Иконоскоп
Иконоскоп которая (от εἰκών греческого « изображение» и σκοπεῖν «смотреть, видеть») был первой практической трубкой видеокамеры, использовалась в первых телевизионных камерах . Иконоскоп выдавал гораздо более сильный сигнал, чем предыдущие механические конструкции , и его можно было использовать в любых хорошо освещенных условиях. Это была первая полностью электронная система, пришедшая на смену более ранним камерам, в которых использовались специальные прожекторы или вращающиеся диски для улавливания света из одного очень ярко освещенного пятна.
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 Westinghouse Electronic Company во главе со Зворыкиным представила иконоскоп 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] Немецкая компания Telefunken купила права у RCA и построила супериконоскоп. камеру [6] использовался для исторической телепередачи на летних Олимпийских играх 1936 года в Берлине.
Иконоскоп был заменен в Европе примерно в 1936 году гораздо более чувствительными Супер-Эмитроном и Супериконоскопом. [7] [8] [9] в то время как в Соединенных Штатах иконоскоп был ведущей трубкой с камерой, использовавшейся для телевещания с 1936 по 1946 год, когда он был заменен трубкой ортикон изображения . [10] [11]
Открытие явления физического нового
В статье Technikatörténeti Szemle, впоследствии переизданной в Интернете, под названием «Иконоскоп: Кальман Тиханьи и развитие современного телевидения » дочь Тиханьи Каталин Тиханьи Гласс отмечает, что ее отец обнаружил, что «принцип хранения» включает в себя «новый физический феномен» — фотопроводимость . эффект :
Самая ранняя ссылка на новый феномен, обнаруженный этим писателем, содержится в статье под названием «Об электрическом телевидении», написанной Калманом Тиханьи и опубликованной 3 мая 1925 года, почти за год до подачи им первой заявки на патент на полностью электронный телевизор. телевизионная система. Хотя изобретатель не использует термины «принцип накопления» или «эффект накопления», описание открытого им нового явления подразумевает, что именно это он имел в виду. Таким образом, он написал:
«Автор этой статьи тщательно изучил все известные из современного состояния физических наук явления, которые могли быть применены к решению задачи, и на основании контрольных расчетов нашел их непригодными для достижения минимально необходимой 1/80 000 Однако в ходе экспериментов было обнаружено новое физическое явление, при котором оптический и электрический эффект практически одновременны. Фактически смещение между двумя эффектами не удалось обнаружить с помощью наших инструментов, хотя такая возможность существует. смещение в 1/400 000 000 секунды, основанное на уравнениях Максвелла относительно родственного явления. Это означает, что при этом явлении можно проследить 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, 3 мая 1925 г., стр. 23). (Выделено мной.)
Исследование различных словарей и лексиконов подтверждает, что действительно, помимо фотоэлектрического (или фотоэмиссионного) эффекта, технология запоминающего телевидения включает в себя и совершенно иное явление.
Из этих характеристик видно, что, хотя под действием фотоэлектрического эффекта связанные электроны, высвобождаемые из таких светочувствительных материалов, изменяются линейно в зависимости от частоты излучения, «то есть для каждого падающего фотона выбрасывается электрон», под действием эффекта накопления возникает фотопроводящее и фотоэлектрическое явление. где («кроме освобождения электронов из металлов») при поглощении фотонов в pn-переходе (в полупроводнике) или переходе металл-полупроводник «образуются новые свободные носители заряда» (эффект фотопроводимости) и где «электрический поле в области перехода заставляет новые носители заряда двигаться, создавая поток тока во внешней цепи без необходимости использования батареи» ( фотоэлектрический эффект ) ( The International Dictionary of Physics and Electronics , NY 1956, 1961, стр. 126, 183, 859–861, 863, 1028–1028, 1094–1095).
В Кратком словаре физики под заголовком «Фотоэлектрические элементы» проводится различие между «оригинальными фотоэлементами» (в которых использовалась фотоэмиссия, образующая светочувствительную поверхность и их притяжение анодом) и «более современными фотоэлементами, в которых используется фотопроводящий и фотоэлектрический эффект». ( Краткий физический словарь , Оксфорд, 1985). [14]
Операция [ править ]
Основным элементом формирования изображения в иконоскопе была пластинка слюды с нанесенным на лицевую сторону с помощью электроизоляционного клея рисунком из светочувствительных гранул. Гранулы обычно состояли из зерен серебра , покрытых цезием или оксидом цезия . Обратная сторона пластины слюды , напротив гранул, была покрыта тонкой пленкой серебра. Разделение серебра на обратной стороне пластины и серебра в гранулах привело к образованию отдельных конденсаторов , способных хранить электрический заряд. Обычно они откладывались в виде небольших пятен, образуя пиксели . Система в целом получила название «мозаика».
Сначала система заряжается путем сканирования пластины с помощью электронной пушки, аналогичной той, что используется в обычной телевизионной электронно-лучевой трубке. В результате этого процесса в гранулах накапливаются заряды, которые в темной комнате будут медленно распадаться с известной скоростью. Под воздействием света светочувствительное покрытие высвобождает электроны, которые доставляются за счет заряда, хранящегося в серебре. Скорость излучения увеличивается пропорционально интенсивности света. Благодаря этому процессу пластина формирует электрический аналог визуального изображения, при этом накопленный заряд представляет собой величину, обратную 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, чтобы любой заряд, которому сопротивляются гранулы, отражался обратно в трубку, где он собирался коллекторным кольцом — металлическим кольцом, расположенным вокруг экрана. Заряд, собираемый коллекторным кольцом, варьируется в зависимости от заряда, накопленного в этом месте. Затем этот сигнал усиливается и инвертируется и затем представляет собой положительный видеосигнал.
Коллекторное кольцо также используется для сбора электронов, высвобождаемых из гранул в процессе фотоэмиссии . Если пистолет сканирует темную область, несколько электронов будут высвобождаться непосредственно из сканируемых гранул, но остальная часть мозаики также будет испускать электроны, которые будут собраны в течение этого времени. В результате уровень черного изображения будет плавать в зависимости от средней яркости изображения, из-за чего иконоскоп будет иметь характерный неоднородный визуальный стиль. Обычно с этим боролись, поддерживая постоянное и очень яркое освещение изображения. Это также привело к явным визуальным различиям между сценами, снятыми в помещении, и сценами, снятыми на улице при хорошем освещении.
Поскольку электронная пушка и само изображение должны быть сфокусированы на одной стороне трубки, некоторое внимание необходимо уделить механическому расположению компонентов. Иконокопы обычно строились с мозаикой внутри цилиндрической трубки с плоскими концами, с пластиной, расположенной перед одним из концов. Перед другим концом помещался обычный объектив кинокамеры, фокусировавшийся на пластинке. Электронную пушку затем поместили под линзу, наклонив так, чтобы она тоже была направлена на пластинку, хотя и под углом. Преимущество такого расположения состоит в том, что и линза, и электронная пушка располагаются перед пластиной формирования изображения, что позволяет разделить систему на отсеки в коробчатом корпусе, при этом линза полностью находится внутри корпуса. [2] [13]
Поскольку электронная пушка наклонена по отношению к экрану, ее изображение на экране представляет собой не прямоугольную пластину, а трапецеидальную форму. Кроме того, время, необходимое электронам для достижения верхних частей экрана, было больше, чем нижних областей, которые были ближе к пушке. Электроника в камере адаптировалась к этому эффекту, слегка изменяя скорость сканирования. [15]
Накопление и хранение фотоэлектрических зарядов во время каждого цикла сканирования значительно увеличивает электрическую мощность иконоскопа по сравнению с устройствами сканирования изображений без накопителя. [ нужна ссылка ] В версии 1931 года гранулы сканировались электронным лучом; [13] в то время как в версии 1925 года электронный луч сканировал обратную сторону пластины изображения. [2]
История [ править ]
Первые электронные камеры (например, диссектор изображений ) страдали очень разочаровывающим фатальным недостатком: они сканировали объект, и то, что было видно в каждой точке, было лишь крошечным кусочком света, видимым в тот момент, когда сканирующая система проходила над ним. Для практичной функциональной фотокамеры потребовался другой технологический подход, который позже стал известен как фотокамера Charge – Storage. Он основан на новом, до сих пор неизвестном физическом явлении, которое было открыто и запатентовано физиком Кальманом Тиханьи в Венгрии в 1926 году, однако новый пехонменон стал широко пониматься и признаваться только примерно с 1930 года. [16]
Проблема низкой чувствительности к свету, приводящая к низкой электрической мощности передающих или «камерных» трубок, будет решена с внедрением венгерским инженером Калманом Тиханьи в начале 1925 года технологии накопления заряда. [17] Его решением стала трубка камеры, которая накапливала и сохраняла электрические заряды («фотоэлектроны») внутри трубки на протяжении каждого цикла сканирования. Устройство было впервые описано в заявке на патент, которую он подал в Венгрии в марте 1926 года на телевизионную систему, которую он назвал «Радиоскоп». [18] После дальнейших усовершенствований, включенных в заявку на патент 1928 года, [17] Патент Тиханьи был признан недействительным в Великобритании в 1930 году. [19] и поэтому он подал заявку на патенты в Соединенных Штатах. документом всемирного значения Патент Тиханьи на радиоскоп был признан ЮНЕСКО стал частью программы «Память мира» . и, таким образом , 4 сентября 2001 года [18]
Зворыкин представил в 1923 году свой проект полностью электронной телевизионной системы генеральному директору компании Westinghouse . В июле 1925 года Зворыкин подал заявку на патент на «Телевизионную систему», которая включает в себя пластину для хранения заряда, состоящую из тонкого слоя изолирующего материала ( оксида алюминия ), зажатого между экраном (300 меш) и коллоидным слоем фотоэлектрического материала ( калий). гидрид ), состоящий 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 так, чтобы образовался коллоидный осадок гидрида калия, состоящий из мелкие глобулы. Каждая глобула очень фотоэлектрически активна и по сути представляет собой мельчайшую отдельную фотоэлектрическую ячейку . Первое его изображение было передано в конце лета 1925 года. [20] и патент был выдан в 1928 году. [2] Однако качество передаваемого изображения не впечатлило HP Дэвиса, генерального менеджера Westinghouse , и Зворыкину было предложено поработать над чем-нибудь полезным . [20] Патент на телевизионную систему был также подан Зворыкиным в 1923 году, но этот файл не является надежным библиографическим источником, поскольку перед выдачей патента пятнадцать лет спустя были внесены обширные изменения. [21] а сам файл был разделен на два патента в 1931 году. [1] [22]
Первый практичный иконоскоп был сконструирован в 1931 году Сэнфордом Эссигом, когда он случайно оставил один посеребренный лист слюды в духовке слишком надолго. При исследовании под микроскопом он заметил, что слой серебра распался на множество крошечных изолированных серебряных шариков. [23] Он также заметил, что крошечный размер капель серебра значительно повысит разрешение изображения иконоскопа. [24] Будучи главой отдела развития телевидения 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, использующими пластину зарядной ступени. 1932 году Тедхэм и МакГи под руководством Исаака Шёнберга новое устройство, которое они назвали «эмитрон » . В подали заявку на патент на был выпущен в США в 1937 году. [25] Тем временем в 1933 году Фило Фарнсворт также подал заявку на патент на устройство, в котором использовалась пластина для хранения заряда и низкоскоростной электронный сканирующий луч. Соответствующий патент был выдан в 1937 г. [26] но Фарнсворт не знал, что низкоскоростной сканирующий луч должен приземляться перпендикулярно мишени, и на самом деле 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 и полезным при освещении цели от 4 футов c (43 лк ) до 20 футов c (215 лк ). Кроме того, его было проще изготовить, и он давал очень четкое изображение. [ нужна ссылка ] Иконоскоп был основной трубкой камеры, использовавшейся в американском радиовещании с 1936 по 1946 год, когда он был заменен трубкой ортикона изображения. [10] [11]
В Великобритании команда, состоящая из инженеров Любшинского, Родды и МакГи, в 1934 году разработала суперэмитрон (также супериконоскоп в Германии и иконоскоп изображения в Нидерландах). [29] [30] [31] это новое устройство было в десять-пятнадцать раз более чувствительным, чем оригинальные эмитрон и иконоскоп. [32] он был использован для общественного вещания BBC в День перемирия 1937 года. и впервые [7] Иконоскоп изображения был представителем европейской традиции электронных ламп, конкурирующей с американской традицией, представленной ортиконом изображения. [9] [33] [34]
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Зворыкин, Владимир К. (нд) [подана в 1923 г., выдана в 1935 г.]. «Телесистема» . Патент №2022450 . Патентное ведомство США . Проверено 12 января 2010 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и Зворыкин В.К. (нд) [подана в 1925 г., запатентована в 1928 г.]. «Телесистема» . Патент № 1691324 . Патентное ведомство США . Проверено 12 января 2010 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Лоуренс, Уильямс Л. (27 июня 1933 г.). «Человеческий глаз, созданный инженерами для передачи изображений по телевидению. «Иконоскоп» преобразует сцены в электрическую энергию для радиопередачи. Быстрый, как кинокамера. Три миллиона крошечных фотоэлементов «запоминают», а затем передают изображения. Шаг к домашнему телевидению. Разработано в десятилетней работе доктора В.К. Зворыкина, описавшего его в Чикаго» . Нью-Йорк Таймс . ISBN 9780824077822 . Проверено 12 января 2010 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Зворыкин В.К. (сентябрь 1933 г.). «Иконоскоп, последний фаворит американского телевидения» . Беспроводной мир (33): 197. ISBN. 9780824077822 . Проверено 12 января 2010 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Зворыкин В.К. (октябрь 1933 г.). «Телевидение с электронно-лучевыми трубками» . Журнал IEE (73): 437–451. ISBN 9780824077822 . Проверено 12 января 2010 г.
- ^ Хаймрехт, Кристина. «Телевизионная камера – доктор Вальтер Брух и олимпийская пушка» (на немецком языке). Future Initiative Rhineland-Palatinate (ZIRP) eV Архивировано из оригинала 31 марта 2008 г. Проверено 21 мая 2009 г.
Изображение камеры-иконоскопа, использовавшейся на Олимпийских играх в Берлине, 1936 год.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Хоуэтт, Дикки (2006). Телевизионные инновации: 50 технологических разработок . Публикации Келли. п. 114. ИСБН 978-1-903-05322-5 . Проверено 10 октября 2013 г.
- ^ Гиттель, Иоахим (11 октября 2008 г.). «Трубки FAR от Heimann» . фотоальбом . Магазин трубок Джоги . Проверено 15 января 2010 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Смит, Гарри (июль 1953 г.). «Мультикон – новая телевизионная трубка» (PDF) . газетная статья . Фонд и музей раннего телевидения . Проверено 12 марта 2013 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б «Официальные лица RCA по-прежнему неясны относительно будущего телевидения». Вашингтон Пост . 15 ноября 1936 г. п. Б2.
{{cite web}}
: Отсутствует или пусто|url=
( помощь ) - ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Абрамсон, Альберт (2003). История телевидения с 1942 по 2000 год . МакФарланд. п. 18. ISBN 978-0-7864-1220-4 . Проверено 10 января 2010 г.
- ^ «Заявка на патент Кальмана Тиханьи 1926 года «Радиоскоп» » . ЮНЕСКО «Память мира ». 2001 . Проверено 29 января 2009 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Зворыкин В.К. (нд) [подана в 1931 г., запатентована в 1935 г.]. «Способ и устройство для получения изображений объектов» . Патент № 2021907 . Патентное ведомство США . Проверено 10 января 2010 г.
- ^ Гласс, Каталин Тиханьи, Иконоскоп: Кальман Тиханьи и развитие современного телевидения . Пересмотрено 23 июня 2000 г., получено 25 декабря 2009 г.
- ^ "Камера-иконоскоп RCA CRV-59AAE 1945 года" , LabGuy's World
- ^ Дж. Б. Уильямс (2017). Электронная революция: изобретая будущее . Спрингер Природа . п. 29. ISBN 9783319490885 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б «Кальман Тиханьи (1897–1947)», IEC Techline [ постоянная мертвая ссылка ] , Международная электротехническая комиссия (МЭК), 15 июля 2009 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б «Заявка на патент Кальмана Тиханьи 1926 года «Радиоскоп»» , «Память мира» , Организация Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры ( ЮНЕСКО ), 2005 г., получено 29 января 2009 г.
- ^ Тиханьи, Коломан, Усовершенствования телевизионной аппаратуры . Европейское патентное ведомство, патент № GB313456. Дата Конвенции: Заявка в Великобритании: 11 июня 1928 г., объявлена недействительной и опубликована: 11 ноября 1930 г., получено: 25 апреля 2013 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Бернс, Р.В. (1998). Телевидение: международная история лет становления . Институт инженеров-электриков (IEE), (История технологий, серия 22) совместно с www.sciencemuseum.org.uk (Музей науки, Великобритания). п. 383. ИСБН 978-0-85296-914-4 . Проверено 10 января 2010 г.
- ^ Шацкин, Павел. «Хроники Фарнсворта: кто что и когда изобрел??» . Проверено 10 января 2010 г.
- ^ Зворыкин, Владимир К. (нд) [подана в 1923 г., выдана в 1938 г.]. «Телесистема» . Патент №2141059 . Патентное ведомство США . Проверено 10 января 2010 г.
- ^ Бернс, Р.В. (2004). Коммуникации: международная история лет становления . Институт инженеров-электриков (IEE), (История техники, серия 32). п. 534. ИСБН 978-0-86341-327-8 .
- ^ Уэбб, Ричард К. (2005). Телевизионеры: люди, стоящие за изобретением телевидения . Джон Уайли и сыновья. п. 34. ISBN 978-0-471-71156-8 .
- ^ Тедхэм, Уильям Ф.; МакГи, Джеймс Д. (nd) [подана в Великобритании в 1932 г., подана в США в 1933 г., запатентована в 1937 г.]. «Электронно-лучевая трубка» . Патент №2077422 . Патентное ведомство США . Проверено 10 января 2010 г.
- ^ Фарнсворт, Фило Т. (nd) [подана в 1933 г., запатентована в 1937 г., переиздана в 1940 г.]. «Диссектор изображений» . Патент №2087683 . Патентное ведомство США. Архивировано из оригинала 22 июля 2011 г. Проверено 10 января 2010 г.
- ^ Абрамсон, Альберт (1995). Зворыкин, пионер телевидения . Издательство Университета Иллинойса. п. 282. ИСБН 978-0-252-02104-6 . Проверено 18 января 2010 г.
- ^ Роуз, Альберт; Ямс, Харли А. (сентябрь 1939 г.). «Телевизионные датчики, использующие сканирование низкоскоростным электронным лучом». Труды ИРЭ . 27 (9): 547–555. дои : 10.1109/JRPROC.1939.228710 . S2CID 51670303 .
- ^ Любшинский, Ганс Герхард; Родда, Сидней (nd) [подана в мае 1934 г., запатентована в 1936 г.]. «Усовершенствования в телевидении или в отношении телевидения» . Патент № GB 442666 . Ведомство интеллектуальной собственности Соединенного Королевства . Проверено 15 января 2010 г.
- ^ Любшинский, Ганс Герхард; МакГи, Джеймс Дуайер (nd) [подана в 1935 г., запатентована в 1936 г.]. «Усовершенствования в телевидении и в связи с ним» . Патент № GB 455123 . Ведомство интеллектуальной собственности Соединенного Королевства . Проверено 15 января 2010 г.
- ^ ЭМИ ЛТД; Любшинский, Ганс Герхард (nd) [подана в 1936 г., запатентована в 1937 г.]. «Усовершенствования в телевидении и в связи с ним» . Патент № GB 475928 . Ведомство интеллектуальной собственности Соединенного Королевства . Проверено 15 января 2010 г.
- ^ Александр, Роберт Чарльз (2000). Изобретатель стерео: жизнь и творчество Алана Дауэра Блюмлейна . Фокальная пресса. стр. 217–219. ISBN 978-0-240-51628-8 . Проверено 10 января 2010 г.
- ^ де Врис, MJ; де Врис, Марк; Кросс, Найджел; Грант, Дональд П. (1993). Методология проектирования и связь с наукой, номер 71 серии NATO ASI . Спрингер. п. 222. ИСБН 978-0-7923-2191-0 . Проверено 15 января 2010 г.
- ^ Филипс (1952–1958). «5854, Иконоскоп изображения, Philips». Справочник по электронным лампам (PDF) . Филипс. Архивировано (PDF) из оригинала 3 сентября 2006 г. Проверено 15 января 2010 г.