4.5.1. Электронно-лучевые трубки с теневой маской

Наилучшим образом зарекомендовали себя цветные ЭЛТ, широко используемые в многочисленных цветных бытовых телевизорах, предназначенных для приема развлекательных и учебных программ и выпускаемых в большом количестве промышленностью. Многоплановое внедрение способствовало увеличению выпуска и снижению стоимости цветных ЭЛТ, отвечающих требованиям качества, предъявляемым этим рынком. Хотя этот прибор не может без существенных доработок применяться в сложных информационных отображающих системах, конструкция его столь удачна, что необходимо тщательно проанализировать его возможности. На рис. 4.8 схематически показана конструкция цветной ЭЛТ с теневой маской. ЭЛТ состоит из трех электронных пушек, расположенных таким образом, что лучи, проходя через отверстия маски, попадают на определенные участки люминесцирующего экрана. Экран выполнен из точечных триад, которые включают по одной точке каждого из трех первичных цветов — красного, синего и зеленого. Расположение пушек таково, что луч, соответствующий определенному цвету, бомбардирует люминофор с данным спектральным составом излучения. Отклонение всех трех лучей осуществляется с помощью одной обмотки. Элементы электромагнитной фокусировки пушек соединены па­раллельно и работают от одной схемы управления. Даже при хорошей юстировке маски и триад ЭЛТ нельзя устранить потери разрешения и яркости. Ухудшение разрешения связано с регулировкой и объясняется зависимостью максимального разрешения от размера апертур маски. Это видно из выражения                                                                                                      

,

где N – число цветовых триад; - коэффициент; h – высота маски; а – расстояние между отверстиями в маске (рис. 4.9).        

Получены образцы с большим разрешением при некотором увеличении стоимости. Описанный тип трубки остается наиболее распространенным.

Максимальная эффективность пучка равна 9 %; следовательно, для трех пучков общая эффективность равна 27 %, тогда как для монохромной камеры она составляет 80 %. Поэтому по яркости ЭЛТ с теневой маской значительно уступает стандартной трубке. Рассогласование трех пучков приводит к потере чистоты цвета, формируемого из первичных компонентов, а также вызывает падение яркости за счет уменьшения диаметра лучей при прохождении через отверстия. Качество изображения ухудшается также под воздействием магнитного поля земли и при изменении угла отклонения в центре отклоняющей обмотки, а также зависит от точности нанесения точечных триад на люминофор (непостоянство увеличения). Влияние первого фактора компенсируется с помощью магнитов, располагаемых вокруг горловины трубки. Действие других устраняется в процессе изготовления при помощи применения источника излучения с корректирующим объективом, предыскажающим расстановку точек люминофора на фоторезисте.



Эффект уширения устраняется выбором положения источника света. Процесс изготовления очень сложен и экономически оправдан лишь в случае крупного серийного производства. Однако их применение, например, в специальных приборах с высоким разрешением, выпускаемых  мелкими сериями,  приводит  к значительному  удорожанию (на целый порядок).

В последнее время цветные ЭЛТ с теневой маской были еще более улучшены в отношении визуального восприятия, размеров и воспроизведения цвета. Усовершенствование достигнуто применением матричного экрана, увеличением углов отклонения, компланарным расположением пушек. Рассмотрим основные моменты этих разработок.

Матричные экраны разрабатывались с целью уменьшения потерь результирующей яркости, вызванных применением нейтраль­ного светофильтра, расположенного на лицевой части и предназначенного для повышения контраста. Возрастание контраста обусловлено наличием значительной части поверхности наблюдения, не  покрытой люминофором (рис. 4.9). Улучшение  сходимости достигается согласованием положения точек люминофора с положением  отверстий  маски. В результате около  50 % поверхности отражает окружающий свет. В матричном экране вся эта поверхность покрывается чернящим  составом;  следовательно, уменьшается как обратная засветка, так и общий отраженный фронтальной частью свет. Таким образом, путем уменьшения потерь излучения можно увеличить яркость экрана.                                                                   

Другие два усовершенствования касаются электрических характеристик ЭЛТ. Во-первых, увеличение угла отклонения от 45 до 70° создает возможность значительно уменьшить длину трубки (рис. 4.7). Исходя из геометрических параметров, характеризующих процесс отклонения, охват данного размера экрана возможен только в том

случае, если расстояние от центра отклонения до экрана согласовано с углом отклонения. Углы отклонения современных трубок достигают  120° и более, поэтому наблюдается укорочение трубки.

Третье усовершенствование — использование компланарного расположения пушек (как в тринитроне). Действительно, рассматриваемым ЭЛТ присущи некоторые свойства, характерные для тринитрона, в частности использование горизонтальных лучей и вертикальных полосок, как показано на рис. 4.10. Такая конструкция имеет преимущества перед тринитроном, но основное ее достоинство состоит в согласовании обмотки и трех пушек в процессе изготовления; следовательно, устраняется необходимость осуществления 12 операций юстировки для сведения лучей стандартной ЭЛТ с теневой маской.  

Наконец, необходимо отметить, что трубка с теневой маской является базовой для телевизионной промышленности и наиболее широко используется в ТВ-прием-никах. Трубки с разрешением 1000 строк только сейчас получают должное признание. Их возникновение вызвано необходимостью получения высококачественных цветных изображений, сравнимых по качеству с ЭЛТ проникающего типа. В будущем эта разновидность ЭЛТ может найти широкое применение в не вещательных комплексах, если будет выпускаться в достаточном  количестве и иметь приемлемую стоимость.