Vysílací televizní trubice

Televizní přenosová trubice  je elektrovakuové zařízení, které převádí pohyblivý obraz na elektrické signály. Patří do třídy katodových zařízení . Hlavní součást televizních kamer a videokamer používaných před příchodem polovodičových světlocitlivých matric .

Klasifikace

Vysílací televizní trubice (PTT) podle typu fotoelektrického jevu fotocitlivého cíle se dělí na zařízení:

• pomocí externího fotoelektrického jevu,

• bez akumulace náboje nebo okamžité akce ( disektor , Braudeova trubice ),
• s akumulací náboje ( ikonoskop , superikonoskop , ortikon, superortikón ),

• pomocí vnitřního fotoelektrického jevu ( vidicon ).

Jak to funguje

Zpočátku na vnějším fotoelektrickém jevu , později na vnitřním. Nejznámějšími představiteli v pořadí vzhledu jsou ikonoskop, superortikon, vidikon.

Neměnnými součástmi vysílacích televizních trubic byly světlocitlivý terč, na který se promítal obraz a v němž se hromadily náboje, a dělo s elektronovým paprskem, které terč skenovalo. K akumulaci nábojů docházelo po celou dobu snímku a čtení bylo téměř okamžité, s průchodem elektronového paprsku. U televizního vysílání je poměr doby akumulace k době čtení asi půl milionu. Cíl byl snímán vychylováním elektronového paprsku magnetickým polem jako v kineskopu. Pro zvýšení citlivosti a odstupu signálu od šumu byly do konstrukce zavedeny další prvky, například přenosová sekce, což byl opticko-elektronický převodník. V tomto případě to nebylo světlo, které dopadalo na cíl, ale urychlené elektrony vyražené z fotokatody. Činnost vysílacích katodových zařízení je založena na fotoelektrickém jevu a spočívá zaprvé ve vytvoření elektronického obrazu (zpravidla ve formě potenciálního reliéfu) odpovídajícího obrazu procházejícího světla a zadruhé ve uspořádané přepínání prvků tohoto obrázku. Zařízení vysílající elektronový paprsek patří do třídy fotoelektronických zařízení. V případě vnějšího fotoelektrického jevu slouží jako převádějící světlocitlivý prvek fotokatoda, která působením světla dopadajícího na fotovrstvu emituje elektrony (viz Fotoelektronická emise ); v případě vnitřního fotoelektrického jevu fotocitlivý terč, který při osvětlení mění svou elektrickou vodivost (viz Fotovodivost ). Přepínání obrazových prvků se obvykle provádí elektronovým paprskem, který postupně obíhá všechny části cílového povrchu; v tomto případě je obraz rozložen na několik stovek řádků, které tvoří televizní rastr (každý řádek lze považovat za sekvenci samostatných elementárních částí obrázku).

Podle způsobu tvorby obrazového signálu se rozlišují vysílací katodová zařízení přímého (okamžitého) působení a s akumulací náboje. U zařízení prvního typu je velikost elektrického signálu odpovídající danému elementárnímu úseku přenášeného obrazu úměrná okamžité hodnotě (v době přenosu) lokálního osvětlení úseku fotocitlivého prvku; v zařízeních druhého typu - integrální hodnota osvětlení oblasti fotocitlivého prvku během přenosu celého obrazu (daného rámce). Během této doby vlivem fotoelektrického jevu vzniká na terči rozložení nábojů a potenciálů (potenciální reliéf), odpovídající rozložení osvětlení objektu.

Čtení informací se provádí elektronovým paprskem , který „běží“ podél cíle řádek po řádku. Samotný paprsek je uzavřen k výstupnímu okruhu elektronky. V důsledku toho bude elektrický signál na výstupu plně odpovídat rozložení jasu objektu, na který je nasměrován optický systém vysílací kamery .

Historie

Hlavními milníky ve vývoji přenosových elektronek byly následující typy, uvedené v chronologickém pořadí:

V SSSR byli prvními vynálezci vysílacích elektronek:

• Chernyshev A. A. , který navrhl prototyp vidikonu již v roce 1925 [1] ,
• A. P. Konstantinov, který koncem roku 1930 navrhl projekt TV vysílací elektronky s akumulací a přepínáním nábojů elektronovým paprskem na základě vnějšího fotoelektrického jevu [2] ,
• Kataev S. I , který v roce 1931 navrhl dýmku podobnou ikonoskopu Zworykin [3] ,
• Grabovsky B.P., který jako první v historii sestavil model plně elektronického televizního systému: s elektronickým systémem pro příjem i vysílání obrazu [4] ,
• Shmakov P.V., který vylepšil ikonoskop,
• Timofeev P.V., který v roce 1933 spolu se Šmakovem vytvořil superikonoskop [5] ,
• Braude G.V. , který v roce 1934 vytvořil zařízení zvané statotron („Braudeova trubice“) [6] , a trubici - předchůdce superortikonu [7] .

V roce 1969 bylo v SSSR vyrobeno 50 typů vysílacích televizních elektronek [8] . PTT byly používány jako senzory videosignálu až do 90. let 20. století. V 70. letech 20. století byly nahrazeny nábojově vázanými polovodičovými převodníky světla na signál ( CCD ). V roce 2000 se používaly pouze ve vysoce specializovaných zařízeních, například při ultra-vysokorychlostním fotografování , a v masovém používání byly zcela nahrazeny polovodičovými obrazovými snímači .

Původ jména

Slovo „pipe“ v názvu je pauzovací papír z angličtiny.  elektronka , která dlouhou dobu označovala všechna vakuová elektronická zařízení . Ve skutečnosti měly pouze vidikony tvar "trubice" , zbytek zařízení byl umístěn ve skleněných válcích poměrně složitého a někdy asymetrického tvaru.

Rozměry vysílacích televizních trubic byly velmi velké, až půl metru na délku, se světlocitlivým terčem o velikosti asi 1 decimetr. Pokrok přispěl ke zmenšení rozměrů, nejoblíbenější ve studiových kamerách byly elektronky o průměru 1 palec a půlpalcové vidikony byly vyvinuty i pro použití v domácnosti a zpravodajské technice. K ostření i k vychylování paprsku bylo zpravidla využíváno magnetické pole, proto byly rozměry kamery dodatečně zvětšeny systémem ostření-vychylování.

Zajímavosti

• Navzdory tomu, že elektronky se v televizi téměř dvě desetiletí nepoužívají, rozměry matric v moderních fotoaparátech se počítají v průměrech elektronek se stejnou velikostí světlocitlivého terče. To znamená, že 1-palcová matrice je znatelně menší než 1 palec diagonálně , protože to byl vnější průměr skleněné nádoby pro odpovídající vidikon. Velikost takové matrice je přibližně 10 × 13 mm a úhlopříčka je přibližně 17 mm, to znamená přibližně 2/3 palce. Bylo to provedeno kvůli kompatibilitě optiky „starých“ fotoaparátů a „nových“.
• Pokud je pro příjem televizních trubic (kinoskopů) důležité vysoké anodové napětí (až 50 kV) a vysoký proud elektronového paprsku (až 1 mA), aby bylo dosaženo vysokého jasu a kontrastu obrazu, pak pro přenos elektronky se naopak tyto hodnoty snaží pro dosažení vysoké citlivosti snížit na hodnoty, při kterých je ještě možná fokusace a vychylování elektronového paprsku (100-300 V a 10-50 μA).

Viz také

• crop faktor

Poznámky

1. ↑ Patent č. 5598 (SSSR). Vysílač v přístroji pro elektrický teleskop / A. A. Chernyshev. Vyhlášeno 12.11.25. Vydáno 30.06.28.
2. ↑ Certifikát autorských práv č. 39830 (SSSR). Vysílací zařízení pro vidění na velkou vzdálenost / A. P. Konstantinov. Nárokováno 28.12.30. Vydáno 30. 11. 2034. K realizaci nedošlo kvůli technickým potížím.
3. ↑ Autorské osvědčení č. 29865 (CCCP). Zařízení pro přenos pohyblivých obrazů / S. I. Kataev. Deklarováno 24.09.31. Vydáno 30.02.33.
4. ↑ Přihláška ze dne 11. 9. 1925 č. 4899 a vydán patent č. 5592 z 30. 8. 1928.
5. ↑ Certifikát autorských práv č. 45648 (SSSR). Zařízení pro přenos dalekozrakosti / P. V. Shmakov, P. V. Timofeev. Deklarováno 28.11.33. Vydáno 31.01.36.
6. ↑ Certifikát autorských práv č. 44955 (SSSR). Metoda skenování obrazových řádků / GV Braude. Deklarováno 09.09.34. Vydáno 30.11.35.
7. ↑ Certifikát autorských práv č. 55712 (CCCP). Katodová vysílací televizní trubice / GV Braude. Deklarováno 02/03/38. Vydáno dne 30.09.39.
8. ↑ Technika kina a televize, 1970 , s. 45.

Literatura

• Zhigarev A. A., Shamaeva G. G. Elektronová a fotoelektronická zařízení. - M . : Vyšší škola, 1982. - 464 s. — ISBN 10000033-3030.
• A. P. Nefediev, V. A. Urvalov. Vysílání a příjem televizních trubic // " Technologie kina a televize ": časopis. - 1970. - č. 6 . - S. 43-49 . — ISSN 0040-2249 .
• Ortikon / A. A. Žigarev // Nikko - Otolity. - M .  : Sovětská encyklopedie, 1974. - ( Velká sovětská encyklopedie  : [ve 30 svazcích]  / šéfredaktor A. M. Prochorov  ; 1969-1978, sv. 18).