Ikonoscop
Ikonoskop (z greckiego : εἰκών „obraz” i σκοπεῖν „ patrzeć, widzieć”) był pierwszą praktyczną tubą kamery wideo używaną we wczesnych kamerach telewizyjnych . Ikonoskop wytwarzał znacznie silniejszy sygnał niż wcześniejsze konstrukcje mechaniczne i mógł być używany w każdych dobrze oświetlonych warunkach. Był to pierwszy w pełni elektroniczny system, który zastąpił wcześniejsze kamery, które wykorzystywały specjalne reflektory lub wirujące dyski do przechwytywania światła z jednego bardzo jasno oświetlonego miejsca.
Niektóre z zasad tego urządzenia zostały opisane, gdy Władimir Zworykin złożył dwa patenty na system telewizyjny w 1923 i 1925 roku. Grupa badawcza RCA kierowana przez Zworykina zaprezentowała ikonoskop ogółowi społeczeństwa na konferencji prasowej w czerwcu 1933 roku, a dwa szczegółowe artykuły techniczne zostały opublikowane we wrześniu i październiku tego samego roku. Niemiecka firma Telefunken kupiła prawa od RCA i zbudowała superikonoskop , który służył do historycznej transmisji telewizyjnej na Letnich Igrzyskach Olimpijskich 1936 w Berlinie.
Ikonoskop został zastąpiony w Europie około 1936 roku znacznie bardziej czułymi Super-Emitronem i Superikonoskopem, natomiast w Stanach Zjednoczonych ikonoskop był wiodącą tubą kamerową używaną do nadawania od 1936 do 1946 roku, kiedy to został zastąpiony tubą ortikonu obrazu .
Operacja
Głównym elementem tworzącym obraz w ikonoskopie była płytka mikowa z wzorem światłoczułych granulek osadzonych z przodu za pomocą kleju elektroizolacyjnego. Granulki były zwykle wykonane z srebra pokrytych cezem lub tlenkiem cezu . Tylna strona miki , naprzeciw granulek, była pokryta cienką warstwą srebra. Oddzielenie srebra z tyłu płytki od srebra w granulkach spowodowało, że utworzyły się z nich osobne kondensatory , zdolne do magazynowania ładunku elektrycznego. Były one zwykle osadzane jako małe plamki, tworząc piksele . System jako całość określano mianem „mozaiki”.
System jest najpierw ładowany przez skanowanie płytki za pomocą działa elektronowego podobnego do tego w konwencjonalnej telewizyjnej lampie kineskopowej. Proces ten osadza ładunki w granulkach, które w ciemnym pomieszczeniu powoli zanikałyby w znanym tempie. Pod wpływem światła światłoczuła powłoka uwalnia elektrony, które są dostarczane przez ładunek zgromadzony w srebrze. Szybkość emisji wzrasta proporcjonalnie do natężenia światła. Dzięki temu procesowi płyta tworzy elektryczny analog obrazu wizualnego, przy czym zmagazynowany ładunek reprezentuje odwrotność średniej jasności obrazu w tym miejscu.
Gdy wiązka elektronów ponownie skanuje płytkę, wszelki resztkowy ładunek w granulkach jest odporny na ponowne napełnienie przez wiązkę. Energia wiązki jest ustawiona tak, że każdy ładunek, któremu przeciwstawiają się granulki, jest odbijany z powrotem do rury, gdzie jest zbierany przez pierścień kolektora, metalowy pierścień umieszczony wokół ekranu. Ładunek zbierany przez pierścień kolektora zmienia się w zależności od ładunku zgromadzonego w tym miejscu. Sygnał ten jest następnie wzmacniany i odwracany, a następnie stanowi dodatni sygnał wideo.
Pierścień kolektora służy również do zbierania elektronów uwalnianych z granulek w procesie fotoemisji . Jeśli pistolet skanuje ciemny obszar, kilka elektronów zostanie uwolnionych bezpośrednio z zeskanowanych granulek, ale reszta mozaiki również uwolni elektrony, które zostaną zebrane w tym czasie. W rezultacie poziom czerni obrazu będzie się zmieniał w zależności od średniej jasności obrazu, co spowodowało, że ikonoskop miał charakterystyczny, niejednolity styl wizualny. Zwykle zwalczano to, utrzymując obraz w sposób ciągły i bardzo jasno oświetlony. Doprowadziło to również do wyraźnych różnic wizualnych między scenami nakręconymi w pomieszczeniach i na zewnątrz w dobrych warunkach oświetleniowych.
Ponieważ zarówno działo elektronowe, jak i sam obraz muszą być zogniskowane po tej samej stronie lampy, należy zwrócić uwagę na mechaniczne rozmieszczenie elementów. Ikonopy były zwykle budowane z mozaiką wewnątrz cylindrycznej tuby o płaskich końcach, z płytą umieszczoną przed jednym z końców. Konwencjonalny obiektyw kamery filmowej został umieszczony przed drugim końcem, zogniskowany na płycie. Działo elektronowe zostało następnie umieszczone pod soczewką, przechylone tak, aby również było wycelowane w płytkę, choć pod kątem. Takie ustawienie ma tę zaletę, że zarówno soczewka, jak i działo elektronowe znajdują się przed płytą obrazową, co pozwala na umieszczenie systemu w obudowie w kształcie pudełka z soczewką całkowicie wewnątrz obudowy.
Ponieważ działo elektronowe jest pochylone w stosunku do ekranu, jego obraz na ekranie nie jest prostokątną płytą, ale kształtem trapezu . Dodatkowo czas potrzebny elektronom na dotarcie do górnych części ekranu był dłuższy niż dolnych obszarów, które znajdowały się bliżej działa. Elektronika w aparacie dostosowana do tego efektu poprzez nieznaczną zmianę szybkości skanowania.
Nagromadzenie i przechowywanie ładunków fotoelektrycznych podczas każdego cyklu skanowania znacznie zwiększyło moc elektryczną ikonoskopu w porównaniu z urządzeniami skanującymi obrazy bez pamięci. [ potrzebne źródło ] W wersji z 1931 r. wiązka elektronów skanowała granulki; podczas gdy w wersji z 1925 r. wiązka elektronów skanowała tył płyty obrazowej.
Historia
Problem niskiej czułości na światło skutkującej niską mocą elektryczną lamp nadawczych lub „kamerowych” zostałby rozwiązany wraz z wprowadzeniem technologii magazynowania ładunku przez węgierskiego inżyniera Kálmána Tihanyi na początku 1925 r. Jego rozwiązaniem była tuba kamery, która się zgromadziła i przechowywane ładunki elektryczne („fotoelektrony”) w rurze podczas każdego cyklu skanowania. Urządzenie zostało po raz pierwszy opisane w zgłoszeniu patentowym, które złożył na Węgrzech w marcu 1926 r. dla systemu telewizyjnego nazwał „Radioskop”. Po dalszych udoskonaleniach zawartych we wniosku patentowym z 1928 r., Patent Tihanyi został uznany za nieważny w Wielkiej Brytanii w 1930 r., Więc złożył wniosek o patenty w Stanach Zjednoczonych.
Zworykin przedstawił w 1923 roku dyrektorowi generalnemu Westinghouse swój projekt całkowicie elektronicznego systemu telewizyjnego . W lipcu 1925 Zworykin złożył wniosek patentowy na „system telewizyjny”, który zawiera płytkę do przechowywania ładunku zbudowaną z cienkiej warstwy materiału izolującego (tlenku glinu ) umieszczonego pomiędzy ekranem (300 mesh) a koloidalnym osadem materiału fotoelektrycznego ( potas wodorek ) składający się z izolowanych kuleczek . Następujący opis można przeczytać między wierszami 1 i 9 na stronie 2: Materiał fotoelektryczny, taki jak wodorek potasu, odparowuje się na tlenku glinu lub innym ośrodku izolującym i poddaje obróbce w celu utworzenia koloidalnego osadu wodorku potasu składającego się z drobnych kuleczek. Każda globula jest bardzo aktywna fotoelektrycznie i stanowi pod każdym względem maleńką pojedynczą komórkę fotoelektryczną . Jego pierwszy obraz został przesłany późnym latem 1925 r., a patent wydano w 1928 r. Jednak jakość przesłanego obrazu nie zrobiła wrażenia na HP Davisie, dyrektorze generalnym Westinghouse, i Zworykin został poproszony o pracę nad czymś użytecznym . Patent na system telewizyjny został również złożony przez Zworykina w 1923 r., Ale ten plik nie jest wiarygodnym źródłem bibliograficznym, ponieważ dokonano obszernych poprawek przed wydaniem patentu piętnaście lat później, a sam plik został podzielony na dwa patenty w 1931 r.
Pierwszy praktyczny ikonoskop został skonstruowany w 1931 roku przez Sanforda Essiga, kiedy przypadkowo pozostawił jeden posrebrzany arkusz miki w piekarniku na zbyt długo. Po zbadaniu pod mikroskopem zauważył, że srebrna warstwa rozpadła się na niezliczoną ilość maleńkich, odizolowanych srebrnych kuleczek. Zauważył również, że: mały rozmiar srebrnych kropelek zwiększyłby rozdzielczość obrazu ikonoskopu o skok kwantowy. Jako szef rozwoju telewizji w Radio Corporation of America (RCA) , Zworykin złożył wniosek patentowy w listopadzie 1931 r., a został on wydany w 1935 r. Niemniej jednak zespół Zworykina nie był jedyną grupą inżynierską pracującą nad urządzeniami wykorzystującymi płytkę stopnia ładowania. W 1932 roku Tedham i McGee pod nadzorem Isaaca Shoenberga złożyli wniosek o patent na nowe urządzenie, które nazwali „emitronem”, a 405-liniowa usługa nadawcza wykorzystująca super-emitron rozpoczęła się w studiach w Alexandra Palace w 1936 roku i patent ukazał się w USA w 1937 roku. Tymczasem w 1933 roku Philo Farnsworth złożył również wniosek o patent na urządzenie, które wykorzystywało płytkę magazynującą ładunek i wiązkę skanującą elektrony o niskiej prędkości. Odpowiedni patent został wydany w 1937 roku, ale Farnsworth nie wiedział, że wiązka skanująca o niskiej prędkości musi wylądować prostopadle do celu i nigdy tak naprawdę nie zbudował takiej tuby.
Ikonoskop został zaprezentowany ogółowi społeczeństwa na konferencji prasowej w czerwcu 1933 r., a we wrześniu i październiku tego samego roku opublikowano dwa szczegółowe artykuły techniczne. W przeciwieństwie do dysektora obrazu Farnswortha, ikonoskop Zworykina był znacznie bardziej czuły, użyteczny przy oświetleniu celu między 4 ft-c (43 lx ) a 20 ft-c (215 lx ). Był również łatwiejszy w produkcji i dawał bardzo wyraźny obraz. [ potrzebne źródło ] Ikonoskop był główną lampą kamery używaną w amerykańskich stacjach telewizyjnych od 1936 do 1946 roku, kiedy to został zastąpiony tubą ortikonu obrazu.
W Wielkiej Brytanii zespół złożony z inżynierów Lubszyńskiego, Roddy i MacGee opracował w 1934 r. super-emitron (również superikonoskop w Niemczech i ikonoskop obrazowy w Holandii). Ikonoskop obrazowy był przedstawicielem europejskiej tradycji lamp elektronicznych, konkurując z amerykańską tradycją reprezentowaną przez ortikon obrazu .