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.

Кінескопи із трикутним розташуванням прожекторів

У цьому кінескопі розташування трьох прожекторів у горловині колби симетрично відносно вісі, а люмінофорний екран має мозаїчну структуру (рис.4.6). Прожектори 1 нахилені до осі кінескопа на кут ≈ 1^о. Групи люмінофорних зерен розташовані тріадами, у кожній з яких є зерна червоного, зеленого й синього світіння. Розмір (умовно - діаметр) кожної тріади відповідає кроку отворів маски. Для Δ-кінескопа 61ЛКЗЦ цей крок дорівнює 0,6 мм. Є кінескопи із кроком 0,4 і 0,3 мм при тому ж розмірі діагоналі екрана. Люмінофорний екран 2, так само як і в чорно-білому кінескопі, покритий тонким алюмінієвим шаром, з'єднаним з анодом.

Тіньова маска 3, що повторює форму екрана, виготовляється зі сталі, інвару або суперінвару товщиною близько 0,15 мм і встановлюється на відстані 12...15 мм від екрана. Отвори в масці мають діаметр 0,25 мм. Їх кількість дорівнює кількості тріад і становить біля 550 тис. Пучки від прожекторів перетинаються в одній точці - в отворах маски та, проходячи її, попадають на відповідні люмінофорні зерна тріад. Точність влучення електронних пучків на свої зерна залежить від багатьох причин, серед яких і технологічна точність виготовлення кінескопа й точність роботи відхиляючих пристроїв. Недоліки в розробці, виготовленні й експлуатації кінескопа призводять до появи ряду специфічних спотворень:

• Спотворення чистоти кольору. Воно зумовлено потрапянням електронного пучка частково або повністю на "чужі" люмінофорні зерна. Значною мірою тут впливає магнітне поле Землі. Для корекції таких спотворень застосовується магніт чистоти кольору 4 (див. рис.4.6). Він здійснює одночасне зміщення трьох пучків. Конструктивно цей пристрій виконується у вигляді двох намагнічених по діаметру кілець, вкладених одне в інше і дозволяючих одночасний або незалежний поворот їх навколо осі кінескопа.

Рис.4.6. Пристрій кольорового масочного кінескопа з Δ-видним розміщенням прожекторів

• Статичне несполучення зображень різних кольорів. Воно зумовлено влученням невідхилених пучків у різні отвори тіньової маски, що знаходяться на відстані один від одного. Для корекції несполучення використовуються постійні магніти 5 регулятора видимості, що забезпечують можливість незалежного переміщення пучків у радіальному напрямку.

• Динамічне розсуміщення зображень (зазвичай на краях растра). Зумовлено принциповою трапецеїдальністю кольорових растрів, а також невідповідністю поверхонь сфери сполучених пучків і сфери маски й екрана. Часто ці спотворення мають подушкоподібний вигляд. Для корекції застосовується електромагнітна система динамічної відомості 6.

Елементи статичного 5 і динамічного 6 зведення об'єднані в загальну конструкцію - трикутник зведення. Пристрій містить 3 пари котушок на трьох П-подібних магнітопроводах. Динамічне зведення забезпечується пропусканням через обмотки електромагнітів 6 пристрою струмів кадрової й рядкової частот спеціальної форми. Статичне зведення досягається обертанням постійних магнітів, поміщених у зазори в середній частині П-подібних осердь. Іноді радіальне переміщення пучків не усуває повністю наявне розсуміщення, а потрібно також і тангенціальне зміщення одного з пучків. Таке зміщення роблять за допомогою магніту бічного зсуву 7 у синього пучка.

Для ефективної роботи розглянутої системи зведення необхідно, щоб і усередині горловини кінескопа в районі кожного прожектора знаходилися відповідні елементи магнітопроводів.

Кінескопи із планарним розташуванням прожекторів

У цьому масковому кінескопі осі трьох електронних прожекторів розташовні в одній горизонтальній площині. При цьому вісь "зеленого" прожектора збігається з віссю кінескопа, а осі двох інших прожекторів повернуті до осі кінескопа під кутом 1,5°. Кінескоп має лінійчату вертикальну структуру люмінофорного покриття й тіньову маску з вертикальними щілевидними отворами й горизонтальними перемичками для міцності (рис.4.7).

Перевага такого кінескопа полягає у наступному. Аберації при відхиленні симетричні, що спрощує процес динамічного зведення пучків. У ряді випадків синій і червоний растри сполучають із зеленим тільки в горизонтальному напрямку. Растр у таких кінескопах при відсутності корекції має "подушкоподібні" спотворення, причому в горизонтальному напрямку більші, ніж у вертикальному. Корекція таких спотворень вимагає "бочкоподібного" магнітного поля для вертикального напрямку відхилення. Із цією метою вводиться параболічна складова струму частоти полів у рядкові відхиляючі котушки.

Рис. 4.7. Будова кольорового кінескопа із планарним розташуванням електронних прожекторів

• Щілинна маска значно прозоріше (30%) дірчастої (у якої 15...17%). Це означає, що прожектори працюють при менших струмах для одержання однакової яскравості світіння люмінофора, а тому більш довговічні.

Поліпшується чистота кольору. Електронний пучок може потрапити на чужу люмінофорну смугу тільки в горизонтальному напрямку, причому основний відхиляючий фактор - магнітне поле Землі - на ці кінескопи впливає мало. Точніше, впливає вертикальна складова поля, що зсуває пучки по горизонталі (за правилом лівої руки), однак вона мала (у межах географічних широт до полярного кола) у порівнянні з горизонтальної складової. Але вплив горизонтальної складової, що зсуває пучки нагору або донизу в межах відповідних люмінофорних смуг не порушує передачі кольору. Такий кінескоп дозволяє простіше виконувати зведення пучків, що часто називається "самозведеням". Для зведення пучків по горизонталі (і корекції геометричних спотворень у цьому напрямку) застосовується статичне й динамічне зведення. Статичне зведення виконують за допомогою магнитостатичного пристрою, що зводить (МСП), який встановлюється на горловині кінескопа за відхиляючою системою. МСП має 6 парних плоских кільцевих магнітів. Одна пара (магніти чистоти кольору) двополюсні магніти. Функціонально й конструктивно вони можуть бути такими ж, як і в Δ-кінескопі, тобто або вкладеними один в інший, або плоскими, притиснутими один до другого. Інша пара - чотириполюсні плоскі кільцеві магніти, які можуть зсувати або розсувати крайні електронні пучки по відношенню до центрального. Ще одна пара - шестиполюсні плоскі кільцеві магніти. Вони впливають на крайні пучки, зсуваючи їх одночасно в одну сторону відносно центрального.

Для динамічного зведення (там, де це передбачено конструкцією) здійснюється переміщення відхиляючої системи у площині, перпендикулярній осі горловини. При горизонтальному переміщенні системи висота й ширина растра, наприклад, червоного, збільшується, а синього - зменшується. При вертикальному переміщенні відхиляючої системи растр одного із крайніх пучків повертається за годинниковою стрілкою, а іншого - проти.

Нарешті, для повного динамічного зведення використовується властивість нерівномірного магнітного поля, що володіє астигматизмом. Астигматизм проявляється у тому, що перетин пучка при його відхиленні від центра до периферії стає еліптичним. Більша вісь еліпса може бути як горизонтальною, так і вертикальною. Коли коло перетворюється у вертикальний еліпс, тоді відбувається зближення синього й червоного пучків (на краях рядка). Підібравши заданий ступінь астигматизму, можна повністю компенсувати розузгодження пучків по всьому растру. Необхідне магнітне поле створюється підбором форми й щільності розподілу витків котушок у відхиляючій системі. Відхиляюча система, а також магнітостатичний пристрій встановлюються на горловині кінескопа в оптимальне положення на заводі-виготовлювачі, закріплюються й надалі не регулюються. Магнітні кільця розміщають на пластмасовій втулці з різьбою і затискаючою гайкою. Ближче до цоколя кінескопа розташовані магніти чистоти кольору. Зазвичай магніти виготовлені з феррита барію.

Найкращий тестовий сигнал для виконання робіт налаштування зі зведення пучків - біла сітка на темному фоні.

Прагнення збільшити світлову віддачу кінескопа за рахунок збільшення прозорості маски призвело до появи такого різновиду планарного кінескопа, як трипроменевий хроматрон. Основною відмінністю його від типового планарного кінескопа є заміна щілинної маски на сітку з вертикально натягнутих тонких дротів (один провідник на тріаду люмінофорних смуг). За рахунок спеціально підібраного потенціалу сітки, ділянка сітка - алюмінієва плівка - працює як електростатична циліндрична лінза, зближаючи крайні пучки із центральним і фокусує їх на відповідних люмінофорних смугах. Трипроміневі хроматрони випускаються рядом закордонних фірм.

Ще одним різновидом планарних кінескопів є тринитрон. Це сучасний кольоровий кінескоп, розроблений фірмою Sony.

Рис. 4.8. Будова кольорового кінескопа типу тринитрон

Конструктивним недоліком планарного розташування електронних прожекторів є необхідність мати порівняно малі діаметри циліндричних електродів цих прожекторів внаслідок обмеженого діаметру горловини. При малих діаметрах циліндрів погіршується фокусування променів. Уникнути це можна, якщо застосувати загальні циліндричні електроди для фокусування всіх трьох електронних пучків. Такий спосіб застосований у кінескопах, що випускаються за назвою тринитрон (хоча більше логічною назвою було б - тринископ). Таким чином, тринитрон має три роздільно керованих катоди 1, загальний модулятор 2, загальний екрануючий електрод 3, загальний прискорюючий електрод 4 і загальні електроди електростатичного фокусування 5,6 (див. рис.4.8).

Інші відмінності тринитрона від типового планарного кінескопа:

• наявність фокусуючої сітки 8 (як у трипроменевому хроматроні), на яку подається позитивна напруга, трохи менше, ніж напруга на алюмінієвій плівці екрана 9;

• наявність двох нар вертикальних пластин 7 для статичного (за рахунок постійної напруги) і динамічного (за рахунок імпульсної напруги параболічної форми) зведення крайніх пучків із центральним;

• для лобового скла колби (плоскої або слабко вираженої циліндричної форми) застосовано спеціально тоноване темне скло, що підвищує контраст зображення на >30% за рахунок ефективного поглинання зовнішнього засвічення (Black Trinitron).

Таким чином, тринитрон об'єднав у собі найбільш вдалі технічні рішення кінескопів різного типу, що дозволило одержати кращі світлотехнічні й експлуатаційні показники. Тринитрони випускаються з діагоналлю екрана від 10 до 100 см.

З інших удосконалень, що вводяться фірмою Sony у розробки кінескопів, варто згадати про внутрішньокінескопну системі зворотного зв'язку для високоточного зведення пучків і підвищеної лінійності розгортки. Із цією метою на зворотну сторону маски наноситься сітка з інфрачервоного люмінофора, а в районі прожекторів встановлюється інфрачервоний фотодіод. Діод дає сигнал в імпульсній формі, що перетвориться в цифровий код, який передається в процесор, керуючий розгорткою.