Пучка-индексная трубка

Трубка индекса луча представляет собой цветную телевизионную катодную трубку (CRT), использующая фосфорные полосы и время активной обратной связи, а не точки фосфора, а также маска для затенения лучами , разработанная RCA . Индексация луча предлагала гораздо более яркие картинки, чем CRTS-маски теневой маски, снижение энергопотребления, и, поскольку они использовали один электронный пистолет , а не три, их было легче построить и не требовали от корректировок выравнивания.

Филко руководил разработкой концепции индексации луча в серии экспериментальных устройств, которые они назвали Apple Tube . Несмотря на длительную разработку, они никогда не смогли производить конкурентоспособную индексационную трубку и в конечном итоге отказались от концепции. Основной проблемой была стоимость индексационной электроники, которая в более поздних моделях потребовала дорогостоящей фотоумножильной трубки .

Новые детекторы и электроника на основе транзистора привели к тому, что система была вновь введена в качестве Uniray в 1970 -х годах. Это было высоко конкурентоспособным с точки зрения цен, но конкурировать с значительно улучшенными дизайнами теневой маски и новым тринитроном . Несколько японских компаний использовали Uniray для различных специализированных целей, наиболее известной из которых является серия Sony Indextron . Система также видела некоторое военное использование из -за его низкой чувствительности к магнитным помехам, и в таком использовании в Великобритании она была известна как трубка зебры .

История

Ранний цвет CRTS

В обычных черно -белых (B & W) телевизорах ЭЛТ -экран имеет равномерное покрытие фосфора , которое излучает белый свет при ударе электронами . Луч от электронного пистолета в задней части трубки отклоняется (чаще всего) различными полями из магнитных катушек, поэтому он может быть направлен в любой точке на экране. Электронные схемы, известные как генераторы временных базовых, тянут луч через трубку и вниз, создавая рисунок сканирования, используемый в телевизионных сигналах. Амплитудный модулированный сигнал используется для управления током луча, контролируя яркость при тяге по экрану.

Цветные телевизоры основаны на использовании фосфоров трех аддитивных основных цветов (красный, зеленый и синий, RGB). Чтобы создать разумное разрешение, аналогичное черному и белому набору, фоссы должны быть осаждены в очень маленьких точках или полосках. Электронный пистолет в задней части трубки не может быть сосредоточен достаточно плотно, чтобы поразить только один цвет фосфора, если этот фосфор так маленький, как желательно. Некоторая вторичная система должна быть использована для перефокусирования луча.

RCA в конечном итоге решил эту проблему с теневой маской . В этой системе три отдельных электронных орудия нацелены из разных направлений на месте сразу за экраном. Там металлическая пластина с очень маленькими отверстиями используется для перефокусирования луча. Поскольку балки попадают в тарелку под разными входящими углами, они снова отделяются на дальней стороне тарелки, ударяя по отдельным точкам цветового фосфора. Недостатком этого подхода является то, что тарелка также отрезает большую часть луча, до 85%, что приводит к низкой яркости изображения. Это также потребовало трех электронных пистолетов, повышение цены на трубку, и поддержание оружия в правильном выравнивании с маской была постоянной проблемой.

Был предприняты попытки ряда решений, которые использовали один электронный пистолет и какое -то электрическое или магнитное поле, очень близко к экрану, чтобы обеспечить тот же результат, что и теневая маска. RCA работал над системой с заряженными проводами, которые слегка потянули балки к ним, с полосками цветных фосфоров за ними. Проблема заключалась в том, что провода должны были быть расположены очень близко друг к другу, чтобы обеспечить требуемое разрешение, а также с высоким напряжением, чтобы обеспечить достаточное отклонение. Это затрудняло удержать сигналы от протекания от провода к проволоку. Развитие была отброшена, когда теневая маска оказалась успешной.

Эрнест Лоуренс разработал аналогичную систему, известную как хроматрон , которая использовала сетку из тонких проводов за экраном, чтобы электрически отклонить луч, но она пострадала от той же основной проблемы, что и подход RCA. Несмотря на годы разработки, никто не смог создать коммерчески жизнеспособную версию. Попытка Sony произвести практическое хроматрон вдохновила на развитие их системы тринитрона .

Яблочная трубка

Системы с одним пулеметом, такие как хроматрон, создают цвет, быстро изменяя интенсивность луча, чтобы регулировать яркость для каждого цветового компонента, а затем используя вторую систему, чтобы убедиться, что мгновенный сигнал заканчивается правильным фосфором. В трубе индексного индекса используется альтернативное решение, которое позволяет лучу нормально сканировать, как в черно-белом телевизоре без вторичной системы фокусировки, и вместо этого быстро изменяет интенсивность луча, когда он знает, что он находится над правильным цветом. Для этого трубка требует определенного способа, чтобы точно время прохождения луча вдоль трубки, с достаточной точностью, чтобы обеспечить достижение правильного цвета.

Подход Фико к проблеме правильной индексации луча по отношению к фосфам, опирающийся на процесс вторичного излучения , где высокоскоростные электроны увлекут электроны из окружающего материала, создавая импульс дополнительного тока. В отличие от теневой маски, где используются небольшие точки фосфора, яблочная трубка использовала вертикальные полосы цвета, узорчатые через трубку. Самая основная концепция индексации использует четвертую полосу фосфора между соседними полосками RGB, которая испускает свет, который не может быть замечен глазом, но может быть видно по электронике на телевидении.

Во время исследования этого подхода использовались несколько различных договоренностей компонентов, материалов и электроники при исследовании этого подхода в течение десятилетнего периода разработки, в течение большей части этого времени он был секрет. Наиболее распространенная система, впервые публично продемонстрированная в 1956 году, использовала полосы оксида магния, осажденных на задней части алюминия в качестве системы индексации. Чтобы убедиться, что у электроники было достаточно времени, чтобы отреагировать на сигнал индексации и отрегулировать цвет, из пистолета генерировали отдельный «пилотный луч» и расположено, чтобы привести основной «пишущий луч» на небольшом расстоянии в трубе. Когда индексирующий луч ударил по оксиду магния, был отдан душ электронов, который собирался путем проводящего покрытия углерода, осажденного внутри трубки. Пилотный луч с низкой мощностью имел достаточную мощность, чтобы смутно зажечь трубку до просто видной ровной интенсивности фона.

Поскольку как пилотные, так и писательские балки попадают в индексные полосы, два сигнала будут генерироваться, когда балки промежуточные через трубку. Чтобы различать их, пилотный луч был модулирован с различным временем сигнала, так что он был при максимальной мощности только тогда, когда он находился в приблизительном месте индексных полос. Частота модулирующего сигнала была функцией геометрии трубки; На 21-дюймовой (530 мм) трубке индексные полосы были расположены на 0,51 дюйма (13 мм) друг от друга, один горизонтальный разверток занимает около 53 микросекунд, поэтому сигнал должен был быть модулирован при 7,4 МГц.

Первоначальный модулирующий сигнал затем сравнивали с амплифицированным возвращаемым сигналом из процесса вторичного излучения, создавая чистый выход, который варьировался в фазе по разнице в положении между предполагаемым и реальным положением пучка. Этот фазовый сигнал был затем отправлен в обычный цветовой декодер, регулируя хрому на лету. Письмовая луч, расположенная для подметания пространств между индексами, в то время как пилотный луч был на них, получил сигнал Chroma, так что его мощность была модулирована для получения правильного количества цвета, когда он был поверх этих полос. К тому времени, когда он достиг полосы индекса, модулирующий сигнал пилота был бы как минимум, а сильный сигнал, выделяемый пучком письма, просто будет игнорироваться.

Чтобы обеспечить позиционирование пилота и писательных балок оставалось максимально постоянным, в Apple Tube использовалась уникальное электронное расположение пистолета. Балки были получены из одного анода и два близко расположенных катодах, в результате чего балки перемещались в нескольких разных направлениях. Затем они были магнитно сфокусированы, поэтому они пересекали в точке прямо перед электронными пушками, где для очистки сигнала использовалась диафрагма с одним щелком для получения сигнала для получения резкого эллиптического луча. Прогибные катушки были расположены вокруг апертуры, поэтому, имея оба луча проходить через катушки отклонения во время наложенного, отклонение обоих было равным. Затем лучи снова распространяются на дальней стороне апертуры, где второе сфокусированное расположение гарантировало, что оба движутся параллельно друг другу.

Электроны, излучаемые из индексных полос, были низкими мощными и, таким образом, перемещались с низкой скоростью до точки пикапа на «кнопке» на задней части трубки. Поскольку время в пути было значительным фактором, время сравнения фазы должно было отрегулировать, когда луч сместился по поверхности трубки - по бокам трубки электроны были близко к пикапу трубки, но когда балки были в Середина трубки у них было большее расстояние до перемещения. Дополнительная схема времени была необходима для учета этого.

На самом деле построение электроники Apple Tube оказалось трудным. Быстрый отклик, необходимый для регулировки цветового сигнала на основе индекса, был трудно построить с помощью электроники на основе трубки эпохи, и электроника системы была гораздо дороже, чем обычные наборы теневой маски. Их демонстрационная единица имела восемь трубок, чем аналогичная система теневой маски, которая в то время представляла значительную стоимость. Кроме того, вторичное излучение не дало резкого сигнала, и перекрестные помехи между пилотом и балками письма всегда были проблемой.

Advanced Apple

Другое решение проблемы индексации было представлено Дэвидом Гудманом из Нью -Йоркского университета . Он заменил электронный излучатель дизайна Philco новым материалом, который испускал рентген. Они были получены сцинтилляторами в задней части трубки, рядом с оружием. Поскольку скорость света не зависит от мощности и, по существу, мгновенной по сравнению с временем, необходимым для индексации, новый дизайн позволил устранению сложной схемы синхронизации исходной конструкции.

Учитывая все проблемы, с которыми сталкивались Apple Tube, инженеры Philco приняли дизайн в качестве трубки «Advanced Apple». Их версия использовала новый материал, который выделял ультрафиолетовый свет вместо рентгеновских лучей и заменила сцинтилляторы одной фотоумножильной трубкой . Вспышки света, выделенные индексными полосами, усиливались фотоумножителем, а затем отправлялись в цветовой декодер как обычно. Задержки в самой схеме времени позаботились, слегка отрегулировав положение индексных полос на трубе. Это устранило большую часть схемы, связанную с индексом, и привело к более дешевым шасси.

Тем не менее, он также ввел фотоумножитель, собственную сложную трубку, которая в то время все еще находилась в ее младенчестве в развитии и относительно дорогой. После некоторой разработки компания смогла надежно производить передовые системы Apple, но стоимость производства была слишком высокой на уровне около 75 долларов за трубку (сегодня 704 долл.

Разработка системы также была поднята Сильванией и Торн Электротехникой в ​​Великобритании, которые опубликовали подробности о том, что они назвали «Трубкой зебры» в 1961 году. Они, по -видимому, были успешными в своей работе, но, поскольку в то время в Британии не было никаких стандартных усилий по цвету в Британии, в этом развитии не было никаких коммерческих версий.

Uniray

После того, как Филко отказался от системы Apple, права были приобретены одним из инженеров Дэвидом Санштейном. Через многие годы он вновь представил передовый дизайн Apple как Uniray. Внедрение недорогих фотодиодов резко изменило уравнения сложности и затрат передовой системы индексации Apple, и введение систем времени все в одном, внедренных в качестве интегрированных цепей, делало то же самое на стороне шасси. То, что когда -то было полезным, но непрактичным устройством, стало экономически эффективным к началу 1970 -х годов.

Sunstein создал прототип Uniray System с использованием оригинальной Tube Philco Tube и New Electronics, и начал покупать концепцию в 1972 году. Были некоторые усилия, чтобы лицензировать систему японским компаниям, большинство из которых лицензировали теневую маску от RCA и столкнулись с жесткой Конкуренция со стороны Sony недавно введенной системы Trinitron . Несколько компаний начали разработку телевизоров в Uniray в более позднем 1970-х годах, и в 1980-х годах было представлено несколько различных продуктов.

Поскольку индексация луча регулировала положение луча, когда луча сканировало через трубку, внешние магнитные поля оказали незначительное влияние на изображение. Это сделало систему особенно полезной для дисплеев авионики, где системы подвергались тяжелым помехам от окружающего оборудования. Rockwell International получил патент в 1978 году по этому использованию. Ferranti в Великобритании также предложила пробирку с индексом 4 на 3 дюйма (102 на 76 мм) в качестве отображения на отображении в Panavia Tornado . обновлении в середине жизни

Hitachi начал разработку Advanced Apple System для использования телевидения, но вместо этого использовал его для гораздо более ограниченных приложений. Единственное широко распространенное использование было в цветных видопроизводителях портативных видеомонтаж , впервые представленных в 1983 году в 1 + 1 ~ 2 дюйма (38 мм) форма. Отказ от вмешательства от близлежащей вращающейся магнитной головки записи стал практичным цветным видоискателем. Единый пистолет и более яркие изображения для любых заданных уровней питания также означали, что индексированный дисплей был гораздо более энергоэффективным, чем обычные системы, что позволяет использовать его в приложениях с батарейным питанием.

Sony также сделала некоторое развитие с концепцией Uniray, Представляем ряд продуктов под торговым названием «Indextron». Их первым продуктом была проекционная телевизионная система FP-62. Трубка Indextron была настолько яркой, что может непосредственно спроектировать увеличенное изображение в переднем проекционном телевидении без необходимости в трех отдельных трубах, что устраняет проблемы с конвергенцией. Вторая версия со встроенным видеомагнитофоном Betamax была продана в качестве PF-60. Более известным применением был KVX-370, 4-дюймовый (100 мм) «прикроватный» телевизор со встроенным будильником.

Sanyo использовал яркие изображения, созданные индексом 1 30CTV1 с 1985 года Чтобы сделать новый стиль трубки по прозвищу «Лоллипоп». Он использовал электронный пистолет, расположенный параллельно дисплею, простирающийся, а не сзади. Цветное изображение было создано одним электронным пучком, индексированным на 3-дюймовом (76 мм) дисплеи, 42 мм в самой толстой точке, шкаф только 1,75 дюйма (44 мм) глубиной и 9 дюймов (230 мм) высотой. Они продемонстрировали систему в небольшом телевидении, подобном Sony Watchman (1982) в 1985 году, и привели ее на рынок около 1986 года.

Описание

Оптически индексированная трубка отображала изображения путем освещения вертикальных полос цветного фосфора, расположенного в красно-зелено-синем рисунке. Один электронный пистолет использовался для возбуждения полос, а прочность балки модулируется для производства разных цветов.

Каждый рисунок RGB последовал за одной полосой ультрафиолетового фосфора на внутренней стороне трубки, где свет не был виден для зрителя. Свет, отданный этой полосой, был захвачен фотоумножильной трубкой или фотодиодом на внешней стороне трубки, которая была расположена над прозрачным окном на поверхности трубки. Сигнал от фотоэлемента был усилен и отправлен в цепь цветового декодера.

Цветовой декодер электрически вычитал сигнал из фотоэлемента из существующего цветового всплеска. Это привело к разности фаз, которая продвигала или замедлила модуляцию отдельного луча. Таким образом, даже если балка продвигалась слишком быстро или слишком медленно, индексная система регулировала время на лету, чтобы обеспечить правильные цвета. Чтобы получить сигнал, достаточно прочный, чтобы индексировать, луча приходилось всегда оставаться на все времена, что уменьшало соотношение контрастности по отношению к обычным трубам, так как некоторый свет еще должен был быть излучен для отслеживания электронного луча фотодиоды.

Трубка индекса луча имеет некоторое сходство с двумя другими типами телевизионных трубок, которые также использовали вертикальные полосы цветного фосфора вместо точек или сетей. В хроматроне использовались два набора тонких проводов, подвешенных за областью дисплея, чтобы электрически фокусировать его единственный луч, один набор проводов, вытягивающий луч в красную сторону, а другой в сторону синего. Сетки были выровнены, поэтому луч обычно фокусируется на зеленой полосе посередине, но путем изменения относительного напряжения между двумя лучами могла точно ударить по цветных полосам. На практике провода было трудно сохранить в соответствии с фосфами, и испускал электрический шум, который мешал радиоприемникам в телевизионном применении. В нем было некоторое использование в военных условиях, в том числе некоторые коммерческие телевизоры в Yaou, Sony 19C 70 и Sony KV 7010U.

Другой аналогичной конструкцией является тринитрон , который объединил вертикальные полосы лучевых индекса и хроматрон с новым катодом с тремя лучами с одним пулеметом и решеткой апертуры вместо теневой маски. Результатом стала конструкция с механической простотой конструкции теневой маски и яркими изображениями системы индекса луча. Тринитрон был основным продуктом для Sony в течение нескольких десятилетий, представляющих высокую точку обычных цветных телевизионных дисплеев до широкого распространения введения плазменных показов и ЖК -телевизоров в 21 веке.

Ссылки

Библиография

• Sanyo Index 1. https://visions4netjournal.com/indextron/
• Клэпп, Ричард; и др. (Сентябрь 1956). «Новая система цветного телевизионного дисплея индексации луча». Материалы IRE . 44 (9): 1108–1114. doi : 10.1109/jrproc.1956.275162 . S2CID   51664466 .
• Барнетт, GF; и др. (Сентябрь 1956). «Трубка с изображением цвета индексации луча - Apple Tube». Материалы IRE . 44 (9): 1115–1119. doi : 10.1109/jrproc.1956.275163 . S2CID   51673697 .
• Comeau, CP (1955). Apple Reciver (технический отчет). Внутренний документ Philco O/458.
• Sunstein, DE (1971). «Uniray-его преимущества в качестве цветного телевизионного дисплея-сравнение с более ранними системами индекса луча и с дисплеями теневой маски». 1971 Международное собрание электронных устройств . Тол. 17. с. 112. doi : 10.1109/iedm.1971.188427 . {{cite book}}: |journal= игнорируется ( помощь )
• Герольд, Эдвард (август 1974 г.). «История и разработка трубки цветной картинки». Материалы Общества информационного отображения . 15 (4): 141–149.
• Colgate, HR (январь 1957 г.). «Как работает Apple Tube» . Радио Электроника . С. 40–41. Архивировано из оригинала на 2009-05-26.
• «Новая цветная трубка с одним пулеметом» . Радио и телевизионные новости . Июль -декабрь 1956 года. С. 62–65.
• Анализ затрат - Apple против теневой маски (PDF) (технический отчет). Philco Report O.782. 21 марта 1958 года.
• Дорф, Ричард (1997). Руководство по электротехнике . CRC Press. п. 1935. ISBN  0-8493-8574-1 .
• «Фотоэлектрическая пучка-индексная трубка и система с цветной точки зрения». Материалы института инженеров -электриков . 108 (2): 523. 1961.
• «Z для зебры». IEEE транзакции по потребительской электронике . 8 : 68. 1962.
• Бенри, Рональд (февраль 1972 г.). "Uniray-Удивительная с цветовой трубкой с одним пулеметом" . Популярная наука . С. 64–65, 140–141.

Патенты

• Патент США 2,307,188 , «Телевизионная система», Alda Bedford/RCA, подана 30 ноября 1940 года, выпущена 5 января 1943 г.
• Патент США 2 752 418 , «Система индексации цветного телевидения», Ричард Клэпп/Филко, подан 3 ноября 1953 года, выпущена 26 июня 1956 года.
• Патент США 2 910 615 , «Система фотоэлектрического управления для цветных телевизионных приемников», Стивен Моултон и др./Philco, подан 31 мая 1955 года, выпущен 27 октября 1959 года
• Патент США 4,159 484 , «Многоцветная система дисплеев индекса индекса луча/катодного луча».
• Патент США 4,232 332 , «Полученное телевизионное приемник», Akira Toyama et al./sony, поданная 22 декабря 1978 года, выпущено 4 ноября 1980 года.
• Патент США 4,333,105 , «Приемник для индексации луча», Masaro Kaku et al./Hitachi, поданный 20 августа 1980 года, выпущен 1 июня 1982 года

Дальнейшее чтение

• Марк Хейер и Аль Пински, «Интервью с Гарольдом Б. Лоу» , Исторический центр IEEE, 15 июля 1975 г.