El tubo Geer fue uno de los primeros tubos de rayos catódicos para televisión en color de un solo tubo , desarrollado por Willard Geer. El tubo Geer utilizaba un patrón de pequeñas pirámides de tres lados cubiertas de fósforo en el interior de la placa frontal del tubo de rayos catódicos para mezclar señales separadas de rojo, verde y azul de tres cañones de electrones . El tubo Geer tenía una serie de desventajas y nunca se utilizó comercialmente debido a las imágenes mucho mejores generadas por el sistema de máscara de sombras de RCA . Sin embargo, la patente de Geer fue otorgada primero, y RCA compró una opción sobre ella en caso de que sus propios desarrollos no dieran resultado.
La televisión en color ya se había estudiado antes de que se generalizara la radiodifusión comercial, pero recién a finales de los años 40 se empezó a considerar seriamente el problema. En esa época se proponían varios sistemas que utilizaban señales separadas de rojo, verde y azul (RGB), emitidas en sucesión. La mayoría de los sistemas experimentales transmitían fotogramas enteros en secuencia, con un filtro de color (o " gel ") que giraba frente a un tubo de televisión en blanco y negro convencional. Cada fotograma codificaba un color de la imagen y la rueda giraba en sincronía con la señal, de modo que el gel correcto estaba frente a la pantalla cuando se mostraba ese fotograma de color. Como transmitían señales separadas para los diferentes colores, todos estos sistemas eran incompatibles con los televisores en blanco y negro existentes. Otro problema era que el filtro mecánico los hacía parpadear a menos que se utilizaran frecuencias de actualización muy altas. [1]
La RCA trabajaba de una forma completamente distinta, utilizando un sistema de luminancia-crominancia. Este sistema no codificaba ni transmitía directamente las señales RGB, sino que combinaba estos colores en una cifra de brillo global, la " luminancia ". La luminancia coincidía estrechamente con la señal en blanco y negro de las emisiones existentes, lo que permitía visualizarla en televisores en blanco y negro. Esta era una gran ventaja sobre los sistemas mecánicos propuestos por otros grupos. La información de color se codificaba por separado y se incorporaba a la señal como una modificación de alta frecuencia para producir una señal de vídeo compuesta ; en un televisor en blanco y negro, esta información adicional se vería como una ligera aleatorización de la intensidad de la imagen, pero la resolución limitada de los televisores existentes hacía que esto fuera invisible en la práctica. En los televisores en color, la señal se filtraba y se añadía a la luminancia para recrear el RGB original para su visualización.
Aunque el sistema de RCA tenía enormes ventajas, no se había desarrollado con éxito porque era difícil producir los tubos de visualización. Los televisores en blanco y negro utilizaban una señal continua y el tubo podía recubrirse con un depósito uniforme de fósforo. Con el concepto de luminancia, el color cambiaba continuamente a lo largo de la línea, lo que era demasiado rápido para que cualquier tipo de filtro mecánico pudiera seguirlo. En cambio, el fósforo tenía que descomponerse en un patrón discreto de puntos de color. Enfocar la señal correcta en cada uno de estos pequeños puntos estaba más allá de la capacidad de los cañones de electrones de la época. [2]
Charles Willard Geer, entonces [¿ cuándo? ] profesor adjunto en la Universidad del Sur de California , estaba dando una conferencia sobre los métodos mecánicos de producción de televisión en color con los que se estaba experimentando en la década de 1940 y decidió que un sistema escaneado electrónicamente sería superior si alguien inventara uno. Cuando se lo mencionó más tarde a su esposa, ella le respondió: "Sería mejor que te pusieras a inventarlo tú mismo". [3]
Geer resolvió el problema de la pantalla con la novedosa aplicación de la óptica. En lugar de intentar enfocar los haces de electrones en puntos diminutos, los enfocó en áreas más grandes y utilizó una óptica simple para recombinar cada color primario individual en cualquier lugar dado en la pantalla en un solo píxel . El tubo estaba dispuesto con tres cañones de electrones separados, uno para el rojo, otro para el verde y otro para el azul (RGB), dispuestos alrededor del exterior del área de la imagen. Esto hizo que el tubo Geer fuera bastante grande; los "cuellos" de los tubos normalmente se encuentran detrás del área de visualización y le dan al televisor su profundidad, mientras que en el tubo Geer, los cuellos se proyectaban alrededor del exterior del área de visualización, lo que lo hacía mucho más grande. [4]
La cara posterior de la pantalla estaba cubierta con una serie de pequeñas pirámides triangulares impresas en una lámina de aluminio, recubierta en el interior de cada cara con fósforo de color. Correctamente alineado, un haz de electrones dado sólo podía alcanzar una cara de las pirámides, impactándola y viajando a través del metal delgado hacia la capa de fósforo más gruesa del interior. Cuando las tres pistolas impactaban en sus respectivas caras, la luz de color se creaba en el interior de la pirámide donde se mezclaba, produciendo una pantalla de color adecuada en la base abierta, que estaba frente al usuario. [4]
Una enorme ventaja del sistema Geer es que se podía utilizar con cualquiera de los sistemas de transmisión de televisión en color propuestos. La CBS estaba promocionando un sistema " secuencial de campo " a 144 cuadros por segundo que pretendían mostrar con una rueda de filtro de color mecánica. Esta misma señal se podía mostrar en un tubo Geer enviando cada cuadro sucesivo a un cañón diferente, por turno. El sistema "secuencial de puntos" de la RCA también se podía mostrar desmultiplexando las señales y enviando las tres señales de color a cada uno de los cañones apropiados al mismo tiempo. Las señales en blanco y negro se podían mostrar enviando la misma señal, silenciada en 1/3, y también a los tres cañones al mismo tiempo. [5]
Conseguir que el haz de electrones impactara en la pirámide correcta, y no en las que la rodeaban, fue un problema importante para el diseño. El haz de un cañón de electrones normalmente es circular, por lo que cuando se apuntaba a un objetivo triangular, una parte del haz normalmente pasaba por la pirámide objetivo y golpeaba otras en la pantalla. Esto da como resultado un sobreescaneo , lo que hace que la imagen sea borrosa y descolorida. El problema fue particularmente difícil de resolver porque el ángulo entre el haz y las caras cambiaba a medida que los haces escaneaban el tubo: las pirámides cercanas al cañón serían impactadas casi en un ángulo recto, pero las del lado opuesto del tubo estaban en un ángulo agudo. [6] Teniendo en cuenta que cada cañón estaba desplazado del eje principal del CRT, fue necesario realizar correcciones geométricas importantes a la geometría de la trama durante el escaneo.
Geer solicitó una patente para su diseño el 11 de julio de 1944. [4] Technicolor compró los derechos de patente y comenzó el desarrollo de unidades prototipo en conjunto con el Stanford Research Institute , gastando unos 500.000 dólares en 1950 (aproximadamente el equivalente a 4 millones de dólares en 2005) en el desarrollo. [7] El sistema fue ampliamente reportado en ese momento, incluidas menciones en Time , [3] Popular Science , [5] Popular Mechanics , [8] Radio Electronics , [9] y otros.
Muchas otras compañías también estaban trabajando en sistemas de televisión en color, la más notable fue RCA . Habían presentado una patente para su sistema de máscara de sombras sólo unas semanas después de Geer. Cuando Geer y Technicolor informaron a RCA sobre su patente, RCA obtuvo licencias y agregó más financiación al proyecto como "una segunda arma en el fuego" en caso de que ninguno de sus desarrollos internos funcionara.
En las pruebas comparativas con otros sistemas de televisión en color para los esfuerzos de estandarización del color NTSC que comenzaron en noviembre de 1949, el tubo de Geer no tuvo un desempeño particularmente bueno. El sobreescaneo difuminaba los colores en los píxeles vecinos y conducía a colores suaves y un registro y contraste de color deficientes. Este problema no se limitaba en absoluto al tubo de Geer; se demostraron varias tecnologías diferentes en la feria y solo el sistema mecánico CBS demostró ser capaz de producir una imagen que satisficiera a los jueces. En 1950, el sistema CBS fue adoptado como el estándar NTSC. [1]
Geer continuó trabajando en los problemas de sobreescaneo a lo largo de finales de la década de 1940 y en la de 1950, presentando patentes adicionales sobre varias correcciones para mejorar el sistema. [6] Otros proveedores estaban haciendo avances similares con sus propias tecnologías, y en 1953 el NTSC volvió a convocar un panel para considerar el problema del color. Esta vez, el sistema de máscara de sombra de RCA demostró rápidamente ser superior a todos los demás sistemas, incluido el de Geer. La máscara de sombra siguió siendo el método principal de construcción de televisores en color, con Sony Trinitron en un distante segundo lugar, hasta principios de la década de 2000, cuando la tecnología LCD reemplazó a los CRT. Al mismo tiempo, la versión de RCA de codificación de color en una señal que era compatible con los televisores en blanco y negro existentes también se adoptó, con modificaciones, y siguió siendo el estándar de televisión estadounidense principal hasta 2009, cuando se cerró la televisión analógica .
Geer continuó trabajando en su concepto básico durante algún tiempo, así como en otros conceptos relacionados con la televisión. En 1955 presentó una patente para un tubo de televisión plano que utilizaba un cañón colocado al lado del área de la imagen que disparaba hacia arriba, hacia la parte superior. El haz se desviaba 90 grados mediante una serie de cables cargados, de modo que ahora el haz viajaba horizontalmente por la parte posterior del área de la imagen. Una segunda rejilla, ubicada al lado de la primera, doblaba entonces los haces en un pequeño ángulo para que impactaran en la parte posterior de la pantalla. [10]
No parece que este dispositivo se haya construido nunca, y la disposición de los elementos de puntería sugiere que enfocar la imagen sería un problema grave. Otros dos inventores habían estado trabajando también en este problema, Dennis Gabor en Inglaterra (más conocido por el desarrollo de los hologramas ) y William Aiken en los EE.UU. Sus patentes se presentaron antes que la de Geer, y el tubo de Aiken se construyó con éxito en pequeñas cantidades. Más recientemente, se utilizaron conceptos similares, combinados con sistemas de convergencia controlados por ordenador, para producir sistemas "más planos", normalmente para su uso en monitores de ordenador . Sony vendió televisores monocromos de pantalla pequeña utilizando CRT casi planos básicamente similares; también se utilizaron para monitores de retransmisión en exteriores. Sin embargo, estos fueron rápidamente reemplazados por sistemas basados en LCD .
En 1960 presentó una patente para un sistema de televisión tridimensional que utilizaba dos tubos de color y una versión bidimensional de sus pirámides. [ aclaración necesaria ] Los canales verticales reflejaban la luz en dos direcciones, proporcionando imágenes diferentes para cada ojo. [11]