Долгое время люди мечтали о возможности передачи изображения и звука на расстояние. Важнейшими вехами на пути развития телевидения, или, как его тогда называли, радиовидения, можно считать выделение в 1817 г. селена шведским химиком Йенсом Якобом Берцелиусом, открытое в 1873 г. американским ученым У. Смитом явление внутреннего фотоэффекта (впоследствии был использован при создании передающей трубки – видикона) и установление в 1888 г. русским физиком Александром Григорьевичем Столетовым основных закономерностей внешнего фотоэффекта (впоследствии был использован при создании суперортикона).
Попытки передать изображение на расстояние при помощи электричества относятся к 1876 г., когда Александр Грэхем Белл изобрел телефон. К этому времени было уже известно, что электрическое сопротивление селена меняется в зависимости от количества падающей на него световой энергии. Поскольку Белл доказал возможность передачи на расстояние сложного сигнала, множество изобретателей начали разрабатывать способы «электрического видения» (как гласил один из заголовков статей того времени).
В одних способах использовалась мозаика селеновых детекторов, в других изображение сканировалось механически одним или несколькими селеновыми датчиками. На практике светочувствительные свойства селена были использованы лишь в 1892 г., когда Элстер и Гейтл изобрели фотоэлемент.
Второй важной вехой в развитии телевидения стало изобретение немецкого экспериментатора Пауля Нипкова, реализованное на практике. «Электрический телескоп» с использованием механической развертки был создан им в 1882 г. и запатентован в 1884 г. Идея Нипкова состояла в том, что на передающем конце линии изображение разлагается на отдельные электрические сигналы, затем осуществляется последовательная передача этих сигналов и восстановление этого полного изображения на приемном конце.
Такой способ давал возможность передавать телевизионное изображение по одному телефонному или радиоканалу. Основу камеры составлял широко известный сейчас диск Нипкова. Он имел 24 отверстия, расположенных на равном расстоянии по спирали у периферии диска. Передаваемое изображение фокусировалось объективом на небольшом участке периферии диска, а сам диск вращался с частотой 600 об./мин. При вращении диска изображение последовательно сканировалось отверстиями по прямым линиям.
Линза, установленная за проецируемым изображением, собирала прошедший через диск свет и фокусировала его на одном селеновом фотоэлементе. При этом селеновый элемент формировал последовательность токовых сигналов, каждый из которых был пропорционален яркости отдельных элементов изображения. На приемной стороне для формирования изображения был необходим другой диск, аналогичный диску передатчика и вращающийся строго синхронно с ним. Нипков предложил использовать магнитооптический (основанный на эффекте Фарадея) модулятор света, изменяющий яркость точек восстанавливаемого изображения.
П. Нипков не занимался созданием аппаратуры, что было не столь важно, поскольку технология того времени не позволяла создать подобную систему (только один модулятор света потребовал бы управляющего сигнала мощностью 10 Вт).
Однако его диск послужил моделью для нескольких более поздних телевизионных систем. В начале 1920-х гг. Дж. Берд в Англии и Дженкинс в США независимо друг от друга провели целый ряд экспериментов по передаче телевидения с использованием механической развертки. В целом взятое направление, разумеется, было тупиковым.
Впервые термин «телевидение» («television») прозвучал в 1889 г. на электротехническом съезде в докладе К.Д. Перского, преподавателя электротехники в Константиновском артиллерийском училище (Санкт-Петербург). Доклад назывался «Современное состояние вопроса об электровидении на расстоянии (телевизирование)». Затем он повторил его 24 августа 1900 г. в Париже на Международном электротехническом конгрессе.
С 30-х гг. XX века термин «телевидение» окончательно вытеснил прежние: «электрическая телескопия», «радиотелескопия», «дальновидение».
Механическая система развертки накладывала вполне определенные ограничения на объем передаваемой информации, качество и размеры воспроизводимого изображения. Поэтому даже в ранних работах некоторых исследователей наблюдалась тенденция к использованию электронной развертки изображения, свободной от указанных выше недостатков. В 1906 г. Дикман и Глейс в Германии, а в 1907 г. петербургский электрофизик Борис Львович Розинг (1869–1933) получили патенты на системы телевидения, использующие приемник с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ).
Первое предложение о телевизионной системе, полностью построенной на основе электронного оборудования, было сделано Аланом Арчибальдом Кемпбеллом-Свинтоном в 1908 г. Как и П. Нипков, Кемпбелл-Свинтон не изготовил аппаратуру, но очень подробно описал свою идею в июньском номере журнала Nature. Его система была основана на ЭЛТ, изобретенной в 1897 г. Карлом Фердинандом Брауном в Страсбурге (трубка с множеством фотоэлементов, соединенных параллельно, каждый их которых до развертки записал определенный заряд и за каждый цикл развертки мог отдать только один импульс). А. Кемпбелл-Свинтон предложил использовать ЭЛТ как в передатчике, так и в приемнике. При этом он отмечал, что главной проблемой является «создание эффективного передатчика, который под влиянием светлых и темных участков будет в достаточной степени изменять передаваемый электрический ток, чтобы обеспечить необходимую модуляцию электронного луча в приемном устройстве».
В 1911 г. Б.Л. Розинг (1869–1933) продемонстрировал в лабораторных условиях передачу телевизионных изображений простых геометрических фигур и прием их с воспроизведением на экране ЭЛТ. Число строк развертки было всего 12. Развертка на передающем конце была еще механической – с помощью вращающихся зеркал, а вот на приемном конце уже электронной – с помощью электромагнитных катушек.
В 1923 г. С. Катаев в СССР и ученик Розинга Владимир Кузьмич Зворыкин, эмигрировавший в 1917 г. в США, зарегистрировали патенты на передающую телевизионную ЭЛТ, названную иконоскопом. Принципиально важным в этой ЭЛТ было то, что фотокатоды из посеребренной слюды «запоминали» заряды, образуемые фокусируемым на них изображением, а сканирующий фотокатод электронный луч нейтрализовывал заряды и одновременно модулировался.
Следует отметить, что появившиеся примерно в тот же период устройства без «запоминания» зарядов (например, диссектор изображения Фила Фарнсуорта, разновидность фотоумножителя) были менее удачными. Через год после изобретения иконоскопа В.К. Зворыкин изобрел кинескоп – приемную (воспроизводящую изображение) телевизионную ЭЛТ с электростатическим отклонением и фокусировкой электронного луча, став тем самым создателем основных передающего и приемного элементов электронного телевидения. Так сын муромского купца Зворыкин стал «отцом американского телевидения».
Одна из первых публичных демонстраций телевидения была осуществлена Дженкинсом 13 июня 1925 г., когда он передал изображение между авиационной станцией ВМС в Анакосте (штат Мериленд) и своей лабораторией в Вашингтоне (округ Колумбия), т. е. на расстоянии в несколько километров. При проведении этого эксперимента использовалась механическая система развертки.
В начале 1930-х гг. усилия ученых и изобретателей были направлены на разработку более совершенных электронных систем развертки, т. е. развитие телевидения вступило в свой следующий этап.
В 1930-х годах начались первые телепередачи – пока еще с очень низкой разрешающей способностью и соответствующим качеством изображения. Правда, тогда их можно было принимать в коротковолновом диапазоне радиоволн на большом расстоянии от передатчика. Сейчас уверенный прием телевидения возможен только на расстояниях в несколько десятков километров, доступных используемым ультракоротким волнам, а для увеличения дальности приема используют всевозможные ретрансляторы и линии связи.
Вместо иконоскопа были разработаны более совершенные суперортиконы, в последние годы в теле– и видеокамерах широко используются так называемые полупроводниковые матрицы на приборах с зарядовой связью (ПЗС) – недорогие, компактные и дающие отличное качество изображения.
Кинескопы же стали цветными. Однако и кинескопы отходят в прошлое – уже наступила эра плоских экранов на основе жидкокристаллических и плазменных панелей.