Кто запатентовал электрический способ передачи изображения

История телевидения. Изобретатели, первый опыт телевещания

Происхождение слова и рождение телевидения

Слово «телевидение» произошло от греческого «теле» (далеко) и латинского «визио» (видение). В нашей стране телевидение прошло огромный путь развития – от механического до электронного и цифрового. Можно утверждать, что ни одно другое средство массовой информации не имеет столь насыщенной и стремительно развивающейся истории.

Сегодня трудно представить, что можно было смотреть изображение не на экране привычного кинескопа, а на вращающемся металлическом диске с отверстиями, через которые свет попадал на установленный напротив фотоэлемент, который превращал его в электрические сигналы. Разложение изображения происходило за счет вращения диска. Быстрое вращение диска позволяло зрителю видеть целую картинку. С этого простого оптико-механического устройства для построчной развертки, изобретенного немецким студентом Паулем Нипковым, и начинается рождение телевидения.

Пауль Юлиус Готлиб Нипков (1860-1940)

Изобретатели, которые внесли свой вклад в развитие телевидения

История телевидения – это история исследований, изобретений, технических экспериментов. У телевидения нет одного изобретателя. С самого начала развитие идей электрической передачи изображений было интернациональным. К началу XX в. было выдвинуто не менее двух десятков проектов, в том числе пять в России, под названиями «телефотограф», «электрический телескоп», «телефот» и т. п.

Так, проект первой в мире телевизионной системы передачи изображений на расстояние был предложен в 1880 г. русским ученым, профессором Порфирием Ивановичем Бахметьевым.

Порфирий Иванович Бахметьев (1860—1913)

Схема, предложенная им, позднее легла в основу телевидения. Для передачи изображения на расстояние, как считал ученый, оно должно быть предварительно разложено на отдельные элементы, затем – элементы последовательно переданы и вновь собраны в единое целое. Такую возможную телевизионную систему Бахметьев назвал «телефотографом». Практически реализовать ее в то время не было возможности, отсутствовала материально-техническая база.

В 1900 г. талантливым экспериментатором Александром Аполлоновичем Полумордвиновым была разработана первая оптико-механическая система передачи цветного изображения названная «телефотом». Система стала важнейшим технологическим открытием. Изобретатель получил привилегию, а разработанный им принцип цветопередачи используется до сих пор.

Александр Аполлонович Полумордвинов (1874-1941)

В 1907 г. профессор Петербургского технологического института Борис Львович Розинг, которого весь мир считает основоположником электронного телевидения, после многолетних опытов запатентовал способ «электрической телескопии», то есть передачи изображений на расстояние с помощью электронно-лучевой трубки. Опыты Розинга были продолжением технологии разложения телевизионного изображения на ряд элементов с передачей по каналам связи и вновь их воссозданием принимающей системой. В применении электронных приборов Розинг видел единственно правильный путь реализации телевидения, и задачу эту, считал он, можно решить лишь при помощи электронного пучка. Этот смелый вывод был сделан ученым в то время, когда сама электроника находилась в зачаточном состоянии. Идеи Розинга получили развитие в разработках его ученика Владимира Зворыкина, эмигрировавшего в 1919 г. в Америку и ставшего там «изобретателем американского электронного телевидения».

Борис Львович Розинг (1869-1933)

Однако еще раньше, в конце XIX в., немецкий изобретатель Пауль Нипков придумал основу для механического телевидения. Будучи студентом, он в 1883—1884 гг. создал систему, идея которой заключалась в использовании диска с отверстиями для разделения изображения на отдельные элементы.

Ходят легенды, что первой жертвой его экспериментов стал журнальный столик, в котором Нипков насверлил множество отверстий, размещенных по спирали Архимеда. Следующей жертвой Нипкова стали его скромные сбережения, отданные на покупку патента, который он получил через год, 15 января 1885 г. Этот патент на «электричес кий телескоп» (позже известный как диск Нипкова), который затем будет широко применяться в механическом телевидении, сделал Нипкова знаменитым, а диск – важным элементом так называемого механического телевидения на протяжении нескольких десятилетий (в нашей стране, например, вплоть до начала 1940-х гг.). Но, получив патент на изобретение, молодой исследователь так и не смог разработать свое устройство, и через 15 лет патент отозван из-за отсутствия интереса к изобретению. К этому времени Пауль Нипков работал уже конструктором в институте Берлине и больше не интересовался темой передачи изображений.

Пройдет еще два десятка лет, прежде чем это изобретение будет востребовано. Ученые и изобретатели Англии, Германии, России, Америки интенсивно вели работы по совершенствованию аппаратуры для передачи движущихся изображений. Для реализации идеи передачи изображения необходим был не только механизм развертки, которым стал диск Пауля Нипкова, но и преобразователь световой энергии в электрическую. Светочувствительный прибор-датчик появился в 1888 г. благодаря работам ученого Московского университета Александра Григорьевича Столетова, доказавшего лабораторными опытами возможность преобразования световой энергии в электрическую. Опираясь на это открытие Столетова, в Петербургском технологическом институте Борис Львович Розинг и сделает впоследствии разработки, которые позволят назвать его основоположником электронного телевидения.

Александр Григорьевич Столетов (1839-1896)

Интересно, что Пауль Нипков впервые увидел практическое применение своего изобретения через 40 лет, в 1928 г., на одной из международных выставок достижений радиотехники в Берлине. «Наконец я могу быть спокойным, –поделился он своими впечатлениями от просмотра механического телевизора. Я видел мерцающую поверхность, на которой что-то двигалось, хотя нельзя было различить, что именно».

Постройка передающего устройства и приемника (с диском Нипкова) активно велась во Всесоюзном электротехническом институте в Москве. Созданная система давала изображение, разложенное на 30 строк (1200 элементов). Профессор П. В. Шмаков так вспоминает первые дни работы аппарата: «Экран со спичечный коробок и передача, которую нам удалось “словить”, – танцующая пара. Она в белом, он в черном. На прощанье она помахала платочком, а он закурил. Был виден дым. Вот и все. Незамысловато, ничего фантастического, но передача преодолела тысячекилометровое пространство, это была маленькая победа человека над пространством, и от одного этого распирало грудь» (Узилевский В. Легенда о хрустальном яйце. Л.: Лениздат, 1965).

Первое опытное телевизионное вещание

Опытное телевизионное вещание с механической системой развертки 30 строк стартовало в 1929-1931 гг. в ведущих странах мира практически одновременно. Формат 30 строк, созданный в Германии, стал фактически международным стандартом.

Газета «Правда» 30 апреля 1931 г. напечатала сообщение: «Завтра впервые в СССР будет произведена опытная передача телевидения (дальновидения) по радио. С коротковолнового передатчика РВЭИ-1 Всесоюзного электротехнического института (Москва) на волне 56,6 метра будет передаваться изображение живого лица и фотографии » (Правда. 1931. 30 апр.). В этой первой публичной телепередаче были показаны сотрудники лаборатории (движущиеся изображения!) и фотографические портреты – без звукового сопровождения, « немые».

После целого ряда опытных сеансов телевизионной связи было решено провести пробные передачи телевизионного вещания. Для этой цели в здание Московского радиотрансляционного узла на Никольской, д. 7, откуда была возможность подачи сигнала на вещательные радиопередатчики и где была оборудована небольшая студия, перенесли аппаратуру из лаборатории Всесоюзного электротехнического института. Первая пробная п ередача состоялась в ночь на 1 октября 1931 г. через радиостанцию Московского совета профсоюзов. Не известно сколько телевизоров принимало ее в тот момент, но современники утверждали, что их было не менее десяти. Передачи стали регулярными. Содержательная сторона этих передач специально не готовилась, это была самодеятельность. А выступать приходилось в темной студии, которая освещалась «бегущим лучом», создаваемым светом мощной кинолампы, закрытой вращающимся диском Нипкова.

Первая отечественная телепередача

Сведения о первой вещательной телепередаче 1 октября 1931 г. попали в центральные газеты и эта дата считается официальной датой начала отечественного телевизионного вещания.

Передачи, адресованные радиозрителям, как тогда называли тех, кто принимал телевизионные передачи, велись на основе твердой программы. Правда, телевизоров было очень мало. Размер экрана не превышал размера спичечного коробка. По нынешним понятиям техника телевидения начала 1930-х гг. выглядит крайне скромной, но именно тогда, в 1931 г., телевидение стало практической реальностью и в этом неоценимая заслуга первопроходцев.

Первый в стране комплект телевизионного оборудования, посредством которого из аппаратной Московского радиовещательного узла шли передачи, был создан выдающимся ученым Павлом Васильевичем Шмаковым. Кстати, ему принадлежит идея использования в качестве ретранслятора самолета, летающего между пунктами передачи сигнала и приема. Эта идея ученого получила свое развитие во время Всемирного фестиваля молодежи и студентов в Москве в 1957 г. и при встрече первого космонавта Планеты Юрия Гагарина в 1961 г.

Павел Васильевич Шмаков (1885-1982)

Механическое телевидение в короткое время получило широкое распространение и стало доступно всем. Передачи принимались радиолюбителями в Томске, Нижнем Новгороде, Одессе, Смоленске, Ленинграде, Киеве, Харькове.

Благодаря тому, что телевидение в нашей стране началось как механическое, идею «видения на расстоянии» удалось распространить гораздо быстрее и шире, чем это позволило бы сделать телевидение электронное.

Так как п ередачи механического телеви дения ведутся на средних и длинных волнах, их можно принимать всюду, и телецентр в Москве мог охватить практически всю террито рию СССР. Передачи же электронного телевидения могут вестись лишь на ультракоротких волнах, которые распространяются только в пределах прямой видимости от антенны передатчика до антенны приемника. Поэтому, если бы советское телевидение начиналось как электронное, интерес к нему могли бы проявлять только жители Москвы и пригородов. Разумеется, такая ограниченность зоны действия телецентра не имела бы возможности широкого распространения идеи телевидения. Интерес к телевидению, разбуженный первыми опытными передачами, стимулировал рост общественной потребности в нем.

Развитие советского телевидения в 1950-е гг.

Чтобы покрыть огромную территорию страны телевизионным вещанием, нужно было либо построить достаточное количество программных телецентров, либо связать города и села сетью кабельных или радиорелейных линий. Развитие советского телевидения в 1950-е гг. пошло по первому пути.

У механического телевидения был один существенный недостаток – очень низкое качество изображения. На столь маленьком экране другого и быть не могло. Чтобы увеличить экран до размера средней фотографии (9 х 12 см), диск в телекамере должен был быть более двух метров в диаметре. Примерно 20 лет электронное и механическое телевидение конкурировали друг с другом, и только к началу 1940 -х гг. последнее вынуждено было уступить дорогу более совершенной и перспективной системе.

В большинстве развитых стран опытные телевизионные передачи через электронные системы ТВ, которые в итоге отодвинули механическое телевидение в сторону, начались в период с 1936 по 1940 г.

Передачи механического телевидения из Москвы прекратились в декабре 1938 г. с запуском нового телецентра на Шаболовке, основанного уже на электронных принципах.

Автор: Костоусов Владимир Порфирьевич, «Телевидение в лицах, цифрах и событиях».

Источник

Способ электрической передачи изображений на расстояние или электрической телескопии Советский патент 1932 года по МПК H04N5/30

Описание патента на изобретение SU27404A1

Существующие способы передачи изображений, основанные на работе пустотелых фотоэлементов, обладают двумя существенными недостатками. Во-первых, они требуют больших степеней усиления фототоков, доходящих до миллиона раз, во-вторых, вследствие необходимости применения вместо постоянного освещения прерывистого освещения, с целью получения так называемой «световой частоты, при передаче образуются весьма широкие диапазоны частот, превосходящие диапазоны, которые встречаются в радиотелефонии, в несколько раз. Предлагаемое изобретение имеет целью уничтожение обоих недостатков путем применения газонаполненных, допускающих ионный разряд фотоэлементов, работающих при их электрическом состоянии, определяемом тонкой их статической характеристики, лежащей близ нижней или верхней границы области возникающих в этих фотоэлементах незатухающих колебаний.

На чертеже фиг. 1 изображает передаточной и приемной станций; фиг. 2-статические характеристики фотовлемента.

Вместо пустотных элементов при предлагаемом способе применяются газона- полненные, допускающие ионный разряд, фотоэлементы со щелочными металлами, наполненные инертными газами, парами иода и пр., при чем используется та часть их характеристики, которая соответствует разряду в фотоэлементе. При таких условиях получается, как известно, значительно больший ток, чем в пустотных фотоэлементах, и усиление требуется значительно меньшее. При условиях ионного разряда (на фиг. 2 эта часть характеристики обозначена АВ> ток проходит через фотоэлемент также и в темноте, обыкновенно в форме прерывистого разряда определённой частоты в зависимости от электродвижущей силы, приложенной к цепи фотоэлемента, сопротивления этой цепи и ее емкости. Таким образом, освещение фотоэлемента вызывает не возникновение в нем тока, как в пустотных приборах, а изменение уже существующего тока, преимущественно же изменение характера его колебаний.

На основании опыта автор указывает, что это изменение колебаний иожнр получить в очень резкой форме, а именно

так, что в темноте колебания тока возникают, при освещении же они исчезают, т.-е. прерывистый ток, существующий в темноте, превращается при освещении в постоянный ток. Для этой цели необходимо только подобрать электродвижущую силу н сопротивление цепи так, чтобы напряжение на фото-элементе определялось некоторой точкой С, лежащей на характеристике очень близко к нижней границе А области колебаний АВ (фиг. 2). Тогда, как показано на фиг. 2, при освещении фотоэлемента напряжение на нем определяется другой точкой Д которая лежит на характеристике, соответствующей режиму освещения (ниже нижней границы области колебаний). Таким образом, получается, . что освещение как бы тушит колебания, возникающие в фотоэлектрической цепи в темноте. Это обстоятельство составляет характерную особенность предлагаемого способа передачи изображений:, при нем передаче подвергаются в сущности не светлые, а темные части изображений (такой способ особенно выгоден для передачи заштрихованных рисунков, кроков, факсимиле, рукописей, печати и пр.). При применении этого способа передачи, когда-используется явление незатухающих колебаний в фотоэлементе, нет необходимости применяу в передатчике прерывистое освещение. Эффект, который вызывается этим освещением при обыкновенных способах передачи, здесь получается сам собой, благодаря указанному явлению. При этом размеры частоты могут быть подобраны простым изменением электродвижущей силы фотоэлектрической цепи, ее сопротивления и емкости.

Благодаря возникновению колебаний только при передаче темных частей изображения диапазон частот получается весьма небольщой и все передаточные и приемные устройства могут быть рассчитаны только для пропускания этого диапазона.

Подобно описанному ионному способу передачи темных частей изображения, возможен способ для непосредственной передачи не темных, а светлых частей его. Ссылаясь на опыты, автор указывает, что если подобрать условия сети

так, чтобы электрическое состояние фотоэлемента определялось в темноте и при освещении точками, лежащими близ верхней границы области колебаний на характеристике фотоэлемента, то можно получить обратный эффект сравнительно с предыдущим: „тушение колебаний не светом, а темнотой.

Устройство для осуществления описанного способа передачи изображений или электрической телескопии состоит в следующем (фиг. 1). Лучи света от источника 1 концентрируются линзой 2 на отдельных точках оригинала, помещенного на барабане 4, приводимом во вращательное и поступательное движение, и после отражения от оригинала воспринимаются фотоэлементом 3. При помощи двух потенциометров 5 и 6, движущихся соответственно вращательно и поступательно синхронно с барабаном 4, посылаются через посредство усилителей 7, модуляторов 8, генераторов 9 и фильтров 10 в общую антенду два тока, периодически изменяющиеся в своей силе, из которых один имеет периодом время поворота барабана, и синхроничен с вращением этого последнего, а второй имеет периодом время поступательного перемещения того же барабана и синхроничен с этим перемещением. Эти токи, принятые на прием, ной станции, разделенные друг от друга фильтрами 10 и пропущенные через усилители высокой частоты 11 и детекторы 12 и усилители низкой частоты 13, действуют: один электромагнит 15, а другой-на конденсатор 16.

Эти последние приемники действуют в свою очередь на катодный пучок трубки Брауна 14, при чем таким образом, что под влиянием магнитного поля первого и электрического поля второго катодный пучок перемещается по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Так как эти поля изменяются пропорционально напряжениям на потенциометрах 5 и 6, а эти последние изменяются синхронно с вращением барабана и с его поступательным двийсением, то катодный пучок перемещается вдоль двух координатных осей синхронно с поступательным движением барабана с одной стороны и с вращательным движением его с другой стороны. Так как

далее этот пучок надает на флуоресцирующий экран 18 и, будучи сжат при помощи соленоида 17, образует на экране светящуюся точку, то и эта последняя совершает по экрану движение по двум осям синхронно с поступательным и вращательным движением барабана 4.

Таким образом, на экране вычерчивается ряд параллельных, близко расположенных друг к другу, линий, число которых равно числу оборотов барабана. Однако, эти флуоресцирующие линии представляют собою сплошные светящиеся линии только в том случае, когда мимо фотоэлемента проходят светлые части передаваемого оригинала. Всякий же раз, когда на пути лучей, в том месте, где на оригинал падают лучи света от лампы 1, становится темный участок и упавшие на него лучи не отражаются и не освещают фотоэлемента 3, в этом последнем возникают упомянутые выше незатухающие колебания. Эти последние, пройдя сквозь конденсатор 19 и через передающую и приемную радиоустановку, действуют на приемной станции через посредство конденсатора 16 на катодный пучок так, что под влиянием их пучок отклоняется за пределы экрана 18. Вследствие этого на светящихся линиях происходят перерывы, которые являются изображениями передаваемых темных участков оригинала.

Кроме этого приема модуляции света на приемной станции возможен еще и следующий. Вышеуказанные незатухающие колебания в фотоэлементе передатчика не детектируются на приемной станции, а соответственно усиленные, действуют через посредство конденсатора или электромагнита на катодный пучок, при чем на пути этого последнего помещается диафрагма с отверстием. Это отверстие помещено таким образом, что оно пропускает пучок лишь при неподвижном , положении последнего. При этом отверстие имеет площадь, равную поперечному сечению пучка. Поэтому, когда пучок колеблется под действием колебаний фотоэлемента, то след этого пучка на плоскости диафрагмы растягивается в полоску большей или меньшей длины, в зависимости от амплитуды колебаний, и средняя сила той части катодного пучка, которая проходит через отверстие, т.-е, число электронов, пролетающее сквозь отверстие в единицу времени-уменьшается,Вместе с тем действие пучка на экран и яркость флуоресцирующего пятна соответственно ослабевают. Этот прием имеет то преимущество, что дает возможность передавать не только черно-белые рисунки, но и тоновые.

1. Способ электрической передачи изображений на расстояние или электрической телескопии, при котором используются газонаполненные, допускающие ионный разряд, фотоэлементы (с инертными газами, парами иода и пр.)для последовательного воспринятия ими лучей от светлых и темных участков рисунка или передаваемого ориги.нала, отличающийся тем, что при посредстве соответственно подобранных в фотоэлектрической цепи электродвижущей силы омического и индуктивного сопротивлений заставляют указанные фотоэлементы работать при их электрическом состоянии, определяемом точкою их статической характеристики, лежащей вблизи нижней или верхней границы области возникающих в этих фотоэлементах незатухающих колебаний (фиг. 1).

2. Устройство для осухйествления способа поп, 1, отличающееся применением: а) на передаточной станции-фотоэлектрической цепи, состоящей из последовательно включенных фотоэлементов 3, батареи и переменного сопротивления с параллельно присоединенным к этому последнему или к фотоэлементу переменным конденсатором и б) на приемной станции-назначенного для произведедения изображения катодного осциллографа, снабженного конденсатором 16, включенным в усилительную цепь для воспринятия колебаний, возникающих в фотоэлементе 3, с той целью, чтобы при появлении Зтих колебаний катодный пучок отклонялся за пределу флуоресцирующего экрана 18 или другого подобного приспособления (фотографическая пластинка и пр.).

3.Видоизменение устройства по п. 2, etлвяaющeecя тем, что осциллограф для воспроизведения изображения включен таким образом, чтобы катодный пучок при появлении колебаний совершал большие колебания с.целью значительного ослабления его действия.

4.Видоизменение устройства по п.п. 2 и 3, отличающееся тем, что вместо конденсатора 16 применен электромагнит 15.

5. Видоизменение устройства по п. п. 2, 3 и 4, отличающееся тем, что между конденсатором или электромагнитом и экраном для получения на нем изображения, так помещена диафрагма с отверстием, равным, приблизительно, сечению пучка, чтобы при отсутствии колебаний пучок проходил сквозь отверстие полностью, а при возникйбвении колебаний только частично.

Источник