Elektronika

Maturitní otázky

BAREVNÉ OBRAZOVKY

12. BAREVNÉ OBRAZOVKY

Obrazový signál barevné televizní kamery vzniká současným snímáním scény třemi snímacími elektronkami. Na každou z nich dopadá obraz scény přes barevný filtr, propouštějící pouze světlo jedné ze základních barev (červené R, zelené G a modré B). Elektronový svazek každé snímací elektronky postupně bod po bodu a řádek po řádku zjišťuje jas bodů scény v příslušné základní barvě. Vzniknou tak tři dílčí signály odpovídající jednotlivým barevnám, které jsou sdělovací cestou přeneseny do televizního přijímače.

Na stínítku barevné obrazovky vytvářejí tři současně vychylované elektronové svazky postupně bod po bodu a řádek po řádku (podobně jako při snímání obrazu) obrazy scény v základních barvách (tzv. dílčí barevné obrazy). Splynutím dílčích barevných obrazů při pozorování z větší vzdálenosti vzniká dojem obrazu scény v přirozených barvách.

Ačkoliv jsou dnes známy různé principy barevných obrazovek, považují se za perspektivní obrazovky nazývané trinitron a obrazovky se štěrbinovou maskou (alotted mask).

Aby na stínítku těchto obrazovek mohly vzniknout dílčí barevné obrazy, je stínítko složeno z úzkých svislých proužků probíhajících průběžně přes celou výšku stínítka (obr.).

V hrdle obrazovky jsou tři elektronové trysky ležící v jedné rovině (odtud název obrazovky in line [in lajn] - v řadě). Všechny elektrody těchto trysek kromě katod jsou společné pro všechny tři svazky. Toto uspořádání je výhodné z rozměrových důvodů, neboť hrdlo takové obrazovky má stejný průměr jako hrdlo obrazovky černobílé. Proudy jednotlivých svazků jsou ovládány napětím dílčích signálů ( odpovídající jednotlivým barvám ) přiváděných na katody trysek.

Chemické složení proužků luminoforu je voleno tak, aby při dopadu elektronů zářil příslušný bod prvního proužku např. barvou červenou, druhého barvou zelenou, třetího modrou, čtvrtého opět červenou, pátého zelenou atd. Barvy proužků se cyklicky střídají po celé šířce stínítka.

Aby svazek elektronů z určité trysky dopadl vždy jen na proužky luminoforu té barvy, pro kterou je tryska určena, je uvnitř obrazovky v malé vzdálenosti před luminoforem umístěna kovová maska, která omezuje průřez svazku a pro určitou trysku zakrývá proužky luminoforů, na které elektrony této trysky nemají dopadat. Je-li tento požadavek splněn pro celou plochu stínítka, říkáme, že je dosaženo dokonalého krytí (konvergence) dílčích barevných obrazů. Nedokonalost konvergence se projevuje vznikem barevných lemů a zmenšením rozlišovací schopnosti. Dosažení dokonalého krytí barev je značným technickým problémem, který je řešen použitím pomocných trvalých magnetů pro statickou korekci chyb konvergence. U některých typu obrazovek je kromě toho nutné použit též dynamickou korekci chyb konvergence pomocí elektromagnetů napájených proudy vhodného průběhu. Nastavení korekce konvergence provádí výrobce obrazovek a nedoporučuje se ho měnit. Protože má na pohyb elektronů vliv magnetické pole Země, nastavuje se korekce pro nejnepříznivější polohu obrazovky, tj. stínítkem k východu.

Osy trysek spolu svírají vhodné úhly, aby se svazky křížily ve společné elektrostatické zaostřovací čočce (obr.).

Krajní svazky jsou po průchodu touto čočkou odkloněny elektrostatickými deflektory tak, aby se všechny tři svazky protínaly v rovině masky a zasáhly luminofory odpovídajících barev. Střední svazek, který je nejlépe zaostřen, dopadá na zelený luminofor, neboť zrak je na zelenou barvu značně citlivější než na červenou a modrou, a obraz se proto jeví ostřejší než při jiném uspořádáni. Pro zlepšeni barevného kontrastu mají některé typy obrazovek proužky luminoforu obarveny na tu barvu, kterou mají zářit. Ze stejného důvodu se proužky oddělují černými úzkými čarami z grafitu.

Protože maska propustí ke stínítku pouze 15 až 20 % elektronů svazku, musí být pro dosažení dostatečného jasu obrazu použito anodové napětí kolem 25 kV. Při nárazu rychlých elektronů na kovovou masku vzniká poměrně intenzivní rentgenové záření, které musí čelní sklo obrazovky pohltit.

Všechny popsané principy jsou stejné pro trinitron i pro obrazovku se štěrbinovou maskou. Rozdíl je pouze v provedení masky a jemu odpovídajícím tvarování čelní stěny baňky obrazovky. Oba typy masek odstraňují problémy s barevným krytím ve svislém směru.

Trinitron, uvedený na trh japonskou firmou Sony v roce 1968, má masku ve formě úzkých štěrbin vedených průběžně shora dolů přes celou výšku obrazovky (obr. 1). Je zřejmé, že takovouto masku není možné tvarovat ve svislém směru, takže čelní stěna baňky obrazovky nemůže mít sférícký tvar, který nejlépe odolává tlaku prostředí a který se používá pro ostatní typy obrazovek. Přední stěna trinitronu je částí válcové plochy. Aby se dosáhlo dostatečné pevnosti baňky, musí být čelní sklo tlustší, což se projevuje značným zvětšením hmotnosti obrazovky. Výroba trinitronových obrazovek větších rozměrů je technologicky velmi náročná.

Obrazovka se štěrbinovou maskou se začala vyrábět v USA v roce 1972. Zachovává všechny výhody trinitronu. Její maska je opatřena štěrbinami ve tvaru úzkých obdélníčků, umístěných v řadách nad sebou (obr. 2). Tuto masku je možné vytvarovat do požadované sférické plochy. Obrazovka má stejný tvar i pevnost jako obrazovka pro černobílou televizi.

Běžně se vyrábí s vychylovacími úhly 110°. Cívky pro svislé i vodorovné vychylování jsou navinuty na feritových jádrech. Závity jsou uloženy ve vylisovaných drážkách, takže výrobní odchylky cívek jsou nepatrné. Vychylovací soustavu elektricky nastavuje výrobce obrazovek. Po funkčním ověření ji termoplastem pevně spojí s baňkou obrazovky. Při poškození cívek lze vychylovací jednotku teplem uvolnit a vyměnit.

Televizní přijímač s obrazovkou tohoto typu má spotřebu asi 160 W. Podstatného zmenšení spotřeby (téměř na polovinu) lze dosáhnout použitím obrazovky se semitoroidními vychylovacími cívkami (běžně nazývanou semitoroidní obrazovka, např. TESLA 671 QQ 22 nebo 581 QQ 22. Řádkové vychylovací cívky neužívají toroidní jádro. Jsou v tzv. sedlovém provedeni podobně jako cívky pro řádkové vychylování v černobílé obrazovce. Velké technologické problémy jsou s přesným tvarem závitů těchto cívek, na kterém závisí možnost dosažení přesného krytí dílčích barevných obrazů. Obrazovka používá rovněž dokonalejší elektronově optický (tzv.kvadrupólový) systém, kterým se dosahuje ostřejší stopy a větší brilance obrazu.