Видико́н ( англ. Vidicon , от лат. video — вижу и др.-греч. εἰκών — 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 рельеф . 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 Чернышёв .

Видиконы создают видеосигнал при минимальной освещённости мишени от десятых долей до десятков люкс , обеспечивая чёткость от 400 до 10 000 линий . 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 слой . 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 .

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 » ( англ. Hitachi ), « Ньювикон » разработан корпорацией « Мацусита » ( англ. Matsushita , Panasonic Corporation ), а наиболее известный « Плюмбикон » является торговой маркой концерна « Филипс » ( англ. Philips ), который на протяжении длительного периода был монопольным производителем этого типа передающих трубок, наилучшим образом подходящего для цветных трёхтрубочных телекамер .

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» . Большинство отечественных телекамер впоследствии оснащалось этой разновидностью видикона . Для цветного телевидения созданы видиконы с внутренним цветоделением , самостоятельно формирующие цветоразностные сигналы. Самый известный видикон такой конструкции называется «Триникон», разработанный корпорацией « Сони » ( англ. Sony ).

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.

С первых десятилетий XXI века 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.

Видиконы в космосе

Снимки Марса, сделанные видиконом, передавали межпланетные станции Маринер-4 , Маринер-6 , Маринер-7 , Маринер-9 , Викинг-1 , Викинг-2 . Съёмку Меркурия на видикон произвела станция Маринер-10 , а Сатурна, Урана, Нептуна и Титана — Вояджеры .

Примечания

Литература

• В. Е. Джакония. Телевидение. — М.,: «Горячая линия — Телеком», 2002. — С. 116—126. — 640 с. — ISBN 5-93517-070-1 .

• Власов В. Ф. Электронные и ионные приборы. — 3-е. — М.,: «Радио и связь», 1960. — 736 с.
• Видикон / Г. И. Куренко // Вешин — Газли. — М. : Советская энциклопедия, 1971. — ( Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 5).

Ссылки