Камера с бегущим лучом представляет собой особый тип передающего телевизионного устройства. Её ключевой особенностью является использование узкого светового луча постоянной яркости, который последовательно, по принципу телевизионной развертки, сканирует объект передачи — будь то кинокадр, фотография или иное изображение. В зависимости от свойств объекта, луч либо отражается от него, либо проходит насквозь, создавая модулированный световой сигнал. Этот сигнал затем улавливается и преобразуется фотоэлектронными умножителями в электрический видеосигнал. По сути, изображение формируется и проецируется световым пятном, которое "бежит" по экрану специального проекционного кинескопа.
Исторический прорыв
Пионером в этой области стал немецкий изобретатель Манфред фон Арденне, который в 1931 году создал полностью электронную телевизионную систему. В его устройстве сфокусированный электронный луч создавал на экране кинескопа световое пятно. Это пятно, двигаясь по заданной траектории, просвечивало кинопленку, а прошедший через неё свет попадал на фотоэлемент, генерируя на его выходе электрический сигнал, соответствующий изображению.
Сферы применения
Основное применение камер с бегущим лучом нашлось в передаче кинофильмов и диапозитивов, особенно в системах цветного телевидения. Кроме того, такие камеры успешно работали в качестве эпипроекторов для передачи непрозрачных оригиналов: открыток, карт, документов и фотографий. Иногда их использовали и для трансляции игровых сцен в студии. В этом случае проекция с кинескопа направлялась прямо на декорации или актеров. Для достижения наилучшего качества передачи требовалось полное затемнение студии, а освещение объекта происходило короткими импульсами света во время обратного хода кадровой развертки.
Устройство и принцип формирования изображения
Конструктивно камера с бегущим лучом включает в себя целый комплекс узлов: проекционный кинескоп, усилитель импульсов, фокусирующую и отклоняющую системы, генераторы строчной и кадровой разверток, источник высокого напряжения, объектив, кадровое окно, конденсорную линзу, светофильтры, полупрозрачные зеркала, фотоэлектронные умножители и механизм для продвижения кинопленки.
Генераторы разверток формируют на экране кинескопа телевизионный растр — сетку из строк. Объектив проецирует этот светящийся растр на диапозитив или кинокадр. Сканируя изображение строка за строкой, луч изменяет свою интенсивность в зависимости от плотности (прозрачности) каждого микроскопического участка кадра. Собранный конденсорной линзой модулированный световой поток попадает в оптический блок, где разделяется на три цветовые составляющие спектра.
Эти потоки — красный, синий и зеленый — направляются на отдельные фотоэлектронные умножители. Здесь световая энергия преобразуется в электрические сигналы, амплитуда которых точно соответствует яркости и цвету текущего элемента изображения. Специальный синхронизирующий механизм в кинопроекторе обеспечивает точное соответствие между движением сканирующего луча и перемещением кинопленки.
Космическая миссия: передача снимков Луны
Ярким примером практического использования этой технологии стала советская космическая миссия 1959 года. На аппарате «Луна-3» было установлено телевизионное устройство «Енисей», предназначенное для передачи на Землю фотографий обратной стороны Луны, проявленных прямо на борту. Передача велась аналоговым методом именно с помощью камеры с бегущим лучом.
На Земле сигнал принимали несколькими параллельными способами: фотографировали с экрана скиатрона, записывали на кинопленку с помощью аналогичной камеры, фиксировали на магнитную ленту и выводили на термохимическую бумагу. Как показала практика, наиболее эффективным и надежным оказался именно метод с камерой бегущего луча. Запись на магнитную пленку не удалось качественно воспроизвести, а изображения на бумаге и скиатронах давали лишь общее, размытое представление.
Несмотря на низкое качество передачи, вызванное сильными шумовыми помехами на огромном расстоянии, принятые кадры стали историческим прорывом. Они позволили впервые в мире идентифицировать и нанести на карту отдельные элементы рельефа невидимой с Земли стороны Луны.