Электронно-оптический преобразователь изображения

(51)5 Н 0 5 ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АТЕН(56) Берковскийэлектронные приПатент СШАМ 3989971, кл. 3 л. %27й,А.С.Ма акиА,Л. Суро 88.8)А. Г. и др. Вакуумные фо боры. М., 1988, с. 232.(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-матрицами через волоконно-оптические план- шайбы. 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.Изобретение относится к области электровакуумного приборостроения, в частности к устройствам электронно-оптическихпреобразователей изображения с электронно-оптической фокусировкой, и может бытьиспользовано как усилитель яркости илипреобразователь спектрального диапазонаизображения в телевизионных передающихтрубках, где они сочленяются с видиконамиили с ПЗС-матрицами через волоконно-оптические планшайбы,Цель изобретения - одновременное достижение равномерного распределенияпространственного разрешения по полюизображения и исключение геометрическихискажений 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-оптическаяпланшайба 2, на внутренней сферическойповерхности которой, обращенной в вакуумный объем, образован сферический фотокатод 3, Промежуточный электрод 4 в видеусеченного конуса расположен симметрично относительно оси прибора и имеет электрический вывод на поверхность оболочки1. Ускоряющий анод 5 в виде цилиндра имеет обращенную к фотокатоду сфеоическуюповерхность, на которой соосно оси прибора имеется осевое отверстие 6 круглой формы, С ускоряющим анодом 5 электрическисоединен люминесцентнцй экран 7, нанесенный на сферическую поверхность плосковогнутой волоконно-оптическойпланшайбы 8,Э ОП работает следующим образом,Изображение предметов с помощьюобъектива проецируется на плоскую поверхность волоконно-оптической планшайбы 2,с помощью которой оно передается на вогнутую поверхность сферического фотокато-.да 3. Электроны, эмиттируемые изоблученных точек фотокатода 3, покидаютего 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-оптическойпланшайбы 8, На этой поверхности нанесенсферический люминесцентный экран 7 который преобразует и усиливает электронное изображение в требуемом масштабе в, видимое иэображение, передаваемое наплоскую 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 трехэлектрод ной электронно-оптической системы, какбыло установлено экспериментально, являются следующие соотношения параметров ЭОП;20 165О 18 068О089-К - а25Эти параметры в первом приближенииопределяют 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 проведенные исследования, обусловлена тем, что при выбранной геометрии фотокатода, промежуточного электрода, ускоряющего анода и люминесцентного экрана, вклады в сумма ную величину аберраций, даваемые 45электр 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 широ ком диапазоне электронно-оптическихувеличений, Если значения этих конструктивных параметров выходят за найденные путем экспериментальных исследований пределы, происходит возрастание аберраций кривизны поля изображения и дисторсии, обусловленных электронной линзой или кривизной люминесцентного экрана. Следствием этого будет недопустимое (превышающее 2 оь) падение пространственно го разрешения на краю рабочего поля экрана или рост дисторсии,Анализ влияния конструктивных и электрических параметров на характеристики иэображения показал, что наиболее жестки ми являются ограничения на соотношения:к - а бООкобеспечивающие параметры первого порядка (увеличение и положение поверхно сти фокусировки) и условие прохождения электронного пучка сквозь отверстие в ускоряющем аноде. Для этих соотношений границы указанных для них ограничений могут варьироваться в пределах 1.,;5. Ограниче ние на соотношенияЙк Йэ Опэ ЙаОкОкОкОкобеспечивающие равномерное пространственное разрешение и малые геометриче ские искажения, могут изменяться в более широких пределах 1015.Как следует из проведенных экспериментов, при выполнении промежуточного электрода в виде усеченного конуса, обра зующая которого параллельна образующей конуса электронного пучка, и выборе соотношений геометрических размеров элементов трехэлектродной электронно-оптической системы ЭОП в указанных выше 35 пределах, принимая соотношения - вОа пределах 1;4 10 2,5 10 и1.к - , а пределах 1,82.3,04 (Оф, Оа - потенциалы40 промежуточного электрода и анода относительно фотокатода, Ь-э - 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 длячетырех значений электронно-оптическихувеличений, приведены в таблице.Формула из обре те н ияЭлектронно-оптический преобразователь изображения, содержащий последовательно расположенные по ходуэлектронного пучка сферический фотокатод, промежуточный электрод, ускоряющийанод с осевым отверстием и люминесцентный экран сферической формы, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью одновременногодостижения равномерного распределенияпространственного разрешения по полюизображения и исключения геометрическихискажений в широких пределах электроннооптического увеличения, промежуточныйэлектрод выполнен в виде усеченного конуса, обращенного своим большим диаметромк фотокатоду, образующая которого параллельна образующей конуса электронногопучка, при этом конструктивные параметрыпреобразователя выбраны из выражений0,68 ( 0,89; 0,620,87;1,65э 51,8, 1,065 ( 1,4;0,255 0,35; 0,1 -( -0,2,-фкгде Й - радиус кривизны фотокатода, см;Йэ - радиус кривизны люминесцентногоэкрана, см;Йа - радиус анода, см;О - диаметр рабочего поля фотокатода,см;Ь-а - расстояние по оси фотокатоданод, см;б - диаметр отверстия в аноде, см;Онэ - диаметр промежуточного электрода, приведенный в плоскость расположенияконтура рабочей части фотокатода, см, 1665883