Электронно-оптический преобразователь изображения

 

Изобретение относится к электровакуумному приборостроению, в частности к устройствам электронно-оптических преобразователей изображения с электронно-оптической фокусировкой, и может быть использовано как усилитель яркости или преобразователь спектрального диапазона изображения в телевизионных передающих трубках, где они сочленяются с видиконами или с ПЗС-матрицами через волоконно-оптические планшайбы. Цель изобретения - одновременное достижение равномерного распределения пространственного разрешения по полю изображения и исключение геометрических искажений в широких пределах электронно-оптического увеличения. Достигается за счет того, что в электронно-оптическом преобразователе, содержащем последовательно расположенные по ходу электронного пучка сферический фотокатод 3, промежуточный электрод 4, ускоряющий анод 5 с осевым отверстием 6 и люминесцентный экран 7 сферической формы, промежуточный электрод выполнен в виде усеченного конуса, обращенного большим диаметром к фотокатоду, образующая которого параллельна образующей конуса электронного пучка, при этом конструктивные параметры преобразователя выбраны в соответствии с выражениями, приведенными в описании изобретения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!) 5 Н 01 J 31/50

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

8 (21) 4710570/21 (22) 28.06.89 (46) 23.07.91. Бюл. М 27 (75) Б. Е. Дашевский, А. С. Магаршак и А.Л. Суровегин (53) 62 1.385.832(088.8) (56) Берковский А. Г. и др. Вакуумные фотоэлектронные приборы. М., 1988, с. 232.

Патент США

М 3989971, кл. 313 — 99, 1976. (54) ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИЗОБРАЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электровакуумному приборостроению, в частности к устройствам электронно-оптических преобразователей изображения с электронно- оптической фокусировкой, и может быть использовано как усилитель яркости или преобразователь спектрального диапазона изображения в телевизионных передающих трубках, где они сочленяются с видиконами с ПЗС-мат,, Ы„„1665883 АЗ рицами через волоконно-оптические планшайбы. Цель изобретения — одновременное достижение равномерного распределения пространственного разрешения по полю изображения и исключение геометрических искажений в широких пределах электроннооптического увеличения. Достигается за счет того, что в электронно-оптическом преобразователе, содержащем последовательно расположенные по ходу электронного пучка сферический фотокатод 3, промежуточный электрод 4, ускоряющий анод 5 с осевым. отверстием 6 и люминесцентный экран 7 сферической формы, промежуточный электрод выполнен в виде усеченного конуса, обращенного большим диаметром к фотокатоду, образующая которого параллельна образующей конуса электронного пучка, при этом конструктивные параметры преобразователя выбраны в соответствии с выражениями, приведенными в описании изобретения. 1 ил.

1665883

Изобретение относится к области электровакуумного приборостроения, в частности к устройствам электронно-оптических преобразователей изображения с электронно-оптической фокусировкой, и может быть использовано как усилитель яркости или преобразователь спектрального диапазона изображения в телевизионных передающих трубках, где они сочленяются с видиконами или с ПЗС-матрицами через волоконно-оптические планшайбы, Цель изобретения — одновременное достижение равномерного распределения пространственного разрешения по полю изображения и исключение геометрических искажений в широких пределах электроннооптического увеличения.

На чертеже приведен электронно-оптический преобразователь (ЭОП), общий вид, ЭОП содержит вакуумную оболочку 1, внутри которой последовательно расположена прозрачная для оптического излучения плосковогнутая волоконно-оптическая планшайба 2, на внутренней сферической поверхности которой, обращенной в вакуумный объем, образован сферический фотокатод 3. Промежуточный электрод 4 в виде усеченного конуса расположен симметрично относительно оси прибора и имеет электрический вывод на поверхность оболочки

1. Ускоряющий анод 5 в виде цилиндра имеет обращенную к фотокатоду сферическую поверхность, на которой соосно оси прибора имеется осевое отверстие 6 круглой формы. С ускоряющим анодом 5 электрически соединен люминесцентный экран 7, нанесенный на сферическую поверхность плосковогнутой волоконно-оптической планшайбы 8.

Э ОП работает следующим образом.

Изображение предметов с помощью объектива проецируется на плоскую поверхность волоконно-оптической планшайбы 2, с помощью которой оно передается на вогнутую поверхность сферического фотокато-. да 3. Электроны, эмиттируемые из облученных точек фотокатода 3, покидают

его поверхность и ускоряются к аноду 5, пролетая через отверстие 6. Электронно-оптическая фокусирующая система, образованная электродами 3-5 и отверстием 6, создает фокусирующее поле; которое формирует электронное иэображение на вогнутой поверхности волоконно-оптической планшайбы 8. На этой поверхности нанесен сферический люминесцентный экран 7,,который преобразует и усиливает электронное изображение в требуемом масштабе в . видимое иэображение, передаваемое на плоскую поверхность волоконно-оптической планшайбы 8, Выполнение промежуточного электрода 4 в виде усеченного конуса, образующая которого параллельна образующей конуса электронного пучка, как

5 было установлено экспериментами, является наиболее оптимальной формой промежуточного электрода и обеспечивает выбором режима его питания получение безаберрационного фокусирующего поля для каждого

10 конкретно выбранного электронно-оптического увеличения, наиболее часто используемого на практике. Существенными параметрами, определяющими фокусирующие свойства предлагаемой трехэлектрод15 ной электронно-оптической системы, как было установлено экспериментально, являются следующие соотношения параметров

ЭОП:

2 1,65 — 18; 0,68 D 0.89: (C43 (R»

К К . 0,62 («0,87; 0,1 (-тт- (0,2:

1,06 («1,4; 0,25 (— «0,35.

4 — а

Эти параметры в первом приближении определяют электронно-оптическую силу электронной линзы, сосредоточенной между фотокатодом 3 и экраном 7. Известно, что основными аберрациями положения любой электронно-оптической фокусирующей системы ЭОП являются кривизна поля изображения и дисторсия, Воэможность коррекции кривизны поля изображения, отвечающей за равномерность распределения пространственного разрешения по полю зрения люминесцентного экрана, и масштабных искажений (дисторсии) в рассматриваемом случае, как показали прове40 денные исследования, обусловлена тем, что при выбранной геометрии фотокатода, промежуточного электрода, ускоряющего анода и люминесцентного экрана, вклады в сумма ную величину аберраций, даваемые

45 электр ной линзой и люминесцентным экраном, противоположны по знаку. Соблюдение указанных границ для данной электронно-оптической системы, у которой ., промежуточный электрод выполнен в виде .усеченного конуса с фиксированным значением угла раскрытия, позволяет обеспечить полностью равномерное распределение пространственного разрешения по полю зрения экрана и достаточно малые геометрические искажения (на уровне 2 ) в широ55 ком диапазоне электронно-оптических увеличений. Если значения этих конструктивных параметров выходят за найденные путем экспериментальных исследований пределы, происходит возрастание аберра1665883 ций кривизны поля изображения и дисторсии, обусловленных электронной линзой или кривизной люминесцентного экрана.

Следствием этого будет недопустимое (превышающее 2 ) падение пространственно- 5 го разрешения на краю рабочего поля экрана или рост дисторсии.

Анализ влияния конструктивных и электрических параметров на характеристики иэображения показал, что наиболее жестки- 10 ми являются ограничения на соотношения: -к — а d

D„ D„ обеспечивающие параметры первого порядка (увеличение и положение поверхности фокусировки) и условие прохождения электронного пучка сквозь отверстие в ускоряющем аноде. Для этих соотношений границы указанных для них ограничений могут варьироваться в пределах 1..;57;. Ограниче- 20 ние на соотношения ок Ra О па Ra

О к Da Ок D». обеспечивающие равномерное пространственное разрешение и малые геометриче- 25 ские искажения, могут изменяться в более широких пределах 10...15 .

Как следует из проведенных экспериментов, при выполнении промежуточного электрода в виде усеченного конуса, обра- 30 зующая которого параллельна образующей конуса электронного пучка, и выборе соотношений геометрических размеров элементов трехэлектродной электронно-оптической системы ЭОП в указанных выше 35 и» пределах, принимая соотношения — в

Ua пределах 1;4 10 ...2,5 10 и

Lк —. р пределах 1,82...3,04 (0ф, Ua — потенциалы

40 промежуточного электрода и анода относительно фотокатода, L<-a — расстояние по оси фотокатод — экран) удается реализовать . полностью равномерное по полю зрения распределение пространственного разре.шения и низкий уровень геометрических искажений иэображений в достаточно широких пределах электронно-оптического увеличения ЭОП.

Результаты экспериментальных исследований, отражающие параметры изготовленных макетных образцов приборов для четырех значений электронно-оптических увеличений, приведены в таблице.

Формула изобретения

Электронно-оптический преобразователь изображения, содержащий последовательно расположенные по ходу электронного пучка сферический фотокатод, промежуточный электрод, ускоряющий анод с осевым отверстием и люминесцентный экран сферической формы, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью одновременного достижения равномерного распределения пространственного разрешения по полю изображения и исключения геометрических искажений в широких пределах электроннооптического увеличения, промежуточный электрод выполнен в виде усеченного конуса, обращенного своим большим диаметром к фотокатоду, образующая которого парал-. лельна образующей конуса электронного пучка, при этом конструктивные параметры преобразователя выбраны из выражений

0,68 «0,89; 0,62 «0,87;

1,65 « 1,8; 1,06 < 1,4;

0,25 < « 0,35; 0,1 <-(— < 0,2, - к где Rg — радиус кривизны фотокатода, см;

Ra — радиус кривизны люминесцентного экрана, см;

Ra — радиус анода, см;

0» — диаметр рабочего поля фотокатода, см;

1к-a — расстояние по оси фотокатоданод, см;

d — диаметр отверстия в аноде, см;

D» — диаметр промежуточного электрода, приведенный в плоскость расположения контура рабочей части фотокатода, см.

1665883