Русская Википедия:Видикон
Видико́н (Шаблон:Lang-en, от Шаблон:Lang-lat — вижу и Шаблон:Lang-grc — изображение) — передающая телевизионная трубка с накоплением заряда, действие которой основано на внутреннем фотоэффекте. Наиболее распространённый тип передающей трубки в телевизионных передающих камерах до появления полупроводниковых матриц. Изображение в видиконе проецируется на плоскую мишень из полупроводникового материала, на котором накапливается потенциальный рельефШаблон:Sfn. Мишень сканируется электронным лучом, подключающим считываемый участок к нагрузке. Рельеф при этом разрушается и восстанавливается к моменту следующего прохода луча.
Идею трубки с использованием внутреннего фотоэффекта выдвинул в 1925 году советский учёный Александр ЧернышёвШаблон:Sfn.
Видиконы создают видеосигнал при минимальной освещённости мишени от десятых долей до десятков люкс, обеспечивая чёткость от Шаблон:Число до Шаблон:Число. Светочувствительность передающих камер на видиконе ограничена только шумами видеоусилителя и растёт при их уменьшении. Если потери из-за такого ограничения велики (например, при сверхвысоком разрешении), то используются видиконы, в которых отражённый от мишени луч усиливается вторично-электронным умножителем.
Конструкция
В цилиндрической трубке размещён электронный прожектор, создающий электронный пучок небольшого диаметра (15—30 мкм) при токе порядка долей или единиц микроампер. Для фокусировки и отклонения электронного луча в видиконе используются электростатические или магнитные поля. Одним из важнейших узлов видикона является фотопроводящая мишень, которая содержит т. н. сигнальную пластину (прозрачную металлическую плёнку со стороны проецируемого изображения) и расположенный на ней со стороны объектива фотопроводящий слойШаблон:Sfn. Вследствие непрерывного сканирования рабочей поверхности мишени электронным лучом фотопроводящий слой всегда заряжен. Элементарные участки мишени, равные по площади сечению луча, заряжаются лучом в моменты их коммутации. В остальное время — до следующего прохода луча в ходе развёртки (то есть практически в течение всего кадра) — данный участок мишени разряжается. Скорость разряда зависит от освещённости. Чем больше освещённость участка изображения, тем меньше электрическое сопротивление фотопроводника и тем быстрее происходит его разряд.
К моменту прихода луча потенциал мишени в участках с различной освещённостью неодинаков (на мишени образуется потенциальный «рельеф»), соответственно неодинаков и заряд этих участков. Заряд, «высаживаемый» на поверхность мишени в момент коммутации, в силу электростатического отталкивания выводит во внешнюю цепь такой же по величине заряд из сигнальной пластины. Заряд, теряемый мишенью в течение кадра, равен заряду, получаемому ею в момент коммутации. Таким образом, в цепи сигнальной пластины протекает ток, значение которого однозначно связано с распределением освещённости по поверхности мишени.
Мишени видикона, отличающиеся большим разнообразием конструкций (одни состоят из двух или трёх слоёв, другие имеют мозаичную структуру или включают гладкие и пористые прослойки), делятся на фоторезистивные и фотодиодные. В фоторезистивных мишенях процесс разряда определяется объёмными свойствами фотопроводящего слоя; фотоэффект в них характеризуется значительной инерционностью. Типичный материал фоторезистивных мишеней — трёхсернистая сурьма; используются также аморфный селен и некоторые другие. В фотодиодных мишенях разряд определяется свойствами p-n-перехода, которые обеспечивают полное разделение световых носителей и в связи с этим безынерционность, линейность световой характеристики, предельно высокую чувствительность прибора. В качестве материала таких мишеней обычно служат PbO, Si, CdSe и др.
Пировидикон
Пировидикон (пирикон) — видикон с пироэлектрической мишенью. Эти приборы позволяли регистрировать инфракрасное излучение среднего, «теплового», диапазона с длинами волн до 14 мкм. В этом диапазоне излучают тела, нагретые до бытовых температур. На основе таких приборов строили первые тепловизоры.[1][2]
Разновидности
Дальнейшим развитием классического видикона стали его разновидности с изменённой конструкцией мишени. Практически каждый бренд видикона является собственной разработкой той или иной компании. Так, права на трубку типа «Сатикон» принадлежат фирме «Хитачи» (Шаблон:Lang-en), «Ньювикон» разработан корпорацией «Мацусита» (Шаблон:Lang-en, Panasonic Corporation), а наиболее известный «Плюмбикон» является торговой маркой концерна «Филипс» (Шаблон:Lang-en), который на протяжении длительного периода был монопольным производителем этого типа передающих трубок, наилучшим образом подходящего для цветных трёхтрубочных телекамер[3].
Отказ руководства «Филипс» от поставок плюмбиконов в СССР в 1970-х годах заставил советских инженеров начать разработки аналогичной трубки. В 1972 году Всесоюзный научно-исследовательский институт электронно-лучевых приборов (ВНИИЭЛП) создал первые отечественные приборы нового поколения, получивший название «Глетикон»Шаблон:Sfn. Большинство отечественных телекамер впоследствии оснащалось этой разновидностью видикона[3]. Для цветного телевидения созданы видиконы с внутренним цветоделением, самостоятельно формирующие цветоразностные сигналы. Самый известный видикон такой конструкции называется «Триникон», разработанный корпорацией «Сони» (Шаблон:Lang-en).
По способу формирования развёртки видиконы могут быть разделены на две основные группы:
- с магнитным отклонением считывающего луча;
- с электрическим отклонением считывающего луча.
В телевизионных камерах, как правило, используются видиконы с магнитным отклонением. Видиконы с электростатической системой развёртки разрабатывались для систем технического зрения промышленных роботов, так как позволяют увеличить скорость развёртки и реализовать нестандартные её виды, в том числе радиальную, спиральную. Кроме того, при использовании видикона более простыми средствами достигается высокая линейность отклонения луча, размер растра не зависит от частоты отклоняющих сигналов и отсутствует поворот изображения при изменении напряжения на фокусирующем электроде.
В настоящее время для получения видеосигнала вместо устаревших вакуумных передающих трубок чаще используются полупроводниковые светочувствительные матрицы. Характеристики полупроводниковых преобразователей свет/сигнал не зависят от внешних магнитных полей, они не требуют прогрева и значительно устойчивее к механическим нагрузкам.
Интересные факты
- Маринер-4, Маринер-6, Маринер-7, Маринер-9, Викинг-1, Викинг-2 — межпланетные станции, передавшие снимки Марса, сделанные видиконом.
- Маринер-10 — межпланетная станция, передавшая снимки Меркурия, сделанные видиконом.
- Вояджер — два космических зонда передали на Землю снимки Сатурна, Урана, Нептуна и Титана, полученные с помощью видиконов.
Примечания
Литература
Ссылки
Шаблон:Выбор языка Шаблон:Электронно-лучевые приборы
