СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ РАСЧЕТА КОРРЕКТИРУЮЩИХ ЛИНЗ Советский патент 1996 года по МПК H01J9/20 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к производству цветных кинескопов, а именно к созданию корректирующих линз для установок фотоэкспонирования экранов цветных кинескопов.

Целью изобретения является повышение точности исходных данных расчета корректирующих линз для установок фотоэкспонирования экранов цветных телевизоров, упрощение и удешевление процесса создания корректирующих линз.

На фиг. 1 изображена линза из участков экрана (увеличение в 100-300 раз), на котором производится измерение; на фиг. 2 кинескоп с элементами, используемыми при проведении измерений; на фиг. 3 ход светового и электронного лучей при подготовке исходных данных расчета корректирующей линзы; на фиг. 4 участок экрана с совмещением центров электронного следа и элемента люминофора при проведении измерений по предлагаемому способу; на фиг. 5 участок экрана с матричным (светопоглощающими) покрытием.

Согласно фиг. 1 электронный след 1 виден в микроскоп как светящаяся часть люминофорного элемента 2, в лучшем случае, соответствующего цвета свечения. Смещение электронного следа 1 относительно люминофорного элемента 2 (δ_x δ_y) представляет собой очень малую величину, измерение которой с достаточной точностью по известному способу (по увеличенному фотоснимку) невозможно, так как и электронный след 1 в виде светящейся части люминофора и люминофорный элемент 2 имеют нечеткие границы. Это не позволяет точно определить положение центров элементов 1, 2. При измерениях с помощью увеличенных фотоснимков необходимо либо делать цветные фотоснимки, либо иметь три комплекта монохромных снимков, то есть комплект для каждого цвета свечения люминофора.

В соответствии с фиг. 2 направление попадания электронного луча 3 на экран 4 при известном способе определяют по двум близко расположенным точкам, то есть по отрезку луча 3 между экраном 4 и маской 5, что также сказывается на точности данных и обуславливает несколько этапов в процессе создания корректирующих линз.

На горловине кинескопа (см. фиг. 2), экран 4 которого экспонирован с помощью известной (так наз. опорной) линзы, установлены отклоняющая система (ОС) 6, магниты сведения 7 и меду плоскостью выходной диафрагмы электронно-оптической системы (ЭОС) 8 и ОС 6 система электромагнитов (ЭМ) 9. ЭМ 9 рассчитаны на независимое отклонение электронных пучков в двух взаимно перпендикулярных направлениях: вдоль осей Х (катушки Х) и Y (катушки Y). К катушкам Х (и катушкам Y независимо) подключают регулируемый источник постоянного тока и прибор для измерения I или U (на фиг. 2 не показаны). На фиг. 2, изображенной в плоскости XOZ показаны катушки Y, отклоняющие электронный пучок в направлении Y. Катушки Х расположены перпендикулярно катушкам Y и на фиг. 2 не показаны.

Сначала при выключенном питании ОС с помощью ЭМ поочередно отклоняют электронный луч МЭо (см. фиг. 3) на несколько миллиметров в направлении оси Х (величину перемещения электронного следа на экране 4 ΔХ измеряют с помощью микроскопа) и оси Y (измеряют величину ΔY). При этом измеряют величины I (или U), вызвавшие эти перемещения. На основании результатов этих измерений рассчитывают коэффициенты пропорциональности в зависимостях ΔХ aI и ΔY bI (или Δ X aU и Δ Y bU). Включая питание катушек ОС, с помощью ЭМ проводят регулировку частоты цвета, а сведения лучей с помощью магнитов сведения 7 в центре экрана (точка Э₀ на фиг.3). Регулировка чистоты цвета в данном случае заключается в совмещении центров электронного следа 1 и люминофорного элемента 2 при наблюдении в микроскоп (см. фиг. 4). Величины I (или U) при этом принимают за начало отсчета при последующих измерениях. Перемещая ОС 6 (см. фиг. 2) вдоль горловины кинескопа, добиваются заданной регулировки чистоты цвета по полю экрана 4. В каждой из определенных точек "Э" экрана 4 (см. фиг. 2, 3) с помощью ЭМ 9 (фиг. 2) производят совмещение центров электронного следа 1 и люминофорного элемента 2(см. фиг. 4) и измеряют величины I (или U) в катушках Х и Y (ЭМ 9). С учетом величин I (или U), принятых ранее за начало отсчета, по вышеприведенным зависимостям рассчитывают величины ΔХ и ΔY для данной точки "Э" экрана 4, которые означают, на сколько переместился бы электронный след (точка Э₁ на фиг. 3) в центре экрана под действием ЭМ 9 (фиг. 2), если выключить питание ОС 6 (фиг. 2), т.е. из точки Э_о в точку Э₁ (см. фиг. 3). Прямая МЭ₁ (фиг. 3) определяет направление электронного луча, отклоненного ЭМ 9 (фиг. 2) так, что после отклонения в электромагнитном поле ОС 6 он попадает в точку "Э" точно по направлению светового луча 10 (фиг. 3), экспонировавшему данную точку экрана: это утверждение верно, так как прямая МЭ₁ определяется величинами ΔХ и ΔY (в проекции фиг. 3 видна только величина ΔХ), полученными при условии совмещения центров электронного следа 1 и люминофорного элемента 2 (фиг. 4), что возможно только при проекции отверстия маски светом и электронным пучком в одном и том же направлении. Если "О" положение мнимого источника счета при экспонировании точки "Э" (см. фиг. 2, 3), то прямая ОЭ определяет и световой луч 10 и электронный луч, попадающий на экран 4 в том же направлении. Задача заключается в том, чтобы определить направление попадания в точку "Э" электронного луча, не отклоненного ЭМ 9. Для решения этой задачи в каждой из двух плоскостей проекций (XOZ и YOZ) получают проекцию точки пересечения прямых ОЭ и МЭ₁ на ось Z (точка Z_o) (фиг. 3). Проекции ЭZo определяют искомый электронный луч, попадающий на экран 4. Точка пересечения этого луча с плоскостью ХOY (точка "Ц"), координаты которой Х_ц, Y_ц можно определить исходя из фиг. 3 (зависимости приведены выше), и точка "Э" определяют направление попадания на экран электронного луча.

При использовании способа нет необходимости в измерении очень малых величин (измеряемых тысячными долями миллиметра), тем более при нечетких обозначениях этих величин. Только один раз производят на экране кинескопа измерение двух линейных размеров ΔХ и ΔY величиной в несколько миллиметров. Все остальные величины измеряют по шкале амперметра или вольтметра. При этом в каждой определенной точке экрана, регулируя питание катушек ЭМ, наблюдая в микроскоп, производят лишь смещение центров электронного следа и люминофорного элемента. Этим обеспечивается упрощение и повышение точности измерений. Определение направления попадания на экран электронного луча по двум точкам, расположенным на большом расстоянии друг от друга, обеспечивает высокую точность полученных исходных данных расчета линз. Здесь следует заметить, что получаемые данные объективно не зависят от размеров люминофорных элементов экрана, шага отверстий маски и расстояния экран-маска, так как направление попадания электронного луча на экраны определяется его отклонением в поле ОС и эти величины не используются при измерениях и расчетах. Проведение измерений с высокой точностью непосредственно на кинескопе исключает необходимость изготовления большого количества увеличенных в сотни раз фотоснимков участков экрана, что также упрощает и ускоряет процесс измерений. Высокая точность измерений и получаемых исходных данных делает возможным в один этап рассчитать и изготовить окончательный вариант корректирующих линз. Это удешевляет процесс создания корректирующих линз, так как исключает необходимость нескольких последовательных коррекций изготавливаемых линз и изготовление каждый раз партии кинескопов специально для измерений. Конструкция современного цветного кинескопа включает светопоглощающую матрицу 11 на экране (см. фиг. 5), что не позволяет провести измерения по известному способу, так как граница 12 электронного следа 1 не видна на поверхности матрицы 11, поэтому для измерений по известному способу приходится изготавливать специально кинескопы без матрицы. Измерения по данному способу подготовки исходных данных расчета корректирующих линз целесообразно проводить на нескольких специально изготовленных кинескопах, экраны которых экспонировались без линзы, так как при этом исключаются погрешности, связанные с неточностями поверхностей известной (опорной) линзы и ее установки. Измерения по данному способу возможны и на кинескопах со светопоглощающей матрицей экрана. Процесс измерения при этом отличается от описанного выше тем, что I (или U) в катушках ЭМ при совмещении центров электронного следа 1 и люминофорного 2 элемента приходится определять как среднее арифметическое этой величины при перемещении границы 12 электронного следа 1 поочередно до двух противоположных краев видимой части люминофорного элемента 2, совпадающей с отверстием в матрице 11 (см. фиг. 5).

Логическим следствием описанного способа является еще одна область применения: измерение (или контроль) технологического запаса по чистоте основных цветов в серийном производстве кинескопа. Процесс такого измерения заключается в следующем: на испытательном стенде в оптимально отрегулированном кинескопе при свечении экрана поочередно в каждом из 3-х основных цветов, плавно регулируя питание катушек Х ЭМ поочередно в двух противоположных направлениях, измеряют ток I (или U), который на экране вызывает визуально различимое нарушение однородности цветности. Такие же измерения проводят и отклоняя пучок катушками I. Наименьшая из полученных величин I или U характеризует запас по чистоте цвета в данном конкретном образце кинескопа. Можно пересчитать величину I (или U) на перемещение (δ_х и δ_y на фиг. 1) электронного следа относительно люминофорного элемента. Электроизмерительный прибор может быть отградуирован в линейных величинах смещения электронного следа (вырезаемого отверстием маски) или в процентах величины так называемого пояска безопасности, т.е. предельно допустимого смещения, при котором чистота цвета еще не нарушается.

По данному способу были определены и проверены экспериментально исходные данные расчета корректирующей линзы для кинескопа 16ЛК9Ц с отклоняющей системой ОС-70.20ПЦ1.

Кинескоп с планарным расположением электронных прожекторов, щелевой маски (шаг щелей 0,35 мм), сферическим экраном радиусом 400 мм; расстояние экран-маска в центре 4,5 мм, расстояние от центра экрана до плоскости отклонения (L_o на фиг. 3) 114 нм. Были изготовлены 3 кинескопа, экраны которых экспонировались без линзы. Так как для этого кинескопа неточности попадания электронного следа на элементы люминофора трех цветов свечения очень мало отличаются во всех точках экрана, то все измерения (для упрощения эксперимента) проводились только для центрального электронного луча. ЭМ были установлены на расстоянии l_m 166 мм от центра экрана. Измерялось напряжение, подаваемое на катушки ЭМ, отклоняющие пучок в горизонтальном направлении Х, так как для кинескопа со щелевой маской смещение электронного следа в направлении Y (с точки зрения чистоты цвета) не имеет значения. Измерения в центре экрана показали, что изменение напряжения в катушках ЭМ на 1 В соответствует перемещению электронного следа на экране на величину
a 0,792 мм/В и смещение электронного следа, вырезаемого отверстием маски, относительно люминофорной полосы на 19,45 мкм. Результаты измерений напряжений в катушках ЭМ для 40 точек экрана приведены в табл. 1.

Расчеты координаты точек Ц (см. фиг. 3) в табл. 2.

В табл. 1 приведены усредненные для трех кинескопов результаты измерений, показаны значения напряжения для одного (первого) из четырех квадрантов экранов (X, Y координаты точек экрана). Для остальных квадрантов соблюдается симметрия относительно осей Х и Y. Верхние значения в клетках таблицы относятся к регулировке положения ОС для оптимальной чистоты цвета по полю экрана. Нижние значения относятся к положению ОС при монотонном (без изменения направления) нарастании смещения электронного следа относительно люминофорной полосы. В табл. 2 приведено значение координаты точки Ц (Х_ц) для плавной регулировки положения ОС.

Положение ОС при проведении измерений не имеет принципиального значения, так как результаты измерений и расчета при одном положении ОС могут быть легко пересчитаны для ее любого положения по формуле:
X_ц1= 1+ X_ц где Х_ц1 координата точки "Ц" при новом положении ОС;
ΔZ_OC величина перемещения ОС.

На основании полученных данных был проведен поверочный расчет готовой плоско-вогнутой сферической линзы с параметрами: радиус сферы линзы 400 мм, толщина в центре 11,8 мм, коэффициент преломления n 1,4586. Расчет показал, что при установке линзы сферой к экрану с расстоянием от световода до плоскости линзы 42 мм будет получена наименьшая (для данной линзы) неточность попадания электpонного следа на люминофорный элемент при оптимальной частоте цвета регулировке ОС. Эта неточность по расчету 8 мкм; измерения кинескопов, изготовленных с использованием данной линзы, показали, что указанная неточность соответствует расчетной по всему полю экрана.

В настоящее время по полученным данным проводится конструктивный расчет линз для кинескопов 16ЛК9Ц и 25ЛК4Ц-С.

Использование: электронная техника, в частности производство цветных кинескопов, создание корректирующих линз для установок фотоэкспонирования экранов цветных кинескопов. Сущность изобретения: на горловине кинескопа, экран которого изготовлен с использованием опорной линзы, дополнительно закрепляют систему электромагнитов для отклонения пучка в перпендикулярных плоскостях, при выключенном питании отклоняющей системы отклоняют электронный луч вдоль одной, а затем - другой осей, определяют коэффициенты пропорциональности между точками (напряжениями) электромагнитов и соответствующими перемещениями электронных следов на экране, включив питание отклоняющей системы. С помощью электромагнитов проводят регулировку чистоты цвета, а с помощью магнитов сведения - сведения в центре экрана. При этом полученные значения токов (напряжения) электромагнитов принимают за точки отсчета. Затем перемещением отклоняющей системы добиваются заданной регулировки чистоты цвета по полю экрана. В контрольных точках с помощью электромагнитов проводят совмещение центров электронного следа и люминофорного элемента, по токам (напряжениям) электромагнитов определяют перемещения следов электронного луча, далее по формулам определяют направления попадания электронного луча на экран. 5 ил., 2 табл.

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ РАСЧЕТА КОРРЕКТИРУЮЩИХ ЛИНЗ для фотоэкспонирования экранов цветных кинескопов, состоящий в определении направления попадания электронного луча на экран, включающий изготовление кинескопа с использованием для фотоэкспонирования известной линзы, наблюдение попадания электронного следа на люминофорный элемент в каждой из контрольных точек экрана этого кинескопа с помощью микроскопа, регулировку сведения электронных лучей и чистоты цвета по полю экрана с помощью магнитов и изменения положения отклоняющей системы на горловине кинескопа, определение направления попадания электронного луча на экран, отличающийся тем, что, с целью повышения точности данных, упрощения и удешевления процесса создания корректирующих линз, дополнительно осуществляют отклонение электронного пучка, сформированного одним из электронных прожекторов электронно-оптической системы, в двух взаимно перпендикулярных направлениях с помощью системы электромагнитов, устанавливаемых на горловине кинескопа между электронно-оптической системой и отклоняющей системой, производят измерение перемещения ΔX(см) и ΔY(см), следа электронного луча в центральной зоне экрана при отклонении током I(А), при напряжении U(В), в катушках электромагнитов и определяют в зависимостях ΔX = aI, ΔY = bI или ΔX = aU; ΔY = bU - коэффициенты пропорциональности a и m; фиксируют величины I или U, при которых обеспечивается совмещение центров электронного следа и соответствующего люминофорного элемента в центральной зоне экрана и принимают их за начало отсчета при последующих измерениях, затем в каждой из двух контрольных точек экрана поочередно обеспечивают совмещение центров электронного следа и соответствующего люминофорного элемента и вновь фиксируют величины I или U, после чего, применяя вышеприведенные зависимости, находят величины ΔX и ΔY для этих точек, а направление попадания электронного луча на экран определяют как прямую, проходящую через данную точку экрана и точку, определяемую координатами:


где X_э, Y_э, Z_э - координаты контрольной точки экрана, см;
Z_м - координата плоскости расположения электромагнитов, см;
l_м - расстояние от плоскости расположения электромагнитов до центра экрана, см.