彩色显像管用曝光校正透镜设计

摘要

本文对彩色显像管用曝光校正透镜设计技术进行基础研究。提出了校正透镜设计的数学模型，对相关的算法进行了理论推导，通过编写相应的设计程序实现了校正透镜的计算机辅助设计。 由于我国彩色显像管生产几乎全部从国外引进，因此我国的彩色显像管产业基本上只有生产线制造技术，国外一般不提供相应的部件设计、材料设计和新管型设计所需要的技术。曝光校正透镜决定了彩管的白场、色纯等重要质量指标，因而其设计技术是制造彩色显像管的关键技术，也是进行新管型开发不可缺少的技术。当前彩色显像管产业正面临着液晶、等离子体等新型显示器件的挑战和竞争，如不提高显示质量、降低成本，则有可能被新显示器件所取代。因而我国彩管生产厂家必须进一步提高彩管的性价比，即采用价格更低的国产元件和材料，自主开发新的管型以满足市场需求，这就需要对曝光校正透镜进行修正或设计，以保证彩管具有良好的白场、色纯等性能。这是我国彩管产业的当务之急。此外，由于曝光校正透镜是与彩管管型、部件、工艺和材料等适配的，因而各公司的曝光校正透镜也有较大差异。并且曝光校正透镜只是制造彩管过程使用的一个部件，因而无法得到和仿制的。鉴于以上原因，探讨彩管曝光校正透镜的设计对提高彩管的白场性能和自主设计新型彩色显像管具有重要理论和实践价值。 曝光校正透镜设计技术是彩色显像管的关键技术之一。鉴于空间偏转磁场分布很难精确测量和计算，本文提出了以旧透镜曲面为基础，以着屏误差最小化为目标的曝光校正透镜设计方法。为了简化数学模型和优化算法，提出了以虚光源面(S面)为基础的着屏误差修正方法，即把显像管上实测的着屏误差通过一定的对应关系，转换成虚光源面(S面)上的着屏误差，以此为基础进行曝光校正透镜设计。本文还论述了曝光校正透镜厚度和法线方向的变化对着屏的不同影响，因而在新透镜曲面的拟合中作为二个不同的权重因子。 根据实际校正透镜设计工作，提出了把校正透镜设计程序分为着屏误差测量、光路追踪、透镜设计、新透镜验证等四个模块的方法，即分为并编写了相应程序，各模块之间采用从文件读取数据方式和把数据写入文件来进行数据交换。 最后结合21”短管颈、大偏转角全平管(21PF—Slim管)曝光校正透镜的设计实例详细论述了曝光校正透镜设计的具体过程和设计操作流程。21PF—Slim管实测着屏误差达到150微米，采用编写好的设计程序进行校正透镜设计后，新透镜在理论上着屏误差预计为10微米，实际使用后着屏误差最大为30微米，全屏面着屏整体较好，白场和色纯满足整管性能要求。

目录

文摘

英文文摘

论文独创性声明及使用授权声明

第一章前言

1.1彩色显像管结构及制造工艺概述

1.1.1彩色显像管结构

1.1.2彩色显像管制造工艺概述

1.2彩色显像管用曝光系统概述

1.2.1曝光的意义

1.2.2曝光台结构和曝光方式

1.2.3曝光工艺基本要求

1.3研究目的

第二章曝光校正透镜设计原理

2.1数学物理基础知识

2.1.1坐标系确定

2.1.2直线方程

2.1.3曲面方程

2.1.4平面方程

2.1.5直线与面相交算法

2.1.6光线的折射方程

2.2透镜设计的原理

2.2.1透镜设计中常用术语

2.2.2着屏误差

2.2.3理想虚光源面S面的导入

2.2.4透镜曲面变化对着屏的影响

2.3透镜曲面的确定

2.3.1屏上着屏误差与S面着屏误差对应关系

2.3.2最小二乘法原理

2.3.3矩阵方程组

2.3.4透镜曲面形状计算

第三章透镜设计程序

3.1程序流程图

3.1.1程序模块

3.1.2测试程序流程图

3.1.3光路追踪程序流程图

3.1.4透镜设计程序流程图

3.1.5透镜验证程序流程图

3.2设计程序界面

3.2.1实际透镜设计程序界面

第四章透镜设计流程

4.1透镜设计用试验管制作

4.2透镜设计用试验管测试

4.3透镜设计数据的准备和计算

4.4透镜设计结果的讨论

4.5新透镜的验证

第五章透镜设计实例

5.1 21PF-Slim管透镜设计数据准备

5.1.1 21PF-Slim管用曝光系统

5.1.2 21PF-Slim管着屏分布情况

5.1.3 21PF-Slim管透镜设计数据准备

5.2 21PF-Slim管透镜设计过程和分析

5.3 21PF-Slim管新透镜试验结果评价

5.4小结

结论

参考文献

致谢