очень просто работает. В любой момент времени засвечивается только одна точка на экране. Точка "бежит" по экрану отрисовывая строчку, далее переходит в начало следующей строки и так далее на весь кадр. Сточек на телевизоре 625. За счет инертности нашего зрения мы видим полную картинку кадра.
Итак, если взять за основу отсчета частоту синхронизации, можно вычислить в каком месте экрана была точка когда её сигнал считал фотодиод пистолета и перевести эти координаты на геймплей. Примерно так: когда нажал выстрел на пистолете луч отрисовывал точку в средине летящей утки.
При этом не обязательно пользоваться лучом кинескопа как источником сигнала, можно "стреллять" в рядом стоящую лампу. Только при этом, чтобы попадать нужно самому засинхронизироваться от генератора строчной развертки