ГЛАВА 9

УСТРОЙСТВА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИИ

§ 9.1. Принципы воспроизведения изображений

В современных ТВС преобразование электрического сигнала в оптическое изображение в подавляющем большинстве случаев осуществляется с помощью приемных электронно-лучевых трубок ~ кинескопов. Различают кинескопы для черно-белого и цветного телевидения, для наблюдения изображения непосредственно на экране кинескопа и проекции изображения на отражательный экран.

Основными элементами любого кинескопа являются люминес центное покрытие -тонкий слой вещества, наносимого пя внутрен люю поверхность экрана и способного светиться при облучение электроины.ч пучком, и электронно-оптическая система, называемая электронным прожектором. Прожектор формирует тонкий пу чок электронов, для этого он включает эмиссионную и фокусирую щую системы

Фокусирозка электронного пучка на поверхности экрана может быть осуществлена с помощью бипотеЕЩиальной электростатической линзы, образуемой между первым и вторым анодом электрон ГЮГО прожектора, нли электромагнитным полем, создаваемым ко роткой фокусирующей катушкой, устанавливаемой на горловине кинескопа. Электростатическая фокусировка имеет ряд [реиму-ществ. Она гораздо экономичнее, не критична к изменению напряжения источников электропитания и температуры. Электростатическая линза имеет меньпше габариты и массу, но конструкция электронного прожектора становится несколько более сложной. В настоящее время в телевизионных приемниках используются кинескопы с электростатической фокусировкой. Кинескопы с магнитной фокусировкой в ряде случаев применяются в видеоконтрольных устройствах.

Отклонение электронного пучка возможно как электрическим, так и магнитным полем. В кинескопах используется только магнитное отклонение, прн котором возможны углы отклонения 110° и более при условии, что расфокусировка электронного н>чка не превышает допустимой. Увеличение угла отклонения кинескопа при заданной диагонали экрана делает его более коротким и легким.

Кинескопы цветного телевидения могут быть о,[1нолучеными и трехлучевыми В первых сигналы основных цветов подаются на один и тот же прожектор в определенной последовательности, во вторых -каждый прожектор управляет одним из цветов. Кинескопы отличаются способами управления цветом и структурой экрана. Наибольшее распространение в настоящее время получили трехлучевые масочные и планарные кинескопы,

8-1765 г1Т

Принцип действия и особенности управления кинескопом в большой мере определяют схему телевизионных приемников и видеоконтрольных устройств.

§ 9.2. Люминесцентные экраны

Многие вещества светятся при облучении их пучком электронов. Наиболее яркое свечение дают химические соединения, называемые люминофорами. Яркость свечения люминофора, непрерывно облучаемого пучком электронов, Z.:„=/([/,-[/эр)* зависит от светоотдачи А, средней плотности электронов /= А5 в пучке с током / и площадью сечения Д5, потенциала экрана [/,, начального потенциала Uo. при котором начинается свечение, и показателя Степени !<р<2. Поскольку (эо<[/э, соотношение может быть упрощено:/,„ st:-/Lf. И, следовательно, повышение потенциала экрана выгодно энергетически. Кроме того, с ростом f/, улучшается фокусировка пучка. Следует заметить, что увеличение тока / приводит к падению разрешающей способности кинескопа.

Достижимый потенциал люминофора, облучаемого пучком электронов, ограничивается значением второго критического потенциала (см. рис. 4.6), при котором коэффициент эффективной вторичной эмиссии а становится равным единице. Для дальнейшего повышения потенциала экрана поверхность люминофора со стороны падения на него электронного пучка покрывается тонкой пленкой алюминия, гальванически соединяемой со вторым анодом. Металлизация позволяет повысить яркость свечения экрана в результате существеЕмюго превышения второго критического потенциала и увеличения сиетоотдачн, поскольку алюминиевая пленка играет роль зеркала, отражающего весь световой поток в сторону наблюдателя. Отсутствие света внутри колбы исключает полсветк> и способствует повышению контраста изображения. Металлизация защищает люминофор от разрушения тяжелыми отрицательно заряженными ионами, вылетающими из катода.

При частоте кадров /к выше критической частоты мельканий кажущаяся яркость свечения телевизионного экрана определяется

по закону Тальбота

рнод ее изменения l/Zn.

В случае безынерционного экрана, каждая точка которого воспроизводится с мгновенной яркостью L в течение времени т с периодом повторения Т, кажущаяся яркость

оказывается меньше мгновенной Яркости L в Па раз, где «о - число элементов изображения.

Яркость инерционного экрана за время возбуждения электронным пучком т нарастает приблизительно по экспоненциальному закону

до значения L(t) 1„(1-е.) н в дальнейшем спадает по закону

Обычно ai>a2- Для приближенной оценки примем а[ = а2 = а-Тогда кажущаяся яркость свечения экрана

образование ореола (о) и ег на апертурно-частотную характе рнстнку кинескопа (б)

оказывается в По раз меньше яркости L, соответствующей непрерывному облучению люминофора неотклоняемым электронным пучком. Кажущаяся яркость не зависит от инерционности возбуждения и послесвечения люминофора а, поскольку более инерционные люминофоры медленнее возгораются и их послесвечение длительнее, а менее инерционные возгораются быстрее и до больших мгновенных значений яркости, но имеют меньшее время послесвечения [10].

Увеличение инерционности люминофора позволяет снизить критическую частоту мельканий, а следовательно, и частоту кадров. Прн этом допустимая инерционность ограничивается условием отсутствия смазывания движущихся изображений, выполнимым, если остаточное послесвечение за время передачи кадра не превышает 5% начального.

Глубина модуляции яркости и контраст мелких деталей изображения ограничиваются в кинескопе конечными размерами сечения электронного пучка и ореолом вокруг любой светящейся точки экрана. Ореол обусловлен тем. что свет от участка люминофора А (рис. 9.1, а), возбуждаемого электронным пучком, распространяясь в переднем стекле кинескопа во все стороееы в пределах полусферы, выходит из стекла лишь при углах падения, меньших критического угла полного внутреннего отражения. Отраженные световые пучки освещают люминофор в точках В. расположенных ло окружности вокруг светящейся точки А. Апертурно-частотная характеристика кинескопа с ореольным пятном (кривая 2 на рис. 9.1. 6) в отличие 8" 219