Chromatron

Chromatron är en färg-TV katodstrålerörsdesign som uppfanns av Nobelpristagaren Ernest Lawrence och utvecklad kommersiellt av Paramount Pictures, Sony , Litton Industries och andra. Chromatron erbjöd ljusare bilder än konventionella färg-tv-system som använder en skuggmask , men en mängd utvecklingsproblem hindrade den från att bli allmänt använd trots år av utveckling. Sony övergav det så småningom till förmån för deras berömda Trinitron- system med ett bländargaller .

Historia

Färg-tv

Färg-tv hade studerats redan innan kommersiell sändning blev vanlig, men det var först i slutet av 1940-talet som problemet på allvar övervägdes. Vid den tiden föreslogs ett antal system som använde separata röda, gröna och blå signaler (RGB), som sändes i följd. De flesta system sänder hela bildrutor i sekvens, med ett färgat filter (eller " gel ") som roterade framför ett annars konventionellt svartvitt TV-rör. Eftersom de sände separata signaler för de olika färgerna var alla dessa system inkompatibla med befintliga svartvita uppsättningar. Ett annat problem var att det mekaniska filtret fick dem att flimra om inte mycket höga uppdateringsfrekvenser användes. Trots dessa problem valde den amerikanska federala kommunikationskommissionen (FCC) en standard för sekventiell bild med 144 bildrutor/s från CBS som sin färgsändningsstandard 1950.

RCA arbetade helt och hållet längs olika linjer, med hjälp av luminans-krominanssystemet. Detta system kodade eller överförde inte RGB-signalerna direkt; istället kombinerade den dessa färger till en övergripande ljusstyrka, " luminansen ". Luminansen matchade nära den svartvita signalen från befintliga sändningar, vilket gjorde att den kunde visas på befintliga tv-apparater. Detta var en stor fördel jämfört med de mekaniska systemen som föreslagits av andra grupper. Färginformation kodades sedan separat och veks in i signalen som en högfrekvent modifiering för att producera en sammansatt videosignal – på en svartvit tv skulle denna extra information ses som en lätt randomisering av bildintensiteten och bara se suddig ut, men den begränsade upplösningen av befintliga uppsättningar gjorde detta osynligt i praktiken. På färguppsättningar skulle signalen extraheras, avkodas tillbaka till RGB och visas.

Även om RCA:s system hade enorma fördelar, hade det inte utvecklats framgångsrikt eftersom det var svårt att tillverka lämpliga displayrör. Svartvita TV-apparater använde en kontinuerlig signal och röret kunde beläggas med en jämn målning av fosfor. Med RCA:s system ändrades färgen kontinuerligt längs linjen, vilket var alldeles för snabbt för någon form av mekaniskt filter att följa. Istället var fosforn tvungen att brytas ner till ett diskret mönster av färgade fläckar. Att fokusera den rätta signalen på var och en av dessa små fläckar var bortom förmågan hos erans elektronkanoner . RCA:s tidiga experiment använde trerörsprojektorer, eller spegelbaserade system som kallas " Triniscope ".

Skuggmasker

RCA löste så småningom problemet med att visa färgbilderna med deras introduktion av skuggmasken . Skuggmasken består av ett tunt ark av aluminium med små hålfoto etsat in, placerat precis bakom framsidan av bildröret. Tre kanoner, arrangerade i en triangel, var alla riktade mot hålen. Herrelösa elektroner vid strålens kant skars av av masken, vilket skapade en skarpt fokuserad punkt som var tillräckligt liten för att träffa en enfärgad fosfor på skärmen. Eftersom var och en av pistolerna riktade sig mot hålet från en något annan vinkel, kunde fosforfläckarna på röret separeras något för att förhindra överlappning.

Nackdelen med detta tillvägagångssätt var att skuggmasken filtrerade bort större delen av signalen för varje given mängd pistolkraft. För att säkerställa att det inte fanns någon överlappning av signalen på skärmen, var prickarna tvungna att separeras och täcka kanske 25 % av dess yta. Detta ledde till mycket mörka bilder, som krävde mycket större kraft för att ge en användbar bild. Dessutom var systemet i hög grad beroende av strålarnas relativa vinklar mellan de tre pistolerna, vilket krävde konstant justering av användaren för att säkerställa att pistolerna träffade rätt färger. Trots detta var RCA-systemets tekniska överlägsenhet överväldigande jämfört med CBS-systemet och valdes som den nya NTSC -standarden 1953. Den första sändningen med den nya standarden ägde rum på nyårsdagen 1954, när NBC sände Tournament of Roses Parade .

Trots denna tidiga start, bara några år efter att regelbundna TV-sändningar hade börjat, började konsumenternas upptagande av färg-TV-apparater mycket långsamt. De svaga bilderna, ständiga justeringarna och höga kostnaderna hade hållit dem i en egen nisch. Låg konsumentacceptans ledde till bristande färgprogrammering, vilket ytterligare minskade efterfrågan på seten i en kyckling- eller äggsituation . I USA 1960 såldes endast 1 färgset för varje 50 sålda set totalt.

Chromatron

1951 patenterade Ernest Lawrence , 1939 års Nobelpristagare och professor vid University of California, Berkeley, mest känd som cyklotronens fader, en ny lösning på färgavkodningsproblemet. Detta system, "Chromatron" eller helt enkelt "Lawrence Tube", använde ett elektroniskt fokuseringssystem i stället för RCA:s mekaniska lösning. Systemet bestod av en serie tunna metalltrådar eller plattor placerade cirka 1 ⁄ 2 tum bakom fosforskärmen. Ledningarna användes för att elektriskt fokusera strålarna och böja dem till rätt fosfor, som var arrangerade i vertikala ränder. Fosforen täckte över 50 % av skärmens yta, medan de samtida skuggmaskerna täckte cirka 25 %. Detta ledde till mycket ljusare bilder med samma mängd kraft.

Varje fokuseringselement bestod av ett par trådar och en ledande aluminiumbeläggning på baksidan av fosforerna. Skärmen laddades normalt med en potential på 3000 till 4500 V mellan ledningarna och aluminiumet, vilket resulterade i ett krökt elektriskt fält mellan nätet och skärmen. När elektronstrålen från pistolen kom in i området mellan gallret och skärmen accelererades den och fokuserades ner till en liten fläck, som normalt träffade den gröna fosforn. Genom att variera den relativa spänningen mellan de två trådarna i varje par, skulle strålen böjas åt ena eller andra hållet, vilket tillåter kontroll över färgen. Till skillnad från en skuggmask nådde all signal så småningom skärmen, vilket ytterligare minskade strömbehovet.

Om krominanssignalen saknades, eller avsiktligt ignorerades, kopplades fokuseringssystemet bort och dess kraft lades till pistolen. Detta gav en något starkare och ofokuserad stråle, som träffade alla tre färgade remsorna och gav en svartvit bild. Mellanrummen mellan ränderna innebar att den övergripande bilden skulle vara ungefär lika ljus som ett konventionellt svartvitt set. En uppsättning av skuggmasker krävde att alla tre pistolerna skulle drivas för att producera en svartvit bild, och eftersom färgfläckarna var små måste deras kraft vara mycket hög.

Ännu en fördel med nära-skärmsfokuseringen var att elektronstrålen böjdes för att träffa fosforerna på rörets frontplatta i rät vinkel oavsett vilken vinkel strålen var bakom fokuseringsanordningen. Detta gjorde att rören kunde byggas med mycket högre avböjningsvinklar än konventionella rör – 72 grader i motsats till mer typiska 45. Kromatronrör hade alltså mycket mindre djup för en given horisontell storlek.

Chromatron hade också flera nackdelar. En var att det fanns ett fundamentalt förhållande mellan accelerationen från nätet och elektronkanonen på baksidan av röret; för att säkerställa att nätet framgångsrikt kunde styra strålen, var det tvunget att ha en betydande andel av den totala effekten. Tyvärr begränsade den mekaniska utformningen av nätet det till spänningar på cirka 5000 V eller mindre, vilket i sin tur begränsade elektronkanonen till relativt låga spänningar runt 8000 V. Således var den totala effekten i Chromatron mindre än i konventionella rör, vilket uppvägde dess naturliga ljusstyrka till viss del.

Det mer akuta problemet var den mekaniska utformningen av nätet. Att få de fina trådarna att hålla sig i linje med färgremsorna på skärmen visade sig vara designens akilleshäl .

Kommersiell utveckling

University of California, Berkeley startade "Chromatic Television Laboratories" för att kommersiellt utveckla systemet, i samarbete med Paramount Pictures som gav utvecklingsfinansiering. De började producera PDF 22-4 22-tums prototyprör 1952 och 1953, med en visningsyta på 14 gånger 11 tum.

I praktiken visade sig designen ha allvarliga problem. Eftersom fokuseringssystemet var tvungen att snabbt flytta strålen för att generera de korrekta färgerna, måste mycket höga spänningar och krafter användas, vilket ledde till bågbildningsproblem och radiofrekvent (RF) brus. Cirka 50 watt RF-effekt behövde appliceras på ledningarna för att avleda elektronstrålen och rikta den mot den rätt färgade remsan. Det senare var särskilt irriterande när det användes som bas för en tv, eftersom bruset störde radiomottagarna som tog upp sändningarna. Universitetet övergav så småningom sitt intresse för Chromatron, men Paramount fortsatte utvecklingen som ett system för att visa film under redigering, vilket gjorde att RF-bruset inte utgjorde något problem. Utvecklingen fortsatte fortfarande i början av 1960-talet när deras verk köptes av Sony.

Trots dessa problem var löftet med Chromatron-systemet så stort att ett antal företag fortsatte att utveckla systemet under hela 1950-talet. Strålningsproblemet löstes genom att kablarna placerades längre bak från fosforränderna vilket minskade kapacitansen och avsevärt minskade drivkraftskraven. Senare reducerades tråddiametrarna för att tillgodose den ökade fosfordelningen. Dessutom ändrade utsignalen från de tre videoförstärkarna färginformationen för att träffa varje RGB-remsa vid de exakta ögonblick som krävdes. Med andra ord, en nyckeloperation av de tre färgstegen. Senare antog General Colornetron detta tillvägagångssätt. Efterföljande Chromatron-rör experimenterade med fosfor i olika färger för att få den korrekta kombinationen av ljusstyrka och uthållighet. Slutligen monterades en ganska stor kopparlåda eller bur utanför klockan för att minska den kvarvarande strålningen från gallerspolen. Inga störningar observerades och bilderna som producerades beskrevs som ganska anständiga och synliga utan synliga ränder eller ränder. Chromatron-designen licensierades också för en mängd andra användningsområden; Litton Industries använde Chromatron med en tvåfärgsskärm (blå-röd) som grund för ett system för identifiering av vän eller fiende .

Sonys försök

1961 var Sony en stor japansk tillverkare av svartvita apparater, men hade ingen färg-tv-teknik alls. Sony-återförsäljare frågade när de kunde förvänta sig en färguppsättning, och försäljningsdivisionen började sätta press på teknik för att helt enkelt licensiera en skuggmaskdesign från en annan tillverkare och starta produktionen. Masaru Ibuka vägrade och visade uppenbarligen en intensiv personlig känsla av att skuggmaskens design var fundamentalt felaktig.

deltog Ibuka, Akio Morita och Nobutoshi Kihara på IEEE -mässan på New York Coliseum . Detta var Kiharas första besök i USA, och han tillbringade mycket tid med att vandra runt utställningsgolvet. Vid den lilla Autometriska montern såg han Chromatron visas och skyndade sig att hitta Morita och Ibuka för att visa dem. När Morita såg displayen började han omedelbart förhandla om ett möte för nästa morgon för att besöka Chromatic-labbet på Manhattan. I slutet av mötet nästa dag hade Morita säkrat en licens att producera "ett Chromatron-rör och en färg-tv-mottagare som använder det."

Sony Chromatron

I början av 1963 skickades Senri Miyaoka till Chromatic-labbet för att ordna överföringen av teknologin till Sony, vilket skulle leda till att Chromatic stängdes. Han var inte imponerad av labbet och beskrev den fönsterlösa källaren som "eländig". Det amerikanska teamet var snabba med att påpeka bristerna i Chromatron-designen och sa till Miyaoka att designen var hopplös. I september 1964 hade en 17-tums prototyp byggts i Japan, men massproduktionsprovkörningar visade på allvarliga problem.

Ibuka förblev en stark anhängare av tekniken och fortsatte med att bygga en ny fabrik för att tillverka dem nära Ōsaki Station i Tokyo . Detta visade sig vara oklokt; i tidiga körningar skulle endast 1 till 3 rör vara användbara av varje 1 000 som produceras. Resten led av inriktningsproblem, med färgerna som bleknade från den ena till den andra över skärmen, omöjligt att fixa efter att röret förseglats. Användbara rör kördes snabbt till Sonys utställningslokaler trots de låga avkastningarna, och Ibuka gör produkten Sonys högsta försäljningsprioritet. Även detta visade sig vara oklokt; de låga avkastningarna innebar att produktionskostnaden var cirka 400 000 yen, men Sony var tvungen att sälja dem för 198 000 yen ($500) för att vara konkurrenskraftiga.

Produktionsproblemen löstes aldrig och ledde till ökande spänningar mellan Ibuka och Morita. I november 1966 Kazuo Iwama för Susumu Yoshida att företaget var nära att ruinera och att teamet måste förbättra avkastningen i slutet av året, annars måste produkten avbrytas. Samtidigt gjorde RCA stora framsteg med att förbättra sin skuggmaskteknik, och nya aktörer som General Electrics " Porta-Color " erbjöd andra fördelar. Sony föll tydligt efter resten av marknaden genom att följa Chromatron-metoden.

Ibuka meddelade slutligen att han personligen skulle leda sökandet efter ett alternativt system. Hans team på 30 ingenjörer och fysiker utforskade en mängd olika tillvägagångssätt i sökandet efter ett unikt Sony-system. Efter att ha läst flera av rapporterna kallade Ibuka in den 29-årige fysikern Miyaoka till sitt kontor tillsammans med Yoshida och frågade honom om hans envapenstrategi kunde fås att fungera. Miyaoka försökte lämna jobbet för en cello-repetition, och sa hastigt att det skulle fungera. Resultatet blev det berömda Trinitron- systemet, som började säljas 1968 och fick stor uppmärksamhet.

Begränsad försäljning

Före försäljningen av de första Trinitron-tv-apparaterna i USA byggdes ett begränsat antal 7-tums Chromatrons och erbjöds till försäljning i USA med start i april 1968 som KV 7010U. Dessa ersattes cirka tre månader senare av KV 7010UA Trinitron-röret. [1]

Sony KV 7010U CRT använde den nyuppfunna Trinitron-pistolen i kombination med Chromatron PDA-trådnät istället för en skuggmask eller bländargrill.

Beskrivning

Det grundläggande konceptet som definierade Chromatron var fokuseringssystemet nära skärmen, som gav den strålupplösning som behövdes för att exakt träffa de individuella färgade fosforremsorna. Rutnätet både fokuserade signalen och styrde den till rätt färger.

Fosforerna silkscreenades på baksidan av röret i remsor som var 2 mil breda med 2 mil breda mellanrum mellan dem och belades sedan med aluminium för att göra skärmen ledande. Eftersom nätet behövde laddas till relativt höga spänningar var aluminiumbeläggningen ganska tjock, vilket dämpade bilden till viss del.

Fosforerna mönstrades i ett RGB-BGR-RGB-mönster. Fokuseringsrutnätet var inriktat så att strålen normalt skulle fokusera ner på de gröna remsorna i mitten av varje par av trådar. För att producera olika färger, säg blå, måste strålen dras åt höger för en pixel och sedan åt vänster för nästa. Eftersom de intilliggande ränderna av fosfor delade en av ledningarna, innebar detta att en enda spänningsinställning skulle producera den blå färgen på två intilliggande pixlar. Eftersom en enda bildruta av färg-TV inte består av en enda färg, var avböjningssystemet tvunget att kontinuerligt varieras när strålen rörde sig över skärmen.

Se även

Anteckningar

[1]

Citat

Bibliografi

  •   John Nathan, "Sony: The Private Life", Houghton Mifflin Harcourt, 2001, ISBN 0-618-12694-5
  • Sergey Shewchuck, "Sammanfattning av forskningsframstegsmötet den 27 september 1951" , UCRL-1563 , Radiation Laboratory, University of California, 14 november 1951, s. 2–4
  • Milton Kaufman och Harry Thomas, "Introduktion till färg-TV", Taylor & Francis
  • Edward W. Herold, "History and development of the color picture tube", Proceedings of the Society of Information Display , Volym 15 Issue 4 (augusti 1974), s. 141–149

Patent


  • US Patent 2 692 532 Cathode Ray Focusing Apparatus", Ernst O. Lawrence, University of California/Chromatic Television Laboratories (original Chromatron-patent)
  • US Patent 2 866 094 "Symmetrical to Asymmetrical Signal Conversion Circuit", Hoffman Electronics
  • US-patent 3 368 105 "Högspänningsströmförsörjningssystem för katodstrålerör som använder skyddande tidsfördröjningsmedel", Sony

Vidare läsning

  • "This is Color TV: A Look at the Record To See What's Ahead", TV-guide , 26 juni till 2 juli 1953, s. 5–7
  • Mark Heyer och Al Pinsky, "Intervju med Harold B. Law", IEEE History Center, 15 juli 1975
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Chromatron&oldid=1109510452 "