Борис Львович Розинг - основоположник электронного телевидения

Влияние работ Б.Л. Розинга на развитие телевидения

Введя в телевизионную систему практически безынерционный электронный луч, Б. Л. Розинг открыл принципиально новый путь развития телевидения, состоявший в переходе от техники вращающихся механических устройств к электронной технике. Основой этого перехода было применение электроннолучевой трубки и использование внешнего фотоэффекта. Значение этого открытия Б. Л. Розинга можно правильно оценить, только учитывая уровень развития науки и техники того времени и все, что было сделано его предшественниками и современниками в этой области. "Исторические заслуги судятся не по тому, чего не дали исторические деятели сравнительно с современными требованиями, а по тому, что они дали нового сравнительно с своими предшественниками"[¹ В. И. Ленин. Полное собрание сочинений, т. 2, стр. 178.].Главное значение этого (открытия заключается не в предложенной им конкретной системе передачи изображений, которая была еще несовершенной, а в том, что оно определило направление развития телевидения на много лет вперед. Именно по этому направлению развивалась и развивается современная телевизионная техника. Вот почему Б. Л. Розинг по праву считается основоположником электронного телевидения. Его приоритет на открытие нового способа приема изображений и применение электроннолучевой трубки в телевидении был неоспоримо закреплен русскими и иностранными патентами и признан во всем мире.

Однако следует сказать, что роль (Б. Л. Розинга в развитии телевидения не всегда правильно освещается как в иностранной, так иногда и в советской литературе. Это выражается в том, что все значение его идей и работ сводится только к приему телевизионных изображений при помощи электроннолучевой трубки, т. е. не показывается их связь с дальнейшим развитием электронного телевидения.

Б. Л. Розинг теоретически и практически доказал возможность и целесообразность применения электроннолучевой трубки в телевидении. Патентование его изобретений в других странах и описание их во многих иностранных журналах сделали его работы всемирно известными и оказали непосредственное влияние на развитие телевидения. Исследования Розинга в области электронного телевидения привлекли в дальнейшем внимание многих специалистов в разных странах. Они обращались к его работам, видя в них основу для решения проблемы телевидения.

Можно установить непосредственную связь более поздних изобретений и предложений в области электронного телевидения с работами Розинга.

Выдвинутая им идея развертки изображения электронным пучком содержала в себе возможность применения такой развертки и в передающем телевизионном устройстве, хотя сам он не пошел дальше использования электронного пучка для приема изображений.

В 1908 г., менее чем через год после подачи Б. Л. Розингом первой патентной заявки в английское патентное ведомство и предварительной публикации о ней [² В. Rosing. New of improved method of electrical telescopy and apparatus therefor. Illustrated Official Journal (Patents). 1907, 18 Dec., p. 1926, application 27570.] английский инженер А. А. Кемпбелл Суинтон высказал мысль о воможности применения электронного луча для развертки изображения в передающем устройстве и о построении полностью электронной телевизионной системы. Он предлагал использовать в передающем устройстве электронный луч для переключения фотоэлементов.

А. А. Кемпбелл Суинтон был инженером-электриком и работал в области электрического освещения и электрической тяги. Наряду со своими основными занятиями он проявлял большой интерес к новейшим достижениям физики и электротехники, особенно к рентгеновым лучам, телефону, радио и телевидению. Очевидно, он имел возможность ознакомиться с патентной заявкой Б. Л. Розинга по предварительной публикации и правильно понял значение содержавшейся в ней идеи применения электронного луча в телевидении.

Три года спустя Кемпбелл Суинтон дал подробное описание своего предложения, сопроводив его принципиальной схемой электронной телевизионной системы[3 A. A. Campbell Swinton. Presidential Adress. J. Rontgen Society, v. 8, N 1, 1912, p. 1--15.]. Электроннолучевая трубка в приемном устройстве этой системы ничем не отличалась от трубки Розинга с модуляцией электронного пучка при помощи отклоняющих пластин и диафрагмы. Передающее устройство, по аналогии с приемным, получило конструктивное оформление также в виде электроннолучевой трубки, в которой вместо люминесцирующего экрана применен мозаичный экран, образованный большим числом фотоэлементов.

Однако схема Суинтона была еще очень далека от возможности практической реализации, и заложенные в ней принципы требовали проведения глубоких исследований.

Широкое практическое применение в телевидении идеи Розинга нашли лишь тогда, когда были созданы необходимые для этого предпосылки и наметились пути решения проблемы телевидения в целом.

К конце 20-х годов нашего столетия больших успехов достигла радиотехника на базе применения электронных ламп, генераторных и усилительных схем. В 1924—1925 гг. были произведены первые телевизионные передачи на большие расстояния с помощью оптико-механических систем. Однако эти передачи, при которых использовались устройства, предложенные еще в конце XIX в., были весьма несовершенны и давали очень невысокую четкость изображения.- Некоторое время развитие телевидения шло в направлении совершенствования оптико-механических систем. Но по мере дальнейшей разработки и применения улучшенных оптико-механических телевизионных систем выявлялись все новые свойственные им ограничения. Поэтому после первых практических успехов телевидения, заключавшихся главным образом в самом факте его осуществления, стала окончательно ясна необходимость коренного изменения способов передачи и приема телевидения и перехода к электронным системам разложения и синтеза изображений. Таким образом, история развития телевидения показала полную практическую непригодность оптико-механических систем и правильность идей и принципов построения телевизионных систем, сформулированных Б. Л. Розингом за несколько десятков лет до этого. В связи с демонстрацией телевидения, проведенной в 1927 г. американской фирмой Белла при помощи механической системы, Б. Л. Розинг писал: "Компании Белла удалось передать на расстояние изображение человеческого лица, составленное всего только из 2500 точек, между тем как ноле, которое представляется нашему глазу в процессе зрения и к которому в конце концов должна прийти электрическая телескопия, состоит по крайней мере из миллиона точек.

Это указывает на то, что путь, по которому двигалась в своем развитии электрическая телескопия за последнее время в лице группы работников — Михали, Дженкинса, Берда — путь широкого использования материальных механизмов со всеми их достоинствами и недостатками, — в общем был выбран неправильно" [⁴ Б. Л. Розинг. Безынертные устройства в современной электрической телескопии. "Вестник Комитета по делам изобретений", 1929, № 8—9 (58—59), стр. 1071—1080.].

Развитие электронного телевидения в эти годы проходило в борьбе с противодействием сторонников механического телевидения, пессимистически оценивавших перспективы электронных систем из-за больших технических трудностей, связанных с их созданием. Но идея электронного телевидения, как самая прогрессивная, оказалась наиболее жизненной.

В 20-х годах в ряде стран были предложены системы телевидения, являвшиеся вариантами системы Б. Л. Розинга. Для передачи изображения в них применялось то или иное оптико-механическое устройство, а для приема — электроннолучевые трубки, аналогичные трубкам Розинга. Такие системы были запатентованы Никольсоном и Сэбба в США, Довийе и ,Валенси во Франции, Дикманом в Германии и др. Некоторые из этих изобретателей построили свои системы и добились определенных практических результатов.

Работавший в области телевидения французский ученый Фурнье, оценивая влияние Б. Л. Розинга на развитие телевидения, писал в 1926 г.: /"Систему русского профессора Бориса Розинга можно рассматривать как прототип современных приборов телевидения. Некоторые иностранные исследователи не сочли нужным последовать по тому пути, который он указал, но французские ученые были вдохновлены именно его методом. Будущее покажет, кто прав!" [⁵ Fournier. L’etat actuel de la television. "Science et vie", t. XXX, N 114, 1926, p. 531—542.]

Другой французский специалист по телевидению А. Довийе, сравнивая систему Б. Л. Розинга с другими, в основном механическими системами, так отзывался о ней: "Это изобретение можно рассматривать как наиболее замечательное по его принципам среди всех других предложений и как наиболее привлекательное с технической точки зрения" [⁶ A. Dauvillier. La television electrique. "Revue generale de 1’Electricite", t. XXIII, 1928, N 1, p. 5—23, X 2, p. 61—73; N 3, p. 117—128.].

(С таких систем смешанного типа и начался переход от механического телевидения к электронному. Внимание многих исследователей было вначале сосредоточено на создании совершенных приемных телевизионных трубок на основе работ Б. Л. Розинга.

Первыми приемными телевизионными трубками на этом этапе были газонаполненные трубки с газовой, или ионной, фокусировкой электронного пучка, созданные на основе опыта, накопленного при разработке, производстве и практическом применении осциллографических трубок.

Особенно крупные исследования по применению трубок с газовой фокусировкой были проведены в Германии. Они были начаты М. Арденне в 1928 г. В процессе работы обнаружились существенные принципиальные недостатки трубок этого типа, делавшие невозможным их применение для телевидения высокой четкости (нарушение фокусировки при модуляции электронного пучка, появление на экране светлого креста, искажавшего изображения и др.). Немецкие специалисты пытались различными способами преодолеть эти недостатки. Так, М. Арденне применил модуляцию интенсивности электронного пучка с помощью диафрагмы и отклоняющих пластин по способу, предложенному Б. Л. Розингом еще в 1907 г. Другой немецкий специалист, Р. Тун предложил в 1929 г. использовать для получения четкого изображения в трубках с газовой фокусировкой модуляцию скорости электронного пучка [⁷ R. Thun. Grundsatzliche Systeme der elektrischen "Obertragung bewegter Bilder. "Fernsehen", 1930, N 6_? S. 267—273,] по методу, разработанному также Б. Л. Розингом. Прием изображений по этому методу был продемонстрирован Арденне в 1931 г. Метод модуляции скорости электронного пучка был вторично "изобретен" англичанами Бедфордом и Пакклом в 1932 г., применившими его в разработанной ими системе [⁸ L. Н. Bedford, О. S. Puckle. A Velocity-modulation System. "Journal of the Inst, of Electrical Engrs.", v. 75, N 451, 1934, p. 63-88.].

Страница из рукописи Б. Л. Розинга

В СССР телевизионные приемные трубки с газовой фокусировкой разрабатывались в 1931 г. во Всесоюзном электротехническом институте (ВЭИ), в Ленинградском физико-техническом институте, в лаборатории завода "Светлана". Однако все работавшие с этими трубками советские специалисты очень скоро пришли к выводу о невозможности получить требуемые результаты. На Всесоюзной конференции по телевидению, состоявшейся в декабре 1933 г., было принято решение о нецелесообразности применения для телевидения трубок с газовой фокусировкой и переходе на вакуумные электроннолучевые трубки.

Еще в 1931 г. в лаборатории телевидения Всесоюзного электротехнического института С. И. Катаев начал разработку приемных телевизионных трубок с магнитной фокусировкой, обладавших серьезными преимуществами по сравнению с газонаполненными трубками и даже вакуумными трубками с электростатической фокусировкой.

Через год уже были созданы и испытаны первые образцы таких трубок. Эти работы были проведены в то время, когда иностранные специалисты еще продолжали применять трубки с газовой фокусировкой. На основе работ Всесоюзного электротехнического института советские специалисты в дальнейшем разработали другие типы электроннолучевых трубок с магнитной фокусировкой для приема телевидения.

В результате работ советских и иностранных специалистов приемная телевизионная трубка, впервые примененная для приема изображений Б. Л. Розингом, вышла из стадии лабораторных экспериментов и к 1933 г. превратилась в прибор, который очень быстро вытеснил механические системы из области телевизионного приема.

Применявшиеся для приема телевизионных передач электроннолучевые трубки могли обеспечить воспроизведение изображений с высокой четкостью, тогда как механические передающие устройства не могли при передаче давать такую высокую четкость изображения. Поэтому настоятельно требовалось перейти к электронным методам и на передаче и разработать передающие устройства с электроннолучевыми трубками.

Однако создание передающей телевизионной трубки оказалось более сложной задачей, чем разработка приемной трубки. Принципы, на которых она должна была строиться, были еще неясны. Некоторые специалисты пытались построить передающую электроннолучевую трубку по аналогии с оптико-механическими передающими устройствами, используя электронный луч в качестве быстродействующего переключателя элементов фотокатода. Прототипом такой передающей трубки мгновенного действия была трубка Кемпбелла-Суинтона. Наиболее совершенной трубкой мгновенного действия, доведенной до практически действующего прибора, был диссектор американского изобретателя Ф. Фарнсуорта, разработанный им в 1927— 1933 гг. Фарнсуорт начал заниматься вопросами телевидения, познакомившись с работами Б. Л. Розинга по статьям в американских журналах.

Но трубки такого типа имели тот же принципиальный недостаток, что и оптико-механические устройства с поочередной передачей элементов изображения,— неэффективное использование светового потока.

Только в 1930—1931 гг. было найдено решение задачи эффективного преобразования оптического изображения в электрические сигналы за счет использования эффекта накопления электрических зарядов в емкостях элементов мозаики передающей трубки.

В СССР первая передающая трубка с использованием эффекта накопления электрических зарцдов была предложена научным сотрудником Ленинградского электрофизического института А. П. Константиновым в 1930 г. [⁹ А. П. Константинов. Передающее устройство для дальновидения. Авторское свидетельство N° 39830, заявлено 28 декабря 1930 г"] Но она содержала сложную двустороннюю мозаику с большим числом элементов. Конструктивно такую мозаику с идентичными элементами малых размеров в то время было трудно осуществить, поэтому трубка не была изготовлена и проверена в действии.

Передающая телевизионная трубка, в которой оказалось возможным практически использовать эффект накопления электрических зарядов, была изобретена в 1931 г. в СССР С. И. Катаевым [¹⁰ С. И. Катаев. Устройство для передачи движущихся изображений. Авторское свидетельство № 29865, заявлено 24 сентября 1931 г.]. Несколько позже, в том же 1931 г. аналогичная трубка, названная иконоскопом, была разработана независимо от Катаева американским специалистом В. К. Зворыкиным [¹¹ V. К. Zworykin. Патент США № 2021907, заявлен 13 ноября 1931 г.], бывшим учеником Б. Л. Розинга по Технологическому институту.

Работы в области телевидения Зворыкин начал под влиянием Б. Л. Розинга. Сам он так говорит об этом: "Когда я был студентом, я учился у профессора физики Б. Розинга, который, как известно, первым применил электроннолучевую трубку для приема телевизионных изображений. Я очень, интересовался его работами и просил разрешения помочь ему. Много времени уходило у нас на беседы и обсуждение возможностей телевидения. В это время я полностью понял недостатки механического телевидения и необходимость применения электронных систем" [¹² О. Е. Dunlор. The future of television. Harper and Brothers, New York, 1947,].

Иконоскоп Зворыкина не имел каких-либо принципиальных отличий или технических преимуществ по сравнению с трубкой Катаева. В дальнейшем название иконоскоп стало применяться как к трубке Зворыкина, так и к трубке Катаева, и широко вошло в специальную литературу, как сама трубка вошла в технику телевидения.

Изобретение иконоскопа явилось поворотным пунктом в истории телевидения, определившим направление его дальнейшего развития. Стало совершенно ясно, что никакая из существовавших в то время оптико-механических систем, несмотря на все усовершенствования, не может конкурировать с электронной телевизионной системой. Иконоскоп обеспечивал телевизионные передачи с большим числом строк.

С появлением иконоскопа завершился период искания путей практического осуществления передачи изображений на расстояние и становления электронных телевизионных систем. Переход от смешанных телевизионных систем (оптико-механические передающие и электронные приемные устройства) к полностью электронным системам начался практически с 1934 г. и был завершен в разных странах в течение 3—4 лет.

В дальнейшем были разработаны другие, более чувствительные, чем иконоскоп, и более совершенные передающие телевизионные трубки. Важная роль в создании этих трубок принадлежит советским ученым П. В. Шмакову. П. В. Тимофееву, Г. В. Брауде, Л. А. Кубецкому, Б. В. Круссеру и др. На всех этапах развития телевидения ученые нашей страны находили самостоятельные, принципиально новые и правильные решения сложных задач, во многих случаях значительно опережавшие соответствующие достижения зарубежных специалистов.

Сейчас, когда мы переживаем период бурного развития телевидения, когда оно стало мощным средством политического и культурного воспитания широких масс трудящихся и научно-технического прогресса, все более ясным становится огромное значение работ Б. Л. Розинга, положившего начало развитию электронного телевидения.

В результате работ советских и иностранных специалистов, внесших свой вклад в решение отдельных задач телевидения, и благодаря быстрому развитию радиоэлектроники телевизионная техника достигла такого уровня развития, когда стало возможным создание систем цветного и объемного телевидения и широкое применение телевизионных установок в различных отраслях народного хозяйства, для научных исследований и т. д.

В настоящее время в Советском Союзе работают 130 телевизионных центров и более 200 маломощных ретрансляторов. Они обслуживают территорию, на которой проживают более 90 миллионов человек. Почти все крупные города страны обеспечены собственными телецентрами. Программы центрального телевидения могут передаваться по сети кабельных и радиорелейных линий в ряд союзных республик и в 60 с лишним крупных промышленных центров и областных городов. Быстро растет число телевизоров у населения; в начале 1963 г. оно превышало 9 миллионов.

Телевидение помогает изучать морские глубины и недра земли, исследовать другие планеты и космос. Примером может служить применение телевизионных установок для передачи на Землю фотографий обратной стороны Луны с советской межпланетной станции, а также использование телевидения для наблюдения за подопытными животными на космических кораблях-спутниках. Блестящим достижением советского телевидения является применение телевизионной аппаратуры при полетах в космос Ю. А. Гагарина и Г. С. Титова. Телевизионная передача из космоса во время группового полета космонавтов А. Г. Николаева и П. Р. Поповича положила начало космовидению, которое получило дальнейшее развитие во время второго группового полета В. Ф. Быковского и В. В. Терешковой.

Советское телевидение давно уже вышло за пределы нашей Редины. Телевизионные передачи о полетах советских космонавтов и встрече их ,в Москве смотрели жители более 20 европейских стран.

Сбываются предвидения Б. Л. Розинга, который 40 лет тому назад писал:

"Несомненно, наступит наконец такое время, когда электрическая телескопия распространится повсеместно и станет столь же необходимым прибором, каким является в настоящее время телефон. Тогда миллионы таких приборов, таких "электрических глаз" будут всесторонне обслуживать общественную и частную жизнь, науку, технику и промышленность...

Тогда, конечно, электрическая телескопия, как наука, займет подобающее ей место среди других наук техники слабых токов. Возможно даже, ей будут посвящены специальные институты" [¹³ Б. Л. Р о з и н г. Современное состояние телескопии. ЛЭЭЛ, 1924. Архив Центрального музея связи им. А. С. Попова.].

Миллионы трудящихся Советской страны с чувством глубокого уважения чтут память скромного труженика науки, Бориса Львовича Розинга, положившего начало пути, приведшего к созданию современного телевидения.