アイコノスコープ

アイコノスコープ（ギリシャ語のεἰκών「イメージ」とσκοπεῖν「見る、見る」に由来）は、初期のテレビカメラで使用された最初の実用的なビデオカメラ管でした。アイコノスコープは、以前の機械設計よりもはるかに強い信号を生成し、明るい場所であればどこでも使用できました。これは、特別なスポットライトまたは回転ディスクを使用して非常に明るい単一のスポットから光を捉える 以前のカメラに代わる最初の完全電子システムでした。

この装置の原理の一部は、ウラジミール・ツヴォルキンが1923年と1925年にテレビシステムの特許を2件申請したときに説明されました。 ^{[1] [2]}ツヴォルキンが率いるウェスティングハウス・エレクトロニック社の研究グループは、1933年6月の記者会見でアイコノスコープを一般に公開し、^[3]同年9月と10月に詳細な技術論文2本を発表しました。^{[4] [5]}ドイツの会社テレフンケンはRCAから権利を購入し、1936年のベルリン夏季オリンピックの歴史的なテレビ放送に使用されたスーパーアイコノスコープカメラ^[6]を製造しました。

ヨーロッパでは1936年頃にアイコノスコープはより感度の高いスーパーエミトロンとスーパーイコノスコープに置き換えられたが^{[7] [8] [9]}、アメリカでは1936年から1946年まで放送用カメラ管としてアイコノスコープが主流であり、その後イメージオルシコン管に置き換えられた。^{[10] [11]}

後にインターネット上で再公開された Technikatörténeti Szemle の記事「The Iconoscope: Kálmán Tihanyi and the Development of Modern Television」の中で、Tihanyi の娘 Katalin Tihanyi Glass は、父親が「記憶原理」に「新しい物理現象」である光伝導効果が含まれていることを発見したと述べています。

この筆者が発見した新しい現象に関する最も古い言及は、カルマン・ティハニが執筆し、1925 年 5 月 3 日に発表された「電気テレビについて」という記事です。これは、彼が全電子式テレビ システムの特許を初めて申請する 1 年近く前のことです。発明者は「蓄積原理」や「蓄積効果」という言葉を使用していませんが、彼が発見した新しい現象の説明から、まさにそれが彼が考えていたものであったことがわかります。彼は次のように書いています。

「この記事の筆者は、物理科学の現状から知られている、問題の解決に応用できるすべての現象を徹底的に研究し、制御計算に基づいて、送信所で最低限必要な 1/80,000 秒の効率を達成するには適さないことを発見しました。しかし、実験中に、光学的効果と電気的効果が実質的に同時に発生する新しい物理現象が発見されました。実際、2 つの効果のずれは当社の機器では検出できませんでしたが、関連する現象に関するマクスウェル方程式に基づくと、1/400,000,000 秒のずれが発生する可能性があります。これは、この現象では、望ましい 1/150,000 秒の変化だけでなく、1/4 億の変化も追跡できることを意味します」 (K. Tihanyi: 「Az elektromos távolbavetítésről」(「電気テレプロジェクションについて」)、Nemzeti Újság 誌、2010 年 5 月 3 日) 1925年、23ページ。（強調追加）

さまざまな辞書や語彙集を調べてみると、確かに、光電効果（または光電子効果）に加えて、ストレージテレビ技術にはまったく異なる現象も関係していることが分かります。

これらの特徴から明らかなのは、光電効果では、このような感光性材料から放出された束縛電子が放射線の周波数に比例して変化する（つまり、入射光子ごとに電子が放出される）のに対し、蓄積効果では、光伝導および光起電現象が発生し、（「金属からの電子の解放とは別に」）光子がpn接合（半導体内）または金属半導体接合で吸収されると、「新しい自由電荷キャリアが生成される」（光伝導効果）とともに、「接合領域の電界によって新しい電荷キャリアが移動し、バッテリーを必要とせずに外部回路に電流が流れる」（光起電効果）（The International Dictionary of Physics and Electronics、NY 1956、1961、pp. 126、183、859–861、863、1028–1028、1094–1095）ということです。

物理学簡潔辞典の「光電セル」の見出しでは、「元々の光電セル」（感光面からの光電子放出と陽極によるその吸引力を利用したもの）と「光導電効果と光起電力効果を利用したより現代的な光電セル」（物理学簡潔辞典、オックスフォード、1985年）を区別しています。^[14]

アイコノスコープの主な画像形成要素は、電気絶縁接着剤を使用して前面に付着した感光性粒子のパターンを備えた雲母板でした。粒子は通常、セシウムまたは酸化セシウムで覆われた銀粒子でできていました。粒子の反対側の雲母板の裏側は、銀の薄膜で覆われていました。板の裏側の銀と粒子内の銀の間の分離により、それらは個別のコンデンサを形成し、電荷を蓄積することができます。これらは通常、小さな点として付着され、ピクセルを形成します。システム全体は「モザイク」と呼ばれていました。

このシステムは、まず、従来のテレビのブラウン管に使用されているのと同様の電子銃でプレートをスキャンして充電します。このプロセスにより、電荷が粒子に蓄積されます。この粒子は、暗い部屋では既知の速度でゆっくりと減衰します。光にさらされると、感光性コーティングは、銀に蓄積された電荷によって供給される電子を放出します。放出率は、光の強度に比例して増加します。このプロセスを通じて、プレートは視覚画像の電気的類似物を形成し、蓄積された電荷は、その場所の画像の平均輝度の逆数を表します。

電子ビームが再びプレートをスキャンすると、粒子に残っている電荷はビームによる再充填に抵抗します。ビームエネルギーは、粒子によって抵抗された電荷がチューブに反射され、スクリーンの周囲に配置された金属リングであるコレクターリングによって収集されるように設定されます。コレクターリングによって収集された電荷は、その場所に蓄積された電荷に応じて変化します。この信号は増幅され、反転されて、正のビデオ信号を表します。

コレクター リングは、光電子放出プロセスで粒子から放出される電子を収集するためにも使用されます。銃が暗い領域をスキャンしている場合、スキャンされた粒子から直接放出される電子はほとんどありませんが、モザイクの残りの部分からも電子が放出され、その間に収集されます。その結果、画像の黒レベルは画像の平均輝度に応じて変動し、アイコノスコープに独特の不均一な視覚スタイルが生じます。通常、この問題に対処するには、画像を継続的に非常に明るく照らします。これにより、屋内で撮影されたシーンと屋外で良好な照明条件で撮影されたシーンの間に明確な視覚的違いが生じます。

電子銃と画像自体は両方ともチューブの同じ側に焦点を合わせる必要があるため、部品の機械的な配置には注意を払う必要がある。イコノコップは通常、平らな端を持つ円筒形のチューブの中にモザイクが収められており、一方の端の前にプレートが配置されている。もう一方の端の前には、従来の映画カメラのレンズが置かれ、プレートに焦点が合わせられている。次に、電子銃をレンズの下に配置し、角度はあるもののプレートに向けられるように傾けた。この配置の利点は、レンズと電子銃の両方がイメージングプレートの前にあるため、システムを箱型の筐体に区画化し、レンズを完全にケース内に収めることができることである。^{[2] [13]}

電子銃はスクリーンに対して傾いているため、スクリーンのイメージは長方形の板ではなく、キーストーン型になっている。さらに、電子がスクリーンの上部に到達するのに必要な時間は、銃に近い下部よりも長かった。カメラの電子機器は、スキャン速度をわずかに変更することでこの効果を調整した。^[15]

各走査サイクル中に光電荷が蓄積・保存されるため、非保存型の画像走査装置に比べてアイコノスコープの電気出力が大幅に増加した。^[要出典] 1931年版では電子ビームが顆粒を走査した。 ^[13]一方、1925年版では電子ビームが画像プレートの裏側を走査した。^[2]

初期の電子カメラ管（イメージディセクタなど）には、非常に残念な致命的な欠陥がありました。それは、被写体をスキャンしても、各ポイントで見られるのは、スキャンシステムがその上を通過した瞬間に見られる小さな光片だけだったということです。実用的で機能的なカメラ管には、後に電荷蓄積カメラ管として知られるようになる、異なる技術的アプローチが必要でした。これは、1926年にハンガリーの物理学者カルマン・ティハニによって発見され特許を取得した、これまで知られていなかった新しい物理現象に基づいていましたが、この新しい現象が広く理解され、認識されるようになったのは、1930年頃からでした。^[16]

光に対する感度が低いために送信管または「カメラ」管からの出力が低いという問題は、1925 年初頭にハンガリーの技術者カルマン・ティハニが電荷蓄積技術を導入することで解決されました。 ^[17]彼の解決策は、各スキャン サイクルを通じて管内に電荷 (「光電子」) を蓄積して蓄積するカメラ管でした。この装置は、彼が「ラジオスコープ」と名付けたテレビ システムについて、1926 年 3 月にハンガリーで出願した特許出願で初めて説明されました。 ^[18] 1928 年の特許出願でさらに改良された後、^[17]ティハニの特許は 1930 年にイギリスで無効と宣言され、^[19]、彼は米国で特許を申請しました。ティハニのラジオスコープの特許は、ユネスコによって世界的意義のある文書として認められ、2001 年 9 月 4 日に世界の記憶計画の一部となりました。 ^[18]

1923年、ズヴォルキンはウェスティングハウス社のゼネラルマネージャーに完全電子化テレビシステムのプロジェクトを提示した。1925年7月、ズヴォルキンは「テレビシステム」の特許を出願した。このシステムには、隔離された小球からなる光電材料（水素化カリウム）のコロイド状堆積物とスクリーン（300メッシュ）の間に挟まれた絶縁材料（酸化アルミニウム）の薄層で構成された電荷蓄積プレートが含まれている。^[2] 2ページ目の1行目と9行目の間には次のような説明がある。「水素化カリウムなどの光電材料を酸化アルミニウムまたはその他の絶縁媒体上に蒸着させ、微小な小球からなる水素化カリウムのコロイド状堆積物を形成するように処理する。各小球は光電的に非常に活性であり、事実上、微小な個別の光電池を構成する。」最初の画像は1925年の晩夏に送信され、^[20] 1928年に特許が発行されました。^[2]しかし、送信された画像の品質はウェスティングハウスのゼネラルマネージャーであるH.P.デイビスの印象に残らず、ズヴォルキンは何か役に立つものを作るよう依頼されました。^[20]テレビシステムの特許も1923年にズヴォルキンによって申請されましたが、このファイルは信頼できる書誌情報源ではありません。なぜなら、15年後に特許が発行されるまでに大幅な改訂が行われ^[21]、ファイル自体が1931年に2つの特許に分割されたためです。^{[1] [22]}

最初の実用的なアイコノスコープは、1931年にサンフォード・エッシグによって製作されたが、彼は銀メッキした雲母板をオーブンの中に長時間放置してしまった。顕微鏡で調べたところ、銀層が無数の小さな銀の小球に分解されているのに気づいた。^[23]彼はまた、銀の小滴の小ささがアイコノスコープの画像解像度を飛躍的に高めることにも気づいた。^[24]ラジオ・コーポレーション・オブ・アメリカ（RCA）のテレビ開発責任者として、ズヴォリキンは1931年11月に特許を申請し、1935年に発行された。^[13]しかし、ズヴォリキンのチームだけがチャージステージプレートを使用するデバイスに取り組んでいたエンジニアリンググループではなかった。 1932年、テダムとマギーはアイザック・ショーンバーグの指導の下、「エミトロン」と名付けた新装置の特許を申請し、 1936年にはアレクサンドラ・パレスのスタジオでスーパーエミトロンを採用した405回線の放送サービスが開始され、1937年に米国で特許が交付された。^[25]一方、1933年にはフィロ・ファーンズワースも電荷蓄積プレートと低速電子走査ビームを使用する装置の特許を申請していた。対応する特許は1937年に交付されたが、^[26]ファーンズワースは低速走査ビームがターゲットに対して垂直に着地する必要があることを知らず、実際にそのような管を製作することはなかった。^{[27] [28]}

アイコノスコープは1933年6月の記者会見で一般に公開され、^[3]同年9月と10月に詳細な技術論文が2本発表された。^{[4] [5]}ファーンズワースの画像ディセクターとは異なり、ツヴォルキンのアイコノスコープははるかに感度が高く、対象物の照明が4フィート-c（43 lx）から20フィート-c（215 lx）の間で有効であった。また、製造が容易で、非常に鮮明な画像を生成する。^[要出典]アイコノスコープは、1936年から1946年までアメリカの放送で使用された主要なカメラ管であり、その後、イメージオルシコン管に置き換えられた。^{[10] [11]}

イギリスでは、技術者のルブシンスキー、ロッダ、マギーが結成したチームが1934年にスーパーエミトロン（ドイツではスーパーイコノスコープ、オランダではイメージアイコノスコープとも呼ばれた）を開発しました。^{[29] [30] [31]}この新しい装置は、元のエミトロンやアイコノスコープよりも10〜15倍感度が高く、^{[32] 1937年の休戦記念日に}BBCの公共放送で初めて使用されました。 ^[7]イメージアイコノスコープは、イメージオルシコンに代表されるアメリカの伝統に対抗する、ヨーロッパの電子管の伝統を代表するものでした。^{[9] [33] [34]}

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