Collaborazione
ARTE
BELLEZZA E BENESSERE
MESTIERE
CULTURA E STORIA
DIVERTIMENTO
AMBIENTE
CIBO E BEVANDE
INGEGNERIA INVERSA
SCIENZE
SPORT
TECNOLOGIA
INDOSSABILI
Il tubo da ripresa Vidicon
English
Pixel

Creato da

Pixel

29. agosto 2026FI
102
0
0
0
0

Il tubo da ripresa Vidicon

Un tubo a raggi catodici trasforma un segnale in un'immagine. Applicando la stessa idea al contrario si ottiene la metà più difficile della televisione: trasformare un'immagine in un segnale, in diretta, trenta volte al secondo, senza pellicola e senza ritardo. Paul Weimer, Stanley Forgue e Robert Goodrich di RCA pubblicarono il vidicon nel 1950, ed è il progetto che rese comuni le telecamere televisive. Ciò che lo precedette era enorme. L'iconoscopio di Zworykin del 1931 richiedeva livelli di luce che rendevano insopportabile lavorare negli studi. L'image orthicon del 1945 era eccellente, ma aveva le dimensioni di un giornale arrotolato, costava quanto un'automobile e richiedeva un operatore esperto che governasse i suoi comandi. Il vidicon è un tubo di 25 mm di diametro e 130 mm di lunghezza con un'idea semplice al suo interno: un foglio di fotoconduttore — esattamente il materiale del primo progetto di questo lotto — con una pellicola conduttiva trasparente sul lato anteriore e nulla sul lato posteriore. La luce colpisce la parte anteriore e rende localmente conduttivo il fotoconduttore, così la carica fuoriesce dalla superficie posteriore in proporzione alla luce. Poi un fascio di elettroni esplora la superficie posteriore e ripristina la carica. La corrente necessaria a farlo, momento per momento, È il segnale video. È straordinariamente economico. Il bersaglio integra la luce per un intero fotogramma tra un passaggio e l'altro del fascio, quindi raccoglie tutto invece di campionare; la scansione legge e azzera nella stessa operazione; e l'intero dispositivo funziona con alcune centinaia di volt invece della complessità dell'image orthicon. Eredita inoltre, in modo diretto e inevitabile, i due difetti misurati nel progetto della fotocellula. Il fotoconduttore è lento, quindi un oggetto in movimento sfuma: il difetto che tutti coloro che lo usavano chiamavano LAG. E un'immagine statica luminosa resta sul bersaglio molto tempo dopo essere scomparsa: è la bruciatura dell'immagine (burn-in), ed è per questo che ogni primo operatore di telecamere televisive veniva istruito a non puntare mai la camera verso una luce. Il progetto gemello alla fine di questo lotto è il CCD, che risolse entrambi i problemi abbandonando del tutto il guadagno fotoconduttivo. Questo è il dispositivo che doveva superare.
Avanzato
5 ore

Istruzioni

1

Il bersaglio: un condensatore che si scarica con la luce

Smonta mentalmente l'intero tubo in quattro parti, da davanti a dietro. THE FACEPLATE è vetro con un rivestimento conduttivo trasparente sulla superficie interna — ossido di stagno, lo stesso materiale presente all'interno del riscaldatore di una vetrina e sul vetro LCD più avanti in questo lotto. Viene chiamato piastra di segnale ed è il terminale di uscita del tubo. È trasparente, così la luce lo attraversa, e conduttivo, così la carica può essere raccolta da esso. THE TARGET è uno strato di fotoconduttore evaporato sulla piastra di segnale, spesso pochi micrometri. Nel vidicon originale era trisolfuro di antimonio. È un semiconduttore con un band gap di circa 1,7 eV, che ne determina la risposta su tutto lo spettro visibile, e al buio è un isolante molto buono. THE SCANNED FACE è il retro del bersaglio, e su di esso non c'è nulla. È fotoconduttore nudo rivolto verso il vuoto. THE GUN si trova all'estremità opposta, con un giogo di deflessione e una bobina di focalizzazione attorno al tubo, esattamente come nel progetto del tubo a raggi catodici a cui questo è collegato. NOW THE MECHANISM, e vale la pena procedere lentamente perché non è ciò che la gente presume. Il bersaglio è un condensatore. La piastra di segnale è un'armatura; la superficie posteriore libera è l'altra; il fotoconduttore è il dielettrico tra di esse, spesso pochi micrometri, il che rende grande la capacità per unità di area. START WITH THE BEAM dopo aver appena scansionato un punto. Il fascio è una sorgente di elettroni a tensione essenzialmente zero, quindi carica quella porzione della superficie posteriore fino al potenziale del catodo e poi si ferma — non può spingerla più negativa della propria sorgente. La piastra di segnale è mantenuta a circa +30 V. Quindi ogni porzione del bersaglio è ora un piccolo condensatore carico con circa 30 V ai capi dei suoi pochi micrometri. NOW LEAVE IT per un tempo di quadro, un quarantesimo di secondo in un sistema a 25 Hz. NEL THE DARK, il fotoconduttore è un isolante e la carica resta. La porzione è ancora al potenziale del catodo quando il fascio ripassa, quindi il fascio non ha nulla da fare e non scorre corrente. Buio uguale nessun segnale. NEL THE LIGHT, il fotoconduttore conduce in proporzione all'illuminazione, quindi la carica fluisce attraverso di esso dalla superficie posteriore alla piastra di segnale. Quella porzione di superficie posteriore si sposta verso valori positivi. Quanto si sposta dipende da quanta luce vi è caduta e per quanto tempo — it INTEGRATES. WHEN THE BEAM RETURNS deve ripristinare esattamente la carica che è defluita, per riportare quella porzione al potenziale del catodo. Quella carica di reintegro, che scorre attraverso la piastra di segnale verso il circuito esterno, è il segnale video. Ne derivano immediatamente tre conseguenze, e ciascuna è importante. IT INTEGRATES, quindi è molto più sensibile di un dispositivo che campiona la luce solo nell'istante in cui il fascio passa. L'intero tempo di quadro è tempo di esposizione. È la stessa ragione per cui una lastra fotografica batte l'occhio in astronomia. THE SIGNAL IS A CURRENT INTO A CAPACITOR, quindi l'impedenza di uscita del tubo è alta e scomoda, e il preamplificatore che segue determina il livello di rumore dell'intera telecamera. I preamplificatori per tubi da ripresa erano un'arte a sé. AND THE BEAM RESETS AS IT READS. Non esiste una cancellazione separata. Lettura e cancellazione sono la stessa operazione, il che è elegante e significa anche che si ottiene esattamente un'unica occhiata a ciascun fotogramma.

Strumenti necessari:

Tubo da ripresa vidicon (di recupero)Tubo da ripresa vidicon (di recupero)
2

Dove un'immagine va nel suo percorso per diventare un segnale

Il diagramma traccia un singolo punto di luce dall'obiettivo all'uscita video e segna in ogni fase ciò che si guadagna e ciò che viene irrimediabilmente perso. La ragione per disegnarlo anziché descriverlo è che tre di queste fasi sono condivise con ogni sensore d'immagine mai costruito, mentre due sono peculiari del tubo. Saper distinguere quali sono è ciò che rende leggibile il CCD progetto alla fine del lotto: il CCD mantiene le fasi condivise, elimina le due peculiari e aggiunge due problemi propri. FOLLOW THE LOSSES. I fotoni che non colpiscono il bersaglio sono perduti. I fotoni assorbiti al di fuori della banda di risposta del fotoconduttore sono perduti. La carica che non si è completamente dispersa quando arriva il fascio è lag. La carica dispersa da una zona NEIGHBOURING è perdita di risoluzione. E il punto di impatto stesso del fascio ha una dimensione finita, che determina la risoluzione del tubo indipendentemente da tutto il resto. La fase contrassegnata BEAM LANDING è quella in cui le telecamere a tubo differiscono maggiormente da qualsiasi cosa moderna. Nel vidicon non ci sono pixel. Il bersaglio è continuo e l'immagine viene suddivisa solo in base a dove si trova il fascio in ogni istante e a quanto è messo a fuoco. La risoluzione è quindi una proprietà del SCANNING, non del sensore, e si degrada ai bordi dell'immagine dove il fascio colpisce obliquamente e il suo punto diventa un'ellisse. Questo unico fatto spiega perché le telecamere a tubo richiedessero continue regolazioni e perché due telecamere non coincidessero mai del tutto, ed è la ragione più profonda per cui l'industria alla fine volle qualcosa con una griglia fisica fissa.

Flow

Loading...

Strumenti necessari:

Computer da tavoloComputer da tavolo
3

Lag: dare un numero allo smear

Caricamento del notebook Jupyter…

Strumenti necessari:

Computer da tavoloComputer da tavolo

Strumenti richiesti

2

Blueprint correlati

Questi blueprint condividono conoscenze — tecniche, materiali o principi

CC0 Pubblico dominio

Questo progetto è rilasciato sotto CC0. Sei libero di copiare, modificare, distribuire e utilizzare quest'opera per qualsiasi scopo, senza chiedere permesso.

Supporta il Maker acquistando prodotti tramite il suo progetto dove guadagna una Commissione Maker stabilita dai venditori, oppure crea una nuova iterazione di questo progetto e includilo come collegamento nel tuo progetto per condividere i ricavi.

Commenti

(0)

Accedi per partecipare alla discussione

Caricamento commenti...