Кінескопи

ПРИСТРОЇ ВІДТВОРЕННЯ ТЕЛЕВІЗІЙНИХ ЗОБРАЖЕНЬ

Кінескоп - приймальна електронно-променева трубка - є перетворювачем електричних сигналів в оптичне зображення. Кінескопи поділяються на пристрої прямого спостереження та проекційні (у тому числі для "біжного променя"), а також на чорно-білі (монохромні), одноколірні (монохроматичні) і кольорові.

4.1.1. Чорно-білі кінескопи

Зображення в кінескопі створюється на люмінофорному екрані за допомогою скануючого зфальцованого електронного пучка, модульованого по інтенсивності відеосигналом. Схематично будова кінескопа показаний на рис. 4.1. Усередині скляної колби містяться: катод К - джерело електронного пучка ЕП; модулятор М, що керує струмом пучка; прискорювальний електрод Пр; фокусующий електрод Ф; анод А з подовженням у вигляді внутрішнього провідного покриття колби; нитка накалювання Н; люмінофорний екран ЛЕ. Зовні колби розташовані бандаж Б і відхиляючі котушки ВК з елементами корекції положення пучка.

Рис. 4.1. Будова типового чорно-білого кінескопа

Перераховані елементи є в будь-якого чорно-білого та одноколірного кінескопа. Промисловість випускає багато різновидів таких кінескопів, які відрізняються електричними характеристиками й конструктивними параметрами. Наприклад, може бути відсутнім зовнішнє графітове покриття, або бандаж. Замість електростатичного фокусування іноді застосовують магнітну (котушка на горловині). На горловині колби розміщають також магніти коректування форми растра, його центрування й іноді магніт іонної пастки. На тому ж рисунку показана будова екрана чорно-білого кінескопа. На переднє скло 1 нанесений шар люмінофора 2. Електронний пучок 3, потрапляючи на люмінофор, викликає його світіння. Світлові промені зі збудженої крапки поширюються в усіх напрямках. Корисними є тільки промені 4, що йдуть убік глядача. Промені 5, відбиваючись від зовнішньої поверхні скла, вертаються убік люмінофорного екрана. Тому, якщо розгорнення виключене, навколо точки попадання пучка можна бачити світне кільце - ореол. Ореол знижує контраст зображення, а тому це явище шкідливе. Промені 6 також шкідливі. Хоча вони йдуть усередину колби, але, відбиваючись від її внутрішніх стінок, знову попадають на екран і знижують контраст зображення. Для зменшення внутрішнього засвічування в сучасних кінескопах люмінофор зсередини покривають тонкою (0,1 мкм) плівкою алюмінію 7. Електрони майже без втрат проходять крізь неї та збуджують люмінофор. За рахунок цієї плівки усуваються промені 6 і збільшується кількість променів 4 і 5. Поліпшується також провідність люмінофора. Його потенціал стає рівним анодному. Плівка алюмінію добре захищає люмінофор і від відємних іонів, які у невеликій кількості випускаються катодом, і викликаючих затемнення центру екрана. Зниження контрасту за рахунок зовнішнього засвічування усувається в основному застосуванням димчастого, сірого й навіть темно-сірого скла. Таке скло знижує загальну яскравість світіння люмінофора до 50%, але більшою мірою послабляються зовнішні промені й промені 5.

Модуляційна характеристика кінескопа - це залежність струму катода І_К від напруги на модуляторі U_мод:

.

Аналогічний вид має і яскравісна характеристика кінескопа L_екв (її початкова і середня ділянки):

або

Рисунок 4.2 - Модуляційна характеристика чорно-білого кінескопа з діагоналлю екрана 40..60 см

Результуючий показник степеня γ = γ₁·γ₂ = 2,6...3,3. Постійні коефіцієнти А_п, А_л и А_к характеризують відповідно властивості прожектора, люмінофора, кинескопа у цілому та зазвичай вимірюються при U_a = 10 кВ и 1_К = 80...200 мкА. Спектральні властивості випромінювання визначаються хімічсним складом люмінофора.

Рис. 4.3. Спектральна характеристика (1) люмінофора БМ-5 і крива видимості ока (2)

Так, стандартний люмінофор БМ-5 являє собою суміш сульфіду цинку, активованого сріблом і цинком, і сульфіду кадмію, активованого сріблом: ZnS:[Ag,Zn]·47% + CdS:[Ag]·53%.

Час, протягом якого яскравість екрана зменшується до 0,01 від свого максимального значення, називається часом післясвітіння. Для окремих компонентів люмінофора крива післясвітіння може бути виражена експонентою, тобто

,

де L_max - максимальна яскравість під пучком, t - поточний час, τ - стала часу будь-якого компонента люмінофора. Результуюча крива світіння люмінофора (комплексної речовини) практично гіпербола. Припустима величина залишкової яскравості (післясвітіння) до початку наступного кадру < 5%.

4.1.2. Кінескопи для телекінопроекції

У системах телекінопроекції, що працюють за принципом біжучого променя (див. ТВ і ВТ, частина 1, п.3.2.1), засвітлена пляма розгортаючого кінескопа повинна мати більшу яскравість для забезпечення досить високого відношення сигнал / шум і малу тривалість післясвітіння.

Тут використовуються спеціальні типи проекційних кінескопів, що мають плаский екран з яскравістю світіння до 400...500 кд/м² (наприклад, 18ЛК17Т, 18ЛК22Т та ін.). Однак такі трубки вимагають високих анодних напруг (15...25 кВ).

Спектр випромінювання проекційних кінескопів у кольорових системах быжучого променя повинен бути досить широким. У випадку використання люмінофора типу ДО-56 (окис цинку, активований цинком ZnO:[Zn]) максимум випромінювання знаходиться в області = 510 нм. Колір випромінювання має зелений відтінок, але в спектрі є сині й червоні компоненти. Тривалість післясвітіння цього люмінофора (1) становить τ = 2,5 мкс (рис. 4.4).

У чорно-білих системах використовують трубки з люмінофором з геленыта (2). Його хімічна формула - 2CaO-Al₂03-Si0₂:[Cl]. Максимум випромінювання цього люмінофора близько 400 нм, а післясвітіння становить τ = 0,4...0,9 мкс.

Рис. 4.4. Криві спектрального випромінювання кінескопів для телекінопроекції (а) і криві післясвітіння люмінофорів цих кінескопів (б)

Внаслідок відносно великого часу післясвітіння засвітлена пляма як би витягається уздовж рядка, що вносить у сигнал датчика специфічні спотворення. У зв'язку із цим від проекційних кінескопів для систем біжучого променя вимагають мінімально можливого часу післясвітіння.

Рис. 4.5. Умовна форма розподілу світла в плямі (а) і схема корекції nіслясвітіння (б)

Вплив інерційності збудження й спаду світіння на зміну яскравості елемента зображення в часі подібно із впливом інтегруючих кіл на прямокутні електричні імпульси. Тому корекція інерційності здійснюється використанням диференціюючого кола у підсилювачі відеосигналу (рис.4.5). Змінним резистором на цій схемі регулюється глибина корекції при зміні проекційної трубки.

4.1.3. Кольорові кінескопи

У цей час найбільшого поширення отримали кольорові кінескопи з тіньовою маскою. По виду розташуванню прожекторів вони поділяються на кінескопи із трикутним (дельтавидним) і планарним (компланарним) розташуванням прожекторів.