Иконоскоп (от греч . εἰκών «изображение» и σκοπεῖν «смотреть, видеть») был первой практичной трубкой видеокамеры , которая использовалась в ранних телевизионных камерах . Иконоскоп производил гораздо более сильный сигнал, чем более ранние механические конструкции , и мог использоваться в любых хорошо освещенных условиях. Это была первая полностью электронная система, которая заменила более ранние камеры, которые использовали специальные прожекторы или вращающиеся диски для захвата света из одной очень ярко освещенной точки.
Некоторые принципы работы этого аппарата были описаны, когда Владимир Зворыкин подал два патента на телевизионную систему в 1923 и 1925 годах. [1] [2] Исследовательская группа компании Westinghouse Electronic Company во главе со Зворыкиным представила иконоскоп широкой публике на пресс-конференции в июне 1933 года, [3] а в сентябре и октябре того же года были опубликованы два подробных технических документа. [4] [5] Немецкая компания Telefunken выкупила права у RCA и построила камеру -супериконоскоп [6], которая использовалась для исторической телевизионной трансляции на летних Олимпийских играх 1936 года в Берлине.
Иконоскоп был заменен в Европе около 1936 года гораздо более чувствительными Супер-Эмитроном и Супериконоскопом, [7] [8] [9] в то время как в Соединенных Штатах иконоскоп был ведущей трубкой камеры, используемой для вещания с 1936 по 1946 год, когда он был заменен трубкой изображения Ортикон . [10] [11]
В статье в журнале Technikatörténeti Szemle, впоследствии переизданной в Интернете, под названием «Иконоскоп: Кальман Тихани и развитие современного телевидения », дочь Тихани Каталин Тихани Гласс отмечает, что ее отец обнаружил, что «принцип хранения» включает в себя «новое физическое явление», эффект фотопроводимости :
Самая ранняя ссылка на новый феномен, которую нашел этот автор, находится в статье под названием «Об электрическом телевидении», написанной Калманом Тиханьи и опубликованной 3 мая 1925 года, почти за год до его первой заявки на патент на полностью электронную телевизионную систему. Хотя изобретатель не использует термин «принцип хранения» или «эффект хранения», описание нового явления, которое он открыл, подразумевает, что именно это он имел в виду. Таким образом, он написал:
«Автор этой статьи тщательно изучил все явления, известные из современного состояния физических наук, которые могли бы быть применены к решению проблемы, и на основе контрольных расчетов нашел их непригодными для достижения минимально необходимой эффективности 1/80 000 с на передающей станции. Однако в ходе экспериментов было обнаружено новое физическое явление, при котором оптический и электрический эффекты практически одновременны. Фактически смещение между двумя эффектами не могло быть обнаружено нашими приборами, хотя существует возможность смещения в 1/400 000 000 секунды на основе уравнений Максвелла в отношении связанного явления. Это означает, что при этом явлении можно отслеживать не только желаемые изменения в 1/150 000 секунды, но и изменения в 1/400 миллиона» (К. Тиханьи: «Az elektromos távolbavetítésről» («Об электрической телепроекции»), журнал Nemzeti Újság, май 3, 1925, стр. 23). (Выделено мной.)
Изучение различных словарей и лексиконов подтверждает, что, действительно, в дополнение к фотоэлектрическому (или фотоэмиссионному) эффекту технология запоминающего телевидения включает в себя совершенно иное явление.
Из этих характеристик следует, что в то время как при фотоэлектрическом эффекте связанные электроны, высвобождаемые из таких светочувствительных материалов, изменяются линейно с частотой излучения, «то есть для каждого падающего фотона выбрасывается электрон», при эффекте накопления происходит фотопроводящее и фотогальваническое явление, когда («помимо освобождения электронов из металлов»), когда фотоны поглощаются в p-n переходе (в полупроводнике) или переходе металл-полупроводник, «образуются новые свободные носители заряда» (фотопроводящий эффект) и когда «электрическое поле в области перехода заставляет новые носители заряда двигаться, создавая поток тока во внешней цепи без необходимости использования батареи» (фотогальванический эффект ) ( Международный словарь физики и электроники , Нью-Йорк, 1956, 1961, стр. 126, 183, 859–861, 863, 1028–1028, 1094–1095).
В кратком словаре физики в разделе «Фотоэлектрические элементы» различаются «первоначальные фотоэлементы» (которые использовали фотоэмиссию с фоточувствительной поверхности и их притяжение анодом) и «более современные фотоэлементы, которые используют фотопроводящий и фотогальванический эффект» ( Краткий словарь физики , Оксфорд, 1985). [14]
Основным элементом формирования изображения в иконоскопе была слюдяная пластина с рисунком светочувствительных гранул, нанесенных спереди с помощью электроизолирующего клея. Гранулы обычно изготавливались из зерен серебра , покрытых цезием или оксидом цезия . Задняя часть слюдяной пластины, противоположная гранулам, была покрыта тонкой пленкой серебра. Разделение между серебром на задней стороне пластины и серебром в гранулах заставляло их образовывать отдельные конденсаторы , способные хранить электрический заряд. Они обычно наносились в виде небольших пятен, создавая пиксели . Система в целом называлась «мозаикой».
Система сначала заряжается путем сканирования пластины электронной пушкой, похожей на ту, что используется в обычной телевизионной электронно-лучевой дисплейной трубке. Этот процесс вносит заряды в гранулы, которые в темной комнате медленно распадались бы с известной скоростью. При воздействии света светочувствительное покрытие высвобождает электроны, которые поставляются зарядом, хранящимся в серебре. Скорость эмиссии увеличивается пропорционально интенсивности света. Благодаря этому процессу пластина формирует электрический аналог визуального изображения, причем хранящийся заряд представляет собой обратную величину средней яркости изображения в этом месте.
Когда электронный луч снова сканирует пластину, любой остаточный заряд в гранулах сопротивляется повторному заполнению лучом. Энергия луча устанавливается таким образом, что любой заряд, которому сопротивляются гранулы, отражается обратно в трубку, где он собирается коллекторным кольцом, металлическим кольцом, размещенным вокруг экрана. Заряд, собранный коллекторным кольцом, изменяется в зависимости от заряда, хранящегося в этом месте. Затем этот сигнал усиливается и инвертируется, а затем представляет собой положительный видеосигнал.
Кольцо коллектора также используется для сбора электронов, высвобождаемых из гранул в процессе фотоэмиссии . Если пушка сканирует темную область, несколько электронов будут высвобождаться непосредственно из сканируемых гранул, но остальная часть мозаики также будет высвобождать электроны, которые будут собираться в течение этого времени. В результате уровень черного изображения будет плавать в зависимости от средней яркости изображения, что привело к тому, что иконоскоп имел характерный пятнистый визуальный стиль. Обычно с этим боролись, поддерживая изображение постоянно и очень ярко освещенным. Это также приводило к четким визуальным различиям между сценами, снятыми в помещении, и сценами, снятыми на улице в условиях хорошего освещения.
Поскольку электронная пушка и само изображение должны быть сфокусированы на одной стороне трубки, следует уделить внимание механическому расположению компонентов. Иконокопы обычно строились с мозаикой внутри цилиндрической трубки с плоскими концами, с пластиной, расположенной перед одним из концов. Обычный объектив кинокамеры помещался перед другим концом, сфокусированным на пластине. Затем электронная пушка помещалась под линзой, наклоненной так, чтобы она также была направлена на пластину, хотя и под углом. Преимущество такого расположения заключается в том, что и линза, и электронная пушка находятся перед пластиной изображения, что позволяет разделить систему в коробчатом корпусе с линзой, полностью находящейся внутри корпуса. [2] [13]
Поскольку электронная пушка наклонена по сравнению с экраном, ее изображение экрана не является прямоугольной пластиной, а имеет форму трапецеидального камня . Кроме того, время, необходимое электронам для достижения верхних частей экрана, было больше, чем нижних областей, которые были ближе к пушке. Электроника в камере скорректировала этот эффект, слегка изменив скорость сканирования. [15]
Накопление и хранение фотоэлектрических зарядов во время каждого цикла сканирования значительно увеличивало электрический выход иконоскопа по сравнению с устройствами сканирования изображений без хранения. [ необходима цитата ] В версии 1931 года электронный луч сканировал гранулы; [13] в то время как в версии 1925 года электронный луч сканировал заднюю часть пластины изображения. [2]
Ранние электронные трубки камеры (например, диссектор изображения ) страдали от очень разочаровывающего фатального недостатка: они сканировали объект, и то, что было видно в каждой точке, было только крошечным кусочком света, видимым в тот момент, когда сканирующая система проходила над ним. Практическая функциональная трубка камеры требовала другого технологического подхода, который позже стал известен как трубка камеры с зарядом и хранением. Она основывалась на новом, доселе неизвестном физическом явлении, которое было открыто и запатентовано физиком Кальманом Тихани в Венгрии в 1926 году, однако новый pehonmenon стал широко понятым и признанным только с 1930 года. [16]
Проблема низкой чувствительности к свету, приводящая к низкому электрическому выходу передающих или «камерных» трубок, была решена с введением технологии накопления заряда венгерским инженером Кальманом Тиханьи в начале 1925 года. [17] Его решением была камера, которая накапливала и сохраняла электрические заряды («фотоэлектроны») внутри трубки на протяжении каждого цикла сканирования. Устройство было впервые описано в патентной заявке, которую он подал в Венгрии в марте 1926 года для телевизионной системы, которую он назвал «Radioskop». [18] После дальнейших усовершенствований, включенных в патентную заявку 1928 года, [17] патент Тиханьи был объявлен недействительным в Великобритании в 1930 году, [19] и поэтому он подал заявку на патенты в Соединенных Штатах. Патент Тиханьи на Radioskop был признан ЮНЕСКО документом универсального значения , таким образом, 4 сентября 2001 года он стал частью программы «Память мира» . [18]
В 1923 году Зворыкин представил свой проект полностью электронной телевизионной системы генеральному директору Westinghouse . В июле 1925 года Зворыкин подал заявку на патент на «Телевизионную систему», которая включает в себя пластину для хранения заряда, изготовленную из тонкого слоя изолирующего материала ( оксида алюминия ), зажатого между экраном (300 меш) и коллоидным осадком фотоэлектрического материала ( гидрида калия ), состоящего из изолированных глобул . [2] Следующее описание можно прочитать между строками 1 и 9 на странице 2: Фотоэлектрический материал, такой как гидрид калия, испаряется на оксиде алюминия или другой изолирующей среде и обрабатывается таким образом, чтобы образовать коллоидный осадок гидрида калия, состоящий из мельчайших глобул. Каждая глобула очень активна фотоэлектрически и представляет собой, по сути, мельчайший индивидуальный фотоэлектрический элемент . Первое изображение было передано в конце лета 1925 года [20] , а патент был выдан в 1928 году. [2] Однако качество переданного изображения не впечатлило HP Davis, генерального директора Westinghouse , и Зворыкина попросили поработать над чем-то полезным . [20] Патент на телевизионную систему был также подан Зворыкиным в 1923 году, но этот файл не является надежным библиографическим источником, поскольку были сделаны обширные изменения, прежде чем патент был выдан пятнадцать лет спустя [21] , а сам файл был разделен на два патента в 1931 году. [1] [22]
Первый практический иконоскоп был сконструирован в 1931 году Сэнфордом Эссигом, когда он случайно оставил один посеребренный лист слюды в печи слишком долго. При исследовании с помощью микроскопа он заметил, что серебряный слой распался на множество крошечных изолированных серебряных шариков. [23] Он также заметил, что: крошечный размер серебряных капель увеличит разрешение изображения иконоскопа на квантовый скачок. [24] Будучи руководителем отдела телевизионных разработок в Radio Corporation of America (RCA) , Зворыкин подал заявку на патент в ноябре 1931 года, и она была выдана в 1935 году. [13] Тем не менее, команда Зворыкина была не единственной инженерной группой, работавшей над устройствами, которые использовали зарядную пластину. В 1932 году Тедхэм и Макги под руководством Айзека Шёнберга подали заявку на патент на новое устройство, которое они окрестили «эмитроном», 405-строчная вещательная служба, использующая суперэмитрон, началась в студиях Alexandra Palace в 1936 году, а патент был выдан в США в 1937 году. [25] Тем временем, в 1933 году Фило Фарнсворт также подал заявку на патент на устройство, которое использовало пластину для хранения заряда и низкоскоростной электронный сканирующий луч. Соответствующий патент был выдан в 1937 году, [26] но Фарнсворт не знал, что низкоскоростной сканирующий луч должен приземляться перпендикулярно цели, и он никогда не строил такую трубку. [27] [28]
Иконоскоп был представлен широкой публике на пресс-конференции в июне 1933 года, [3] а два подробных технических документа были опубликованы в сентябре и октябре того же года. [4] [5] В отличие от диссектора изображений Фарнсворта, иконоскоп Зворыкина был гораздо более чувствительным, полезным при освещении цели между 4 фут-с (43 лк ) и 20 фут-с (215 лк ). Он также был проще в производстве и давал очень четкое изображение. [ необходима цитата ] Иконоскоп был основной трубкой камеры, используемой в американском вещании с 1936 по 1946 год, когда он был заменен трубкой изображения ортикона. [10] [11]
В Великобритании группа инженеров Любшинского, Родды и Макги разработала суперэмитрон (также супериконоскоп в Германии и иконоскоп изображения в Нидерландах) в 1934 году [29] [30] [31] это новое устройство было в десять-пятнадцать раз чувствительнее, чем оригинальный эмитрон и иконоскоп [32] и впервые использовалось для публичного вещания BBC в День перемирия 1937 года [7]. Иконоскоп изображения был представителем европейской традиции в электронных лампах, конкурируя с американской традицией, представленной ортиконом изображения. [9] [33] [34]
Изображение камеры-иконоскопа, использовавшейся на Олимпийских играх в Берлине, 1936 год.
{{cite web}}: Отсутствует или пусто |url=( помощь )