画像解析装置

イメージディセクターは、ディセクター管とも呼ばれ、光電陰極の放出によって「電子画像」が作成され、それがアノードを上下に掃引されて、視覚画像を表す電気信号が生成されるビデオカメラ管です。磁場を使用して電子画像の焦点を保ち、後期モデルでは電子を拾うために電子増倍管を使用しました。 ^[1]^[2]この用語は、他の種類の初期のビデオカメラ管にも使用されていました。ディセクターは、 1930年代にアイコノスコープなどの電荷蓄積現象に基づく、はるかに感度の高い別の管に置き換えられるまで、テレビシステムの研究に短期間使用されただけです。イメージディセクター技術のアイデアに基づくカメラ管は、テレビ放送の分野では急速に完全に使用されなくなりましたが、初期の気象衛星や月着陸船の画像化、およびスペースシャトルや国際宇宙ステーションでの星の姿勢追跡には引き続き使用されました。

手術

画像ディセクターは、視覚画像をセシウム酸化物などの感光性材料の層に焦点を合わせます。この感光性材料は、材料に当たる光の強度に比例して負に帯電した「光電子」を放出します。次に、静電偏向板または磁場が、結果として生じた電子画像を、電子増倍管、または正に帯電した検出器につながる小さな開口部、または初期のディセクター管の場合は単なる陽極の前で、水平方向と垂直方向に定期的に操作します。電子増倍管または開口部は、電子画像の非常に小さな領域から放出される電子のみを通過させ、視覚画像の同様に小さな領域を表します。画像全体が1秒間に数回スキャンされ、動く視覚画像を表す電気信号が生成されます。^[3]

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ことです。^[4]

解剖器は電荷を蓄積しないため、強い光を見るときに通常のブラウン管で発生する「フレア」の影響を受けず、炉の内部を観察したり、溶接システムを監視したりするのに適しています。

歴史

1925年4月、ドイツのマックス・ディークマン教授と彼の学生ルドルフ・ヘルは、Lichtelektrische Bildzerlegerröhre für Fernseher (テレビ用光電像解剖管) と名付けられた装置の特許をドイツ特許番号: DE450187Cで申請した。特許は1927年10月に交付され、^{[5]彼らの実験はアメリカで全国配布されていた雑誌}DiscoveryとPopular Radio で発表されたが、^[6]^[7]彼らはそれを実用化することはできなかった。^[8] 1951年、ヘルは、当時は電子光学、つまり電場や磁場による電子ビームの操作に関する知識が不十分だったため、管を作ったが機能させることができなかったと主張した。^[9]

アメリカのテレビの先駆者であるフィロ・T・ファーンズワースは、1927年に最初の機能的な画像解析装置を発明し、1927年1月7日に特許を申請した。^[9]^{[10]その年の9月7日、画像解析装置は}サンフランシスコのグリーンストリート202番地にあるファーンズワースの研究所で、最初の画像である単純な直線を送信することに成功した。^[11]^[12] 1928年9月3日までに、ファーンズワースはシステムを開発し、報道関係者向けのデモンストレーションを開催した。 ^[ 12] これは、完全に電子化されたテレビシステムの最初の成功したデモンストレーションであった。^[12]

1929年、ファーンズワースはシステムからモータージェネレーターを取り除いたため、機械部品はなくなりました。その年のさらなる開発には、画像の鮮明度の向上と解像度のライン数の増加が含まれ、機械式テレビシステムの解像度を超えました。^[13]また1929年、ファーンズワースは彼のシステムで初めて生きた人間の画像を送信しました。その中には、妻のエルマ（「ペム」）が目を閉じている3.5インチの画像（おそらく必要な明るい照明のため）が含まれていました。^[14]

イメージディセクター内で放出された電子は、電子増倍管または陽極によって「電子イメージ」の領域が露出される非常に短い時間のみ収集されるため、電子の大部分は失われます。したがって、初期のイメージディセクターは非常に非効率的であり、効果的に使用するには非常に明るい照明が必要でした。^{[要出典]ファーンズワースは、「電子増倍管」（現代の}電子増倍管と混同しないでください）の発明でこの問題に対処しました。これは、一対の対向面から電子の「二次放出」を発生させて回路内の電子の数を増やし、電気信号を増幅する装置です。^[15]

ファーンズワースは1930年3月3日に「電子増倍器」の特許を申請し、1931年にその応用を実証した。^[16]^[17]^{: 137–141}ファーンズワースはその後もこの装置の改良を続け、この装置は「マルチパクター」と呼ばれるようになり、 ^[18] 60乗以上の信号を増幅できるとされ、^[17]^{: 139}、他の電子工学分野でも大きな期待が寄せられた。しかし、このマルチパクターの大きな問題は、消耗が早すぎることだった。^[17]^{: 141}

1934年8月25日、ファーンズワースはペンシルベニア州フィラデルフィアのフランクリン研究所で、画像解析装置を含む完全な全電子テレビシステムの公開デモンストレーションを世界で初めて行った。^[19]^[20]

1933年4月、ファーンズワースは「イメージ・ディセクター」と題する特許出願を提出したが、これは実際には電荷蓄積型低電子速度ブラウン管（CRT）カメラ管の詳細を記載したものであった。^[21]その原理はRCAによって開発され、実装された。RCAは1939年にロイヤリティを支払ったが、RCAの特許紛争に関連する訴訟費用、戦時中の製造圧力、ファーンズワースの特許がわずか8年後に失効したこと、そして当然の幻滅感から、彼の会社は第二次世界大戦後まもなく解散した。多くの落とし穴があったイメージ・ディセクターは、1930年代を通じてイメージ・オルシコンやアイコノスコープに急速に置き換えられ、1980年代にはこれらも固体画像センサーに置き換えられた。

参考文献

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外部リンク

ファーノビジョン - フィロ・ファーンズワースの歴史とイメージ・ディセクターの発明
「ファーンズワースのイメージディセクター」、IEEE グローバル歴史ネットワーク
PhiloCam - 画像解剖カメラプロジェクト、約 1964 年の画像解剖チューブの使用の詳細、回路図とデータシートを含む。

参照

[Keith&Tsatsulin-1] ジャック、キース、ウラジミール・ツァツリン (2002)。ビデオとテレビ技術辞典。ガルフプロフェッショナル出版。p. 148。ISBN 978-1-878707-99-4。

[Horowitz-2] ポール・ホロウィッツ、ウィンフィールド・ヒル共著『エレクトロニクスの芸術』第2版、ケンブリッジ大学出版局、1989年、1000-1001頁。ISBN 0-521-37095-7。

[3] 画像解剖チューブ、JF Belovich、研究メモ No. 336、ITT Industrial Laboratories、インディアナ州フォートウェイン、1961 年 4 月 28 日、https://frank.pocnet.net/other/ITT/ITT_ImgDis.pdf で入手可能

[4] JBウィリアムズ（2017年）。エレクトロニクス革命：未来の発明。シュプリンガーネイチャー。p.29。ISBN 9783319490885。

[DE450187-5] DE 450187、Dieckmann、Max、Rudolf Hell、「Lichtelektrische Bildzerlegerröehre für Fernseher」、1927 年 10 月 3 日発行、ドイツ帝国国特許に譲渡

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