ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА Российский патент 1994 года по МПК H01J31/08 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к кинескопам высокой яркости, и может быть использовано в проекционном телевидении.

Целью изобретения является улучшение качества изображения за счет улучшения временной стабильности модуляционной характеристики и тока электронного пучка на лазерном экране, а также расширение частотной полосы видеотракта.

На фиг.1 представлен продольный разрез предлагаемой электронно-лучевой трубки; на фиг.2 - схема поперечного расположения отклоняющих пластин относительно электронно-оптической оси; на фиг.3 - положение сечения электронного пучка на диафрагме в случае съюстированного электронного пучка; на фиг.4 - то же, разъюстированного.

На фиг.2-4 стрелками обозначено направление вращения центра электронного пятна.

Электронно-лучевая трубка содержит электронную пушку, состоящую из острийного катода 1, формирующего электрода 2 и анода 3, находящегося под нулевым потенциалом, электромагнитную юстировочную систему 4, модулятор, состоящий из отклоняющих пластин 5(а,б,в,г), корректирующих пластин 6(а,б, в, г) и диафрагмы 7, датчик 8 тока электронного пучка, индуктивный датчик 9 ухода электронного пучка с оси, электромагнитную фокусирующую линзу 10, электромагнитную отклоняющую систему 11, лазерный экран, представляющий собой полупроводниковую пластину 12 с зеркальными покрытиями, приклеенную к прозрачной подложке 13, закрепленной на хладопроводе 14.

Устройство работает следующим образом.

Катод 1, находящийся под отрицательным высоким напряжением, испускает электроны, фокусирующий электрод 2 и анод 3 формируют узконаправленный электронный пучок е^-. Электромагнитная юстировочная система 4 совмещает центральную ось электронного пучка 15 с электронно-оптической осью 16. При подаче высокочастотного синусоидального напряжения, амплитудно-промодулированного видеосигналом, на отклоняющую пластину 5а (см.фиг.1 и 2) и корректирующую пластину 6в, и подаче того же напряжения, но сдвинутого по фазе на π/2, π, 3 π /2 соответственно на отклоняющие и корректирующие пластины 5б и 6г, 5в и 6а, 5г и 6б электронный пучок отклоняется таким образом, что в плоскости диафрагмы 7 сечение электронного пятна S_e вращается вокруг проекции центральной оси электронного пучка 15 по окружности с радиусом r, определяемого амплитудой модулирующего видеосигнала (см.фиг.3). Датчик 8 тока, находящийся вне отверстия диафрагмы 7, измеряет значение полного тока электронного пучка во время импульсов гашения, присутствующих в видеосигнале. Это значение тока сравнивается с контрольным и в случае несовпадения изменяется ток накала катода 1. Часть электронного пучка, прошедшая диафрагму 7, проходит далее через индукционный датчик 9 ухода с оси, фикусируется электромагнитной фокусирующей линзой 10 (см,фиг.1) и отклоняется электромагнитной отклоняющей системой 11 в требуемую точку полупроводниковой пластины 12 с зеркальным покрытиями. В этой точке часть энергии (не более трети) электронного пучка превращается в энергию генерируемого светового излучения h ν , выходящего из лазерной электронно-лучевой трубки через прозрачную подложку 13. Остальная электроэнергия электронного пучка нагревает полупроводниковую пластину 12. Тепло от пластины 12 отводится через подложку 13 в хладопровод 14. В процессе работы положение острия катода 1 изменяется, и центральная ось электронного пучка 15 уходит с электронно-оптической оси 16 (см. фиг.4). В этом случае ток электронного пучка е^- за диафрагмой 7 становится промодулирован несущей частотой и индуктивный датчик 9, настроенный резонансно на несущую частоту, регистрирует сигнал этого ухода. Тогда в соответствии с этим сигналом изменяются токи в катушках отклонения юстировочной системы 4, и центральная ось электронного пучка 15 совмещается с электронно-оптической осью 16.

Сущность изобретения заключается в том, что в отличие от ранее известных устройств в предлагаемом техническом решении видеосигнал на модулятор подается в виде амплитудной модуляции высокочастотного синусоидального напряжения с частотой колебаний (несущей частотой), превышающей верхнюю частоту видеосигнала в 10 или более раз. Причем это высокочастотное синусоидальное напряжение подается на каждую пластину модулятора с определенным сдвигом по фазе, что электронный пучок не просто отклоняется на край диафрагмы, как в ранее известных устройствах, но и вращается вокруг центра, близкого к центру диафрагмы. При этом, радиус окружности, по которой вращается электронное пятно на диафрагме, определяется амплитудой видеосигнала, а центр вращения электронного пятна на диафрагме совпадает с точкой пересечения плоскости диафрагмы с центральной осью электронного пучка на выходе электронной пушки. В общем случае центр вращения не совпадает с центром диафрагмы, который обычно размещают на электронно-оптической оси, определяемой осью симметрии фокусирующей линзы.

Если отверстие в диафрагме сделать круглым и центр вращения электронного пятна совместить с центром диафрагмы, то ток электронного пучка за диафрагмой по ходу его распространения не будет промодулирован высокой несущей частотой. Если упомянутые центры не совпадают, что свидетельствует об уходе электронного пучка с электронно-оптической оси, то ток электронного пучка за диафрагмой будет промодулирован высокой несущей частотой. Индуктивный датчик известной конструкции, например в виде пояса Роговского, настроенный на несущую частоту и помещенный за диафрагмой, в этом случае регистрирует сигнал, амплитуда которого связана с величиной ухода электронного пучка.

Таким образом, предлагаемая трубка обладает новым свойством - возможностью непрерывного контроля ухода электронного пучка в рабочем режиме, что является очень важным в лазерных электронно-лучевых трубках высокого разрешения, в которых это высокое разрешение достигается в основном за счет применения нестабильных по положению острийных катодов. В известных устройствах с острийным катодом юстировка электронного пучка и контроль его тока осуществляется не в рабочем режиме, т.е. при выключенном видеосигнале, качество изображения в этих условиях может существенно ухудшиться в процессе просмотра блока информации (например видеофильма).

При получении сигналов об уходе электронного пучка известными методами и радиотехническими средствами изменяются токи в электромагнитных катушках отклонения юстировочной системы для совмещения электронного пучка с электронно-оптической осью.

Если отверстие в диафрагме делать не круглым, то высокая частота в токе электронного пучка после диафрагмы присутствует даже в случае отсутствия ухода электронного пучка с электронно-оптической оси. В этом случае существенно затрудняется анализ этого ухода.

Важным также является контроль полного тока электронного пучка в плоскости диафрагмы в рабочем режиме.

В известных ранее устройствах в качестве датчика тока можно было бы использовать плоский токосъемник, площадь которого превышала бы площадь диаметра пятна, и который давал бы значение тока при полном запирании электронного пучка, например, при импульсе гашения. Но этот токосъемник должен быть электрически изолирован от корпуса лазерной электронно-лучевой трубки, и поэтому возникала проблема отвода тепла с токосъемника. В предлагаемом устройстве благодаря вращению электронного пучка тепловая нагрузка на аналоговый токосъемник уменьшается в 8 и более раз. (Следует здесь заметить, что и тепловой режим диафрагмы из-за равномерного ее облучения становится менее напряженным). Кроме того, в качестве датчика тока может быть использован и дифференциальный индуктивный датчик, например дифференциальный пояс Роговского, который генерирует сигнал на несущей частоте, пропорциональный току электронного пучка. Для снижения тепловой нагрузки на датчик тока его размещение выбрано между корректирующими пластинами и диафрагмой.

Таким образом, вторым новым свойством устройства является возможность контролировать полный ток электронного пучка в рабочем режиме. Сигнал с датчика тока сравнивается с эталонным и в случае их различия известными способами и известными радиотехническими средствами производится изменение тока накала катода с целью стабилизации тока электронного пучка в рабочем режиме.

Третьим новым свойством устройства является то, что емкость пластин модулятора не определяет полосу видеотракта. Полоса видеотракта может быть сколь угодно большой. Подача видеосигнала на пластины модулятора может осуществляться через высокочастотный трансформатор, вторичная обмотка которого вместе с емкостью пластин и соединительных проводов имеет резонанс на несущей частоте. В этом случае требования к видеоусилителю недостаточно низки. При резонансной передаче возможно достижение необходимых углов отклонения электронного пучка в модуляторе при меньшей его длине, что позволяет уменьшить полную длину лазерной электронно-лучевой трубки.

Если частотная полоса выдеотракта составляет 6 МГц, то несущая частота выбирается вблизи 60, МГц. Если используется стандарт телевидения высокой четкости, т.е. частотная полоса составляет 30-60 МГц, то несущая выбирается в диапазоне 300-600 МГц. В обоих случаях современный уровень радиотехники позволяет без труда осуществить необходимое преобразование видеосигнала в высокочастотный сигнал и трансформировать его на пластины модулятора.

Использование: проекционные кинескопы с лазерным экраном для отображения информации на большом внешнем экране; засветка фотоматериалов в проекционной фотолитографии. Сущность изобретения: электронно-лучевая трубка содержит последовательно расположенные электронную пушку с острийным катодом, электромагнитную юстирующую систему, модулятор тока электронного пучка, состоящий из не менее трех отклоняющих и трех корректирующих пластин, датчик тока электронного пучка, диафрагму с круглым отверстием, индукционный датчик ухода электронного пучка, электромагнитную фокусирующую линзу, электромагнитную отклоняющую систему и лазерный экран. Устройство позволяет улучшить качество изображения за счет улучшения временной стабильности модуляционной характеристики и тока электронного пучка на лазерном экране, а также расширить частотную полосу видеотракта. 4 ил.

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА, содержащая последовательно расположенные электронную пушку с острийным катодом, модулятор тока электронного пучка, состоящий из отклоняющих и корректирующих пластин, расположенных симметрично относительно электронно-оптической оси электронно-лучевой трубки, и диафрагмы, электронно-магнитную фокусирующую линзу, электромагнитную отклоняющую систему и лазерный экран, закрепленный на хладопроводе, отличающаяся тем, что модулятор тока электронного пучка выполнен в виде последовательно расположенных отклоняющих и корректирующих пластин, согласованных по длине, и диафрагмы, при этом модулятор тока электронного пучка содержит не менее трех отклоняющих и трех корректирующих пластин для подачи со сдвигом фазы переменного напряжения на высокой частоте, промодулированного видеосигналом, и использована диафрагма с круглым отверстием, центр которого лежит на электронно-оптической оси электронно-лучевой трубки, дополнительно введены электромагнитная юстирующая система, расположенная между электронной пушкой и отклоняющими пластинами модулятора тока электронного пучка, датчик тока электронного пучка, расположенный между корректирующими пластинами и диафрагмой, и датчик ухода электронного пучка с электронно-оптической оси, расположенный между диафрагмой и лазерным экраном.