7.4. Телевизионные преобразователи электрических сигналов в оптическое изображение
7.4.1. Конструкция цветного масочного кинескопа
Конечным звеном телевизионной системы является преобразователь видеосигнала в оптическое изображение. В большинстве случаев телевизионные изображения воспроизводят при помощи электронно-лучевых трубок с люминесцирующими экранами. Такие трубки принято называть приемными или кинескопами. В кинескопах цветного телевидения используется трехрастровая система, при которой на экране формируются три одноцветных растра - R, G, В, совмещенные с достаточной степенью точности друг с другом. Трехрастровая система предполагает наличие в кинескопе трех электронных прожекторов, формирующих три электронных луча, и трех люминофорных групп, спектральное излучение которых соответствует основным цветам. Разделение одноцветных изображений, т.е. обеспечение правильного попадания каждого из электронных лучей на люминофорные элементы экрана «своего» цвета, обеспечивается с помощью теневой маски. Такие кинескопы называются масочными [28].
Основные физические принципы работы и конструктивные особенности кинескопов любого типа заключаются в следующем. Электронные прожекторы и люминесцирующий экран помещаются в стеклянную колбу, из которой откачан воздух до получения высокого вакуума. Причем люминесцирующий экран наносится на внутреннюю поверхность переднего стекла колбы кинескопа. Отклонение электронных лучей осуществляется отклоняющими катушками, надеваемыми на горловину трубки.
Рис. 7.20. Конструкция цветного масочного кинескопа компланарного типа
Каждый электронный прожектор кинескопа состоит из подогревного катода с нитью накала, управляющего электрода или модулятора и анода. Электростатическая фокусировка электронных лучей осуществляется электрическими полями дополнительных электродов, помещаемых в горловине трубки.
Электронные лучи под действием сильного ускоряющего электрического поля бомбардируют люминесцирующий экран, который начинает светиться под действием бомбардировки. Магнитное поле отклоняющих катушек заставляет электронные лучи перемещаться по экрану трубки в горизонтальном и вертикальном направлениях, в результате чего на экране образуются растры одноцветных изображений в виде совокупности отдельных сфокусированных строк. Если на управляющие электроды кинескопа подать видеосигналы основных цветов ЕR, EG, ЕB, которые будут изменять количество электронов в соответствующих электронных лучах, то на экране кинескопа появится цветное изображение, полностью соответствующее объекту наблюдения.
Наибольшее применение получили масочные кинескопы компланарного типа (с самосведением электронных лучей) (рис. 7.20), в которых электронные прожекторы 1 расположены в горизонтальной плоскости, щелевая маска 5 имеет вертикальные прорези (рис. 7.21), а люминофорное покрытие 6 представляет собой совокупность линейчатых вертикальных полосок трехцветных люминофоров (рис. 7.22). Ось среднего прожектора (как правило, G) направлена вдоль оси симметрии кинескопа, а два боковых прожектора (R и В) наклонены к ней симметрично в горизонтальной плоскости под углом 1,5° так, что все три электронных луча сходятся в точке, лежащей на поверхности щелевой маски. Через щелевые отверстия электронные лучи попадают на чередующиеся по цвету свечения вертикальные люминофорные полоски R, G, В. При одновременном возбуждении электронными лучами трех элементарных люминофорных полосок R, G, В свечение будет воспроизводить один элемент цветного телевизионного изображения.
Для более точного совмещения одноцветных изображений на горловине кинескопа дополнительно устанавливаются магниты чистоты цвета 2 и статического сведения электронных лучей 3. В тороидальной отклоняющей системе 4 компланарных кинескопов, помимо отклоняющих катушек, размещаются дополнительные обмотки магнитной квадрупольной линзы. Магнитное поле квадрупольной линзы осуществляет сближение электронных лучей в горизонтальном направлении в любой точке экрана, что обеспечивает их динамическое сведение. Обмотки квадрупольной линзы питаются от генератора кадровой развертки.
Для повышения светоотдачи внутреннюю поверхность передней части колбы кинескопа покрывают токопроводящим слоем 7, выполняющим роль анода, на который подается достаточно высокое ускоряющее напряжение (до 25 кВ). Ускоряющее напряжение анода обеспечивает ускорение до больших скоростей электронов, бомбардирующих люминофорное покрытие.