Войти
Трубка с индексом луча представляет собой цветной телевизор с катодом конструкция лучевой трубки (ЭЛТ), использующая полосы люминофора и синхронизацию с активной обратной связью, а не точки люминофора и маску затенения луча, разработанную RCA. Индексирование луча давало гораздо более яркие изображения, чем ЭЛТ с теневой маской, снижая энергопотребление, а поскольку в них использовалась одна электронная пушка , а не три, их было легче строить и поддерживать в выравнивании.
Philco руководил разработкой концепции индексации луча в серии разработок, которые они назвали трубкой Apple . Несмотря на длительную разработку, они так и не смогли изготовить индексирующую трубку по конкурентоспособной цене и в конечном итоге отказались от этой концепции. Основная проблема заключалась в стоимости индексирующей электроники, которая в более поздних моделях требовала дорогостоящего фотоумножителя.
. Новые детекторы и транзисторная электроника привели к тому, что система была повторно представлена как Uniray в 1970-е годы. Он был очень конкурентоспособным в ценовом отношении, но конкурировал с значительно улучшенными конструкциями теневых масок и новым Trinitron. Несколько японских компаний использовали Uniray для различных специальных целей, самой известной из которых является серия Sony Indextron . Система также использовалась в военных целях из-за ее низкой чувствительности к магнитным помехам, и при таком использовании в Великобритании она была известна как трубка Zebra .
В обычных черно-белых (черно-белых) телевизорах ЭЛТ-экран имеет однородное покрытие из люминофора, которое излучает белый свет при попадании электронов. Луч от электронной пушки в задней части трубки отклоняется (чаще всего) переменными полями от магнитных катушек, поэтому его можно направить в любую точку экрана. Электронные схемы, известные как генераторы временной развертки, перемещают луч по трубке и вниз, создавая шаблон развертки, используемый в телевизионных сигналах. Сигнал с амплитудной модуляцией используется для управления ускорением луча, регулируя яркость при его перемещении по экрану.
Цветные телевизоры основаны на использовании люминофоров трех дополнительных основных цветов (красный, зеленый и синий, RGB). Для обеспечения разумного разрешения, аналогичного разрешению черно-белого набора, люминофоры должны наноситься в виде очень маленьких точек или полос. Электронная пушка в задней части трубки не может быть сфокусирована достаточно сильно, чтобы поразить только один цвет люминофора, если этот люминофор настолько мал, насколько желательно. Для перефокусировки луча необходимо использовать некоторую вторичную систему.
RCA в конечном итоге решил эту проблему с помощью теневой маски. В этой системе три отдельных электронных пушки нацелены с разных направлений на точку сразу за экраном. Там металлическая пластина с очень маленькими отверстиями используется для перефокусировки луча. Поскольку лучи попадают на пластину под разными углами, они снова разделяются на дальней стороне пластины, попадая на отдельные точки цветного люминофора. Обратной стороной этого подхода является то, что пластина также отсекает большую часть луча, до 85%, что приводит к низкой яркости изображения. Много усилий было вложено в разработку альтернативных способов направления электронных лучей на правильный люминофор, который не блокировал бы так много лучей.
Был предпринят ряд решений, в которых использовалась одна электронная пушка и какое-то электрическое или магнитное поле очень близко к экрану, чтобы обеспечить тот же результат, что и теневая маска. RCA работала над системой с заряженными проводами, которые слегка притягивали лучи к себе, с полосами цветного люминофора над ними. Проблема заключалась в том, что провода приходилось размещать очень близко друг к другу, чтобы обеспечить требуемое разрешение, а также получать питание от высокого напряжения, чтобы обеспечить достаточный прогиб, что очень затрудняло предотвращение утечки сигналов с провода на провод. Разработка была прекращена, когда теневая маска оказалась успешной.
Эрнест Лоуренс разработал аналогичную систему, известную как Chromatron, в которой использовалась сетка из тонких проводов позади экрана для электрического отклонения луча, но она страдала той же основной проблемой, что и подход RCA. Несмотря на годы разработки, никому не удалось создать коммерчески жизнеспособную версию. Попытка Sony создать практичный хроматрон вдохновила на разработку их системы Trinitron.
Системы с одним пистолетом, такие как Chromatron, создают цвет, изменяя интенсивность луча для регулировки яркости каждого цветового компонента, а затем используя вторую систему для обеспечения мгновенного сигнала заканчивается на правильном люминофоре. В трубке с индексом луча используется альтернативное решение, которое позволяет лучу сканировать нормально, как в черно-белом телевизоре без вторичной системы фокусировки, и вместо этого быстро изменяет интенсивность луча, когда он знает, что он превышает правильный цвет. Для этого трубке требуется способ точно рассчитать время прохождения луча по трубке с достаточной точностью, чтобы обеспечить правильный цвет.
Подход Philco к проблеме правильной индексации луча по отношению к люминофорам основывается на процессе вторичной эмиссии, когда высокоскоростные электроны увлекают электроны из окружающего материала, создавая импульс дополнительного тока. В отличие от теневой маски, в которой используются маленькие точки люминофора, в яблочной трубке использовались вертикальные цветные полосы, расположенные поперек трубки. Самая основная концепция индексации использует четвертую полосу люминофора между соседними полосами RGB, которая излучает свет, который не виден глазом, но может быть виден электроникой в телевизоре.
Несколько различных компоновок компонентов, материалов и электроника использовалась при исследовании этого подхода в течение десятилетнего периода разработки, большую часть которого он держался в секрете. Наиболее распространенная система, впервые публично продемонстрированная в 1956 году, использовала полосы оксида магния, нанесенные на обратную сторону алюминия, в качестве системы индексации. Чтобы электроника имела достаточно времени, чтобы отреагировать на сигнал индексации и отрегулировать цвет, из пистолета генерировался отдельный «пилотный луч», который направлял основной «пишущий луч» на небольшое расстояние внутри трубки. Когда индексирующий луч попадает на оксид магния, испускается ливень электронов, которые собираются проводящим покрытием из углерода, нанесенным на внутреннюю часть трубки. Пилотный луч малой мощности имел достаточную мощность для тусклого освещения трубки до едва видимой ровной фоновой интенсивности.
Поскольку пилотный и пишущий лучи попадают на индексные полосы, по мере прохождения лучей будут генерироваться два сигнала через трубу. Чтобы различать их, пилотный луч был модулирован изменяющимся сигналом, синхронизированным так, чтобы он имел максимальную мощность только тогда, когда он находился бы в приблизительном местоположении индексных полос. Частота модулирующего сигнала зависела от геометрии трубки; на 21-дюймовой трубке индексные полосы были расположены на расстоянии 0,51 дюйма друг от друга, одна развертка по горизонтали занимает около 53 микросекунд, поэтому сигнал необходимо было модулировать на частоте 7,4 МГц.
Затем исходный модулирующий сигнал сравнивался с усиленный обратный сигнал от процесса вторичного излучения, создавая чистый выходной сигнал, который изменялся по фазе за счет разницы в положении между расчетным и реальным положением луча. Этот фазовый сигнал затем отправлялся в обычный декодер цвета, регулируя цветность на лету Пишущий луч, расположенный так, чтобы охватить промежутки между индексами, пока пилотный луч находился на них, принимал сигнал цветности, так что его мощность модулировалась для получения правильного количества цвета, когда он находился поверх этих полос. он достиг индексной полосы, модулирующий сигнал пилот-сигнала будет минимальным, а сильный сигнал, излучаемый записывающим лучом, будет просто проигнорирован.
Для обеспечения позиционирования пилот-сигнала и записи Лучи оставались максимально постоянными, в трубке Apple использовалась уникальная компоновка электронной пушки. Лучи были получены от одного анода и двух близко расположенных катодов, в результате чего лучи двигались в немного разных направлениях. Затем они были магнитно сфокусированы, так что они пересеклись в точке прямо перед электронными пушками, где была использована однощелевая диафрагма, чтобы очистить сигнал и создать эллиптическую диаграмму направленности с острыми краями. Катушки отклонения были расположены вокруг отверстия, поэтому, когда оба луча проходили мимо катушек отклонения при наложении друг на друга, отклонение обоих было одинаковым. Затем лучи снова распространяются на дальнюю сторону апертуры, где второе фокусирующее устройство гарантирует, что оба движутся параллельно друг другу.
Электроны, испускаемые индексными полосками, были маломощными и, таким образом, перемещались со скоростью низкая скорость до точки приема на «кнопке» на задней части трубки. Поскольку время прохождения было важным фактором, время сравнения фаз пришлось отрегулировать, поскольку луч проходил через поверхность трубки - по бокам трубки электроны были близко к датчику трубки, но когда лучи были в до середины трубки им нужно было пройти большее расстояние. Чтобы учесть это, потребовались дополнительные схемы синхронизации.
На самом деле создание электроники Apple tube оказалось сложной задачей. Быстрый отклик, необходимый для настройки цветового сигнала на основе индекса, было трудно реализовать с использованием ламповой электроники той эпохи, и поэтому шасси электроники яблочной лампочки было намного дороже, чем обычные наборы теневых масок. Их демонстрационный образец имел на восемь ламп больше, чем аналогичная система теневой маски, что в то время представляло собой значительную стоимость. Кроме того, вторичное излучение не давало резкого сигнала, и перекрестные помехи между пилотным и пишущим лучами всегда были проблемой.
Другое решение проблемы индексации было предложено Дэвидом Гудманом из Нью-Йоркского университета. Он заменил эмиттер электронов конструкции Philco на новый материал, излучающий рентгеновские лучи. Они были получены сцинтилляторами в задней части трубки, рядом с пушками. Поскольку скорость света не зависела от мощности и по существу была мгновенной по сравнению с синхронизацией, необходимой для индексации, новая конструкция позволила исключить сложную схему синхронизации исходной конструкции.
Учитывая все проблемы, с которыми сталкивалась трубка для яблока, инженеры Philco приняли эту конструкцию как «усовершенствованную трубку для яблок». В их версии использовался новый материал, который испускал ультрафиолет вместо рентгеновских лучей, а сцинтилляторы были заменены одним фотоумножителем . Вспышки света, испускаемые индексными полосами, усиливались фотоумножителем и затем отправлялись в декодер цвета как обычно. Задержки в самой схеме синхронизации были устранены путем небольшой регулировки положения индикаторных полосок на лампе. Это устранило большую часть схем, связанных с синхронизацией индекса, и привело к более дешевому шасси.
Однако он также представил фотоумножитель, собственную сложную лампу, которая в то время все еще находилась в стадии разработки. младенчество и относительно дорого. После некоторых разработок компания смогла надежно производить усовершенствованные системы для яблок, но стоимость производства была слишком высокой - около 75 долларов за тубу (122 доллара сегодня), а инструменты на уровне 15 миллионов долларов (125 миллионов долларов сегодня) сделали систему непривлекательной.
Разработкой системы также занялись Sylvania и Thorn Electrical Industries в Великобритании, которые опубликовали подробности о том, что они назвали «трубкой Зебры» в 1961 году. добились успеха в своей работе, но, поскольку в то время в Британии не было продвинуто ни одного стандарта цветного телевидения, не было и коммерческих версий этой разработки.
После того, как Philco отказалась от Система Apple, права были куплены одним из инженеров Дэвидом Санштейном. Спустя много лет он вновь представил передовой дизайн яблока как Uniray. Введение недорогих фотодиодов резко изменило сложность и стоимость уравнений усовершенствованной системы индексации Apple, а внедрение универсальных систем синхронизации, реализованных в виде интегральных схем, сделало то же самое на стороне шасси системы. То, что когда-то было полезным, но непрактичным устройством, стало рентабельным к началу 1970-х.
Sunstein произвел прототип системы Uniray, используя оригинальную лампу Philco и новую электронику, и начал продавать эту концепцию примерно в 1972 году. лицензировать систему японским компаниям, большинство из которых лицензировали теневую маску у RCA и столкнулись с жесткой конкуренцией со стороны недавно представленной системы Trinitron от Sony. Несколько компаний начали разработку телевизоров на базе Uniray в конце 1970-х годов, а в 1980-х было представлено несколько различных продуктов.
Так как индексация луча регулирует положение луча, когда луч сканируется по трубке, внешние магнитные поля мало влияют на изображение. Это сделало систему особенно полезной для дисплеев авионики, где системы подвергались сильным помехам от окружающего оборудования. Rockwell International получила патент в 1978 году на такое использование. Ferranti в Великобритании также предлагала трубка с индексом луча 4 на 3 дюйма в качестве картографического дисплея в Panavia Tornado для среднего возраста.
Hitachi начала разработку усовершенствованной системы Apple для использования на телевидении, но вместо этого использовала это для гораздо более ограниченных приложений. Единственное широко распространенное использование было в цветных видоискателях портативных видеомагнитофонов, впервые представленных в 1983 году в форме 1½ дюйма. Устранение помех от вращающейся поблизости магнитной записывающей головки сделало цветной видоискатель практичным. Одно орудие и более яркие изображения для любого заданного уровня мощности орудия также означали, что индексированный дисплей был намного более энергоэффективным, чем обычные системы, что позволяло использовать его в приложениях с батарейным питанием.
Sony также внесла некоторые изменения в концепцию Uniray, представив ряд продуктов под торговой маркой «Indextron». Их первым продуктом была проекционная телевизионная система FP-62 «Vidimagic». Трубка Indextron была настолько яркой, что могла напрямую проецировать увеличенное изображение на телевизор с фронтальной проекцией без необходимости использования трех отдельных трубок, что исключало проблемы конвергенции. Вторая версия со встроенным видеомагнитофоном Betamax продавалась как PF-60. Более известным приложением был KVX-370, 4-дюймовый «прикроватный» телевизор со встроенным будильником и радио.
Sanyo использовала яркие изображения, чтобы создать новый стиль трубки, которую они назвали "леденец на палочке". В нем использовалась электронная пушка, расположенная под прямым углом к дисплею, простирающаяся вниз, а не назад. Магнитной фокусировки в такой геометрии было бы трудно добиться, поэтому система естественно подходила для концепции Uniray. В результате получился 3-дюймовый дисплей глубиной всего 1,5 дюйма, хотя он был несколько дюймов в длину. Они продемонстрировали систему на небольшом телевизоре, похожем на Sony Indextron.
Оптически индексированная трубка отображала изображения, подсвечивая вертикальные полосы цветного люминофора, расположенные в виде красно-зелено-синего узора. Для окрашивания полос использовалась одна электронная пушка , а сила луча модулировалась для получения разных цветов.
За каждым шаблоном RGB следовала одна полоса УФ-люминофора на внутренней стороне трубки, где свет не был виден наблюдателю. Свет, испускаемый этой полосой, улавливался фотоумножителем трубкой или фотодиодом на внешней стороне трубки, который был расположен над прозрачным окном на поверхности трубки. Сигнал с фотоумножителя усиливался и отправлялся в схему цветового декодера.
Декодер цвета электрически вычитал сигнал фотоумножителя из существующего сигнала цветовой синхронизации. Это приводило к разности фаз, которая увеличивала или замедляла модуляцию одиночного луча. Таким образом, даже если луч продвигается слишком быстро или слишком медленно, индексная система будет регулировать синхронизацию на лету, чтобы гарантировать получение правильных цветов. Чтобы получить сигнал, достаточно сильный для индексации, луч должен был быть постоянно включен, что уменьшало контрастность по сравнению с обычными трубками, так как некоторое количество света все еще должно было испускаться для электронного луча, чтобы его можно было отслеживать. фотодиоды.
Индексная трубка имеет некоторое сходство с двумя другими типами телевизионных трубок, в которых также использовались вертикальные полосы цветного люминофора вместо точек или решеток. Chromatron использовал два набора тонких проводов, подвешенных за областью отображения, чтобы электрически фокусировать свой единственный луч, один набор проводов тянул луч к красной стороне, а другой - к синей. Сетки были выровнены так, чтобы луч обычно фокусировался на зеленой полосе в середине, но, изменяя относительное напряжение между ними, луч мог точно попадать на цветные полосы. На практике провода было трудно выровнять с люминофором, и они испускали электрические помехи, которые мешали работе радиоприемников в телевизионном приложении. Он нашел применение в военных условиях, в том числе в коммерческих целях на телевидении в Yaou, Sony 19C 70 и Sony KV 7010U.
Другой подобной конструкцией является Trinitron, в котором вертикальные полосы на светодиодах и трубках Chromatron сочетаются с новым трехлучевым катодом с одной пушкой и апертурной решеткой . вместо теневой маски. Результатом стал дизайн с механической простотой конструкции теневой маски и яркими изображениями системы индекса луча. Trinitron был основным продуктом Sony в течение нескольких десятилетий, представляя изюминку традиционных цветных телевизионных дисплеев до широкого распространения плазменных дисплеев и ЖК-телевизоров в 21 веке.
