本发明涉及一种电视机用重要器件-光束扫描式显像管。 现今的所有电视机用显像管,其实质上是一种玻封真空电子管,正是由于它的贡献才使电视机得以出现,得以普及。但是这种器件不但价格昂贵、制造工艺复杂,而且存在许多不可克服的缺点。如:寿命短,功耗大、辅助器件繁多且昂贵易损(如:开关电源、行输出变压器、行输出管、偏转线圈、消磁线圈等。)这就给人们使用中带来很大的麻烦。另外这种显像管也不可能做得很大,一般不会超过25,满足不了人们的需要。
本发明的任务是要提供一种新型的显像管,它与普通显像管有着不同的成像机理,完全克服了上述缺点。
本发明的任务是以如下方式完成的:由集成电路25进制计数/脉冲分配器及其辅助元件组成的矩阵控制,电路,控制着400-600只排成长列的晶体发光二极管(因为普通电视机的清晰度在400-600线之间),使它们在每1/15625秒内能够按顺序由头至尾逐个与电视机视放部分接通,使得视放管输出的图象信号变成相应的发光二极管的亮度,完成行扫描。
这些发光管发出的光线在经过光学系统汇聚成很细的平行光后、射到它下面一个由电子电路控制地旋转的正八面镜上,它把每一行扫描光线按顺序由上至下反射到放在前面的屏幕上,从而在屏幕上显示出图象,完成场扫描。
由于本发明用了大量电子元件组成功能电路,控制上述过程,以使得整个过程得以循环往复,完成显像功能。
因此本发明的优点是显而易见的,由于它没有真空结构所以可以做得很大甚至几百吋以上,为了缩小体积还可以把显像管前面的屏幕取掉做成投影电视机,而功耗却很小,一般不超过5瓦。电视机中几乎省去一大半元件,寿命也延长了几十倍,即使这种显像管损坏,只要更换相应的元件即可,不会象普通显像管那样,内部损坏后就全部报废,不能够再修理,由于机内没有高压电场,所以不会有X射线伤害眼睛和人体,用几节干电池就完全可以使其正常工作。
以下将结合附图对本发明作进一步详细描述:
图1、显像管正面图
图2、背面图
图3、行扫描光学系统图
图4、行扫描电子系统图
图5、场扫描光学系统图
图6、场扫描光路图
图7、场扫描电子系统图
我们知道,现今普遍使用的电子管式显像管是通过高速电子流打在涂在荧光屏内部的荧光粉上而发光的,由于高速电子流受行偏转线圈的作用,使得它得以在1/15625秒内总是从荧光屏的左边逐渐打到右边,从而形成行扫描。
本发明采用了完全不同上述的发光机理,而是直接使用发光二极管发光,为了使光点也能在1/15625秒内总是从屏幕左边逐渐移动到右边,我们采用了发光二极管阵列和矩阵控制的方法。
参照图4,为了使发光二极管阵列按行扫描的要求工作,控制电路是这样组成的:受电视机同步分离部分输出的AFC电压控制的由BG1、B1、C1及周围元件组成的600倍行频振荡器(视具体发光管的个数,我们这里用的是600只也就是普通电视机的最高清晰度600线)输出的信号送到IC1 25进制计数/脉冲分配器的脉冲输入端CP,使得它的25只输出脚在1/15625×24秒内按脉冲个数逐个输出高电平。(IC1 25进制计数/脉冲分配器,现在市场上没有这种产品,我们用市场上常见的CD4017十进制计数/脉冲分配器三块,用门电路连接起来取代之,但是会形成裂像。即图像中间有裂纹,因为在三块CD4017之间有延迟现象,我相信本发明一旦得到推广,厂家会生产25进制用的、因为这是一种比较简单的数字电路。)因为每只输出脚上都接有一列发光二极管阵,每阵列上又有24只发光管,所以每当某脚输出高电平时,这一脚上的24只发光管的正极都将获得一个高电平,但是它们不可能同时都构成回路,因为24只发光管每只管的负极都受IC2 25进制计数/脉冲分配器中相应的24只输出脚的控制,只有当对应的脚输出高电平导致相应的三极管导通那么对应的这只二极管负极才得以与视放电路之间形成回路,其余的二极管都不会亮,而IC2又受IC1进位脚C。端送来的脉冲的控制,每当IC1中CP端收到25个脉冲,各个脚都逐个输出高电平后,C。端就会输出一个进位脉冲送至清零端R使IC1清零,开始下一个循环。同时这一脉冲又被送到IC2的CP端,这样随着C。送来的脉冲IC2的24只脚逐逐个输出高电平(第25只脚直接接清零端R,因为只需要24只脚)使得与其相应的三极管导通,相对应的这一行得以与视放电路接通。这样IC1控制25列,IC2控制24行只有当它们都输出高电平时,相应的行和相应的列上的那一只发光二极管才得以与视放之间形成回路。这样IC1、IC2就构成了矩阵控制电路,巧妙地解决了600只发光管的控制问题,使它们按照行扫描的要求工作。(这里只画出了绿色发光管、要实现彩管、只要用图4的同样电路换成红色和蓝色发光管即可、只是现在还没有厂家生产蓝色发光管,我们是用白色发光管染色后取代的,一旦本发明得以推广蓝色发光管的研究和生产是不成问题的)。
参照图1、图2、图3、这样,矩阵控制电路通过导线接到发光二极管阵列引出脚插座(7)上、使得装在支架(5)上面的行扫描光学系统内部的发光二极管阵列(8)上使它们按行扫描的要求工作、这些由600只发光二极管(彩色显像管红、绿、蓝各600只)在1/15625秒内逐个点亮(事实上、并不一定都亮、因为亮度还受视放的控制这里是为了便于表达。)而形成的一束扫描光线,经过由凸透镜和凹透镜组成的光学系统(9)后,由于凹透镜的屈光度大于凸透镜的屈光度(需要具体计算和调节)使得行扫描的散射光汇聚成较细的平行光,通过行扫描光学系统(2)底部的光栅(10)滤去杂散光后,从行扫描光学系统(2)的底部打出来、这样就完成了行扫描过程。
有了行扫描还不行、还必须象电子管式显像那样有场偏转系统,只有通过场偏转系统,把一束束行扫描光线由上至下均匀地铺到屏幕(1)上,才能够显示出图像来,这就是本发明没有把行扫描光线直接投影到屏幕(1)上,而是通过下面一个特殊结构的旋转八面镜(4)把它反射到屏幕(1)上的原因。
参照图5,这是场扫描系统的光学部分,它是由一个旋转的正八面镜(4)构成。(这是由八块很平的平面镜拼接而成,且八面镜的整体直径不允许很大,应控制在4cm以内否由于过大会造成图象失真,就必须象普通显像管那样加入线性补偿电路,或把八块平面镜制成特种形状来校正失真。一旦本发明得以推广,这种八面镜会通过模具一次性成型的)。因为,只有旋转八面镜这种特殊的结构,有着特殊的性质,既能把行扫描打过来的光线均匀地由上至下反射到屏幕上,又能不间断地循环往复。参照图1、图2、图3行扫描光学系统(2)底部的光棚(10)并不是正对于旋转八面镜的中轴,而是偏向于靠近屏幕的这块镜片上,由于八面镜是旋转的,通过绘出光路图我们知道,扫描光线打在这块镜片的下边缘时的反射光线与打在上边缘时的反射光线之间的夹角是80度左右、这样我们通过调节屏幕(1)与八面镜(4)之间的距离就可以使得上、下反射线都落在屏幕的最上部和最下部(这就是类似普通显显像管中的场幅)。
为了说明旋转正八面镜是怎样实现场扫描的,我们来看图6、假设a、b、c是三块相连的镜片,行扫描光线如图6所示方向射到a镜片的上边缘,这样a镜片把它反射到屏幕(1)的最下部,完成最后一行场扫描,在这一瞬间由于八面镜是旋转的,b、镜片的下边缘已经运动到了原来a上边缘的位置,此时光线不是打在a上而是打在镜片b上,a已经被b挡去了。这样新的一场扫描将由镜片b来完成,第一行扫描光光线打在b的下边缘,通过反射打到屏幕的最上部,随着八面镜的继续旋转,行扫描光线与b镜片之间的入射角逐渐变小,反射到屏幕上行标描光线也逐渐由上到下铺盖了整个屏幕、当随着运转b镜片的上边缘到达扫描光线下面时,此时入射角最小,我们绘出光路图就可看出反射的光线被打到屏幕最下部、完成最后一个行扫描,当八面镜继续旋转时,在这一瞬间,C镜中的下边缘又挡住了b镜片,这样b镜片又重蹈a的复辙,完成下一场偏转任务的变成了c镜片,这样八个镜片循环往复,由于正八面镜的特殊性质总使得这一循环得以实现。
为了使旋转正八面镜的扫描频率和相位与电视机同步分离部分送来的场频信号同步,我们使用了伺服电机控制的方法,参照图5、图7减速轮(3)兼挡光板、它上面按如图(5)中的切面图、均习地开了十六个小孔,在电机(6)的带动下运动、并带动旋转正八面镜(4)运转,当运动到某一方位使得光发射管(12)透过它上面的小孔射到接收对管(13)时,接收对管把这一脉冲送到由D1、D2、C1、C2、R1、R2与分相管BG1组成的双脉冲平衡式鉴相器上。由于接收对管(13)接收的光线是从减速轮(3)上的小孔透过来的,所以它的脉冲频率受减速轮(3)的控制、减速轮又必须使旋转八面镜每秒钟扫描25幅图象,因此减速轮每秒钟必须转25/8转(每一转是八幅图象),这样开在轮上的十六个小孔,使每秒钟有50个脉冲送到接收对管(13),接收对管又把这50赫兹的脉冲送到监相器,与从同步分离部分送来的场频相比较,只有当光接收对管送来的脉冲频率与场频相同时R1、R2的中心才没有电压输出、否则就会有电压输出、这一电压通过W1送到稳速集成块D5511的控制端、使其自动调节电机转速、这样就使得旋转八面镜总是按场扫描的要求工作,使场扫描得以实现。
因此在行扫描光学系统,电控系统,场扫描光学系统,电控系统的配合下,把光点按从左至右、从上至下的原则,打到用毛玻璃或菲涅尔透镜(这样屏幕亮度会更高)做成的屏幕(1)上,这样一个新型的显像管就成功了。