Патент США № 1,826,710¶

Патент США № 1,826,710 — это документ, удостоверяющий исключительное право на изобретение, выданный Патентным ведомством США (USPTO) 6 октября 1931 года. Патент описывает конструкцию и принцип действия «Способа и устройства для получения изображений» (Method of and apparatus for obtaining images), более известного как система цветного телевидения, разработанная русским изобретателем Владимиром Козьмичем Зворыкиным. Данный патент считается одним из ключевых в истории телевидения, поскольку в нём впервые была подробно описана полностью электронная система передачи движущегося цветного изображения, в отличие от существовавших тогда механических систем.

¶История

¶Предпосылки создания

К концу 1920-х годов телевидение существовало в основном в виде механических систем, использующих диск Нипкова. Такие системы имели низкое разрешение (обычно 30–60 строк), были подвержены механическому износу и не позволяли передавать цветное изображение с приемлемым качеством. В то же время в США и Европе велись активные разработки полностью электронных систем, основанных на использовании электронно-лучевых трубок (ЭЛТ). Владимир Зворыкин, эмигрировавший из России в 1919 году, работал в компании Westinghouse Electric, где с 1923 года занимался созданием электронной передающей трубки — иконоскопа.

¶Разработка и подача заявки

Зворыкин подал заявку на патент 21 января 1929 года. В заявке он описал систему, которая позволяла передавать цветное изображение с помощью одного электронного луча, модулируемого по интенсивности в зависимости от цвета. Ключевой особенностью изобретения было использование вращающегося цветного диска с красным, зелёным и синим секторами, расположенного перед передающей и приёмной трубками. Однако в отличие от механических систем, сам процесс развёртки изображения был полностью электронным, что обеспечивало более высокую чёткость и стабильность. Патент был выдан 6 октября 1931 года под номером 1,826,710.

¶Влияние на развитие телевидения

Патент № 1,826,710 стал важным этапом в переходе от механического к электронному цветному телевидению. Хотя коммерческое внедрение цветного телевидения произошло лишь в 1950-х годах (с принятием стандарта NTSC в США), идеи, заложенные в этом патенте, легли в основу многих последующих разработок. Зворыкин, работавший в то время в Radio Corporation of America (RCA), в 1933 году получил патент на иконоскоп (№ 1,911,380), который стал основой для чёрно-белого телевидения. Патент № 1,826,710, однако, остаётся одним из первых документов, описывающих практическую реализацию цветного телевидения.

¶Устройство и принцип работы

¶Основные компоненты

Система, описанная в патенте, состояла из следующих ключевых элементов:

1. Передающая камера — содержала электронно-лучевую трубку (аналог иконоскопа), в которой световое изображение преобразовывалось в электрический сигнал.
2. Цветной диск — вращающийся диск с тремя цветными фильтрами (красный, зелёный, синий), расположенный перед объективом камеры. Диск вращался синхронно с аналогичным диском на приёмной стороне.
3. Приёмное устройство — кинескоп (электронно-лучевая трубка с люминофором), на экране которого воспроизводилось изображение.
4. Синхронизирующее устройство — обеспечивало синхронное вращение цветных дисков на передающей и приёмной сторонах.

¶Принцип работы

Изобретение работало следующим образом:

1. Свет от объекта съёмки проходил через вращающийся цветной диск, который последовательно пропускал красный, зелёный и синий световые потоки.
2. Каждый цветовой компонент (красный, зелёный, синий) освещал фотокатод передающей трубки в течение определённого промежутка времени (обычно 1/60 секунды на каждый цвет).
3. Электронный луч в передающей трубке сканировал фотокатод, создавая электрический сигнал, пропорциональный яркости данного цветового компонента в каждой точке изображения.
4. Этот сигнал передавался по радиоканалу на приёмное устройство.
5. На приёмной стороне электронный луч кинескопа рисовал изображение на экране, а синхронно вращающийся цветной диск перед кинескопом окрашивал это изображение в соответствующие цвета.
6. За счёт инерции зрения человеческий глаз воспринимал последовательность красных, зелёных и синих кадров как полноцветное изображение.

¶Отличия от механических систем

Главное отличие патента Зворыкина от механических систем (например, системы Джона Бэрда) заключалось в том, что развёртка изображения (разбиение на строки и кадры) осуществлялась электронным лучом, а не механическим диском. Это позволяло значительно увеличить количество строк разложения (до 120–240 строк, что было существенно выше, чем у механических систем того времени), а также повысить стабильность и надёжность системы. Цветной диск использовался только для разделения цветовых компонентов, а не для формирования самого изображения.

¶Классификация и аналоги

¶Тип изобретения

Патент № 1,826,710 относится к классу «Способ и устройство для получения изображений» (Method of and apparatus for obtaining images). В современной классификации USPTO он относится к классу 348 (Телевидение), подклассу 31 (Цветное телевидение). Изобретение представляет собой комбинированную систему — механическую (цветной диск) и электронную (электронно-лучевые трубки).

¶Аналоги и предшественники

1. Патент Джона Бэрда (Великобритания, 1928) — механическая система цветного телевидения, использующая диск Нипкова с цветными фильтрами. Разрешение — 30 строк, изображение было крайне нестабильным.
2. Патент Чарльза Дженкинса (США, 1929) — механическая система с использованием диска с цветными фильтрами, но с более низким качеством, чем у Зворыкина.
3. Патент RCA (1930-е годы) — последующие разработки RCA, в том числе система, представленная на Всемирной выставке 1939 года в Нью-Йорке, которая уже не использовала механический диск, а применяла три отдельных электронно-лучевых трубки для каждого цвета.

¶Применение и значение

¶Коммерческое внедрение

Патент № 1,826,710 не был напрямую реализован в коммерческих продуктах. RCA, куда Зворыкин перешёл в 1933 году, сосредоточилась на разработке чёрно-белого телевидения, которое было более простым и дешёвым в производстве. Цветное телевидение по системе Зворыкина (с вращающимся диском) было продемонстрировано в лабораторных условиях, но не вышло на рынок из-за сложности синхронизации и низкой яркости изображения. Однако патент послужил основой для дальнейших исследований в области цветного телевидения.

¶Значение для науки и техники

1. Первый полностью электронный цветной телевизор — патент Зворыкина считается одним из первых документов, описывающих практическую реализацию цветного телевидения с использованием электронной развёртки.
2. Влияние на стандарты — идеи, заложенные в патенте, были использованы при разработке стандарта NTSC (National Television System Committee), принятого в США в 1953 году. В частности, принцип последовательной передачи цветовых компонентов (field-sequential color) был реализован в ранних версиях NTSC.
3. Приоритет изобретения — патент № 1,826,710 закрепил за Зворыкиным приоритет в области цветного телевидения, что было важно в патентных спорах с другими изобретателями, в том числе с Джоном Бэрдом и Чарльзом Дженкинсом.

¶Критика и ограничения

Система, описанная в патенте, имела ряд недостатков:

1. Механический цветной диск — вращающийся диск был источником шума, вибраций и износа. Он также ограничивал скорость передачи кадров (обычно 20–30 кадров в секунду, что приводило к мерцанию).
2. Низкая яркость — из-за того, что световой поток проходил через цветные фильтры, яркость изображения на приёмной стороне была значительно ниже, чем в чёрно-белых системах.
3. Сложность синхронизации — точная синхронизация вращения дисков на передающей и приёмной сторонах была технически сложной задачей, особенно при радиопередаче.
4. Несовместимость с чёрно-белыми телевизорами — система не могла быть использована для передачи чёрно-белого изображения без модификации, что затрудняло её внедрение в условиях существующей инфраструктуры.

¶Интересные факты

1. Патент № 1,826,710 был выдан Зворыкину, когда он уже работал в RCA, но заявка была подана от имени Westinghouse Electric, где он работал до 1929 года.
2. В патенте впервые было предложено использовать три цветных фильтра (красный, зелёный, синий), которые впоследствии стали стандартом для цветного телевидения (RGB).
3. Зворыкин получил более 100 патентов в области телевидения, но именно этот патент считается одним из самых важных, так как он заложил основы цветного телевидения.
4. В 1931 году, когда был выдан патент, Зворыкин уже демонстрировал рабочую модель цветного телевизора в лаборатории RCA, но из-за Великой депрессии коммерциализация была отложена.

¶Источники

1. Патент США № 1,826,710, «Method of and apparatus for obtaining images», выдан 6 октября 1931 года, изобретатель Владимир Зворыкин.
2. Зворыкин В. К. «Телевидение в науке и промышленности» (1934).
3. Abramson, A. (1987). «The History of Television, 1880 to 1941». McFarland & Company.
4. Fisher, D. E., & Fisher, M. J. (1996). «Tube: The Invention of Television». Counterpoint.
5. Материалы архива RCA (Radio Corporation of America), 1929–1933.