Схематическое изображение передающей телевизионной трубки типа ортикон, помещенной в систему электромагнитных катушек.

Снаружи трубку охватывает длинная электромагнитная катушка — соленоид. Через катушку пропускают постоянный ток, и образующееся магнитное поле позволяет довести толщину электронного луча до очень малой величины[36]. Между этой катушкой и баллоном трубки устанавливают еще две пары катушек, которые называются отклоняющими. В каждой паре протекает переменный ток особого вида. Под воздействием двух электромагнитных полей, создаваемых токами, протекающими через две пары отклоняющих катушек, осуществляется отклонение луча в двух взаимно-перпендикулярных направлениях. Скорости отклонения луча по горизонтали и по вертикали различны.

Одна пара катушек, обеспечивающих отклонение по вертикали, заставляет электронный луч медленно и равномерно смещаться по мозаике сверху вниз, а затем очень быстро возвращаться в исходное положение. Другая пара катушек отклоняет луч с равномерной скоростью по горизонтали слева направо, а затем мгновенно возвращает его назад, на левый край.

Частота тока в катушках вертикального отклонения во много раз меньше частоты тока, протекающего через катушки горизонтального отклонения. Поэтому и скорость движения луча по вертикали во много раз меньше, чем скорость движения по горизонтали. И, следовательно, электронный луч прочертит на мозаике столько горизонтальных строк (фактически они несколько наклонены вправо вниз), во сколько раз скорость движения вдоль строки превышает скорость смещения по вертикали, или, как говорят, по кадру.

Подобный метод последовательного разложения, развертки изображения на элементы с помощью электронно-лучевой трубки был предложен в России в 1907 году изобретателем Борисом Львовичем Розингом (1869–1933 гг.).

Итак, электронный луч, падающий на мозаику, выполняет роль проводника, контакта, последовательно замыкающего цепи всех элементарных фотоэлементов. Каждый из них, испуская электроны под воздействием света, накапливает положительный заряд. Такое накопление происходит в каждом из зерен мозаики. Оно длится между двумя последующими моментами, в которые на данное зерно падает электронный луч. Время, в течение которого электронный луч упирается в данное зерно, очень мало[37]. Но его вполне достаточно, для того чтобы термоэлектроны луча полностью заместили излученные фотоэлектроны и свели положительный заряд зерна мозаики к исходному, нулевому.

Как только луч покинет элементарный фотокатод, последний вновь начнет испускать фотоэлектроны. В единицу времени он отдает их тем больше, чем он ярче освещен. Такой попеременный процесс отдачи фотоэлектронов и их восполнения термоэлектронами происходит на каждом из зерен мозаики в течение всего времени телевизионной передачи.

Так как освещенность всех зерен мозаики различна, то различной будет и убыль электронов. Следовательно, количество электронов, забираемых у луча, будет меняться при движении его от одного элементарного фотокатода к другому. И так как луч движется непрерывно, то это количество меняется непрерывно. В результате создается пульсирующий ток, который и представляет собой не что иное, как сигналы изображения, закодированные тем же шифром, что и раньше.

Эти сигналы усиливаются с помощью электронных усилителей. В них дополнительно вводятся сигналы, определяющие начало движения в горизонтальном направлении (по строкам), и сигналы, определяющие начало движения луча по вертикали (по кадру). Такие сигналы называются синхронизирующими, так как они нужны для того, чтобы заставить электронный луч в приемной трубке, в обычном телевизионном кинескопе, отклоняться строго в соответствии, синхронно с лучом передающей трубки.

Сигналы изображения и синхронизирующие сигналы передаются по радио или по специальному кабелю к приемникам изображения — к телевизорам.

Ортикон был описан здесь столь подробно лишь потому, что на его примере можно проще всего объяснить важные принципы работы передающих трубок. Но ортикон не является ни единственным, ни лучшим среди своих «собратьев». В настоящее время есть значительно лучшие типы трубок.

Первой трубкой, успешно использовавшейся в телевидении, был так называемый иконоскоп. В настоящее время он почти вышел из употребления и заменен более совершенным супериконоскопом[38]. Трубки этого типа широко применяются при передаче из студий и теперь. За много лет своего существования супериконоскоп очень хорошо отработан и освоен промышленностью. С его помощью можно получать изображения высокой четкости и с очень хорошим воспроизведением полутонов. Но у него есть один очень большой недостаток— малая чувствительность, столь малая, что для нормальной работы телевизионной камеры требуется очень большая освещенность передаваемой сцены. Практически ее можно обеспечить только в телестудии с помощью специальной осветительной аппаратуры. Другой недостаток супериконоскопа состоит в том, что он громоздок, имеет сложную форму и плохо вписывается в конструкцию камеры.

Уже известная вам трубка ортикон по чувствительности и четкости мало отличается от супериконоскопа и тоже применяется в телевизионном вещании. Особенно популярна она в Англии.

В конце 40-х годов появилась новая трубка — суперортикон, обладающая исключительно хорошими параметрами. Главный из них — чувствительность— столь высок, что изображение хорошего качества может быть получено в сумерки или даже при лунном освещении. Четкость изображения, даваемого этой трубкой, также очень высокая: она может быть доведена даже до 1000 строк. Суперортикон имеет хорошую конструктивную форму, но его габариты тоже велики (длина примерно 500–600 миллиметров, а наибольший диаметр 50–60 миллиметров). Кроме того, мы не должны забывать о системе катушек, охватывающих трубку. Они тоже занимают много места и весят добрый десяток килограммов. К недостаткам суперортикона следует отнести и очень большую сложность эксплуатации, высокую стоимость, малый срок службы и малую прочность — он очень плохо переносит сильные удары, сотрясения и вибрации.

И все-таки его достоинства искупают все эти серьезные недостатки. Суперортикон считается и еще долго будет одной из наилучших трубок для применения в тех случаях, где на первом месте стоит чувствительность. В телевизионном вещании трубки типа суперортикон имеют весьма широкое распространение.

Суперортиконам скоро минет двадцать лет, но, несмотря на это, их продолжают непрерывно совершенствовать. И в самое последнее время добились новых больших успехов. Не так давно появились новые суперортиконы, чувствительность которых столь высока, что во много раз превосходит чувствительность человеческого глаза. Усовершенствовать суперортикон помог наш старый знакомый — электронно-оптический преобразователь. Его использовали для того, чтобы он проектировал на суперортикон уже усиленное по яркости изображение.

Передающие телевизионные трубки: суперортикон, обычный и миниатюрный видиконы. Длина суперортикона примерно 0,5 метра; длина миниатюрного видикона меньше 10 сантиметров.

Все перечисленные до сих пор трубки были основаны на явлении внешнего фотоэффекта. Но мы знаем, что овладение внутренним фотоэффектом позволило инженерам и ученым создать различные устройства, аналогичные по своему назначению устройствам с внешним фотоэффектом. Значит, мы вправе ожидать, что могут быть созданы и телевизионные передающие трубки, основанные на внутреннем фотоэффекте. И такое предположение оказывается справедливым.

Такие трубки были действительно разработаны. Первые их образцы появились в начале 50-х годов. Их свойства столь хороши, что и в настоящее время они являются не только самыми распространенными, но и самыми любимыми трубками всех телевизионщиков. Трубки такого типа носят название «видикон».