Электронно-лучевая трубка высокого разрешения

 

Союз Советскик

Социалистическии

Реслублмк

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (((918994 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.08.80 (21) 2967 155/18-21 с присоединением заявки № (23) П риоритет

Опубликовано 07.04.82. Бюллетень № 13 (53)M. Кл.

Н 01 3 37/22 Ъвудврстееииый комитет

СССР

lIo ANl3N изобретений и открытий (53) УДК 621.397, ..13 (088.8) Дата опубликования описания 09.04.82

П. Т. Давыдов, В. Н. Жегалин, А. И. Крив ов, А. Н. Ор и Б А Ширяев у

I" "

I (72) Авторы изобретения нис ( I ( (1 (7) ) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА ВЫСОКОГО

РАЗРЕШЕНИЯ

Изобретение относится к оптикоэлектронной технике и может быть использовано, в частности, для проекционных систем высокого разрешения на базе . электронно-лучевых трубок (ЭЛТ), а также в устройствах регистрации изображений с люминесцируюших экранов.

Известно устройство для переноса изображения ком мутируюшего светового пятна с люминесцентного экрана.

В указанном устройстве для уменьшеI ния потерь света при переносе изобра« жения дно электронно-лучевой трубки вы,полнено в виде набора стеклянных нитевых

15 микросветопроводов, а светочувствитель. ный слой контактирует с внешней поверхностью дна «11 . Недостатком подобных ЭЛТ является невысокий коэффициент передачи контраста, обусловленный паразитной световой обратной связью,при попадании излучающего элемента ломинофора на оболочку оптического волокна.

Кроме того, разрешаюшая способность

ЭЛТ с волоконно-оптической планшайбой сушественно зависит от положения излучаюшего элемента люминофора (на оболочке, на волокне или на оболочке и волокне одновременно).

К недостаткам известных приборов следует отнести и то обстоятельство, что выпускаемые в настояшее время воло-.* конно-оптические планшайбы имеют низкое качество, а сварка их со стеклом колбы без нарушения вакуумной плотности планшайбы является сложной технической задачей.

Известна также конструкция электронно лучевой трубки, содержашей электроды, вакуумную колбу, дно которой покрыто люминофором.

Экран данной трубки обладает большой информационной емкостью, что имеет преимушество при проектировании прецизионных сканирующих систем (21.

Существенным недостатком известной

ЭЛТ является наличие паразитной свето3 Oi8 вой обратной связи в дне колбы и обусловленное этим снижение коэффициента передачи контраста, что, в свою очередь, приводит к снижению разрешающей способности ЭЛТ и не дает возможности полностью использовать информационную емкость экрана.

Цель изобретения — повышение коэффи циента передачи контрасж изображения.

Поставленная цель достигается тем, что в электронно-лучевой трубке высокого разряжения, содержащей электроды, вакуумную колбу, дно которой покрыто люминафором, наружная поверхность колбы выполнена сферической с радиусом, 15 ,определяемым из соотношения.

39 1- rn x

Emax35

) ф gwine

F пщХ

55 где Д вЂ” диаметр, рабочей поверхности экрана;

Ж вЂ” требуемый коэффициент передачи контрастности.

Причем, с целью устранения искажений линейных размеров изображения, трубка содержит плоско-вогнутую линзу, примыкающую к наружной поверхности колбы и образующую с дном последней афокальную систему.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение электронно-лучевой .„трубки; на фиг. 2 — схема, поясняющая способ оценки коэффициента передачи контраста в дне,.колбы и связанный с этим радиус дна колбы.

Электронно-лучевая трубка содержит электроды 1, стеклянную колбу 2 с дном, на внутренней поверхности которого нанесен- люминофор 3, просветляющие покрытия 4, и плоско-вогнутую . линзу 5, вогнутой поверхностью обращенную к внешней поверхности дна колбы, выполненной сферической с радиусом R.

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) высокого разрешения работает следующим образом.

Посредством электрического поля, приложенного к электродам 1, расположенным внутри стеклянной колбы 2, поток электронов, сфокусированный с помощью фокусирующей системы (не обозначенной), возбуждает элементарный участок люминофора 3. В результате этого энергия электронного потока преобразуется в световую.

Считается, что лучистость поверхности возбужденного люминофора экрана одинакова во всех направлениях полу004 4 сферы, тогда распределение силы излучения Э поверхности подчиняется закону Ламберта. 7 =Засо83.

Световой поток распространяется из стекла в воздух и на границе раздела в направлениях под углами большими ln -OVCSin u

А подчиняется закону полного внутреннего отражения. . В результате этого на изображение на экране ЭЛТ налагается световой паразитный фон, уменьшающий коэффици- ент передами контраста на дне стеклянной колбы ЭЛТ.

Выполнение внешней поверхности дна сферической формы с радиусом Я и просветляющее покрытие 4 позволяют значительно уменьшить долю отраженного на люминофор светового потока, т.е. снизить паразитную обратную световую связь и повысить коэффициент передачи контраста.

Плоско-вогнутая линза 5 совместно с выпуклой сферической поверхностью образует афокальную систему (сумма их оптических сил равна нулю) и позволяет наблюдать (регистрировать) элементарный светящийся участок люминофора 3 без увеличения, затрудняющего создание изображения этого участка возможно минимальных размеров.

Известно, что коэффициент контраста определяется цо формуле где Е „ „ и Е, и — соответственно максимальная и минимальная освещенность экрана.

Световой поток Ф у с элементарной

0 Щ площадки разделяется на поток, распространяющийся в угле 2_#_(1 - СОЬ пр)= " стерадиан и в угле Uf 0М.i np.=-Фср стерадиан, 45 где да — угол полного внутреннего отражения равный аИФй,д .Х

-cP g ср + @ у

Световой йоток, вышедший за границу стекло — воздух и несущий информацию об

50 изображении с элементырной площадки люминофора 3 экрана ЭЛТ

С О -„ СРц У где ?. — коэффициент пропускания света на. границе раздела стекло.воздух.

Паразитный (фоновый) световой поток, вьппедший за границу стекло — воздух

5 при первом отражении от люминофора экрана ! 6

Фж =Ж(Рэр ) где (-р 1 — отношение потоков в прои -Я щр странственных углах Л(" СМ l np.) стерадиан и 2JicoSi„p стерадиан с учетом распределения силы излучения J поверхности люминофора по закону Лам- 10 берта.

Для плоской поверхности g =0,4872..

Освещенность Еср, создаваемую паразитным фоновым потоком Ф<р без учета рассеивания и поглощения,света в стек- 15 ле, можно определить по формуле

fg =Emin =3 (,1)((,(1с с ) "{1 -с)"- ) где 0 =Qgf — произведение коэффициентов отражения )люминофора экрана

Яз, отношение светового .потока, оставшегося в стекле Ф)) и вьпнедшего из стекла Фс, и светопропускание на границе стекло — воздух;

Яэ — плошадь люминофора экрана;

n - число отражений от люминофора; К - коэффициент отражения света на границе раздела, р=1-

Поскольку точное определение освещенности, создаваемой паразитным фоновым световым потоком, весьма затруднительно из-за недостатка точных данных об индикатрисах излучения элементарной плошадки люминофора и отражения света 55 от нее, а также из-за сложности учета поглощения в стекле дна трубки для определения коэффициента передачи контраста в дне колбы, достаточно учесть два отражения от люминофора экрана. - 4()

Тогда Еф =Е„„; определится: E п= ()((-С ) Е,()с) ) = с(>){z.-ст);

Emax = i Su Sai; Ernex

rt-2.

Щ{)+ $)f)+((-ñò) 4.(-с "1

Е max + à а

QSa

Щ 572 О. 4572;.

= О,Q) - ОЗ276

8 = 0,8 K=0,96 p=2

55 г-"„-„-(ii q8y2) 88 О.Ц812 (2-0, 8

1-0,Я7 .„О

0,4872 0,96)= О ЗЪ 7 "iSblx $+p >>> =0, 94 6

Для сферической трубки, если принять. за коэффициент пропускания, обеспечиваемый просветляющим покрытием T 0,99), половину угла выхода светового потока за границу раздела, обеспечиваемого со-ответствуюшей сферической поверхностью ! у. = 60, то вычисленный при этом коэффициент g =0,067, ф„-"„- =(< + g) Peg (2-ст) = (1

+ 0,067 ) О,Ь ° 0,067 (2..-.08. ОИ 0.0 67) = — . (-00579

"-0,007984g Lb = 1+О,ОО7ц ц

Таким образом, предлагаемая электронно-лучевая трубка,имеет коэффициент передачи контраста на О 1100 4 о,в ч

=ЦД, выше, чем в известной или выше в В- = g,9? раза. Применение ЭЛТ при восйроизведеиии изображений дает возможность наиболее полно использо-вать информационную емкость экрана за счет повышения коэффициента переда чи контраста в дне колбы.

Определение радиуса сферы, обеспечивающей выход светового потока в заданном угле ip (поясняется íà фиг .,2): а- С0$1). (д-=еаЗ .д= - К - —; =ф%пТ.р1

9;.Ь, И В.(Р -8 Ig=tqi (8 -cl*/ö;

К-(К-Й Р/Д=соз 3-(Rвй3 oos IP 2у, ) ° Р8 0031Я ц

Sin inP «J $inlnp (1соз).1 -ЦР-o) (!i Н+ )) =81

I(d.-(A"- ){)Ч) =R,(l -2. - q"-<;Р М Ч Ч)1. 0 х

- p,Ð соР .- — (, (Ч -2Ч+1)=0;

Ф щ И.8,.; "" { (,, р

Sin lnP Sisal lnP

Численный пример расчета рапир а сферы для заданного угла выхода =a границу раздела излучения при

lp =60 ; и =1Д; in = orchain „- - Ц1 ,J.= р- пр =во - ч = igsio l9 = О,Ы56;.

cos бО =0,5, уп Щ = О,б551; ,,ц О.Ж 56 05, 56 О, 50. б О.5 = — фд: 0,71 с .

d 1,5б

918994

4Ьг, Сферическая поверхность, имеющая радиус, определенный из полученного раю. венства, не обеспечивает заданного к о эффициента передачи контраста, так как в приведенных выше расчетах не учтены во-первых, отражения в дне колбы высших порядков (выше 2)/а во-вторых, поглощение в стекле дна колбы. Эксперементально установлено, что для обеспечения заданного коэффициента передачи контраста. необходимо выполнение условия =(О,7-О,В)К

R l5 иеи $ .е 0,8 К лолучеемый иоеффи

Ййент передачи контраста оказывается ниже заданного, а Йри. < (0,7 К существенными оказываются искажения линейных размеров изображения, неустраняемые наружной линзой. формула изобретения

1 . Электронно«лучевая трубка высокого

: 35 разрешения, содержащая электроды, ваку- умную колбу, дно которой покрыто люмино фором, о т л и ч а ю щ а я. с я .тем, о что, с целью повьш ения коэффициента пе редачи контраста иэображения, наружная поверхность колбы выполнена сферической с радиусом, определяемым из соотноше(=

Ые g - диаметр рабочей поверхности экрана;

- требуемый коэффициент переда чи контрастности . 2. Электронно-лучевая трубка по и. l отличающаяся тем,„что, с целью устранения искажений линейных размеров изображения, она содержит плоско-вогнутую линзу,. примыкающую к наружной поверхности колбы и образующую с дном последней афокальную систему.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

% 140088, кл. Н Ol g 29/89, 1961.

2. Васьков С. Т. Сканирующие устройства на ЭЛТ высокого разрешения. Новосибирск, "Наука", 1978, с. 28 (прототип). фВНИИПИ Заказ 2153/35

Тираж 758 Подписное

Филиал ППП 4Патент", г.Ужгород,ул. Проектная,4