧形成四极透镜，因此能够更减小水平方向的电子束斑点直径。所以对于尺寸及偏转角较小的阴极射线管装置是有效的。
另外，上述实施例的构造是对上述中间电极Gm1及Gm2加上从聚焦电极向最终加速电极方向依次升高的电压，但本发明不特别限定上述构造，只要能够达到上述偏转象差的补偿作用及增大口径，当然也可以采用例如第2中间电极Gm2的电压高于第1中间电极Gm1的构造。
另外，上述实施例的构造是对聚焦电极加上动态电压，但本发明不特别限定上述构造，例如也可以采用对中间电极加上动态电压的构造，也可以采用对多个电极加上动态电压的构造。
另外，上述实施例的构造是形成在画面中心部位具有水平方向与垂直方向大致相同程度的透镜倍率及象差的电子透镜，但与此相反，若形成在画面边缘部分具有水平方面与垂直方向大致相同程度的透镜倍率及象差的电子透镜，在第1中间电极Gm1内部形成非圆形孔，在三极部分等设置补偿画面中心部位主透镜形成的四极透镜的作用，采用这样的构造也能够得到与上述相同的效果。因而也可以采用形成的电子透镜在画面边缘部分其水平方向与垂直方向具有大致相同程度的透镜倍率及象差的构造。
另外，上述实施例的构造是形成电场扩展型的主透镜，但作为增大口径的手段，也可以与三束电子束具有公用电场的重叠型透镜组合使用。这是因为若采用中间电极设置的非圆形电极形成上述最低部分44的构造，就能够得到本发明的效果，因而形成主透镜的任何电极也可以设置具有三束电子束公用电场的重叠型透镜。
另外，上述实施例说明的是四电位型电子枪，但本发明也可以适用于具有双电位型、单电位型、三电位型电子枪等其它类型电子枪的阴极射线管装置。
另外，上述实施例说明的是一字型彩色阴极射线管装置，但由于构成的上述电子枪中对应于三束电子束形成三个独立的电子透镜，因此本发明也能够适用于具有品字型的彩色阴极射线管装置，另外也能够适用于黑白阴极射线管装置等发射单电子束的其它阴极射线管装置。
本发明中的阴极射线管装置，电子枪由产生电子束的阴极及主透镜构成，所述主透镜由聚焦电极、至少一个以上的中间电极及最终加速电极构成，
前述主透镜具有位于前述聚焦电极一侧、有聚焦力的聚焦区域及位于前述最终加速电极一侧并与前述聚焦区域连续、有发散力的发散区域，在前述聚焦电极一侧的聚焦区域设置具有非圆形状的至少一个以上的中间电极，表示前述聚焦区域沿阴极射线管装置管轴方向的聚集力的聚焦力曲线具有两个凸起及设置在该凸起之间的凹谷，前述凸起具有第1级及第2级聚焦力，前述凹谷具有大大小于该第1级及第2级聚焦力的第3级，该第3级规定为对电子束实际上不作用聚焦力或发散力的最低值，或即使对电子束作用有聚焦力或发散力，也只是作用非常小的聚焦力或发散力的最低值，具有前述非圆形状的中间电极位于该最低值的区域，对形成前述主透镜的至少一个以上的电极加上与电子束偏转同步变化的动态电压。
在这样构造的阴极射线管装置中，当电子束不偏转、位于画面中心部位时，若适当配置第1及第2中间电极，另外加上适当的电压等，则如上所述，阴极射线管装置管轴附近的主透镜具有位于聚焦电极一侧的大的聚焦区域及位于最终加速电极一侧的大的发散区域。在大的聚焦区域形成凹谷，该凹谷的最低部分形成实际上既不聚焦也不发散的区域，若在该最低部分或其附近设置第1中间电极Gm1内部形成的非圆形孔，则尽管在第1中间电极内部设置非圆形电极，但水平方向聚焦力与垂直方向聚焦力为大致相同程度的聚焦力。因而形成水平方向与垂直方向具有大致相同程度的透镜倍率及象差的电子透镜。另外，与以往相同，由于主透镜形成大口径的扩展电场透镜，因此在画面中心部位形成大致标准圆形且小直径的电子束斑点。
另外，当电子束向画面边缘部分偏转时，即对聚焦电极加上动态电压时，则上述不偏转时的电位分布产生变化，利用第1中间电极内部形成的非圆形孔形成四极透镜，水平方向聚焦力与垂直方向聚焦力产生差异，由于该四极透镜作用，水平方向为聚焦作用，垂直方向为发散作用，再由于主透镜本身较弱，因而作为整个透镜的效果，水平方向既不聚焦也不发散，仅在垂直方向受到较强的发散作用。所以与以往相同，对于垂直方向，能够补偿由于偏转线圈的非均匀磁场而产生的垂直方向过聚焦状态，而对于水平方向，则处于大致聚焦状态。另外，与以往的电子枪相比，由于在更靠近荧光屏12一侧形成四极透镜，并且与以往的电子枪相比，由于能够减小水平方向的电子束斑点直径，因此能够在整个荧光屏区域内使电子束斑点直径减小且均匀，并提高阴极射线管装置的清晰度。