Iconoscopio
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Iconoscopio. Una de las primeras cámaras de televisión, en la cual un rayo de electrones de alta velocidad explora un mosaico fotoemisor.
Sumario
Antecedentes
Si redujésemos el problema de la transmisión de imágenes entre dos puntos a un problema sencillo, sin tener en cuenta el canal, deberíamos buscar una forma de captar al máximo los detalles de la imagen origen, para después intentar reproducirla lo más fielmente en el destino. La manera más práctica de hacer esto es, en un principio, situando el origen y el destino a corta distancia, y usando como cámara el patrón con el que el usuario final va a medir la calidad: el ojo humano. La "tecnología" del ojo, dentro de su fisiología, nos permite, de una manera subjetiva el captar los elementos que nos rodean, principalmente para garantizar la supervivencia.
El ser humano le ha dado durante muchos años al entorno visual más importancia que al resto de los sentidos, por ello ha querido disfrutar de las imágenes de lugares lejanos.
Después de conseguir transmitir imágenes fijas, mediante el uso de la fotografía y el correo postal, las telecomunicaciones mediante el telégrafo y las comunicaciones sin hilos, el hombre ha querido llegar más lejos, buscando modos mecánicos de captar la imagen y reproducirla en otro lugar, en otro momento más lejano.
El cinematógrafo, en sus inicios compuesto por una sucesión de imágenes fijas que se mostraba a cierta velocidad, mostrando el movimiento mediante pequeños cambios.
Algunas cosas en esencia son las mismas en la actualidad. Se dice que la televisión es uno de los grandes inventos del siglo XX, ya que es un medio de transmisión de "cultura", aunque a veces cabe cuestionarse los contenidos ofrecidos al ver cierto tipo de programación. Pero en definitiva, la sociedad actual no sería tal sin la capacidad de conocer, de manera rápida, los sucesos acontecidos en cualquier parte del mundo.
Sucedan donde sucedan, probablemente habrá una cámara de televisión cerca, que nos permitirá disfrutar o conocer, los más bellos sucesos, o los más trágicos desastres, dándonos la información necesaria para conocer sus efectos.
Historia
Un grupo de investigadores de RCA, liderado por Vladimir Zworykin, introdujo el Iconoscopio en 1934, después de visitar los laboratorios Philo Farnsworth y examinar, en 1930, cómo otra cámara de televisión electrónica del mundo había sido diseñada, para un potencial acuerdo de licencia con su nuevo empleador, RCA. El Iconoscopio fue la cámara más usada para transmisiones televisivas en los Estados Unidos entre los años 1936 y 1946.
En 1931 Vladimir Kosma Zworykin desarrolló el captador electrónico que tanto se esperaba, el iconoscopio. Este tubo electrónico permitió el abandono de todos los demás sistemas que se venían utilizando y perduró, con sus modificaciones, hasta la irrupción de los captadores de CCD's a finales el siglo XX.
El iconoscopio está basado en un mosaico electrónico compuesto por miles de pequeñas células fotoeléctricas independientes que se creaban mediante la construcción de un sándwich de tres capas, una muy fina de mica que se recubría en una de sus caras de una sustancia conductora (grafito en polvo impalpable o plata) y en la otra cara una sustancia fotosensible compuesta de millares de pequeños globulitos de plata y óxido de cesio.
Este mosaico, que era también conocido con el nombre de mosaico electrónico de Zworykin se colocaba dentro de un tubo de vacío y sobre el mismo se proyectaba, mediante un sistema de lentes, la imagen a captar.
La lectura de la "imagen electrónica" generada en el mosaico se realizaba con un haz electrónico que proporcionaba a los pequeños condensadores fotoeléctricos los electrones necesarios para su neutralización. Para ello se proyecta un haz de electrones sobre el mosaico, las intensidades generadas en cada descarga, proporcionales a la carga de cada célula y ésta a la intensidad de luz de ese punto de la imagen pasan a los circuitos amplificadores y de allí a la cadena de transmisión, después de los diferentes procesados precisos para el óptimo rendimiento del sistema de TV.
Los transductores diseñados fueron la base para las cámaras de televisión. Estos equipos integran, todo lo necesario para captar una imagen y transformarla en una señal eléctrica. La señal, que contiene la información de la imagen más los pulsos necesarios para el sincronismo de los receptores, se denomina señal de vídeo.
Una vez que se haya producido dicha señal, ésta puede ser manipulada de diferentes formas, hasta su emisión por la antena, el sistema de difusión deseado.
El primer tubo de cámara
La paternidad de la televisión electrónica, tal y como se hoy en día, es muy discutida, los japoneses se la atribuyen a Kenjito Takayanagi, de Tokio, que en 1926 realizó la primera transmisión usando un tubo de rayos catódicos.
Los rusos la piden para sí, porque fue un inmigrante ruso en Estados Unidos, Vladimir Zworykin, que desarrolló el Iconoscopio, en 1923, el primer tubo de cámara práctico, compitiendo con Philo Farnsworth que desarrolló, según se cuenta, la televisión electrónica cuando tenía sólo quince años.
El hecho es que el iconoscopio fue el primer tubo de cámara que hacía uso de un barrido electrónico para la codificación de la imagen.
Principio básico
El principio básico era la emisión de un haz electrónico, que junto con la presencia de materiales fotosensibles excitados por la luz procedente de las lentes de entrada, generaban una variación eléctrica que generaba la señal de la imagen a transmitir.
Se puede observar en la imagen.
La imagen era captada por unas lentes y recibidas por el material fotosensible, que reaccionaba produciendo una desviación del haz electrónico producido por el tubo, generando la señal eléctrica que intentaba reproducir la imagen para su transmisión.
Composición física del iconoscopio
La composición física del iconoscopio en la época: Una capa delgada de óxido de aluminio sobre una capa de aluminio, recubierto por una capa fotosensible de potasio.
Estos eran los elementos básicos de la televisión electrónica. El principal problema de este tubo de cámara era la presencia de los denominados campos secundarios, es decir, debido a que el haz electrónico no era del todo homogéneo, se generaban señales con dos componentes solapadas, por una parte la imagen producida por el haz principal, y por otra producida por el haz secundario, que generaba una imagen de menor tamaño, sin apenas definición, que se superponía a la imagen principal.
La solución de este problema surgió seis años más tarde, con la aparición del iconoscopio mejorado, incluyendo dentro del tubo del iconoscopio, bien un supresor del haz secundario, o mediante la mejora del enfoque usando tres placas paralelas con una pequeña apertura que actuaban como filtro, eliminando el haz secundario.
Tipos
El Emitron
Desde los primeros sistemas de captación de imágenes, sólo una pequeña fracción del tiempo se utilizaba para producir la señal de la imagen, con una eficiencia baja.
Si se almacenara la totalidad de los electrones emitidos, la ganancia en eficiencia sería muy alta. Para poder aprovecharlos ¿porqué no almacenarlos?, y el elemento para almacenar energía es un condensador.
La energía liberada por los fotorreceptores (electrones), son recogidos en una batería. El flujo de esta corriente atraviesa una resistencia y cambia la carga de un condensador, que es descargado una vez por campo, generando un flujo de descarga proporcional a al flujo de luz en la fotocélula en ese periodo.
Esto permite que la imagen recibida sea promediada en tiempo, y aumentando la ganancia del tubo. El iconoscopio también usaba este método. El haz electrónico resultante se proyecta sobre una esfera, restringiendo el diámetro para no perder el enfoque.
El funcionamiento es muy similar a los de los tubos anteriores, pero hace uso de un mosaico de elementos de plata, formando una "gran cantidad de diminutas islas" de metal fotosensible, separadas y aisladas de los elementos colindantes.
Estos elementos a su vez forman un condensador con la base de la señal. El problema subyacente está en la fabricación, ya que es difícil mantener el aislamiento a la vez de conseguir un buen foto sensor, ya que el cesio tiene tendencia a formar una capa conductiva sobre el aislante presente. La generación de la señal es más complicada.
Super – emitron
En 1934, un nuevo tipo de tubo fue desarrollado, el super- emitron, por Lubszynski y Rodda, usado por la BBC por primera vez en 1937. Este nuevo tubo tiene una extensión tubular que separaba el problema principal del emitron, ya que las funciones de emisión fotoeléctrica y las del mosaico aislante estaban claramente separadas, mejorando el rendimiento.
Otra de sus ventajas era la posibilidad de mejorar el flujo de la imagen haciéndolo mayor. Tenía una mayor vida, y era más eficiente.
Emitron
El tercer tipo de Emitron, fue el CPS Emitron, (Decada de los 40) desarrollado para eliminar los efectos de los electrones secundarios, sencillamente, usando mucha menos energía de modo tal que los electrones perderían la capacidad de emitir esos flujos secundarios. A este tipo de tubo, también llamado Orthicon, ya que el mosaico debe ser escaneado de forma ortogonal, le dedicaremos el siguiente apartado.
CPS - emitron - el orthicon
Aunque alguna literatura los una, no es el mismo tubo, sino dos tipos distintos desarrollados de forma paralela y de características similares. El CPS Emitron fue desarrollado en Londres. El significado de CPS (Cathode-Potential Stabilized) es la estabilización del Potencial del Cátodo, es decir, que la energía emitida se controla, tal y como comentamos anteriormente.
Orthicon
El Orthicon se considera una revolución dentro del mundo de los tubos de cámara, ya que eliminaba casi todos los inconvenientes del Iconoscopio mediante el uso del escaneado de "baja velocidad". El funcionamiento es similar al del CPS Emitron, forzando a la imagen a ser perpendicular a los fotorreceptores.
Orthicon de imagen
Un modelo más avanzado de Orthicon fue el Orthicon de imagen, incorporando nuevas tecnologías, que mejoraban las prestaciones ante visibilidad reducida o luz variante.
La imagen se enfoca en un fotocátodo transparente delante de la pantalla del tubo. El diámetro del fotocátodo es de 3 - pulgadas mientras que el diámetro del Orthicon era de 1.6 - pulgadas (41mm). Este hecho permitió el uso de lentes convencionales ya desarrolladas.
Es un tubo de cámara sencillo, y con una definición alta, lo que hizo que fuese de uso común hasta la aparición del Vidicon en 1950, siendo desplazado por este.
Vidicon
Bajo esta terminología se incluyen a la totalidad de tubos de cámara desde 1950.
Existen algunos tubos propietarios, dependiendo de las marcas que los han desarrollado.
La diferencia principal es el material fotoconductivo usado. En el Vidicon estandar el material usado es Trisulfito de Antimonio (Sb2S3), que es el material más antiguo.
La configuración de las capas depende del fabricante, pero lo más habitual es encontrarse con dos o tres capas.
Ventaja
La ventaja de este tipo de dispositivos es su alta resolución, y la posibilidad de variar los voltajes aplicado, variando sus características.
Su gamma (Desviación de color) es de 0.6, lo que lo hace idóneo para fines médicos.
Desventajas
Sus mayores desventajas son la presencia de intensidad en ausencia de señal ("offset"), y su baja sensibilidad.
Plumbicon o Ledicon
En este caso el material utilizado es el Óxido Plúmbico (PbO). En un inicio estaba ideado para cámaras de televisión. A pesar de tener una gamma de 1, su sensibilidad y uniformidad en la señal, lo hacen idóneo para su uso médico, limitado por el posible ruido.
Saticon o Primicon
De características similares al anterior, pero formado por Selenio, Arsénico y Teluro (SeAsTe), con una mayor definición que el Plumbicon, pero peores características en otros aspectos.
Pasecon o Chalnicon
Formado por Cadmio – Selenio (CdSe) También similar al Plumbicom, con un "lag" del 13% - 20%, en el tercer campo, pero mala respuesta al movimiento de la imagen, con tendencia a generar zonas negras cuando una imagen se mueve.
Hivicon , Newvicon
El uso actual de estos dispositivos, tiende hacia la videovigilancia y hacia la medicina. Esto se debe principalmente a su capacidad de reproducción fiel de la imagen, con una resolución elevada, y con un alto contraste.
De estos dos las imágenes que obtenemos son nítidas, y en la mayor parte de los casos, ya integran una salida de fibra óptica, para que dicha señal se reproduzca en el destino de la forma más fiel posible.
Fuentes
- - Como funcionan las cosas. Pagina: 144 y 145
