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ビデオカメラ管は、陰極線管をベースにした装置で、 1980年代に電荷結合素子（CCD）イメージセンサーが登場する以前は、テレビカメラでテレビ画像を撮影するために使用されていました。1930年代初頭から1990年代にかけて、様々な種類の管が使用されていました。
これらの管では、電子ビームが放送するシーンの画像上を走査され、ターゲットに集束されます。これにより、走査点におけるターゲット上の画像の明るさに依存する電流が生成されます。照射される光線のサイズはターゲットのサイズに比べて非常に小さいため、NTSCフォーマットでは480 ～ 486 本の水平走査線、 PALでは 576 本の走査線、[ 1 ] Hi-Visionでは最大 1035 本の走査線が可能です。
もともと陰極線と呼ばれていた、集束された電子ビームを使用して動作する真空管はすべて、陰極線管（CRT）として知られています。これらは通常、古い（つまり、フラットパネルではない）テレビ受像機やコンピュータディスプレイで使用される表示装置として見られます。この記事で説明されているカメラのピックアップ管もCRTですが、画像を表示しません。[ 2 ]
1908 年 6 月、科学雑誌Natureに、英国王立協会の会員であるアラン・アーチボルド・キャンベル＝スウィントンが、陰極線管 (発明者カール・ブラウンにちなんで「ブラウン管」とも呼ばれる) を画像化装置と表示装置の両方として使用することで、完全電子テレビシステムを実現できる方法について論じた手紙が掲載された。[ 3 ]彼は、「本当の難しさは効率的な送信機を考案することにある」とし、「現在知られている光電現象では、必要なものを提供できない可能性がある」と指摘した。[ 3 ]ドイツのマックス・ディークマン教授は 1906 年に陰極線管を表示装置として実証することに成功し、彼の実験結果は1909 年にScientific American誌に掲載された。[ 4 ]キャンベル＝スウィントンは後に、1911 年 11 月にレントゲン協会で行った会長講演で、この構想をさらに発展させた。提案された送信装置の光電スクリーンは、孤立したルビジウム立方体のモザイクであった。[ 5 ] [ 6 ]彼が考案した完全電子式テレビシステムのコンセプトは、後にヒューゴ・ガーンズバックとH・ウィンフィールド・セコールによって1915年8月号の人気雑誌『Electrical Experimenter』[ 7 ]で「キャンベル・スウィントン電子走査システム」として、またマーカス・J・マーティンによって1921年の著書『The Electrical Transmission of Photographs』[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]で広く知られるようになった。
1926年10月にNature誌に掲載された手紙の中で、キャンベル＝スウィントンは、 GMミンチンとJCMスタントンと共に行った「あまり成功しなかった実験」の結果も発表した。彼らは、陰極線ビームで同時にスキャンされるセレンコーティングされた金属板に画像を投影することで電気信号を生成しようと試みた。[ 11 ] [ 12 ]これらの実験は、ミンチンが亡くなった1914年3月以前に行われたが、[ 13 ]後に1937年にEMIのH.ミラーとJWストレンジ、[ 14 ] RCAのH.アイアムズとA.ローズという2つの異なるチームによって繰り返された。[ 15 ]両チームとも、キャンベル・スウィントンのオリジナルのセレンコーティング板で「非常に微弱な」画像を送信することに成功したが、金属板を硫化亜鉛またはセレン化亜鉛で覆うか、[ 14 ]セシウムで処理したアルミニウムまたはジルコニウム酸化物で覆うと、はるかに優れた画像が得られた。[ 15 ]これらの実験は、将来のビジコンの基礎となる。CRT イメージング装置の説明は、 1921 年 8 月にフランスのエドヴァルド・グスタフ・シュルツが提出し、1922 年に公開された特許出願にも記載されているが、[ 16 ]実際に動作する装置が実証されたのは数年後のことであった。[ 15 ]
イメージディセクターは、走査開口部を通過して電子検出器として機能する陽極に到達する光電陰極放出（電子）からシーンの「電子像」を作成するカメラ管です。 [ 17 ] [ 1 ]このような装置を最初に設計した人物の中には、ドイツの発明家マックス・ディークマンとルドルフ・ヘルがおり、[ 12 ] [ 18 ]彼らは1925年の特許出願に「テレビ用光電イメージディセクター管」というタイトルを付けていました。[ 19 ]この用語は、電子像を焦点に保つために磁場を使用するディセクター管に特に適用される可能性があります。[ 1 ]これは、ディークマンとヘルの設計や、アメリカの発明家フィロ・ファーンズワースが作った初期のディセクター管には欠けている要素です。[ 12 ] [ 20 ]
ディークマンとヘルは1925年4月にドイツ特許庁に申請書を提出し、1927年10月に特許が発行された。[ 19 ]彼らのイメージディセクターに関する実験は、1927年9月号の人気雑誌『ディスカバリー』[ 21 ] [ 22 ]と1928年5月号の雑誌『ポピュラーラジオ』[ 23 ]で発表された。しかし、彼らはそのような管で鮮明で焦点の合った画像を送信することはできなかった。
1927年1月、アメリカの発明家でありテレビのパイオニアであるフィロ・T・ファーンズワースは、「光の変換と分解」のための装置を含むテレビシステムの特許を申請した。 [ 20 ] 1927年9月7日に最初の動画が正常に送信され、[ 24 ] 1930年に特許が発行された。[ 20 ]ファーンズワースはすぐにこの装置を改良し、その中にはニッケル製の電子増倍管の導入[ 25 ] [ 26 ]や、電子像を鮮明に集束させるための「縦方向の磁場」の使用などがあった。[ 27 ] 改良された装置は、1928 年 9 月初旬に報道陣に公開された。[ 12 ] [ 28 ] [ 29 ] 1933 年 10 月にマルチパクター が導入され[ 30 ] [ 31 ] 、 1937 年にマルチダイノード「電子増倍管」が導入された[ 32 ] [ 33 ]ことで、ファーンズワースのイメージディセクターは、テレビ用の完全電子式イメージング装置の最初の実用的なバージョンとなった。[ 34 ]光感度が非常に低かったため、主に照明が非常に高い場合 (通常 685 cd /m 2以上) にのみ有用であった。[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]しかし、工業炉の明るい内部を監視するなど、産業用途には理想的であった。光感度が低いため、イメージディセクターは、フィルムやその他の透過原稿をスキャンする場合を除き、テレビ放送ではほとんど使用されなかった。
1933 年 4 月、ファーンズワースは同じく「イメージ ディセクター」というタイトルの特許出願を提出したが、実際には CRT 型カメラ チューブの詳細を記載していた。[ 38 ]これは「低速」走査ビームの使用を提案した最初の特許の 1 つですが、RCA はイメージ オルシコン チューブを一般に販売するためにこれを購入しなければなりませんでした。[ 39 ]しかし、ファーンズワースはそのようなチューブで鮮明で焦点の合った画像を送信することはありませんでした。[ 40 ] [ 41 ]
ディセクター管は、1930年代にアイコノスコープのような電荷蓄積現象に基づいた、はるかに感度の高い別の真空管に取って代わられるまで、テレビシステムの研究に短期間使用されただけでした。イメージディセクター技術の考え方に基づいたカメラ管は、テレビ放送の分野では急速に完全に使われなくなりましたが、初期の気象衛星や月着陸船での画像処理、スペースシャトルや国際宇宙ステーションでの恒星姿勢追跡には引き続き使用されました。
イメージディセクターの光学系は、高真空内に設置された光電陰極に像を結像します。光が光電陰極に当たると、光の強度に比例して電子が放出されます（光電効果を参照）。電子像全体が偏向され、走査開口部によって、光電陰極のごく小さな領域から放出された電子のみが、任意の時点で検出器に捕捉されます。検出器からの出力は電流であり、その大きさは画像の対応する領域の明るさの尺度となります。電子像は水平方向と垂直方向に周期的に偏向され（「ラスタースキャン」）、検出器によって画像全体が毎秒何度も読み取られ、CRTモニターなどの表示装置に伝達して画像を再現できる電気信号が生成されます。[ 17 ] [ 1 ]
イメージディセクターには「電荷蓄積」特性はありません。光電陰極から放出された電子の大部分は走査開口部によって排除され、[ 18 ]感光ターゲットに蓄積されることなく無駄になります。
初期の電子カメラ管（イメージディセクターなど）には、非常に残念で致命的な欠陥がありました。それは、被写体をスキャンし、各点で見えるのは、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の断片だけだったということです。実用的なカメラ管には、後に電荷蓄積カメラ管として知られるようになる、別の技術的アプローチが必要でした。これは、1926年にハンガリーで発見され特許を取得した物理現象に基づいていましたが、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。[ 43 ]
アイコノスコープは、電気的に絶縁された感光性顆粒のモザイクを含む特殊な電荷蓄積プレートに画像を投影するカメラチューブです。このプレートは、薄い絶縁材料の層によって共通のプレートから分離されており、人間の目の網膜とその光受容体の配置にいくらか類似しています。各感光性顆粒は、光が当たると電荷を蓄積して蓄える小さなコンデンサを構成します。電子ビームがプレート上を周期的に走査し、蓄積された画像を効果的にスキャンして、各コンデンサを順番に放電します。各コンデンサからの電気出力は、各放電イベントの間にそのコンデンサに当たる光の平均強度に比例します。[ 44 ] [ 45 ]
ハンガリーのエンジニア、カルマン・ティハニは、マクスウェル方程式を研究した後、これまで知られていなかった新しい物理現象を発見し、それが電子画像装置の開発における画期的な進歩につながった。彼はこの新しい現象を電荷蓄積原理と名付けた。送信管やカメラ管からの出力が低い原因となる光に対する感度の低さの問題は、1925年初頭にティハニが電荷蓄積技術を導入することで解決された。[ 46 ]彼の解決策は、各スキャンサイクルを通して管内に電荷（光電子）を蓄積するカメラ管であった。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月にハンガリーで提出した特許出願で初めて記述された。 [ 42 ] 1928年の特許出願に含まれるさらなる改良の後、[ 46 ]ティハニの特許は1930年にイギリスで無効と宣言され、[ 47 ]彼は米国で特許を申請した。ティハニの電荷蓄積の概念は、今日に至るまでテレビ用画像装置の設計における基本原理として残っている。
1924年、ロシア生まれのアメリカ人エンジニア、ウラジミール・ズヴォリキンは、ペンシルベニア州ピッツバーグのウェスティングハウス・エレクトリック社に勤務していた際、同社の総支配人に完全電子式テレビシステムのプロジェクトを提案した。[ 48 ] [ 49 ] 1925年7月、ズヴォリキンは「テレビシステム」と題する特許出願を提出した。このシステムには、スクリーン（300メッシュ）と孤立した球状粒子からなる光電材料（水素化カリウム）のコロイド状堆積物の間に挟まれた、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板が含まれていた。[ 50 ] 2 ページ目の 1 行目から 9 行目の間に、次の説明が読み取れます。「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し、処理して、微細な球状粒子からなる水素化カリウムのコロイド状堆積物を形成します。各球状粒子は光電的に非常に活性が高く、実質的には個々の微小な光電セルを構成します」。最初の画像は 1925 年の夏の終わりに送信され、[ 12 ] 1928 年に特許が発行されました。[ 50 ]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 HP デイビスを感心させることができず、ズウォリキンは「何か役に立つものに取り組むように」と頼まれました。[ 12 ]テレビシステムの特許も1923年にズヴォリキンによって出願されたが、この出願は決定的な参考資料ではない。なぜなら、15年後に特許が発行される前に大幅な改訂が行われ[ 39 ]、ファイル自体が1931年に2つの特許に分割されたからである[ 51 ] [ 52 ] 。
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・エシッグが銀メッキされた雲母シートを誤ってオーブンに長時間放置したときに作られました。顕微鏡で調べたところ、銀の層が無数の小さな孤立した銀の球に砕けていることに気付きました。[ 53 ]また、「銀の滴の小さな寸法がアイコノスコープの画像解像度を飛躍的に向上させるだろう」とも気付きました。[ 18 ]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であったズウォリキンは、1931年11月に特許を申請し、1935年に特許が発行されました。[ 45 ]しかし、電荷蓄積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はズウォリキンのチームだけではありませんでした。1932年、EMIのエンジニアであるテッドハムとマギーは、アイザック・ショーエンバーグの監督の下、「エミトロン」と名付けた新しいデバイスの特許を申請しました。[ 54 ]エミトロンを使用した405ラインの放送サービスは1936年にアレクサンドラ・パレスのスタジオで開始され、特許は1934年に英国で、1937年に米国で発行された。[ 55 ]
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[ 56 ]、同年9月と10月に2つの詳細な技術論文が発表された[ 57 ] [ 58 ] [ 59 ] 。ファーンズワースのイメージディセクターとは異なり、ズヴォリキンのアイコノスコープは感度がはるかに高く、ターゲットの照明が40 ～ 215ルクス（4～20フィート/秒）の範囲で有効であった。また、製造も容易で、非常に鮮明な画像が得られた。アイコノスコープは、1936年から1946年にイメージオルシコン管に置き換えられるまで、RCA放送で使用された主要なカメラ管であった[ 60 ] [ 61 ] 。
オリジナルのアイコノスコープはノイズが多く、信号に対する干渉の比率が高く、特に当時利用可能になりつつあった高精細な機械式スキャンシステムと比較すると、最終的には期待外れの結果となった。[ 62 ] [ 63 ]アイザック・ショーエンバーグの監督下にあるEMIチームは、エミトロン（またはアイコノスコープ）がどのように電子信号を生成するかを分析し、実際の効率は理論上の最大値の約5%にすぎないと結論付けた。これは、スキャンビームが電荷蓄積プレートのモザイクを横切るときに放出された二次電子が、正に帯電したモザイクに引き戻され、蓄積された電荷の多くが中和される可能性があるためである。[ 64 ]ルブジンスキー、ロッド、マクギーは、最良の解決策は光放出機能と電荷蓄積機能を分離することであると認識し、その結果をズウォリキンに伝えた。[ 63 ] [ 64 ]
1934年にルブシンスキー、ロッド、マギーによって開発された新しいビデオカメラ管は「スーパーエミトロン」と呼ばれた。この管はイメージディセクターとエミトロンを組み合わせたものである。シーンの光を電子像に変換する効率的な光電陰極を備えており、その電子像は二次電子放出用に特別に準備されたターゲットに向かって加速される。電子像からの個々の電子は、ターゲットに到達した後に複数の二次電子を生成するため、増幅効果が生じる。ターゲットは、共通のプレートから薄い絶縁材料の層で分離された電気的に絶縁された金属顆粒のモザイクで構成されており、二次放出によって生じた正電荷が顆粒に蓄積される。最後に、電子ビームがターゲット上を周期的に走査し、蓄積された画像を効果的にスキャンし、各顆粒を放電し、アイコノスコープのように電子信号を生成する。[ 65 ] [ 66 ] [ 67 ]
スーパーエミトロンは、オリジナルのエミトロン管やアイコノスコープ管よりも感度が10～15倍高く、場合によってはその比率がかなり高かった。[ 64 ] 1937年の休戦記念日に、BBCが初めて屋外放送にスーパーエミトロンを使用し、一般の人々はテレビで国王が慰霊碑に花輪を捧げる様子を見ることができた。これは、近隣の建物の屋上に設置されたカメラから街の様子を生中継できた初めての事例だった。[ 68 ]
一方、1934年にツヴォリキンはドイツのライセンシー企業テレフンケンと特許権の一部を共有した。[ 69 ]この協力の結果、イメージアイコノスコープ（ドイツではSuperikonoskop）が製造された。この管は基本的にスーパーエミトロンと同一だが、ターゲットは導電性ベースの上に薄い絶縁材料の層が配置されており、金属顆粒のモザイクがない。ヨーロッパにおけるスーパーエミトロンとイメージアイコノスコープの製造と販売は、ツヴォリキンとファーンズワースの間の特許戦争の影響を受けなかった。なぜなら、ディークマンとヘルは、 1925年にドイツで「テレビ用光電イメージディセクター管」の特許を出願しており、ファーンズワースが米国で同じことをする2年前であったため、ドイツではイメージディセクターの発明の優先権を持っていたからである。[ 19 ]これはファーンズワースが米国で同じことをする2年前である。[ 20 ]
イメージアイコノスコープ（Superikonoskop）は、1936年から1960年までヨーロッパの公共放送の産業標準となり、その後ビジコン管とプランビコン管に取って代わられました。実際、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の代表でした。[ 70 ] [ 71 ]ドイツのハイマン社は1936年のベルリンオリンピックのためにSuperikonoskopを製造し、[ 72 ]その後ハイマン社は1940年から1955年まで製造・販売し、最後にオランダのフィリップス社が1952年から1963年までイメージアイコノスコープとマルチコンを製造・販売し、[ 71 ] [ 73 ]その後はるかに優れたプランビコンに取って代わられました。[ 74 ] [ 75 ]
スーパーエミトロンは、イメージディセクターとエミトロンを組み合わせた装置です。シーン画像は、効率的な連続膜半透明光電陰極に投影され、シーン光を発光電子像に変換します。この発光電子像は、電磁場によって加速（および集束）され、二次電子放出用に特別に準備されたターゲットに送られます。電子像から放出された個々の電子は、ターゲットに到達した後に複数の二次電子を生成するため、増幅効果が生じ、結果として生じる正電荷はシーン光の積分強度に比例します。ターゲットは、電気的に絶縁された金属顆粒のモザイクで構成されており、共通のプレートから薄い絶縁材料層で隔てられています。そのため、二次放出によって生じた正電荷は、金属顆粒と共通のプレートによって形成されるコンデンサに蓄積されます。最後に、電子ビームがターゲット上を周期的に走査し、蓄積された画像を効果的にスキャンして、各コンデンサを順番に放電します。これにより、各コンデンサからの電気出力は、各放電イベント間のシーン光の平均強度に比例します（アイコノスコープと同様）。[ 65 ] [ 66 ] [ 67 ]
イメージアイコノスコープは基本的にスーパーエミトロンと同一ですが、ターゲットは導電性ベースの上に薄い絶縁材料層が配置されており、金属顆粒のモザイクがありません。そのため、電子像がターゲットに到達すると、絶縁材料の表面から二次電子が放出され、結果として生じる正電荷が絶縁材料の表面に直接蓄積されます。[ 70 ]
オリジナルのアイコノスコープは、走査ビームが電荷蓄積板の光電モザイクを横切る際に二次電子が放出されるため、非常にノイズが大きかった[ 62 ] 。 [ 64 ]明らかな解決策は、低速電子ビームでモザイクを走査し、プレートの近傍で生成されるエネルギーを少なくして、二次電子がまったく放出されないようにすることであった。つまり、画像が電荷蓄積板の光電モザイクに投影され、光放出と静電容量によってそれぞれ正電荷が生成され、そこに蓄積される。これらの蓄積された電荷は、低速電子走査ビームによって穏やかに放電され、二次電子の放出が防止される。[ 76 ] [ 18 ]蓄積された正電荷はシーン光の積分強度に比例するため、走査ビーム内のすべての電子がモザイクに吸収されるわけではない。残りの電子は陽極に偏向されるか、[ 38 ] [ 44 ]特殊なグリッドによって捕捉されるか、[ 77 ] [ 78 ] [ 79 ]または電子増倍器に偏向されるか、[ 80 ]
低速走査ビーム管にはいくつかの利点があります。不要な信号のレベルが低く、光を信号に変換する効率が高いため、信号出力が最大になります。しかし、深刻な問題もあります。電子ビームは画像の境界や角を走査するときにターゲットと平行な方向に広がり加速するため、二次電子が生成され、中央ではよく焦点が合っているが境界ではぼやけた画像が得られます。[ 41 ] [ 81 ] 1929年に電荷蓄積板の電位を安定させるために低速電子を使用することを提案した最初の発明家の一人がアンロトーでしたが、 [ 82 ]ルブジンスキーとEMIチームは、そのような管で鮮明でよく焦点が合った画像を伝送した最初のエンジニアでした。[ 40 ]もう1つの改良は、半透明の電荷蓄積板を使用することです。シーン画像はプレートの裏面に投影され、低速電子ビームが表面の光電モザイクを走査する。この構成により、伝送するシーン、電荷蓄積プレート、電子銃を順番に並べることができるため、ストレートカメラチューブを使用できる。[ 18 ]
最初の完全に機能する低速走査ビーム管であるCPSエミトロンは、サー・アイザック・ショーエンバーグの監督の下、EMIチームによって発明され、実証されました。[ 83 ] 1934年、EMIのエンジニアであるブルムラインとマギーは、電荷蓄積板が一対の特殊なグリッドで遮蔽され、負（またはわずかに正）のグリッドが板のすぐ近くにあり、正のグリッドがさらに離れた場所に配置されているテレビ送信システムの特許を申請しました。[ 77 ] [ 78 ] [ 79 ]この一対のグリッドによって生成される減速電場によって走査ビーム内の電子の速度とエネルギーがゼロに減少し、低速走査ビーム管が得られました。[ 76 ] [ 84 ] EMIチームはこれらの装置の開発を続け、1936 年に Lubszynski は、低速走査ビームの軌道が電荷蓄積板の近傍でほぼ垂直 (直交) であれば鮮明な画像が得られることを発見した。[ 40 ] [ 85 ]その結果できた装置は、陰極電位安定化エミトロン、または CPS エミトロンと呼ばれた。[ 76 ] [ 86 ] CPS エミトロンの工業生産と商業化は第二次世界大戦の終結まで待たなければならなかった。[ 84 ] 1963 年に、はるかに優れたPlumbiconに置き換えられるまで、英国で広く使用された。[ 74 ] [ 75 ]
大西洋の反対側では、アルバート・ローズ率いるRCAチームが1935年に低速走査ビーム装置の開発に着手し、後にオルシコンと名付けた。[ 87 ] [ 88 ]アイアムズとローズは、電荷蓄積板の近くに特別に設計された偏向板と偏向コイルを設置して均一な軸方向磁場を提供することで、ビームの誘導と焦点維持の問題を解決した。[ 41 ] [ 80 ] [ 89 ]オルシコンの性能はイメージアイコノスコープに似ていたが、[ 90 ]明るい光の突然の閃光に対して不安定で、「シーンの一部で大きな水滴がゆっくりと蒸発しているように見える」という現象も生じた。[ 18 ]
イメージオルシコン（略称IO）は、1946年から1968年までアメリカの放送で広く使われていました。[ 61 ]イメージディセクターとオルシコンの技術を組み合わせたもので、アメリカでは、正常に動作するために大量の光を必要としたアイコノスコープに取って代わりました。[ 91 ]
イメージオルシコン管は、アルバート・ローズ、ポール・K・ワイマー、ハロルド・B・ローによってRCAで開発されました。これはテレビ分野における大きな進歩であり、さらなる開発作業の後、RCAは1939年から1940年の間にオリジナルモデルを作成しました。 [ 61 ]国防研究委員会はRCAと契約を結び、NDRCはさらなる開発費用を支払いました。1943年にRCAがより高感度のイメージオルシコン管を開発すると、RCAは米国海軍と生産契約を結び、最初の管は1944年1月に納入されました。[ 92 ] RCAは1946年第2四半期に民間用イメージオルシコンの生産を開始しました。[ 61 ] [ 93 ]
アイコノスコープと中間オルシコンは、多数の小型で個別の感光コレクタと独立した信号板との間の静電容量を使用してビデオ情報を読み取っていたのに対し、イメージオルシコンは、連続的に電子的に帯電したコレクタからの直接電荷読み取りを採用していた。結果として得られる信号は、ターゲットの他の部分からのほとんどの不要な信号クロストークの影響を受けず、非常に詳細な画像を得ることができた。イメージオルシコンカメラは、テレビネットワークがカメラの使用を段階的に廃止していたものの、NASAではアポロ/サターンロケットが軌道に近づく様子を撮影するためにまだ使用されていた。[ 94 ]
イメージオルシコンカメラは、より整然とした感光領域と、管底部に高効率増幅器として動作する電子増倍管が存在するため、ろうそくの光でもテレビ画像を撮影できます。また、人間の目と同様の対数的な光感度曲線を持っています。しかし、明るい光ではフレアが発生しやすく、被写体の周囲に暗いハローが見える傾向があります。イメージオルシコン管が使用されていた当時、この異常は放送業界でブルーミングと呼ばれていました。 [ 95 ]イメージオルシコンは、 RCA TK-40/41などの初期のカラーテレビカメラで広く使用されました。このカメラでは、管の感度を高めることが、非常に非効率的なビーム分割光学系を克服するために不可欠でした。[ 95 ] [ 96 ]
イメージオルシコン管は、かつては俗にイミーと呼ばれていました。当時テレビ芸術科学アカデミーの会長だったハリー・ルブケは、この愛称にちなんで賞に名前を付けることにしました。像が女性だったので、エミー賞と名付けられました。[ 97 ]イメージオルシコンは、1960年代の白黒テレビ制作の終焉まで使用されました。[ 98 ]
画像オルシコンは、画像記憶部（ターゲット）を備えた光電陰極、この画像を読み取るスキャナ（電子銃）、および多段電子増倍管の3つの部分から構成されます。 [ 99 ]
画像ストアでは、光が非常に負の電位（約-600V ）に印加された感光板である光電陰極に照射され、電子像に変換されます（イメージディセクターから借用した原理）。この電子の雨は、接地電位（0V）のターゲット（半絶縁体として機能する非常に薄いガラス板）に向かって加速され 、ターゲットのすぐ近く（数百分の一cm）に平行に配置された、わずかに正の電圧（約+2V）のスクリーングリッドとして機能する非常に細かいワイヤーメッシュ（1cmあたり約200本または390本）を通過します。画像電子がターゲットに到達すると、二次放出 効果により電子の飛散を引き起こします。平均して、各画像電子は複数の飛散電子を放出し（二次放出による増幅が加わる）、これらの余剰電子は正のメッシュに吸収され、ターゲットから電子が効果的に除去され、光電陰極に入射した光に対してターゲットに正の電荷が生じます。その結果、正電荷で描かれた画像が得られ、最も明るい部分ほど正電荷が大きくなります。[ 101 ]
電子銃は接地電位で鋭く集束された電子ビーム（陰極線）を生成し、電子銃の周囲にある陽極（電子増倍管の第1ダイノード）で高電圧（約+1500V ）で加速します。電子銃から出ると、慣性によってビームはダイノードから離れてターゲットの裏側に向かって移動します。この時点で電子は速度を失い、水平偏向コイルと垂直偏向コイルによって偏向され、ターゲットを効果的に走査します。集束コイルの軸方向磁場のおかげで、この偏向は直線ではなく、電子がターゲットに到達する際には横方向の成分を回避して垂直に到達します。ターゲットはわずかに正の電荷を帯びたほぼ接地電位であるため、電子が低速でターゲットに到達すると、それ以上の電子を放出することなく吸収されます。これにより、走査領域が一定の閾値の負電荷に達するまで正電荷に負電荷が加算され、その時点で走査電子は吸収されるのではなく負電位によって反射されます（この過程でターゲットは次の走査に必要な電子を回復します）。これらの反射された電子は、高電位にある電子銃を取り囲む電子増倍管の最初のダイノードに向かって陰極線管を下って戻ります。反射された電子の数は、ターゲットの元の正電荷の線形尺度であり、ひいては明るさの尺度となります。[ 102 ]
オルシコンで撮影した画像において、明るい物体の周囲に現れる謎の暗い「オルシコンハロー」（「ブルーミング」とも呼ばれる）は、IOが光電子の放出に依存しているものの、非常に明るい照明では、装置が処理できる量よりも多くの光電子が局所的に生成されるという事実に基づいています。撮影された画像上の非常に明るい点では、感光板から大量の電子が放出されます。放出される電子があまりにも多いため、収集メッシュ上の対応する点がそれらを吸収しきれなくなり、代わりにターゲット上の近くの点に落下します。これは、石を投げ込んだときに水が輪状に飛び散るのとよく似ています。結果として飛び散った電子は、着地した場所でさらに電子を放出するのに十分なエネルギーを持たないため、代わりにその領域に蓄積された正電荷を中和します。暗い画像ではターゲット上の正電荷が少なくなるため、飛び散った電子によって堆積された余分な電子は、走査電子ビームによって暗い領域として読み取られます。
この効果は、暗部ハローを少量かつ慎重に制御することでコントラスト効果により視覚イメージを鮮明にする効果があるため、真空管メーカーによってある程度意図的に作り出されました。（つまり、実際よりも鮮明にピントが合っているように見える錯覚を与えるということです。）後のビジコン管とその派生型（下記参照）はこの効果を示さないため、特別なディテール補正回路が開発されるまでは放送用途には使用できませんでした。[ 103 ]
ビジコン管は、ターゲット材料が光導電体であるビデオカメラ管の設計です。ビジコンは、構造的にも電気的にも複雑なイメージオルシコンのシンプルな代替品として、1950 年に RCA で PK Weimer、SV Forgue、RR Goodrich によって開発されました。[ 98 ] [ 104 ] [ 105 ] [ 106 ]当初はセレンが光導電体として使用されていましたが、シリコンダイオードアレイなどの他のターゲットも使用されています。これらのターゲットを使用したビジコンは、Si-ビジコンまたはUltricon として知られています。[ 107 ] [ 108 ]
ビジコンは、低速電子ビームによって走査される光伝導面上に、撮影されたシーンの放射線によって電荷密度パターンが形成されるストレージ型カメラ管です。この表面はガラス板上にあり、ターゲットとも呼ばれます。[ 100 ] [ 109 ]より具体的には、このガラス板は透明で電気伝導性のある酸化インジウムスズ（ITO）層で覆われており、その上に光伝導性材料を小さな正方形として塗布し、正方形の間に絶縁体を設けることで光伝導面が形成されます。光伝導体は通常は絶縁体ですが、電子が当たると部分的に導電性になります。[ 100 ]管の出力はITO層から得られます。[ 107 ]
ターゲットは30ボルトの正電圧に保たれ、管内の陰極はマイナス30ボルトの電圧に保たれています。陰極から放出された電子は、グリッドG1によって変調され、グリッドG2によって加速されて電子ビームが生成されます。磁気コイルは電子ビームを偏向、集束、整列させ、ターゲットの表面を走査できるようにします。ビームはターゲット上に電子を堆積させ、十分な光子がターゲットに当たると、ターゲットの2つの導電性層間に電流差が生じ、電気抵抗器への接続により、この差が電圧として出力されます。ターゲット内で生成された変動電圧はビデオアンプ[ 100 ]に接続され、撮影されたシーンを再現するために使用されます。つまり、これがビデオ出力です。画像によって生成された電荷は、走査されるか電荷が消散するまで、フェースプレート内に残ります。特殊なビジコンは、最大5,000TVラインの解像度を持つことができます。[ 110 ]
トリグリシン硫酸塩（TGS）などの焦電材料をターゲットとして使用することで、赤外線スペクトルの広い範囲に感度を持つビジコン[ 111 ]が実現可能となる。この技術は現代のマイクロボロメータ技術の先駆けであり、主に消防用サーマルカメラに使用されている[ 112 ] 。
ガリレオ探査機が木星に向けて設計・建造される以前の1970年代後半から1980年代初頭にかけて、NASAはリモートセンシング機能を備えたほぼすべての無人深宇宙探査機にビジコンカメラを使用していた。[ 113 ]ビジコン管は、1972年に打ち上げられた最初の3機のランドサット地球画像衛星にも、各宇宙機のリターンビームビジコン（RBV）画像システムの一部として搭載されていた。[ 114 ] [ 115 ] [ 116 ] UV変種のビジコンであるUviconも、NASAによってUV用途に使用された。 [ 117 ]
ビジコン管は1970年代と1980年代に人気を博したが、その後、電荷結合素子（CCD）やCMOSセンサーといった固体イメージセンサーの登場により、時代遅れとなった。
すべてのビジコン管および類似の管は、ゴースト、スミアリング、バーンイン、コメットテール、ルマトレイル、輝度ブルーミングとして知られる画像遅延を起こしやすい。画像遅延は、明るい物体（光や反射など）が移動した後に現れる目立つ（通常は白または色のついた）トレイルとして見え、最終的に画像に溶け込むトレイルを残す。[ 118 ]これは技術固有のものであるため、回避または除去することはできない。ビジコンによって生成される画像がどの程度影響を受けるかは、ビジコンで使用されるターゲット材料の特性、ターゲット材料の静電容量（蓄積効果として知られる）、およびターゲットをスキャンするために使用される電子ビームの抵抗によって決まる。ターゲットの静電容量が高いほど、保持できる電荷が多くなり、トレイルが消えるまでに時間がかかる。ターゲットに残った電荷は最終的に消散し、トレイルは消える。[ 119 ]
ビジコンは高強度の光にさらされると損傷を受ける可能性があります。[ 120 ]焼き付きは、ビジコンで長時間画像が撮影されると、画像が変化すると画像の輪郭が残って表示され、時間の経過とともに輪郭が消える現象です。ビジコンは直射日光にさらされると損傷を受け、黒点が発生することがあります。[ 121 ] [ 122 ] ビジコンは、光伝導材料として三硫化アンチモンをよく使用していました。[ 107 ] RCA TK-42 カラーカメラに見られるように、画像遅延のため、あまり成功しませんでした。[ 106 ]
Si-ビジコン、シリコンビジコン[ 123 ]またはエピコン[ 124 ]は、ターゲットにシリコンダイオードのアレイを使用したビジコンで、1969年にピクチャーフォン向けに導入されました。[ 125 ]これらは焼き付きに非常に強く、画像遅延が少なく、感度が非常に高いですが、画像のブルーミングや画像の不均一性が高いため、放送用テレビ制作には適さないと考えられています。これらの管のターゲットはシリコン基板上に作られ、動作には10ボルトが必要で、半導体デバイス製造プロセスで作られています。[ 124 ]これらの管はイメージインテンシファイアと併用することができ、その場合はシリコンインテンシファイド管（SIT）として知られていました。SITはターゲットの前に追加の光電陰極があり、光子が当たると大量の電子を生成し、電子は数百ボルトでターゲットまで加速されます。これらの管は衛星の残骸の追跡に使用されました。[ 107 ]
Plumbicon は、1963 年にPhilipsが登録した、鉛(II) 酸化物(PbO) ターゲットのビジコンの商標です。[ 126 ] 1965 年にNAB ショーで実演されました。[ 127 ] [ 128 ]放送用カメラの用途で頻繁に使用されるこれらの管は、出力は低いですが、信号対雑音比は高いです。イメージ オルシコンと比較して解像度は優れていますが、IO 管の人工的にシャープなエッジがないため、視聴者の一部はソフトに感じます。CBS ラボは、Plumbicon で生成された画像のエッジをシャープにする最初の外部エッジ強調回路を発明しました。[ 129 ] [ 130 ] [ 131 ] Philips は、Plumbicon で1966 年の技術およびエンジニアリング エミー賞を受賞しました。 [ 132 ] Plumbicon のターゲットは、純粋な PbO 層とドープされた PbO 層の 2 つの層で構成されています。純粋な PbO は真性 I 型半導体であり、その層にドーピングを施すことで P 型 PbO 半導体が生成され、それによって半導体接合が形成される。[ 133 ] PbO は結晶形態である。[ 134 ]
プランビコンは、ビジコンの最初の商業的に成功したバージョンでした。ビジコンよりも小型で、ノイズが少なく、感度と解像度が高く、画像遅延が少なく、[ 106 ]カラーTVカメラの開発の決定的な要因となりました。[ 98 ] TV制作で最も広く使用されたカメラ管は、プランビコンとサティコンでした。[ 107 ] サティコンと比較して、プランビコンは焼き付きや、ショット内の明るい光によるコメットやトレーリングアーティファクトに対する耐性がはるかに高くなっています。ただし、サティコンは通常、わずかに高い解像度を持っています。1980年以降、ダイオードガンプランビコン管が導入されると、両方のタイプの解像度は、放送規格の最大制限と比較して非常に高くなったため、サティコンの解像度の優位性は意味をなさなくなりました。放送用カメラが固体電荷結合素子に移行する一方で、プランビコン管は医療分野では主要な画像デバイスとして残りました。[ 129 ] [ 130 ] [ 131 ]高解像度プランビコンはHD-MAC規格用に作られた。[ 135 ] PbOは空気中で安定しないため、ターゲットへのPbOの堆積は困難である。[ 136 ] RCAが開発したビスタコン[ 137 ]とEEVが作ったレディコン[ 138 ]もターゲットにPbOを使用している。[ 98 ]
2016年まで、Narragansett Imagingは、米国ロードアイランド州にフィリップスが建設した工場を使用してプランビコンを製造していた最後の会社でした。フィリップスの一部であった当時、同社はEEV（English Electric Valve）の鉛酸化物カメラ管事業を買収し、鉛酸化物管の製造で独占権を獲得しました。[ 129 ] [ 130 ] [ 131 ]鉛酸化物管は松下電器産業でも製造されていました。[ 139 ] [ 140 ]
サティコンは、1973年から日立の登録商標であり、トムソンとソニーによっても製造されています。日立とNHK科学技術研究所（NHKは日本放送協会）の共同開発により誕生しました。1973年に導入された[ 141 ] [ 142 ]。その表面は、信号をより安定させるために微量のヒ素とテルルが添加されたセレン（SeAsTe）で構成されています。名前のSATは（SeAsTe）に由来します。[ 143 ]サティコン管の平均光感度は、64 ASAフィルムと同等です。[ 144 ]プランビコンと比較すると、動作温度範囲が劣り、画像遅延が大きくなっています。[ 107 ]サティコンのターゲットは、透明な酸化スズ透明導電層、それに続くSeAsTe層、SeAs層、電子ビームに面する三硫化アンチモン層で構成されています。[ 141 ]
アモルファスセレン（a-Se）で作られた高利得アバランシェラッシングアモルファス光導電体（HARP）を使用すると、従来のサティコンの最大 10 倍まで光感度を高めることができ、この種のターゲットを持つサティコンは HARPICON として知られています。HARPICON のターゲットは、ITO（酸化インジウムスズ）、CeO 2（酸化セリウム）、ヒ素とフッ化リチウムをドープしたセレン、ヒ素とテルルをドープしたセレン、ヒ素をドープして作られたアモルファスセレン、および三硫化アンチモンで構成されています。[ 145 ] [ 146 ] [ 147 ] [ 144 ]サティコンは、複数のサブナイキストサンプリングエンコーディング（MUSE）を使用して初期のアナログ高精細テレビを生成するために使用されたSony HDVSシステム用に作られました。[ 144 ]
もともとは1972年に東芝がカルニコンとして開発したパセコンは、1977年からハイマン社の登録商標です。その表面は三酸化セレン化カドミウム（CdSeO 3 ）で構成されています。広いスペクトル応答のため、パンクロマチックセレンビジコンと呼ばれ、その頭文字をとって「パセコン」と呼ばれています。[ 143 ] [ 148 ]画像の遅延が大きいため、テレビ放送制作には適さないと考えられています。[ 107 ]
ニュービコンは1973年から松下電器産業の登録商標です。[ 149 ] 1974年に導入されたニュービコン管は、高い光感度を特徴としていました。[ 150 ] [ 151 ]その表面は、セレン化亜鉛（ZnSe）とテルル化亜鉛カドミウム（ZnCdTe）の組み合わせで構成されています。[ 143 ]画像の遅延が大きく、均一性に欠けるため、テレビ放送制作には適さないと考えられています。[ 107 ]
Triniconは1971年にソニーが登録した商標です。[ 152 ]標準的なビジコンイメージングチューブの前面プレートに垂直ストライプのRGBカラーフィルターを使用して、スキャンを対応する赤、緑、青のセグメントに分割します。テレビ放送で使用されるカラーカメラの標準とは異なり、各色ごとにチューブを使用するのではなく、カメラには1つのチューブのみが使用されています。主にHVC-2200やHVC-2400モデルなどの低価格の民生用カメラで使用されていますが、ソニーは1970年代と1980年代にDXC-1600シリーズなどの中価格帯のプロ用カメラにも使用しました。[ 153 ]
ターゲット上にカラーストライプフィルターを使用するというアイデア自体は新しいものではありませんでしたが、トリニコンはRGBの原色を使用した唯一の真空管でした。そのため、走査電子ビームがストライプフィルターに対してどの位置にあるかを検出するために、ターゲット内に追加の電極を埋め込む必要がありました。以前のカラーストライプシステムでは、カラー回路が信号の相対振幅から色を分離できる色を使用していました。[ 154 ]その結果、トリニコンはより広いダイナミックレンジの動作を実現しました。
ソニーは後にサティコン管とトリニコンのRGBカラーフィルターを組み合わせ、低照度感度と優れた色再現性を実現しました。このタイプの管はSMFトリニコン管、またはサティコン混合フィールドとして知られています。SMFトリニコン管は、HVC-2800およびHVC-2500民生用カメラ、DXC-1800およびBVP-1業務用カメラ、そして最初のベータムービーカムコーダーで使用されました。東芝は1974年に同様の管を提供し[ 155 ]、日立も1981年にカラーフィルター付きの同様のサティコンを開発しました[ 156 ]。
ビジコン管自体を除くすべてのビジコン管は、感度とコントラストを向上させるために光バイアス技術を使用することができました。これらの管の感光ターゲットは、映像出力が得られる前に光レベルが特定のレベルまで上昇する必要があるという制約がありました。光バイアスとは、感光ターゲットを、目立った出力が得られない程度に光源から照射し、シーンからの光レベルがわずかに上昇するだけで識別可能な出力が得られるようにする方法でした。光は、ターゲットの周囲に取り付けられた照明器から、またはよりプロフェッショナルなカメラでは、管の底部にある光源からライトパイプでターゲットに導かれる形で供給されました。この技術は、ターゲットが基本的に絶縁体であるため、一定の低光レベルによって電荷が蓄積され、それが一種の曇りとして現れるという制約があったため、ベースラインのビジコン管では機能しませんでした。他のタイプのビジコン管は半導体ターゲットを使用していたため、この問題はありませんでした。
初期のカラーカメラは、赤、緑、青の3つのイメージ管をカラーセパレータと組み合わせて使用するという、ごく一般的な手法を採用していた。この手法は、今日の3CCDソリッドステートカメラでも依然として用いられている。そのバリエーションとして、3つのカラー画像間の位置ずれを軽減し、より鮮明な合成画像を得るために、白黒画像を入力する4つ目のイメージ管を追加する方法があった。
単一のイメージ管を使用したカラーカメラを構築することも可能でした。その手法の一つは既に説明しました（上記のトリニコン）。より一般的な手法で、管の構造の観点からもより単純な方法は、感光ターゲットの上に、緑、シアン、透明のフィルター（つまり、緑、緑と青、緑、青と赤）の縦縞模様がターゲット全体に繰り返されるカラーストライプフィルターを重ねることでした。この構成の利点は、ほぼすべての色において、緑成分のビデオレベルが常にシアンよりも低く、同様にシアンが常に白よりも低いことでした。したがって、管内に基準電極がなくても、寄与する画像を分離することができました。3つのレベルが同じであれば、シーンのその部分は緑色でした。この方法の欠点は、3つのフィルターの下の光レベルがほぼ確実に異なり、緑フィルターは利用可能な光の3分の1以上を透過しないことでした。
この方式にはいくつかのバリエーションが存在するが、主なものは、2枚のカラーストライプフィルターを重ね合わせ、対象物の上に縦向きの菱形模様を形成するというものである。ただし、色の抽出方法はほぼ同じである。
1930年代から1940年代にかけて、カメラのブラウン管とテレビ受像機に同期駆動のカラーフィルターディスクを用いたフィールドシーケンシャルカラー方式が開発されました。各ディスクは赤、青、緑の透明なカラーフィルターで構成されていました。カメラではディスクは光路上に、受像機ではブラウン管の前面に配置されました。ディスクの回転は垂直走査と同期しており、各垂直走査はそれぞれ異なる原色に対応していました。この方式により、通常の白黒ブラウン管やブラウン管でカラー画像を生成・表示することが可能になりました。CBSのためにPeter Goldmarkが開発したフィールド シーケンシャル システムは、1940 年 9 月 4 日に報道陣に公開され[ 157 ] [ 158 ] [ 159 ]、1950 年 1 月 12 日に初めて一般に公開されました[ 160 ]。Guillermo González Camarena は、1940 年代初頭にメキシコでフィールド シーケンシャル カラー ディスク システムを独自に開発し、1940 年 8 月 19 日にメキシコで、1941 年に米国で特許を申請しました[ 161 ]。Gonzalez Camarena は、メキシコ市場向けに自身の研究所 Gon-Cam でカラー テレビ システムを製造し、世界最高のシステムとみなしたシカゴのコロンビア カレッジに輸出しました[ 162 ] [ 163 ] 。
磁気集束として知られる現象は、1896年にAAキャンベル＝スウィントンによって発見されました。彼は、軸方向のコイルによって生成された縦方向の磁場が電子ビームを集束させることができることを発見しました。[ 164 ]この現象はすぐにJAフレミングによって裏付けられ、ハンス・ブッシュは1926年に完全な数学的解釈を与えました。[ 165 ]
この記事の図は、フォーカスコイルがカメラ管を取り囲んでいることを示しています。これは、初期のテレビ用ブラウン管のフォーカスコイルよりもはるかに長いものです。カメラ管のフォーカスコイル自体は、基本的に平行な磁力線を持っていますが、テレビ受信機のブラウン管フォーカスコイル内部の局所的な半トロイダル磁場形状とは大きく異なります。後者は基本的に磁気レンズであり、ブラウン管の陰極とG1電極の間（電子が収縮して再び拡散する場所）の「クロスオーバー」をスクリーン上に集束させます。
カメラ管の電子光学系は大きく異なります。これらの長い焦点コイル内の電子は、管の長さに沿って移動する際にらせん状の軌道を描きます。これらのらせんの中心（局所軸と考えてください）は、磁場の力線のようなものです。電子が移動している間は、らせんの形状は実質的に重要ではありません。電子が一点から出発すると仮定すると、磁場の強さによって決まる距離で再び一点に集束します。この種のコイルを備えた管の焦点を合わせるには、コイルの電流を調整するだけで済みます。実際には、電子はらせん状ではありますが、力線に沿って移動します。
これらのフォーカスコイルは、基本的にチューブ自体と同じ長さで、偏向ヨーク（コイル）を取り囲んでいます。偏向磁場は（わずかな焦点ずれで）磁力線を曲げ、電子はその磁力線に沿って移動します。
テレビ受像機やコンピューターモニターなどに用いられる従来の磁気偏向式ブラウン管では、基本的に垂直偏向コイルは水平軸に巻かれたコイルに相当します。この軸はブラウン管のネックに垂直であり、磁力線は基本的に水平方向です。（より詳細には、偏向ヨーク内のコイルはブラウン管のネックからある程度伸びており、ブラウン管の開口部付近に位置しています。その外観は非常に特徴的です。）
磁気焦点式カメラ管（静電焦点式ビジコンもある）では、垂直偏向コイルは管の両側ではなく、上下に配置されている。このような偏向によって力線にS字状の曲がりが生じる可能性があると言えるかもしれないが、極端なS字状にはならない。
ビデオカメラのチューブのサイズは、ガラス管の外径全体を指します。これは、感光部のサイズとは異なり、感光部は通常、外径の3分の2程度の大きさです。チューブのサイズは、歴史的な理由から常にインチで表されます。1インチのカメラチューブの場合、対角線上の感光部は約3分の2インチ、つまり約16mmです 。
ビデオカメラのチューブは現在では技術的に時代遅れですが、ソリッドステートイメージセンサーのサイズは、依然としてカメラチューブの等価サイズとして表されます。この目的のために、光学フォーマットと呼ばれる新しい用語が作られました。光学フォーマットは、センサーの実際の対角線に3/2を掛けた値です。結果はインチで表され、通常は便利な分数に丸められますが、常にそうとは限りません (そのため近似値となります)。たとえば、6.4 mm × 4.8 mm (0.25インチ × 0.19インチ)のセンサーの対角線は8.0 mm (0.31インチ)なので、光学フォーマットは 8.0 × 3/2 = 12 mm (0.47インチ)となり、便利な分数である1/2インチ(13 mm )に丸められます。このパラメータは、フォーサーズシステムとその拡張であるマイクロフォーサーズにおける「フォーサーズ」の由来でもあります。これらのカメラのセンサーの撮像領域は、約22ミリメートル（0.87インチ）で、 4 / 3インチ（3.4cm ）のビデオカメラ管の撮像領域とほぼ同じです。[ 166 ]
光学フォーマットサイズはセンサーの物理的パラメータとは何の関係もありませんが、それを使用することで、例えば4/3インチのカメラチューブで使用されていたレンズを、 4 / 3インチの光学フォーマットを持つソリッドステートセンサーで使用した場合、ほぼ同じ画角が得られます。
ビデオチューブ技術の寿命は90年代まで続き、初期のMUSE HD放送システムでは高解像度の1035ラインのビデオチューブが使用されました。この用途向けにCCDもテストされましたが、1993年の時点では、望ましくない副作用で画質を損なうことなく必要な高解像度を実現するという問題があったため、放送局は依然としてCCDが不十分であると判断しました。[ 167 ]
現代の電荷結合素子（CCD）およびCMOSベースのセンサーは、従来のブラウン管センサーに比べて多くの利点があります。これには、画像遅延の排除、全体的な画質の向上、高い光感度とダイナミックレンジ、優れた信号対雑音比、そして大幅に向上した信頼性と堅牢性が含まれます。その他の利点としては、電子ビームとヒーターフィラメントに必要な高電圧および低電圧電源の排除、フォーカスコイルの駆動回路の排除、ウォームアップ時間の不要、そして全体的な消費電力の大幅な削減などが挙げられます。これらの利点にもかかわらず、固体センサーのテレビやビデオカメラへの採用と組み込みはすぐには実現しませんでした。初期のセンサーはブラウン管よりも解像度と性能が低く、当初は民生用ビデオ録画機器に限定されていました。[ 167 ]
また、ビデオ管は高い品質水準に達し、放送局や制作会社にとって標準的な機器となっていた。これらの企業は、ビデオ管カメラだけでなく、ビデオ管から得られる映像を適切に処理するために必要な周辺機器にも多額の投資を行っていた。しかし、ソリッドステートイメージセンサーへの移行により、これらの機器（およびそれに対する投資）の多くが時代遅れとなり、ソリッドステートセンサーとの互換性を考慮した新しい機器が必要となった。なぜなら、従来の機器はビデオ管からの映像に最適化されていたからである。
半導体を用いたデバイスと比較して放射線に対する感度が低いため、ビデオカメラのブラウン管は、原子力発電所のような高放射線環境下でも時折使用されている。
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