Технологическая автоматизация

Методы цифровых технологий

Диск Нипкова

Открытие фотоэффекта в селене, сделанное Уиллоуби Смитом в 1873 году, привело к появлению фотоэлектрических ячеек - устройств, с помощью которых можно управлять электротехническими устройствами посредством световых сигналов.

Одним из первых видов телевидения было так называемое «механическое» телевидение - система, использовавшая механическое и электромеханическое оборудование для получения и вывода изображения. Основой для его появления послужило изобретение немецкого техника и изобретателя Пауля Нипкова, названное диском Нипкова.

Ещё во время школьной учёбы в Западной Пруссии Нипков экспериментировал с телефонией и передачей движущихся картинок. После завершения школы он отправился в Берлин для продолжения образования. Он учился физиологической оптике у Германа фон Гельмгольца, а затем и электрофизике у Адольфа Слаби

Свой диск Нипков изобрел в 1884 году, будучи ещё студентом. Этот диск - механическое устройство для сканирования изображений. Он являлся неотъемлемой частью многих схем механического телевидения вплоть до 1930-х годов.

Устройство представляет собой простой вращающийся диск из любого непрозрачного материала (металл, пластик, картон и т. п.) с рядом отверстий одинакового диаметра на равном угловом расстоянии друг от друга. Отверстия располагаются по спирали в один оборот, начиная от наружного края диска и заканчивая в центре. При вращении диска отверстия движутся по круговым траекториям, зависящим от расположения конкретного отверстия на диске

Диск Нипкова

Диск Нипкова используется в конструкции механических телевизоров как при сканировании изображения, так и для его отображения. Объектив, находящийся перед диском, проецирует изображение объекта съёмки прямо на диск. Каждое отверстие спирали при движении образует практически горизонтальное (на отдельном участке диска) отверстие, через которое проходит свет от определённого участка объекта и попадает на фотоприёмник. Если этот приёмник соединить с источником света (на практике для этого использовались неоновые лампы) и разместить его позади второго диска Нипкова, вращающегося с такой же скоростью и направлением как и первый, то в результате можно увидеть оригинальное изображение, воспроизведённое построчно

Если наблюдать объект через вращающийся диск Нипкова, желательно через относительно небольшой сектор (не более 90°), можно заметить, что видимый объект сканируется построчно сверху вниз. Обычно диск почти полностью закрывается непрозрачным материалом, оставляя для обзора только отверстие в форме сектора диска или же прямоугольное. При очень быстром вращении диска наблюдаемый объект можно увидеть полностью.

Одно из достоинств диска Нипкова заключается в том, что фотоприёмник, находящийся за диском, может быть достаточно простым, например, один фоторезистор или фотодиод. Это достоинство следует из принципа работы диска - в каждый конкретный момент времени через диск проходит свет только от одной точки, и разложение изображения на отдельные линии происходит автоматически, причём с достаточно высоким разрешением по горизонтали. Простейшее устройство для сканирования изображения может быть собрано из двигателя, вращающего диск Нипкова, небольшого контейнера с одним фотоэлектрическим элементом и обычным объективом для проецирования изображения.

Другое достоинство устройств, использующих диск Нипкова, заключается в подобии устройства для получения изображения (камеры) и устройства для отображения изображения. Фактически, они отличаются только элементом, располагающимся за диском: в первом случае это фотоэлектрический элемент, во втором - источник света, управляемый камерой. Конечно же, помимо этого желательны средства для синхронизации вращения дисков.

Недостаток диска Нипкова - маленькое вертикальное разрешение изображения, которое ограничено общим количеством отверстий на диске, которых обычно от 30 до 100, реже до 200. Горизонтальное разрешение у дисков потенциально очень высоко. Ещё одним серьёзным недостатком являлся небольшой размер воспроизводимых изображений, который был по высоте не больше чем ширина поверхности диска, использованной при сканировании. На практике в механическом телевидении для воспроизведения изображения размером с почтовую марку использовался диск диаметром в 30 - 40 см

Фактически, диски Нипкова, использовавшиеся в первых телевизорах, имели диаметр в 30 - 50 см и 30 - 50 отверстий. Устройства, использовавшие диски были шумными, тяжёлыми. Качество изображения было очень низким с частыми мерцаниями. Для передающей стороны ситуация не была лучше - по причине низкой чувствительности используемых фотоэлектрических элементов, требовалось очень сильное освещение объекта съёмки. Перейти на страницу: 1 2

Другие статьи по теме:

Волноводно-щелевая антенна нерезонансного типа волноводный щелевой антенна Щелевые антенны применяются для передачи энергии из одного волновода в другой, для излучения энергии во внешнее пространство. Компактность и возм ...

Изобретение телевидения Греческий философ Анаксагор однажды услышал у одного рапсода - странствующего греческого поэта - такую поэтическую фразу: «Его телевидение простирается за границы Эйкумены». Его - то ес ...

Малошумящий интегральный усилитель полевой малошумящий Проектирование полупроводниковых интегральных схем (ИС) является сложным и многоэтапным процессом. Комплекс работ по проектированию включает синтез и анализ схемы, оце ...