显象管结构对图象对比度的影响

🏠 首页 《无线电》杂志 1986年 🔗 第9期 🔗 第21页 分类:电视检修 🔗 邹家祥 🔗

人们在观看电视时都有这样的感觉,图象从最亮部分过渡到最暗部分时,如果中间的层次很丰富,图象就富有艺术感,看上去很舒服,通常用对比度来描述这个特性。图象对比度C就是图象中最亮处的亮度Bmax与图象中最暗处亮度Bmin之比值,即C=Bmax/Bmin。实践证明当C≥20时,可以得到满意的图象。平时用灰度等级来描述对比度,它表示图象从最亮处到最暗处能够分辨出亮暗层次等级的数目。电视台经常播送电视测试卡,测试卡下部有10个灰度等级,人的眼睛如能分辨出7个以上灰度级时,就可以得到满意的图象。影响图象对比度的因素很多,如视频信号幅度、显象管的调制特性等,这在其它文章已经有很多的论述,这里不再讨论,着重分析显象管的结构对图象对比度的影响。

1.荧光屏玻璃:人们都有这样的感觉,在白天或在强烈灯光下看电视时,图象显得昏暗模糊,看的时候很费劲,这就是环境光线使图象对比度下降的结果。荧光屏玻璃内壁有一层荧光粉,当电子束轰击荧光粉时,荧光粉发出的光一次通过屏幕玻璃射向电视观众。而环境光线照射在屏幕玻璃上时,需经荧光粉层再反射给电视观众,如图1所示。显然环境光线需两次通过屏幕玻璃才能进入人的眼睛。这样,外界光线在屏幕上的反射使亮度增加了。假定无环境光线干扰(黑暗环境中)时,图象对比度C\(_{1}\)=Bmax/Bmin。在环境光线干扰下使玻璃屏幕上增加的亮度为耸蓖枷蠖员榷菴2=(Bmax+˙min+O匀籆\(_{2}\)比C1小,即环境光线的干扰降低了图象的对比度。

图1
图1 🔍原图 (508×335)

为了减小环境光线的影响,在屏幕玻璃内添加着色剂。最常用的是蓝色或烟灰色,这就是屏幕玻璃看上去呈蓝色或浅灰色的原因。着色玻璃具有吸收光的性能,通常用透光率T来描述这个性能。透光率T为光线穿透玻璃的百分数,如T=80%,即光线照射在此玻璃上时,有80%的光线能通过玻璃。这样环境光线两次经过加有着色剂的玻璃吸收,才进入人的眼睛。显然,使屏幕的亮度降低了,从而提高了图象的对比度。为了获得足够的图象对比度,以适应白天观看电视的要求,通常屏幕玻璃的透光率选在50%左右。

2.晕光效应:从图2看出,电子束打在荧光粉层上A点时,A点发出的光线在玻璃与空气交界面上产生折射。当光线的入射角θ大到一定数值后产生全反射,反射光线将反射到荧光粉层的B点。这样以A点为圆心,A同B之间距离R为半径,产生一个发亮的圆环,这就是晕光效应。环的半径一般在20mm左右。同样道理在B点发出的光线会产生第二个光环,但因晕光环的亮度衰减十分迅速,故只有第一个晕光环对图象对比度有影响,即圆环发亮使亮度增加,当然对比度下降了。作为家用显象管,因晕光效应对对比度的影响比起环境光线的影响小得多,不必去抑制它。但在有些场合需要高亮度、高对比度的显象管时,就要设法抑制晕光效应。

图2
图2 🔍原图 (478×507)

3.玻璃外壳的形状:屏幕玻璃表面越弯曲,荧光屏上亮点所发出的光线越容易照射到相邻的面积上。这是因为屏幕玻璃内表面上有一层荧光粉,在电子轰击下荧光粉颗粒会发光,发光亮点射向四面八方。屏幕玻璃做得越弯曲如图3(a)所示,亮点所发的光越容易照射到亮点附近的发光较暗的屏幕玻璃上。被这些光线照射到的面积上,会增加亮度而使图象对比度下降。当屏幕玻璃较平时,如图3(b)所示,亮点发出的光线照不到附近屏幕玻璃上,只能照到锥体玻璃上,不会影响对比度。因此,显象管屏幕玻璃应尽量做得平坦些。目前出现的超矩形平面管,屏幕玻璃很平坦且四角接近直角,提高了图象对比度。

图3
图3 🔍原图 (669×246)

显象管体的玻璃锥体形状也会影响对比度。如果锥体做成图4(a)的形状,当屏幕上部分光线射在锥内壁上时,经过锥体内壁反射的光又回到屏幕上,使屏幕形成一个较亮的背景,使亮度增加而引起图象对比度的下降。如果将锥体加工成如图3(b)或(c)所示的形状,其反射光线就不会射到屏幕上,而是反射到锥体内壁上,经过多次反射,又因玻璃有吸收光能的作用,结果使射到屏幕上的光变得很微弱了,因而对图象对比度影响很少。

图4
图4 🔍原图 (715×285)

4.荧光粉层:为了提高彩色图象的对比度,近年来在彩色显象管的制造中发展了黑底技术。就是在彩色显象管荧光粉层的红、绿、蓝荧光点或荧光条之间,填充黑色石墨层。当环境光线照射到石墨上时,光线就被黑色的石墨所吸收,不会反射给观众,大大提高了彩色图象的对比度。采用黑底技术的彩色显象管,又称黑底管,它的屏幕玻璃不必考虑吸收环境光线的能力,因此屏幕玻璃的透光率一般都超过80%,也提高了屏幕的亮度。(邹家祥)