Geer tub

Geer -röret var ett tidigt enrörs färg-TV katodstrålerör , utvecklat av Willard Geer. Geer-röret använde ett mönster av små fosfortäckta tresidiga pyramider på insidan av CRT-frontplattan för att blanda separata röda, gröna och blå signaler från tre elektronkanoner . Geer-röret hade ett antal nackdelar och användes aldrig kommersiellt på grund av de mycket bättre bilder som genererades av RCA :s skuggmasksystem . Ändå tilldelades Geers patent först, och RCA köpte en option på det ifall deras egen utveckling inte lyckades.

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 experimentella system sänder hela bildrutor i sekvens, med ett färgat filter (eller " gel ") som roterade framför ett annars konventionellt svartvitt TV-rör. Varje ram kodade en färg på bilden, och hjulet snurrade i synk med signalen så att rätt gel var framför skärmen när den färgade ramen visades. 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.

RCA arbetade längs olika linjer helt och hållet med hjälp av ett luminans-krominanssystem. Detta system kodade eller överförde inte RGB-signalerna direkt; istället kombinerade den dessa färger till en övergripande ljusstyrka, " luminansen ". Luminansen matchade den svartvita signalen för befintliga sändningar, vilket gjorde att den kunde visas på svartvita 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, men den begränsade upplösningen på befintliga uppsättningar gjorde detta osynligt i praktiken. På färguppsättningar skulle signalen filtreras bort och läggas till luminansen för att återskapa den ursprungliga RGB för visning.

Även om RCA:s system hade enorma fördelar, hade det inte utvecklats framgångsrikt eftersom det var svårt att tillverka displayrören. Svartvita TV-apparater använde en kontinuerlig signal och röret kunde beläggas med en jämn avlagring av fosfor. Med luminanskonceptet förändrades 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.

Geers lösning

Charles Willard Geer, då en biträdande professor vid University of Southern California , föreläste om de mekaniska metoderna för att producera färg-TV som man experimenterade med på 1940-talet, och bestämde sig för att ett elektroniskt skannat system skulle vara överlägset, om någon bara skulle uppfinna ett. Hon nämnde det senare för sin fru och svarade "Det är bäst att du blir upptagen och uppfinner det själv".

Geer löste displayproblemet med den nya tillämpningen av optik. Istället för att försöka fokusera elektronstrålarna på små fläckar, fokuserade han dem istället på större ytor och använde enkel optik för att kombinera varje enskild primärfärg på en given plats på skärmen till en enda pixel . Röret var arrangerat med tre separata elektronkanoner, vardera en för rött, grönt och blått (RGB), arrangerade runt utsidan av bildytan. Detta gjorde ett Geer-rör ganska stort; "halsarna" på rören ligger normalt bakom visningsområdet och ger TV:n dess djup, medan i Geer-röret projiceras halsarna runt utsidan av visningsområdet, vilket gör den mycket större.

Skärmens baksida var täckt med en serie små triangulära pyramider präglade på en aluminiumplåt, belagda på insidan av varje yta med färgad fosfor. Rätt inriktad kunde en given elektronstråle bara nå en sida av pyramiderna, träffa den och färdas genom den tunna metallen in i det tjockare fosforskiktet inuti. När alla tre vapnen träffade sina respektive ansikten skapades det färgade ljuset i det inre av pyramiden där det blandades, vilket producerade en riktig färgskärm på den öppna basen, som var vänd mot användaren.

En enorm fördel med Geer-systemet är att det kan användas med vilket som helst av de föreslagna färg-tv-sändningssystemen. CBS marknadsförde ett " fältsekventiellt " system med 144 bilder per sekund som de tänkte visa med ett mekaniskt färgfilterhjul. Samma signal kan visas på ett Geer-rör genom att skicka varje på varandra följande ram till en annan pistol i sin tur. RCA :s "punktsekventiella" system kan också visas genom att demultiplexera signalerna och skicka alla tre färgsignalerna till var och en av de lämpliga kanonerna samtidigt. Svartvita signaler kan visas genom att skicka samma signal, dämpad med 1/3, även till alla tre kanonerna samtidigt.

Att få elektronstrålen att träffa rätt pyramid, och inte omgivande, var ett stort problem för konstruktionen. Strålen från en elektronpistol är normalt cirkulär, så när den riktades mot ett triangulärt mål gick en del av strålen normalt förbi målpyramiden och träffade andra på skärmen. Detta resulterar i överskanning , vilket gör att bilden blir suddig och urtvättad. Problemet var särskilt svårt att lösa eftersom vinkeln mellan strålen och ytorna ändrades när strålarna skannade röret – pyramider nära pistolen skulle träffas i nära rät vinkel, men de på motsatta sidan av röret var i spetsig vinkel. Med tanke på att varje pistol var förskjuten från CRT:s huvudaxel, var det nödvändigt att göra stora geometriska korrigeringar av rastergeometrin under skanningen.

Konkurrerande system

Geer ansökte om patent på sin design den 11 juli 1944. Technicolor köpte patenträttigheterna och startade utvecklingen av prototypenheter i samråd med Stanford Research Institute och spenderade rapporterade 500 000 $ 1950 (ungefär motsvarande 4 miljoner dollar 2005) på utveckling. Systemet rapporterades mycket om vid den tiden, inklusive omnämnanden i Time , Popular Science , Popular Mechanics , Radio Electronics och andra.

Många andra företag arbetade också med färg-tv-system, framför allt RCA . De hade lämnat in patent på sitt skuggmasksystem bara några veckor efter Geer. När Geer och Technicolor informerade RCA om deras patent, tog RCA ut licenser och lade till ytterligare finansiering till projektet som ett "andra järn i elden" om ingen av deras interna utvecklingar skulle fungera.

I head-to-head tester mot andra färg-tv-system för NTSC -färgstandardiseringsansträngningarna som startade i november 1949, gick det inte särskilt bra för Geers tub. Overscan blödde ut färgerna till närliggande pixlar och ledde till mjuka färger och dålig färgregistrering och kontrast. Detta problem var på intet sätt begränsat till Geer-röret; flera olika tekniker demonstrerades på mässan och endast CBS mekaniska system visade sig kunna producera en bild som tillfredsställde domarna. 1950 antogs CBS-systemet som NTSC-standard.

Geer fortsatte att arbeta med överscanningsproblemen under slutet av 1940-talet och in på 1950-talet, och lämnade in ytterligare patent på olika korrigeringar för att förbättra systemet. Andra leverantörer gjorde liknande framsteg med sin egen teknik, och 1953 sammankallade NTSC en panel för att överväga färgfrågan. Den här gången RCA :s skuggmasksystem sig snabbt som överlägset alla andra system, inklusive Geers. Skuggmasken förblev den primära metoden för att bygga färg-tv-apparater, med Sony Trinitron en avlägsen sekund, fram till början av 2000-talet när LCD -teknik ersatte CRT. Samtidigt antogs RCA:s version av färgkodning till en signal som var kompatibel med befintliga svartvita apparater, med modifieringar, och förblev den primära amerikanska tv-standarden fram till 2009, då analog tv stängdes av .

Efter NTSC

Geer fortsatte att arbeta med sitt grundläggande koncept under en tid, såväl som andra tv-relaterade koncept. 1955 ansökte han om ett patent på ett platt TV-rör som använde en pistol anordnad att ligga bredvid bildområdet som sköt uppåt mot toppen. Strålen avböjdes 90 grader av en serie laddade ledningar så att strålen nu färdades horisontellt över baksidan av bildområdet. Ett andra rutnät, placerat bredvid det första, böjde sedan balkarna genom en liten vinkel så att de träffade baksidan av skärmen.

Det verkar inte som om den här enheten någonsin har konstruerats, och arrangemanget av siktelement tyder på att fokusering av bilden skulle vara ett allvarligt problem. Två andra uppfinnare hade arbetat med detta problem var väl, Dennis Gabor i England (mer känd för utvecklingen av hologram ) och William Aiken i USA. Båda deras patent lämnades in före Geer's, och Aiken-röret byggdes framgångsrikt i små antal. På senare tid användes liknande koncept, i kombination med datorstyrda konvergenssystem, för att producera "plattare" system, typiskt för användning av datorskärmar . Sony sålde monokroma TV-apparater med liten skärm med i princip liknande nästan platta CRT-apparater; de användes även för monitorer som sänds utanför. Dessa var dock snabbt undanträngda av LCD -baserade system.

1960 ansökte han om patent på ett tredimensionellt TV-system som använde två färgrör och en tvådimensionell version av hans pyramider. De vertikala kanalerna reflekterade ljuset i två riktningar, vilket ger olika bilder för varje öga.

Patent

• US-patent 2 480 848 , "Color Television Device", Charles Willard Geer/Technicolor Motion Picture Corporation, inlämnat 11 juli 1944, utfärdat 6 september 1949
• US-patent 2 622 220 , "Television Color Screen", Charles Willard Geer/Technicolor Motion Picture Corporation, inlämnat 22 mars 1949, utfärdat 16 december 1952
• US-patent 2 850 669 , "Television Picture Tube or the Like", Charles Willard Geer, inlämnat 26 april 1955, utfärdat 2 september 1958
• US-patent 3 184 630 , "Three-Dimensional Display Apparatus", Charles Willard Geer, inlämnad 12 juli 1960, utfärdat 18 maj 1960

Se även

• Chromatron , en annan tidig färg-TV CRT som inte längre används
• Beam-index rör
• Skuggmask
• Bländargaller

Bibliografi

• Edward W. Herold, "Historia och utveckling av färgbildröret", Proceedings of the Society of Information Display , Volym 15, nummer 4 (augusti 1974), s. 141–149.
• "Teacher's Tube" , Time , 20 mars 1950.

Vidare läsning

• Mark Heyer och Al Pinsky, "Intervju med Harold B. Law" , IEEE History Center, 15 juli 1975