Войти
Penetron, сокращение от пробка, является типом ограниченного цвета телевидение используется в некоторых военных приложениях. В отличие от обычного цветного телевизора, пенетрон производит ограниченную цветовую гамму, обычно два цвета и их комбинацию. Пенетроны и другие электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) только военного назначения в современных конструкциях заменены на ЖК-дисплеи.
В обычном черно-белом телевизоре (Ч / Б) используется лампа, равномерно покрыт люминофором с внутренней стороны. При возбуждении высокоскоростными электронами люминофор излучает свет, обычно белый, но при определенных обстоятельствах используются и другие цвета. Электронная пушка в задней части трубки обеспечивает пучок высокоскоростных электронов, а набор электромагнитов, расположенных рядом с пушкой, позволяет перемещать луч по дисплею. Телевизионный сигнал передается в виде серии полос, каждая из которых отображается на дисплее отдельной строкой. Сила сигнала увеличивает или уменьшает ток в луче, создавая яркие или темные точки на дисплее, когда луч проходит через трубку.
На цветном дисплее однородное покрытие из белого люминофора заменяется точками или линиями из трех цветных люминофоров, которые при возбуждении создают красный, зеленый или синий свет (RGB). Эти основные цвета смешиваются в человеческом глазу, образуя один видимый цвет. Это представляет проблему для обычных электронных пушек, которые нельзя сфокусировать или расположить достаточно точно, чтобы поразить эти гораздо более мелкие отдельные узоры. Ряд компаний работали над различными решениями этой проблемы в конце 1940-х годов, используя три отдельных лампы или одну белую лампу с цветными фильтрами, размещенными перед ней. Ни один из них не оказался практичным, и это было областью значительного интереса разработчиков.
Пенетрон был первоначально разработан Коллером и Уильямсом во время работы в General Electric (GE). Первоначально он был разработан как новый способ создания цветного телевизора с одним пистолетом с простотой обычного черно-белого телевизора. Как и в лампе BW, на дисплее использовалось равномерное покрытие люминофора с одной электронной пушкой сзади. Тем не менее, люминофорное покрытие наносится в три слоя разных цветов: красный внутри, ближайший к пистолету, затем зеленый и синий снаружи, ближайший к передней поверхности трубки. Цвета выбирались путем увеличения мощности электронного луча, что позволяло электронам проходить через любые нижние слои для достижения нужного цвета.
В обычном наборе напряжение используется для управления яркостью изображения, а не его цветом, чего и должен был добиться новый дизайн. В пенетроне для выбора цвета также используется напряжение. Чтобы удовлетворить эти конкурирующие потребности, выбор цвета был обеспечен внешним механизмом. Пистолет модулировался напряжением, как это было бы в черно-белом наборе, с увеличением мощности, обеспечивающей более яркое пятно на экране. Набор тонких проводов, помещенных за экраном, обеспечивал дополнительную энергию, необходимую для выбора определенного цветового слоя. Поскольку люминофоры были относительно непрозрачными, система требовала очень высоких ускоряющих напряжений, от 25 до 40 кВ. Была представлена улучшенная версия, в которой использовались прозрачные слои люминофора и тонкие изолирующие слои между ними, что уменьшало требуемые напряжения. Диэлектрик гарантировал, что паразитные электроны, либо без напряжения от пушек, либо вторичная эмиссия самих люминофоров, останавливались до того, как достигли экрана.
Пенетрон идеально подходил для использования с ранней системой вещания системы CBS, которая отправляла информацию о цвете в виде трех отдельных последовательных кадров. В экспериментальных телевизорах CBS использовался механический фильтр с тремя цветными секциями, вращающимися перед черно-белой трубкой. Тот же самый сигнал синхронизации использовался в пенетроне для изменения напряжения сетки выбора цвета с той же целью. Низкая частота переключения, 144 раза в секунду, означала, что изменение высокого напряжения не было основным источником высокочастотного шума. В отличие от механической системы CBS, пенетрон не имел движущихся частей, мог быть построен любого размера (что было трудно сделать с диском) и не имел проблем с мерцанием. Это был большой шаг вперед в технологии отображения.
Вскоре после внедрения системы CBS компания RCA представила новую систему, которая в конечном итоге победила. В отличие от системы последовательной передачи полей CBS, RCA напрямую кодирует цвет для каждого пятна на экране, система, известная как «последовательная точка». Преимущество системы RCA состояло в том, что основной компонент сигнала был очень похож на черно-белый сигнал, используемый на существующих телевизорах, а это означало, что миллионы черно-белых телевизоров могли принимать новый сигнал, в то время как более новые наборы цветов могли видеть его в любом Ч / б или цвет, если был предоставлен этот дополнительный сигнал. Это было огромным преимуществом перед системой CBS, и модифицированная версия была выбрана NTSC в качестве нового стандарта цвета в 1953 году.
Основным недостатком была сложность правильной фокусировки луча. При выборе правильного цвета проблему RCA решила с помощью системы теневой маски. Теневая маска представляет собой тонкую металлическую фольгу с небольшими отверстиями, нанесенными на нее фототравлением и расположенными так, чтобы отверстия лежали прямо над одной тройкой точек цветного люминофора. Три отдельные электронные пушки индивидуально фокусируются на маске, перемещая экран как обычно. Когда лучи проходят через одно из отверстий, они проходят через него, и, поскольку пистолеты разделены на небольшое расстояние друг от друга на задней части трубки, каждый луч имеет небольшой угол, когда проходит через отверстие. Точки люминофора расположены на экране таким образом, что лучи попадают только в нужный люминофор. Чтобы отверстия совпадали с точками, маска используется для создания точек с использованием светочувствительного материала.
Новая система вещания представляла серьезную проблему для пенетрона. Сигнал требовал, чтобы цвет выбирался на высоких скоростях «на лету», когда луч проходил по экрану. Это означало, что сетка выбора цвета высокого напряжения должна была быстро переключаться, что представляло множество проблем, в частности высокочастотный шум, который заполнял внутреннюю часть трубки и мешал электронике приемника. Другая модификация была внесена для решения этой проблемы с использованием трех отдельных пушек, на каждую из которых подается разное базовое напряжение, настроенное на попадание в один из слоев. В этой версии переключения не требовалось, что устраняет высокочастотный шум.
Производство такой системы оказалось трудным на практике, и для домашнего телевидения GE вместо этого представила свою систему «Porta-Color », кардинальное усовершенствование системы теневой маски RCA. Другие разработчики продолжали работать с базовой системой, пытаясь найти способы решения проблем высокочастотного переключения, но ни один из них не вошел в коммерческое производство.
Однако для других целей преимущества пенетрона остались. Хотя он не очень подходил для метода цветного вещания с последовательностью точек, это было важно только в том случае, если кто-то принимал радиопередачи. В тех случаях, когда сигнал может быть предоставлен в любом необходимом формате, например, в компьютерных дисплеях, пенетрон оставался полезным. Когда полная цветовая гамма не требовалась, сложность пенетрона была еще больше уменьшена, и он стал очень привлекательным. Это предоставило его специализированным приложениям, таким как военная авионика, где природа входного сигнала не имела значения, и разработчик мог использовать любой стиль сигнализации, какой пожелает.
В роли авионики пенетрон имел и другие преимущества.. Использование люминофоров слоями вместо полос означало, что он имел более высокое разрешение, в три раза больше, чем у системы RCA. Это было очень полезно для систем радаров и IFF, где изображения часто накладывались текстовыми подсказками, которые требовали высокого разрешения, чтобы их можно было легко прочитать. Кроме того, поскольку весь сигнал достигал экрана в пенетроне, в отличие от 15% в трубке с теневой маской, для любого заданного количества мощности пенетрон был намного ярче. Это было серьезным преимуществом в авионике, где запасы мощности часто были весьма ограничены, но при этом на дисплеи часто попадал прямой солнечный свет, и они должны были быть очень яркими. Отсутствие теневой маски также означало, что пенетрон был намного более прочным механически и не страдал от изменения цвета при перегрузках..
Пенетроны использовались с конца 1960-х до середины 1980-х годов, в основном для радаров. или системы IFF, где обычно использовались двухцветные дисплеи (зеленый / красный / желтый). Улучшения в обычных теневых масках устранили большую часть ее преимуществ в этот период. Лучшая фокусировка позволила увеличить размер отверстий в теневой маске пропорционально непрозрачной области, что улучшило яркость дисплея. Яркость была еще больше улучшена с введением новых люминофоров. Проблемы с куполом решались за счет использования теневых масок из инвара, которые были механически прочными и прикреплялись к трубке с помощью прочного металлического каркаса.
Дисплеи Penetron были также предлагается в качестве опции на некоторых графических терминалах , где не требовалось высокоскоростное переключение цветов и ограниченная гамма пенетрона не вызывала беспокойства. IDI предлагала такие дисплеи в качестве опции за 8000 долларов для своих терминалов серий IDIgraph и IDIIOM.
Tektronix, крупный производитель осциллографов, предлагал ограниченную цветовую гамму в некоторых своих осциллографах с ЭЛТ, используя технологию типа Penetron.
В большинстве версий пенетрона трубка имеет внутренний слой красного цвета и внешний слой зеленого цвета, разделенные тонким диэлектрическим слоем. Полное изображение создается путем двукратного сканирования: один раз с настройкой пистолета на более низкую мощность, которая останавливается в красном слое, а затем снова с более высокой мощностью, которая проходит через красный слой в зеленый. Желтый цвет может быть получен путем попадания в одно и то же место на обоих проходах.
На дисплее, где цвета либо включены, либо выключены и не требуется создавать различные уровни яркости, систему можно дополнительно упростить, удалив сетку выбора цвета и модулируя напряжение самой электронной пушки. Однако это также вызывает проблемы, потому что электроны будут достигать экрана быстрее при ускорении с помощью более высоких напряжений, а это означает, что необходимо увеличить мощность отклоняющей системы, чтобы гарантировать, что сканирование создает одинаковый размер экрана и ширину линий на обоих проходах.
Для решения этой проблемы были опробованы несколько альтернативных устройств пенетрона. В одной из распространенных попыток вместо сетки выбора использовался электронный умножитель на торце трубки. В этой системе использовался сканирующий луч с низкой энергией, а магниты были настроены так, чтобы электроны ударяли по сторонам умножителей. Тогда поток электронов с более высокой энергией будет выпущен и переместится в слоистые люминофоры обычного пенетрона. Позже было замечено, что лучи, исходящие от умножителей, попадали в кольца, что позволило по-новому расположить люминофор в концентрических кольцах вместо слоев.
Основным преимуществом пенетрона является отсутствие механической системы фокусировки. телевизор с теневой маской, что означает, что вся энергия луча достигает экрана. При любой заданной мощности пенетрон будет намного ярче, обычно на 85% ярче. Это главное преимущество в условиях самолета, где источник питания ограничен, но дисплеи должны быть достаточно яркими, чтобы их можно было легко читать даже при прямом освещении солнечным светом. Система гарантированно воспроизводит правильные цвета, несмотря на внешние помехи или перегрузки маневрирования - очень важное качество в авиационных условиях. Пенетрон также предлагал более высокое разрешение, потому что люминофор был сплошным, в отличие от небольших пятен в системе теневой маски. Кроме того, отсутствие теневой маски делает пенетрон более прочным механически.
