Iconoscopio

El iconoscopio (del griego εἰκών «imagen» y σκοπεῖν «mirar, ver») fue el primer tubo de cámara de vídeo práctico utilizado en las primeras cámaras de televisión . El iconoscopio producía una señal mucho más potente que los diseños mecánicos anteriores y podía utilizarse en cualquier condición de buena iluminación. Este fue el primer sistema totalmente electrónico que sustituyó a las cámaras anteriores, que utilizaban focos especiales o discos giratorios para captar la luz de un único punto muy brillante.

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 en Westinghouse Electric Company, dirigido por Zworykin, presentó el iconoscopio 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 ]} La empresa alemana Telefunken compró los derechos a RCA y construyó la cámara superikonoskop ^{[ 6 ]} utilizada para la histórica transmisión de televisión 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 principal utilizado para la radiodifusión desde 1936 hasta 1946, cuando fue reemplazado por el tubo orticon de imagen . ^{[ 10 ] [ 11 ]}

El elemento principal para la formación de imágenes en el iconoscopio era una placa de mica con un patrón de gránulos fotosensibles depositados en la superficie frontal mediante un adhesivo aislante eléctrico. Los gránulos solían estar compuestos de granos de plata recubiertos de cesio u óxido de cesio . La parte posterior de la placa de mica , opuesta a los gránulos, estaba cubierta con una fina capa de plata. La separación entre la plata de la parte posterior de la placa y la plata de los gránulos hacía que estos formaran capacitores individuales , capaces de almacenar carga eléctrica. Estos se depositaban generalmente en forma de pequeños puntos, creando píxeles . El sistema en su conjunto se denominaba «mosaico».

El sistema se carga inicialmente 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 disiparían lentamente a un ritmo conocido. Al exponerse a la luz, el recubrimiento fotosensible libera electrones provenientes de la carga almacenada en la plata. La tasa de emisión aumenta en proporción a la intensidad de la luz. Mediante este proceso, la placa forma un análogo eléctrico de la imagen visual, donde la carga almacenada representa el inverso 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 se resiste a ser recargada por el haz. La energía del haz se ajusta para que la carga repelida por los gránulos se refleje de vuelta al 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 función de la carga almacenada en ese punto. Esta señal se amplifica e invierte, y representa una señal de vídeo positiva.

El anillo colector también se utiliza para recoger los electrones que se liberan de los gránulos durante el proceso de fotoemisión . Si el cañón escanea una zona oscura, se liberarán pocos 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 en función del brillo promedio de la misma, lo que provocó que el iconoscopio tuviera un estilo visual irregular característico. Esto se solucionaba normalmente manteniendo la imagen iluminada de forma continua y muy brillante. Esto también generó claras diferencias visuales entre las escenas filmadas en interiores y las filmadas en exteriores con buena iluminación.

Dado que tanto el cañón de electrones como la imagen deben enfocarse en el mismo lado del tubo, es necesario prestar atención a la disposición mecánica de los componentes. Los iconoscopios se construían típicamente con el mosaico dentro de un tubo cilíndrico de extremos planos, con la placa situada 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 debajo de la lente, inclinado de manera 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 una carcasa en forma de caja con la lente completamente dentro de la misma. ^{[ 2 ] [ 13 ]}

Debido a que el cañón de electrones está inclinado con respecto a la pantalla, la imagen que proyecta sobre ella no es rectangular, sino que tiene forma de trapecio . Además, el tiempo que tardan los electrones en alcanzar las partes superiores de la pantalla es mayor que el de las áreas inferiores, que están más cerca del cañón. La electrónica de la cámara corrige este efecto modificando ligeramente las velocidades de escaneo. ^{[ 14 ]}

La acumulación y el almacenamiento de cargas fotoeléctricas durante cada ciclo de escaneo aumentaron considerablemente la salida eléctrica del iconoscopio en comparación con los dispositivos de escaneo de imágenes sin almacenamiento. 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 el reverso de la placa de imagen. ^{[ 2 ]}

Los primeros tubos de cámara electrónicos (como el disector de imagen ) adolecían de un defecto fatal muy decepcionante: escaneaban el sujeto y lo que se veía en cada punto era solo el pequeño fragmento de luz observado en el instante en que el sistema de escaneo pasaba sobre él. Un tubo de cámara práctico y funcional requería un enfoque tecnológico diferente, que más tarde se conocería como tubo de cámara de carga-almacenamiento. Se basaba en un nuevo fenómeno físico, hasta entonces desconocido, descubierto y patentado por el físico Kálmán Tihanyi en Hungría en 1926; sin embargo, este nuevo fenómeno no se comprendió ni se reconoció ampliamente hasta alrededor de 1930. ^{[ 15 ]}

El problema de la baja sensibilidad a la luz, que resultaba en una baja salida eléctrica de los tubos transmisores o de "cámara", se resolvería con la introducción de la tecnología de almacenamiento de carga por el ingeniero húngaro Kálmán Tihanyi a principios de 1925. ^{[ 16 ]} Su solución fue un tubo de cámara que acumulaba y almacenaba cargas eléctricas ("fotoelectrones") dentro del tubo durante cada ciclo de escaneo. El dispositivo se describió por primera vez en una solicitud de patente que presentó en Hungría en marzo de 1926 para un sistema de televisión que denominó "Radioskop". ^{[ 12 ]} Después de mejoras adicionales incluidas en una solicitud de patente de 1928, ^{[ 16 ]} la patente de Tihanyi fue declarada nula en Gran Bretaña en 1930, ^{[ 17 ]} por lo que solicitó patentes en los Estados Unidos. La patente Radioskop de Tihanyi fue añadida por la UNESCO al registro internacional Memoria del Mundo el 4 de septiembre de 2001. ^{[ 12 ]}

Zworykin presentó en 1923 su proyecto para un sistema de televisión totalmente electrónico al gerente general de Westinghouse . En julio de 1925, Zworykin presentó una solicitud de patente para un "Sistema de Televisión" que incluye una placa de almacenamiento de carga construida de una capa delgada de material aislante ( óxido de aluminio ) intercalada entre una pantalla (malla 300) y un depósito coloidal de material fotoeléctrico ( hidruro de potasio ) que consiste en glóbulos aislados . ^{[ 2 ]} La siguiente descripción se puede leer entre las líneas 1 y 9 en 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 que consiste en glóbulos diminutos. Cada glóbulo es muy activo fotoeléctricamente y constituye, a todos los efectos, una célula fotoeléctrica individual diminuta . Su primera imagen se transmitió a finales del verano de 1925, ^{[ 18 ]} 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 . ^{[ 18 ]} Zworykin también presentó una patente para un sistema de televisión en 1923, pero este archivo no es una fuente bibliográfica confiable porque se realizaron extensas revisiones antes de que se emitiera una patente quince años después ^{[ 19 ]} y el archivo mismo se dividió en dos patentes en 1931. ^{[ 1 ] [ 20 ]}

El primer iconoscopio práctico fue construido en 1931 por Sanford Essig, cuando accidentalmente dejó una lámina 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. ^{[ 21 ]} También notó que: la diminuta dimensión de las gotas de plata mejoraría la resolución de la imagen del iconoscopio en un salto cuántico. ^{[ 22 ]} Como jefe de desarrollo de televisión en Radio Corporation of America (RCA) , Zworykin presentó una solicitud de patente en noviembre de 1931, y fue emitida en 1935. ^{[ 13 ]} Sin embargo, el equipo de Zworykin no fue el único grupo de ingeniería que trabajó 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 que denominaron "el emitrón". Un servicio de radiodifusión de 405 líneas que empleaba el superemitrón comenzó a operar en los estudios de Alexandra Palace en 1936, y se emitió una patente en los EE. UU. en 1937. ^{[ 23 ]} 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. Se emitió una patente correspondiente en 1937, ^{[ 24 ]} pero Farnsworth desconocía que el haz de baja velocidad debía incidir perpendicularmente al objetivo y nunca llegó a construir un tubo de este tipo. ^{[ 25 ] [ 26 ]}

El iconoscopio se presentó 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 imagen de Farnsworth, el iconoscopio de Zworykin era mucho más sensible, útil con una iluminación en el objetivo de entre 4 ft-c (43 lx ) y 20 ft-c (215 lx ). También era más fácil de fabricar y producía una imagen muy nítida. El iconoscopio fue el tubo de cámara principal utilizado en la radiodifusión estadounidense desde 1936 hasta 1946, cuando fue reemplazado por el tubo orticon 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, ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]} este nuevo dispositivo era entre diez y quince veces más sensible que el emitrón y el iconoscopio originales, ^{[ 30 ]} y fue utilizado para una transmisión pública por la BBC , por primera vez, el Día del Armisticio de 1937. ^{[ 7 ]} El iconoscopio de imagen fue el representante de la tradición europea en tubos electrónicos que competía con la tradición estadounidense representada por el orticono de imagen. ^{[ 9 ] [ 31 ] [ 32 ]}

• Disector de imágenes
• Tubo de cámara de vídeo

• Historia del iconoscopio
• Imágenes de iconoscopia