Электронное телевидение - как все начиналось
Для передачи и приема подвижных изображений вначале применялись механические устройства. Но затем от механической системы телевидения пришлось отказаться, так как она не дает возможности осуществить передачу изображений высокого качества.
Упорная работа изобретателей привела к созданию электронного телевидения, которое дает возможность передавать изображения почти с такой же четкостью, какая получается в кино.
Основы электронной системы телевидения заложил русский ученый Б. Л. Розинг. Смелая, дерзкая мечта об электрической передаче изображений подвижных сцен жизни вдохновляла его много лет.
В результате долгих творческих исканий Розинг в 1907 году сделал заявку на устройство «электрического телескопа», а в 1911 году построил его модель.
Идеи Розинга опережали тогдашний уровень развития техники. Их удалось полностью осуществить в практике телевидения лишь спустя 20 лет.
В 1930 году советский физик А. П. Константинов предложил оригинальный проект электроннолучевой трубки для передачи изображения. В следующем году другой советский ученый С. И. Катаев разработал на этом принципе более совершенную передающую телевизионную трубку, которая получила применение на практике и стала называться иконоскопом .
Иконоскоп представляет собой запаянную стеклянную колбу с длинным цилиндрическим горлышком, из которой воздух удален. В широкой части колбы расположена небольшая пластинка, называемая мозаичным фотокатодом, или просто мозаикой.
На тонкую слюдяную пластинку наносится слой изолированных одна от другой микроскопически малых крупинок серебра, диаметром менее сотой доли миллиметра.
Таких серебряных частиц на пластинке мозаики около десяти миллионов. Благодаря обработке цезием они обладают светочувствительностью, т. е. являются миниатюрными катодами отдельных фотоэлементов.
Рис. 1. Как работает иконоскоп, кинескоп.
По своему устройству мозаика напоминает сетчатку человеческого глаза, которая имеет огромное число светочувствительных элементов.
Когда на мозаику иконоскопа проектируется передаваемое изображение, световые лучи выбивают из ее элементов электроны. Теряя отрицательные электрические заряды, каждый элемент заряжается положительно.
Если бы заряды на элементах мозаики получались одинаковыми, их нельзя было бы использовать для электрической передачи изображений. Но в том-то и дело, что элементы мозаики заряжаются по-разному.
Заряд каждого элемента зависит от той силы света, которая действует на его участке. Если на элемент мозаики падает свет от яркой точки изображения, он заряжается сильнее, чем тот элемент, который находится против темной точки этого изображения.
В результате на мозаике получается невидимая «электрическая копия» передаваемой картины, разбитая на множество точек.
Но мало получить «электрическое изображение» на мозаике: его необходимо преобразовать в электрические токи, чтобы передать по радио. Для этого в иконоскопе служит узкий пучок электронов. Как и во всех электроннолучевых трубках, такой пучок создается «электронной пушкой», расположенной в горлышке колбы.
Электроны, вылетающие с поверхности нагреваемого электрическим током катода, собираются в тончайший электронный луч, который направляется на мозаику. Когда этот луч касается электрически заряженных элементов мозаики, они разряжаются и создают в цепи иконоскопа импульсы электрического тока.
При помощи отклоняющего устройства направление луча все время меняется. Он последовательно обегает «электрическое изображение» на мозаике, «читая» его строка за строкой, подобно тому как мы прочитываем страницу книги.
Рис. 2. Так ведется развертка электронного луча в передающей и приемной телевизионных трубках.
В электрической цепи создаются при этом отличающиеся один от другого электрические сигналы. Слабо освещенный элемент мозаики, имеющий небольшой электрический заряд, создает слабый сигнал; более освещенный элемент, имеющий больший заряд, посылает более сильный сигнал. Так в строгом порядке один за другим посылаются электрические импульсы от всех элементов изображения. Изменение яркости превращается в изменение электрического тока.
Эта передача повторяется 25 раз в секунду, и столько же раз электронный луч пробегает по мозаике. Если изображение разбивается на 500 тысяч элементов, то иконоскоп посылает 12 миллионов 500 тысяч отдельных электрических сигналов в секунду.
Встреча бегущего электронного луча с каждым элементом мозаики чрезвычайно кратковременна: она длится менее десятимиллионной доли секунды. Это - мгновение, в течение которого элемент мозаики разряжается. Остальное же время, когда луч бежит по другим элементам, этот элемент под воздействием света заряжается.
Время заряда в 500 тысяч раз превосходит время разряда. Энергия которая накапливается сравнительно долго, расходуется мгновенно, что увеличивает силу электрического сигнала.
Вследствие этого иконоскоп обладает высокой чувствительностью к свету. Она в несколько тысяч раз превосходит чувствительность тех телевизионных передатчиков, которые применялись прежде.
Электрические сигналы изображения, созданные иконоскопом, усиливаются, а затем подаются на радиостанцию, излучающую их в пространство в виде радиоволн.
Для приема изображений служит электроннолучевая трубка, подобная той, которая применяется в радиолокаторах.
Когда на широкое дно трубки, покрытое флуоресцирующим составом, падает пучок электронов, там появляется светящаяся точка. Принимаемые сигналы воздействуют на силу пучка, и яркость точки меняется.
Рис. 3. Схема телевизионной передачи.
Электронный пучок, это послушное «электрическое перо», с изумительной быстротой и точностью выполняет все «приказания», которые приносят радиосигналы. Телевизионная радиостанция управляет «нажимом» этого «пера» и следит за тем, чтобы оно не сбивалось.
В тот момент, когда станция передает темный -элемент изображения, электронный поток слабеет и световая точка на экране меркнет. Когда передается светлый элемент изображения, поток электронов усиливается и световая точка на экране становится ярче.
Под влиянием электрического или магнитного поля электронный пучок быстро передвигается, повторяя все движения электронного луча, пробегающего по мозаике иконоскопа.
Вместе с электронным пучком передвигается и световая точка по экрану. В том же порядке, в каком идет передача элементов изображения, прочерчивает она строку за строкой и 25 раз в секунду воспроизводит всю картину.
Благодаря такой быстроте мы видим не отдельные точки различной яркости, а слитное движущееся изображение.
Большую роль здесь играет так называемое послесвечение экрана. Оказывается, экран трубки светится несколько мгновений даже после того, как перестал действовать электронный луч.
Рис. 4. Схема телевизионного приема.
Изображение пропадает не сразу, а чуть-чуть задерживается на экране. Благодаря этому число передаваемых за секунду отдельных кадров, необходимых для получения слитного изображения, можно снизить, а это очень важно.
Конечно, послесвечение трубки не должно быть большим. Светлая точка на экране должна исчезнуть к тому моменту, когда в это место снова вернется электронный луч. Длительность послесвечения можно менять - она зависит от флуоресцирующего состава, нанесенного на экран трубки.
Продолжение: От черно-белого к цветному телевидению, как это работает.
Источник: Ф. Честнов - "В мире радио", 1954г.