Введение
Тюбик видеокамеры.
Дисектор изображения, также называемый трубкой-дисектором, — это тип видеокамеры, в которой эмиссия фотокатода создает «электронное изображение», которое затем сканируется вверх, вниз и по аноду для создания электрического сигнала, представляющего визуальное изображение. В нем используются магнитные поля для поддержания электронного изображения в фокусе, а в более поздних моделях применялись электронные умножители для сбора электронов. Этот термин также использовался для обозначения других типов ранних видеокамер. Дисекторы использовались лишь непродолжительное время для исследований в телевизионных системах, прежде чем были заменены другими, гораздо более чувствительными трубками, основанными на принципе накопления заряда, такими как иконоскоп, в 1930-х годах. Несмотря на то, что камеры, основанные на технологии дисектора изображения, быстро и полностью вышли из употребления в области телевизионного вещания, они продолжали использоваться для получения изображений в ранних метеорологических спутниках и лунном посадочном модуле, а также для отслеживания ориентации по звездам в космическом шаттле и на Международной космической станции.
Операция
Дисектор изображений фокусирует визуальное изображение на слой фоточувствительного материала, такого как оксид цезия, который излучает отрицательно заряженные "фотоэлектроны", пропорциональные интенсивности света, падающего на материал. Электростатические отклоняющие пластины или магнитные поля затем периодически перемещают полученное электронное изображение по горизонтали и вертикали перед умножителем электронов, небольшим отверстием, ведущим к положительно заряженному детектору, или просто анодом – в случае самых ранних диссекторных трубок. Умножитель или апертура электронов пропускают только те электроны, которые исходят из очень малой области электронного изображения, соответствующей столь же малой области визуального изображения. Всё изображение сканируется несколько раз в секунду для создания электрического сигнала, представляющего движущееся визуальное изображение. Ранние электронные камеры (такие как дисектор изображений) имели серьезный недостаток: они сканировали объект, и в каждой точке виделся лишь крошечный участок света, зафиксированный в момент прохождения сканирующей системы. Поскольку дисектор не накапливает заряд, он полезен для наблюдения за внутренностью печей и контроля сварочных процессов, так как не подвержен "бликам", которые обычно возникают в обычных электронно-лучевых трубках при взгляде на яркий свет.
История
В апреле 1925 года немецкий профессор Макс Дикманн и его студент Рудольф Хелл подали заявку на патент на устройство под названием Lichtelektrische Bildzerlegerröhre für Fernseher (фотоэлектрическая трубка для телевидения) под немецким патентным номером: DE450187C. Патент был выдан в октябре 1927 года, и их эксперименты были объявлены в американских общенациональных журналах Discovery и Popular Radio, но им не удалось довести разработку до практической реализации. В 1951 году Хелл утверждал, что создал такую трубку, но не смог заставить её работать, поскольку в то время было недостаточно знаний в области электронной оптики и управления электронным лучом электрическими или магнитными полями. Американский пионер телевидения Фило Т. Фарнсворт изобрел первый функциональный диссектор изображения в 1927 году, подав заявку на патент 7 января 1927 года. 7 сентября того же года диссектор изображения успешно передал своё первое изображение – простую прямую линию – в лаборатории Фарнсворта по адресу: 202 Green Street, Сан-Франциско. К 3 сентября 1928 года Фарнсворт достаточно усовершенствовал систему, чтобы провести демонстрацию для прессы. Также в 1929 году Фарнсворт передал первые изображения живых людей с помощью своей системы, включая трех с половиной дюймовое изображение его жены Элмы ("Пем") с закрытыми глазами (вероятно, из-за необходимого яркого освещения). Поскольку электроны, испускаемые в диссекторе изображения, собираются электронным умножителем или анодом лишь в течение очень короткого времени, когда область "электронного изображения" подвергается воздействию, большая часть электронов теряется. Таким образом, самые ранние диссекторы изображения были крайне неэффективными и требовали чрезвычайно яркого освещения для эффективного использования. Фарнсворт решил эту проблему, изобретя "умножитель электронов" (не следует путать с современными электронными умножителями) – устройство, которое увеличивало количество электронов в цепи, генерируя "вторичную эмиссию" электронов с пары противоположных поверхностей, тем самым усиливая электрический сигнал. Фарнсворт подал заявку на патент на свой "умножитель электронов" 3 марта 1930 года и продемонстрировал его применение в 1931 году. Фарнсворт продолжал совершенствовать устройство, которое впоследствии стало известно как "мультипликатор", и, по сообщениям, оно могло усиливать сигнал до 60-й степени и выше.
В апреле 1933 года Фарнсворт подал заявку на патент под названием "Диссектор изображения", однако в ней фактически подробно описывалась камера с низкой скоростью электронов и накоплением заряда на катодной лучевой трубке (ЭЛТ). Принципы его работы были разработаны и реализованы компанией RCA. Хотя RCA выплачивала роялти в 1939 году, юридические издержки, связанные с патентным спором с RCA, давление военного производства, истечение срока действия патента Фарнсворта всего через восемь лет и его понятное разочарование привели к тому, что его компания была распущена вскоре после Второй мировой войны. Диссектор изображения с его многочисленными недостатками быстро был заменен в 1930-х годах ортиконами и иконоскопами, а к 1980-м годам и они уступили место датчикам изображения на твердой основе.