БЕСІДА ДЕВ'ЯТНАДЦЯТИЙ. КОЛЬОРОВІ ТЕЛЕВІЗОРИ
В ході цієї бесіди Любознайкін пояснює своєму другові, як влаштовані і як працюють електронно-променеві трубки, на екранах яких з'являється кольорове зображення. Потім він розповідає про різні способи, які використовуються для передачі на одній піднесе обох цветоразностних сигналів. На закінчення Любознайкін розглядає використовується в системі SECAM хитромудрий пристрій - лінію затримки.
Кольоровий телевізор, сконструйований Незнайкіна
Незнайкин. - На цей раз, мій любий друже, ми можемо помінятися ролями. Сьогодні я хотів би пояснити тобі, як приймають кольорові телевізійні зображення.
Любознайкін. - Чи не прочитав ти книгу з цього питання?
Н. - Ні, але я багато думав про оповіданні твого дядечка. І без якого б то не було праці здогадався, як при прийомі відновлюються кольорові зображення.
Тут, як і у всіх розділах фізики, ми скористаємося принципом оборотності явищ. Отже, головною частиною приймача повинні служити три кінескопа, інтенсивність електронних променів яких, а значить, і інтенсивність випромінюваного ними світла управляється сигналами R, G і В, Отриманими після декодування і поданими на модулятори цих кінескопів. В цьому телевізорі один кінескоп відтворює червону складову зображення, другий - зелену і третій - синю. Перед кожним з цих трьох кінескопів встановлений відповідний кольоровий фільтр. Всі три складові за допомогою звичайних і дихроїчних дзеркал через один об'єктив проектуються на екран, де, накладаючись один на одного, вірно відтворюють кольорове зображення.
Пристрій з кінескопів, фільтрів і дзеркал ідентично тому, що описав твій дядечко, коли говорив про кольоровий передавальної телевізійної камері. Досить на наведеному їм малюнку змінити напрямок стрілок на протилежне, і ми отримаємо схему відтворюючого пристрою. Хіба я не правий?
Кольоровий кінескоп з тіньовою маскою
Л. - На жаль, дорогою Незнайкин, повинен тебе засмутити, але така система ніколи не використовувалася. Її складність, занадто великий обсяг апаратури і висока вартість не дозволили б оснастити нею мільйони кольорових телевізорів.
Зображення відновлюється за допомогою тільки однієї електронно-променевої трубки. Найбільшого поширення набула модель, яка містить три електронні гармати.
Н. - Мушу визнати, що я не думав про таку можливість. Кожна з цих гармат, безсумнівно, служить для створення одного з компонентів для триколірного способу відтворення кольору. Один з модуляторів отримує сигнал R, другий - G, а сигнал В подається на модулятор третьої електронної гармати. Але що ж відтворює кожен з трьох основних кольорів? Чи використовують тут спеціальні фільтри?
Л. - Ні, Незнайкин. Три основні кольори випромінює сам люмінесцентний екран кінескопа. Для цієї мети він складається з величезного безлічі люмінесцентних точок, званих люминофорами, які розташовуються групами по три елементи. Кожна з таких груп (їх називають тріадами) містить три люмінофора: один світиться червоним світлом, другий - зеленим, а третій - синім.
Н. - Скільки ж таких тріад містить екран кінескопа?
Л. - Близько 500 000.
Н. - Чи можливо це? У цьому випадку загальна кількість люмінофорів, розташованих на екрані, має становити 1500000. Який же діаметр має кожен з них?
Л. - Він трохи перевищує 0,4 мм.
Н. - Елемент дійсно не дуже великий. У мене виникає питання, яким же чином вдається направити на кожен люмінофор електронний промінь, відповідний його кольором. Цим я хочу сказати, як досягти, щоб на все червоні люмінофори потрапляв тільки електронний промінь, що виходить з гармати, на модулятор якої подаються напруги R; як зелені люмінофори бомбардуються гарматою, керованої напругою G, і як забезпечують, щоб на сині люмінофори потрапляли тільки електрони з гармати, керованої сигналами В.
Мал. 211. Шлях електронних одержанні, які, проходячи через отвір в масці, потрапляють на люмінофори відповідного їм одного з трьох основних кольорів.
Л. - Для цього позаду екрану, на відстані близько 15 мм від нього, встановлюють так звану тіньову маску (рис. 211). Це дуже тонка сталева пластина, в якій зроблено стільки отворів, скільки тріад на екрані. Кожне отвір діаметром 0,25 мм розташовують навпроти центру кожної з тріад люмінофорів.
Н. - Скажи мені, як же розташовані в кінескопі ці три електронні гармати?
Л. - Вони розташовані навколо осі кінескопа під кутом 120 ° один до одного.
Н. - Ясно! Тепер я здогадався, як працює цей кінескоп. З гармати R через маску видно лише червоні люмінофори. Точно так же промені, що випускаються гарматою G, проходячи через отвори в масці, потрапляють лише на зелені люмінофори. Така ж картина характерна і для гармати В (рис. 212).
Л. - Браво, Незнайкин! Ти дуже добре зрозумів роль маски і встановив виняткові зв'язку між люминофорами кожного кольору і відповідної гарматою. Врахуй, що в дійсності кожен електронний промінь має діаметр, значно більший діаметра отвору в масці; тому він одночасно проходить через кілька сусідніх отворів, потрапляючи при цьому тільки на люмінофори одного кольору.
Н. - Я думаю, що значна частина електронів кожного променя не може пройти через отвори і осідає на самій масці. Чи так це?
Мал. 212. Схематичне зображення кольорового кінескопа з перфорованої тіньової маскою.
Л. - На жаль, так. У цьому полягає один з найістотніших недоліків кінескопа з тіньовою маскою. Близько 80% електронів затримується маскою. Їх енергія нагріває маску і тим самим викликає її розширення. Найменше зміщення отворів викликає спотворення квітів, так як в цьому випадку електронні промені можуть потрапити на люмінофори, що не відповідають їх сигналами. Тому для запобігання подібної деформації вживають відповідних заходів.
Крім того, та обставина, що лише п'ята частина всіх випускаються електронів досягає люмінофорів, пояснює малу яскравість світіння екрана. Для доведення яскравості до достатнього рівня на аноди докладають напруги значно більші, ніж в монохромних кінескопах. При напрузі 25000 В вдається надати електронам достатню прискорення, щоб отримати хорошу яскравість світіння екрана.
Висока точність
Н. - Я припускаю, що всі три променя одночасно пробігають по рядках і електрони кожного з них через отвори в масці потрапляють на відповідні люмінофори. Таким чином три основних кольори з'являються на екрані.
Л. - Так, саме так відтворюються всі кольори спектра, так як в нашому оку зливаються воєдино відчуття, що виникають від сусідніх люмінофорів.
Н. - Я захоплений дивовижною точністю, з якою виготовляється кінескоп з тіньовою маскою. Адже для того, щоб випуска кожної з трьох гармат електрони потрапляли тільки на люмінофори відповідного кольору, необхідно розташувати 500000 отворів в масці і 1500000 люмінесцентних точок з виключно високою точністю. Та й самі електронні промені повинні бути надійно захищені від будь-якого було відхиляє впливу. Я мимоволі запитую себе, чи є в армії настільки ж точні бомбардири, як гармати в масочний кінескопа. І якщо земне тяжіння впливає на траєкторію снарядів, щось не відхиляє магнітне поле нашої планети електронні промені?
Л. - Це дійсно має місце. Ось чому для запобігання цьому впливу масочний кінескопи потрібно екранувати.
Кінескоп з цветоделітельной сіткою
Н. - А немає можливості створити кольоровий кінескоп без цієї маски, яка затримує велику частину електронів? На мою думку, варто було б знайти спосіб, що дозволяє направляти промінь кожної з трьох гармат на відповідні люмінофори, не вдаючись при цьому до використання маски.
Л. - Уже чимало років в цьому напрямку проводяться дослідження. Звісно ж, що найкраще рішення полягає в кінескопі з цветоделітельной сіткою, експерименти з яким дали позитивні результати.
Мал. 213. Схематичне зображення кінескопа типу Хроматрон, в якому електронний промінь проходить крізь сітку.
У цьому кінескопі, що отримав назву Хроматрон, екран складається з дуже вузьких вертикальних смужок червоного, зеленого і синього люмінофорів, які, багаторазово повторюючись в такій послідовності, покривають всю його поверхню. Позаду екрану встановлена сітка з дуже тонких зволікань, розташованих проти ліній, що розділяють червоні і сині смужки. Отже, ці зволікання знаходяться проти вертикальних смуг люмінофорів (рис. 213).
Н. - А чи не представляють ці зволікання перешкоду для проходження електронів, як це відбувається в разі використання маски?
Л. - Ні, так як на сітку подається потенціал, значно менший потенціалу екрану. Тому екран притягує все електрони, які випромінює трьома гарматами. Завдяки різниці потенціалів між екраном і сіткою остання забезпечує фокусування електронних променів, звужуючи і направляючи кожен з них на смужку люмінофора відповідного йому кольору.
Монохромне зображення на кольоровому кінескопі
Н. - Яскравість в цьому випадку, безсумнівно, значно вище, ніж в масочний кінескопа. Я сподіваюся, що незабаром ми зможемо пріобраесті такий кінескоп. А поки у мене виникло інше запитання. Те, що кольорові передачі можна приймати на чорно-білі телевізори, мене не дивує: адже несуча хвиля модулюється яркостное сигналом Y. Але як забезпечується інший аспект сумісності, згідно з яким кольорові телевізори повинні приймати монохромні передачі?