Радио и телевидение?.. Это очень просто!

Рис. 211. Путь электронных лучей, которые, проходя через отверстие в маске, попадают на люминофоры соответствующего им одного из трех основных цветов.

Это очень тонкая стальная пластина, в которой сделано столько отверстий, сколько триад на экране. Каждое отверстие диаметром 0,25 мм располагают напротив центра каждой из триад люминофоров.

Н. — Скажи мне, как же расположены в кинескопе, эти три электронные пушки?

Л. — Они расположены вокруг оси кинескопа под углом 120° друг к другу.

Н. — Ясно! Теперь я догадался, как работает этот кинескоп. Из пушки R через маску видны лишь красные люминофоры. Точно так же лучи, испускаемые пушкой G, проходя через отверстия в маске, попадают лишь на зеленые люминофоры. Такая же картина характерна и для пушки В (рис. 212).

Рис. 212. Схематическое изображение цветного кинескопа с перфорированной теневой маской.

Л. — Браво, Незнайкин! Ты очень хорошо понял роль маски и установил исключительные связи между люминофорами каждого цвета и соответствующей пушкой. Учти, что в действительности каждый электронный луч имеет диаметр, значительно больший диаметра отверстия в маске; поэтому он одновременно проходит через несколько соседних отверстий, попадая при этом только на люминофоры одного цвета.

Н. — Я думаю, что значительная часть электронов каждого луча не может пройти через отверстия и оседает на самой маске. Так ли это?

Л. — Увы, да. В этом заключается одни из самих существенных недостатков кинескопа с теневой маской. Около 80 % электронов задерживается маской. Их энергия нагревает маску и тем самым вызывает ее расширение. Малейшее смещение отверстий вызывает искажение цветов, так как в этом случае электронные лучи могут попасть на люминофоры, не соответствующие их сигналам. Поэтому для предотвращения подобной деформации принимают соответствующие меры.

Кроме того, то обстоятельство, что только пятая часть всех испускаемых электронов достигает люминофоров, объясняет малую яркость свечения экрана. Для доведения яркости до достаточного уровня на аноды прилагают напряжения значительно большие, чем в монохромных кинескопах. При напряжении 25000 В удается придать электронам достаточное ускорение, чтобы получить хорошую яркость свечения экрана.

Высокая точность

Н. — Я предполагаю, что все три луча одновременно пробегают по строкам и электроны каждого из них через отверстия в маске попадают на соответствующие люминофоры. Таким образом три основных цвета появляются на экране.

Л. — Да, именно так воспроизводятся все цвета спектра, так как в нашем глазу сливаются воедино ощущения, возникающие от соседних люминофоров.

Н. — Я восхищен изумительной точностью, с которой изготовляется кинескоп с теневой маской. Ведь для того, чтобы испускаемые каждой из трех пушек электроны попадали только на люминофоры соответствующего цвета, необходимо расположить 500000 отверстий в маске и 1500000 люминесцентных точек с исключительно высокой точностью… Да и сами электронные лучи должны быть надежно ограждены от какого бы то ни было отклоняющего воздействия. Я невольно спрашиваю себя, имеются ли в армии столь же точные бомбардиры, как пушки в масочном кинескопе. И если земное притяжение воздействует на траекторию снарядов, то не отклоняет ли магнитное поле нашей планеты электронные лучи?

Л. — Это действительно имеет место. Вот почему для предотвращения этого влияния масочные кинескопы нужно экранировать.

Кинескоп с цветоделительной сеткой

H. — А нет возможности создать цветной кинескоп без этой маски, которая задерживает большую часть электронов? По моему мнению, следовало бы найти способ, позволяющий направлять луч каждой из трех пушек на соответствующие люминофоры, не прибегая при этом к использованию маски.

Л. — Уже немало лет в этом направлении проводятся исследования. Представляется, что наилучшее решение заключается в кинескопе с цветоделительной сеткой, эксперименты с которым дали положительные результаты^[1]. В этом кинескопе, получившем название хроматрон, экран состоит из очень узких вертикальных полосок красного, зеленого и синего люминофоров, которые, многократно повторяясь в такой последовательности, покрывают всю его поверхность. Позади экрана установлена сетка из очень тонких проволочек, располагающихся против линий, разделяющих красные и синие полоски. Следовательно, эти проволочки находятся против вертикальных полос люминофоров (рис. 213).

Рис. 213. Схематическое изображение кинескопа типа хроматрон, в котором электронный луч проходит сквозь сетку.

Н. — А не представляют ли эти проволочки препятствие для прохождения электронов, как это происходит в случае использования маски?

Л. — Нет, так как на сетку подается потенциал, значительно меньший потенциала экрана. Поэтому экран притягивает все электроны, излучаемые тремя пушками. Благодаря разности потенциалов между экраном и сеткой последняя обеспечивает фокусировку электронных лучей, сужая и направляя каждый из них на полоску люминофора соответствующего ему цвета.

Монохромное изображение на цветном кинескопе

H. — Яркость в этом случае, несомненно, значительно выше, чем в масочном кинескопе. Я надеюсь, что вскоре мы сможем приобрести такой кинескоп. А пока у меня возник другой вопрос. То, что цветные передачи можно принимать на черно-белые телевизоры, меня не удивляет: ведь несущая волна модулируется яркостным сигналом Y. Но как обеспечивается другой аспект совместимости, согласно которому цветные телевизоры должны принимать монохромные передачи?

Л. — Здесь нет ничего необычного. В этом случае один и тот же видеосигнал подают на модуляторы всех трех пушек. Следовательно, люминофоры трех цветов дают идентичную яркость свечения. А это означает, надеюсь, ты не забыл, что их сумма дает белый свет большей или меньшей интенсивности.

Системы NTSC и PAL

Н. — Я все больше восхищаюсь теми достижениями, которые удалось реализовать в такой сложной области, как цветное телевидение. Но я хотел бы, наконец, узнать, каким чудом одна поднесущая волна может передавать два разностных сигнала: R — Y и В — Y.

Л. — Именно в используемых для этой цели способах заключается основное различие между существующими в настоящее время тремя системами цветного телевидения. В системе NTSC два модулирующих по амплитуде поднесущую сигнала сдвинуты по фазе один относительно другого на четверть периода поднесущей. Однако при приеме иногда возникают изменения фазы, вызывающие искажение цветовых тонов. Этот недостаток весьма остроумно устранен в системе PAL, где поднесущая также модулируется двумя сигналами, сдвинутыми один относительно другого на четверть периода, но у одного из них поочередно в ритме передачи строк меняют фазу на противоположную, в результате чего он то опережает другой сигнал, то отстает от него.