Iconoscopio

El iconoscopio (del griego εἰκών " imagen" y σκοπεῖν "mirar, ver") fue el primer tubo de cámara de vídeo práctico que se utilizó en las primeras cámaras de televisión . El iconoscopio producía una señal mucho más fuerte que los diseños mecánicos anteriores y podía utilizarse en cualquier condición de buena iluminación. Este fue el primer sistema completamente electrónico que reemplazó a las cámaras anteriores, que usaban focos especiales o discos giratorios para capturar la luz de un único punto muy iluminado.

Algunos de los principios de este aparato fueron descritos cuando Vladimir Zworykin presentó dos patentes para un sistema de televisión en 1923 y 1925. ^{[1] [2]} Un grupo de investigación de la Westinghouse Electronic Company dirigido por Zworykin presentó el iconoscopio al público general en una conferencia de prensa en junio de 1933, ^[3] y se publicaron dos artículos técnicos detallados en septiembre y octubre del mismo año. ^{[4] [5]} La empresa alemana Telefunken compró los derechos de RCA y construyó la cámara superikonoskop ^[6] utilizada para la transmisión de televisión histórica en los Juegos Olímpicos de Verano de 1936 en Berlín.

El iconoscopio fue reemplazado en Europa alrededor de 1936 por el mucho más sensible Super-Emitron y Superikonoskop, ^{[7] [8] [9]} mientras que en los Estados Unidos el iconoscopio fue el tubo de cámara líder utilizado para transmisión desde 1936 hasta 1946, cuando fue reemplazado por el tubo orticón de imagen . ^{[10] [11]}

En un artículo de Technikatörténeti Szemle, posteriormente reeditado en Internet, titulado El iconoscopio: Kálmán Tihanyi y el desarrollo de la televisión moderna , la hija de Tihanyi, Katalin Tihanyi Glass, señala que su padre descubrió que el "principio de almacenamiento" incluía un "nuevo fenómeno físico", el efecto fotoconductor :

La primera referencia al nuevo fenómeno que este autor encontró se encuentra en un artículo titulado "Acerca de la televisión eléctrica", escrito por Kalman Tihanyi y publicado el 3 de mayo de 1925, casi un año antes de su primera solicitud de patente para un sistema de televisión totalmente electrónico. Aunque el inventor no utiliza el término "principio de almacenamiento" o "efecto de almacenamiento", la descripción del nuevo fenómeno que había descubierto implica que eso era exactamente lo que tenía en mente. Así, escribió:

"El autor de este artículo ha estudiado a fondo todos los fenómenos conocidos en el estado actual de las ciencias físicas que podrían aplicarse a la solución del problema y, basándose en los cálculos de control, los ha considerado inadecuados para alcanzar la eficiencia mínima requerida de 1/80.000 s en la estación transmisora. Sin embargo, durante la experimentación se descubrió un nuevo fenómeno físico en el que el efecto óptico y el eléctrico son prácticamente simultáneos. De hecho, el desplazamiento entre los dos efectos no se pudo detectar con nuestros instrumentos, aunque existe la posibilidad de un desplazamiento de 1/400.000.000 de segundo según las ecuaciones de Maxwell en relación con un fenómeno relacionado. Esto significa que bajo este fenómeno no sólo se pueden seguir los cambios deseables de 1/150.000 segundos, sino de 1/400 millones de cambios" (K. Tihanyi: "Az elektromos távolbavetítésről" ("Acerca de la teleproyección eléctrica"), revista Nemzeti Újság, 3 de mayo de 2008). 1925, pág. 23). (Énfasis añadido.)

Una investigación de diversos diccionarios y léxicos confirma que, efectivamente, además del efecto fotoeléctrico (o fotoemisivo), la tecnología de almacenamiento de televisión también implica un fenómeno completamente diferente.

De estas caracterizaciones se desprende que mientras que bajo el efecto fotoeléctrico los electrones ligados liberados de tales materiales fotosensibles varían linealmente con la frecuencia de la radiación, "es decir, por cada fotón incidente se expulsa un electrón", bajo el efecto de almacenamiento se produce un fenómeno fotoconductor y fotovoltaico donde ("aparte de la liberación de electrones de los metales") cuando los fotones son absorbidos en una unión pn (en un semiconductor) o unión metal-semiconductor, "se producen nuevos portadores de carga libres", (efecto fotoconductor) y donde "el campo eléctrico en la región de la unión hace que los nuevos portadores de carga se muevan, creando un flujo de corriente en un circuito externo sin necesidad de una batería", ( efecto fotovoltaico ) ( The International Dictionary of Physics and Electronics , NY 1956, 1961, pp. 126, 183, 859–861, 863, 1028–1028, 1094–1095).

El Diccionario Conciso de Física, bajo el título "Células Fotoeléctricas", diferencia entre "las fotocélulas originales" (que utilizaban la fotoemisión desde una superficie fotosensible y su atracción por el ánodo) y "las fotocélulas más modernas que utilizan el efecto fotoconductor y fotovoltaico" ( El Diccionario Conciso de Física , Oxford, 1985). ^[14]

El elemento principal de formación de imágenes en el iconoscopio era una placa de mica con un patrón de gránulos fotosensibles depositados en la parte frontal mediante un pegamento eléctricamente aislante. Los gránulos estaban hechos típicamente de granos de plata cubiertos con cesio u óxido de cesio . La parte posterior de la placa de mica , opuesta a los gránulos, estaba cubierta con una fina película de plata. La separación entre la plata en la parte posterior de la placa y la plata en los gránulos hizo que estos formaran condensadores individuales , capaces de almacenar carga eléctrica. Estos se depositaban típicamente como pequeños puntos, creando píxeles . El sistema en su conjunto se conocía como un "mosaico".

El sistema se carga primero escaneando la placa con un cañón de electrones similar al de un tubo de rayos catódicos de televisión convencional. Este proceso deposita cargas en los gránulos, que en una habitación oscura se desintegrarían lentamente a una velocidad conocida. Cuando se expone a la luz, el revestimiento fotosensible libera electrones que son suministrados por la carga almacenada en la plata. La velocidad de emisión aumenta en proporción a la intensidad de la luz. A través de este proceso, la placa forma un análogo eléctrico de la imagen visual, donde la carga almacenada representa la inversa del brillo promedio de la imagen en esa ubicación.

Cuando el haz de electrones vuelve a escanear la placa, cualquier carga residual en los gránulos resiste la recarga del haz. La energía del haz se ajusta de modo que cualquier carga resistida por los gránulos se refleje de nuevo en el tubo, donde es recogida por el anillo colector, un anillo de metal colocado alrededor de la pantalla. La carga recogida por el anillo colector varía en relación con la carga almacenada en esa ubicación. Esta señal se amplifica y se invierte, y luego representa una señal de vídeo positiva.

El anillo colector también se utiliza para recoger los electrones que se liberan de los gránulos en el proceso de fotoemisión . Si el cañón está escaneando un área oscura, se liberarán algunos electrones directamente de los gránulos escaneados, pero el resto del mosaico también liberará electrones que se recogerán durante ese tiempo. Como resultado, el nivel de negro de la imagen fluctuará dependiendo del brillo promedio de la imagen, lo que provocó que el iconoscopio tuviera un estilo visual irregular distintivo. Esto normalmente se combatía manteniendo la imagen continuamente y muy iluminada. Esto también generó claras diferencias visuales entre las escenas filmadas en interiores y las filmadas en exteriores en buenas condiciones de iluminación.

Como el cañón de electrones y la propia imagen deben enfocarse en el mismo lado del tubo, se debe prestar cierta atención a la disposición mecánica de los componentes. Los iconocopos se construían típicamente con el mosaico dentro de un tubo cilíndrico con extremos planos, con la placa colocada delante de uno de los extremos. Una lente de cámara de cine convencional se colocaba delante del otro extremo, enfocada en la placa. El cañón de electrones se colocaba entonces debajo de la lente, inclinado de modo que también apuntara a la placa, aunque en ángulo. Esta disposición tiene la ventaja de que tanto la lente como el cañón de electrones se encuentran delante de la placa de imagen, lo que permite compartimentar el sistema en un recinto con forma de caja con la lente completamente dentro de la carcasa. ^{[2] [13]}

Como el cañón de electrones está inclinado en comparación con la pantalla, la imagen que proyecta de la pantalla no tiene la forma de una placa rectangular, sino de una piedra angular . Además, el tiempo que los electrones necesitaban para llegar a las partes superiores de la pantalla era mayor que el que tardaban en llegar a las áreas inferiores, que estaban más cerca del cañón. Los componentes electrónicos de la cámara se ajustaron a este efecto modificando ligeramente las velocidades de escaneo. ^[15]

La acumulación y el almacenamiento de cargas fotoeléctricas durante cada ciclo de escaneo aumentaron en gran medida la salida eléctrica del iconoscopio en relación con los dispositivos de escaneo de imágenes sin almacenamiento. ^{[ cita requerida ]} En la versión de 1931, el haz de electrones escaneaba los gránulos; ^[13] mientras que en la versión de 1925, el haz de electrones escaneaba la parte posterior de la placa de imagen. ^[2]

Los primeros tubos de cámara electrónicos (como el disector de imágenes ) adolecían de un defecto fatal muy decepcionante: escaneaban el objeto y lo que se veía en cada punto era solo el pequeño fragmento de luz que se veía en el instante en que el sistema de escaneo pasaba sobre él. Un tubo de cámara funcional y práctico necesitaba un enfoque tecnológico diferente, que más tarde se conocería como tubo de cámara de carga y almacenamiento. Se basaba en un fenómeno físico nuevo, hasta entonces desconocido, que fue descubierto y patentado por el físico Kálmán Tihanyi en Hungría en 1926; sin embargo, el nuevo fenómeno comenzó a ser ampliamente comprendido y reconocido alrededor de 1930. ^[16]

El problema de la baja sensibilidad a la luz, que resultaba en una baja salida eléctrica de los tubos transmisores o "cámara", se resolvería con la introducción de la tecnología de almacenamiento de carga por parte del ingeniero húngaro Kálmán Tihanyi a principios de 1925. ^[17] Su solución fue un tubo de cámara que acumulaba y almacenaba cargas eléctricas ("fotoelectrones") dentro del tubo a lo largo de cada ciclo de escaneo. El dispositivo fue descrito por primera vez en una solicitud de patente que presentó en Hungría en marzo de 1926 para un sistema de televisión al que denominó "Radioskop". ^[18] Después de más mejoras incluidas en una solicitud de patente de 1928, ^[17] la patente de Tihanyi fue declarada nula en Gran Bretaña en 1930, ^[19] por lo que solicitó patentes en los Estados Unidos. La patente de Radioskop de Tihanyi fue reconocida como Documento de Importancia Universal por la UNESCO , por lo que pasó a formar parte del Programa Memoria del Mundo el 4 de septiembre de 2001. ^[18]

En 1923, Zworykin presentó al director general de Westinghouse su proyecto de sistema de televisión totalmente electrónico . En julio de 1925, Zworykin presentó una solicitud de patente para un "sistema de televisión" que incluye una placa de almacenamiento de carga construida con una fina capa de material aislante ( óxido de aluminio ) intercalada entre una pantalla (malla 300) y un depósito coloidal de material fotoeléctrico ( hidruro de potasio ) constituido por glóbulos aislados . ^[2] La siguiente descripción puede leerse entre las líneas 1 y 9 de la página 2: El material fotoeléctrico, como el hidruro de potasio, se evapora sobre el óxido de aluminio, u otro medio aislante, y se trata de manera que se forme un depósito coloidal de hidruro de potasio constituido por diminutos glóbulos. Cada glóbulo es muy activo fotoeléctricamente y constituye, a todos los efectos, una diminuta célula fotoeléctrica individual . Su primera imagen fue transmitida a finales del verano de 1925, ^[20] y se emitió una patente en 1928. ^[2] Sin embargo, la calidad de la imagen transmitida no impresionó a HP Davis, el gerente general de Westinghouse , y se le pidió a Zworykin que trabajara en algo útil . ^[20] Zworykin también presentó una patente para un sistema de televisión en 1923, pero este archivo no es una fuente bibliográfica confiable porque se realizaron revisiones extensas antes de que se emitiera una patente quince años después ^[21] y el archivo en sí se dividió en dos patentes en 1931. ^{[1] [22]}

El primer iconoscopio práctico fue construido en 1931 por Sanford Essig, cuando accidentalmente dejó una hoja de mica plateada en el horno demasiado tiempo. Al examinarla con un microscopio, notó que la capa de plata se había roto en una miríada de diminutos glóbulos de plata aislados. ^[23] También notó que: la diminuta dimensión de las gotas de plata mejoraría la resolución de la imagen del iconoscopio en un salto cuántico. ^[24] Como jefe de desarrollo de televisión en Radio Corporation of America (RCA) , Zworykin presentó una solicitud de patente en noviembre de 1931, y se emitió en 1935. ^[13] Sin embargo, el equipo de Zworykin no era el único grupo de ingeniería que trabajaba en dispositivos que utilizan una placa de etapa de carga. En 1932, Tedham y McGee, bajo la supervisión de Isaac Shoenberg, solicitaron una patente para un nuevo dispositivo al que llamaron "el emitrón", un servicio de transmisión de 405 líneas que empleaba el superemitrón que comenzó a funcionar en los estudios del Alexandra Palace en 1936, y se emitió una patente en los EE. UU. en 1937. ^[25] Mientras tanto, en 1933, Philo Farnsworth también había solicitado una patente para un dispositivo que utilizaba una placa de almacenamiento de carga y un haz de electrones de baja velocidad para escanear. Se emitió una patente correspondiente en 1937, ^[26] pero Farnsworth no sabía que el haz de electrones de baja velocidad debía caer perpendicularmente al objetivo y nunca construyó un tubo de ese tipo. ^{[27] [28]}

El iconoscopio fue presentado al público en general en una conferencia de prensa en junio de 1933, ^[3] y se publicaron dos artículos técnicos detallados en septiembre y octubre del mismo año. ^{[4] [5]} A diferencia del disector de imágenes Farnsworth, el iconoscopio Zworykin era mucho más sensible, útil con una iluminación en el objetivo entre 4 ft-c (43 lx ) y 20 ft-c (215 lx ). También era más fácil de fabricar y producía una imagen muy clara. ^{[ cita requerida ]} El iconoscopio fue el tubo de cámara principal utilizado en la radiodifusión estadounidense desde 1936 hasta 1946, cuando fue reemplazado por el tubo orticón de imagen. ^{[10] [11]}

En Gran Bretaña, un equipo formado por los ingenieros Lubszynski, Rodda y MacGee desarrolló el superemitrón (también superikonoscop en Alemania e iconoscopio de imagen en los Países Bajos) en 1934, ^{[29] [30] [31]} este nuevo dispositivo era entre diez y quince veces más sensible que el emitrón y el iconoscopio originales, ^[32] y fue utilizado para una transmisión pública por la BBC , por primera vez, en el Día del Armisticio de 1937. ^[7] El iconoscopio de imagen fue el representante de la tradición europea en tubos electrónicos compitiendo contra la tradición estadounidense representada por el orticón de imagen. ^{[9] [33] [34]}

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