Vidicon
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Ein Vidicon ist ein historischer Bildsensor zur Aufnahme schwarzweißer Videobilder mittels einer Videoröhre (nicht zu verwechseln mit der Bildröhre zur Wiedergabe eines (Fernseh-) Bildes). Auch heute werden noch Röhren vom Vidicontyp für medizinisches Fernsehen oder in stark strahlendem Umfeld (Kernkraftwerke) eingesetzt.
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[Bearbeiten] Funktionsweise
Die photoempfindliche Schicht besteht aus halbleitenden Materialialien wie Selen, Arsen, Tellur, oder Antimonsulfid (Sb2S3). Sie wird auf eine Glasscheibe aufgebracht die sich an der Stirnwand der Elektronenröhre befindet (links im Bild). Für den elektrischen Kontakt sorgt eine durchsichtige, elektrisch leitende Schicht zum Beispiel aus Indiumzinnoxid. Diese Signalplatte wird von einem Elektronenstrahl negativ aufgeladen. Das aufzunehmende Bild verändert durch die unterschiedliche lokale Helligkeit punktweise den elektrischen Widerstand, so dass die Ladungen unterschiedlich schnell zur positiven Signalplatte abwandern. Dort entsteht ein Ladungsbild, welches bei jedem neuen Abtastvorgang zugleich ausgelesen und wieder gelöscht wird.
Der Elektronenstrahl wird mit einem Strahlsystem wie in einer Kathodenstrahlröhre erzeugt. Die Kathode wird indirekt elektrisch beheizt und besteht aus geeigneten Materialien, um mit niedriger Temperatur Elektronen freisetzen zu können. Der Elektonenstrahlerzeuger ist meist als Triode ausgebildet: durch das Loch des negativ geladenen Wehneltzylinders "greift" das positive Feld des Beschleunigungsgitters und saugt die Elektronen aus einer elektronenoptisch betrachtet „virtuellen“ Kathode (die virtuelle Kathode ist eigentlich eine Elektronenwolke über der Kathode). Mit der Spannung der Wehneltelektrode wird der Kathodenstrom gesteuert. Es bildet sich ein sog. „Crossover“-Punkt in der Nähe des Wehneltzylindes aus, der mit einer um die Röhre liegenden Fokussierspule auf die photoempfindliche Schicht abgebildet wird. Das magnetische Strahlablenksystem besteht aus Sattelspulen ähnlich wie bei Bildröhren. Durch die Ablenkung entsteht ein Schärfefehler des Strahls, der korrigiert werden muss. Ein vor der photoempfindlichen Schicht befindliches Netz sorgt dafür, dass der Strahl nicht durch die umgeladene Schicht abgelenkt wird.
[Bearbeiten] Weiterentwicklungen
Philips entwickelte 1962 das Plumbicon, welches Bleioxid (PbO) verwendet. Vorteile des Plumbicon sind die kompakte Bauweise, die einfache Betriebsweise und die Möglichkeit, schnellen Bildwechsel nahezu trägheitslos zu folgen, weshalb diese Röhre fast ausschließlich im Fernsehbetrieb eingesetzt wurde und andere Bauarten verdrängte.
[Bearbeiten] Farbbilder
Farbbilder wurden durch die Verwendung von drei Röhren in einer Kamera möglich. Mit einem Strahlteiler wird das einfallende Licht auf drei Röhren geteilt. Vor jeder Röhre sitzt je ein RGB-Farbfilter der Farben Rot, Grün und Blau, so dass pro Videoröhre nur die entsprechenden Farbanteile der Grundfarben des Bilder aufgezeichnet werden, die dann bei der späteren Darstellung auf dem Fernseher wieder zusammengesetzt werden.
Für den Konsumbereich war dieser Aufbau zu aufwendig, es wurden daher Kameras mit Streifenfilter entwickelt. Neben einer geringen Auflösung (typisch 220 Spalten horizontal) zeigten die Bilder starke Moire-Effekte.
Durch die Weiterentwicklung der Farbfiltertechnik werden heute Mosaikfilter verwendet, die den Moireeffekt mildern, aber nicht verhindern können.
[Bearbeiten] Größenangabe
Eine Eigenart bei der Größenangabe der Videoröhre bestimmt noch heute die Größen bei CCD-Sensoren von Digitalkameras: Früher gab man den äußeren Glasdurchmesser der lichtempfindlichen Frontfläche in Zoll an. Die real nutzbare Bilddiagonale war etwa 2/3 davon. Zum Beispiel besitzt das klassische 1 Zoll Vidicon XQ-1030 bei einem Seitenverhältnis von 4:3 eine nutzbare Bildfläche von rund 10 x 13 mm2, was einer Diagonale von 16,4 mm entspricht. Obwohl 1 Zoll 25,4 mm entspricht, wird die Röhre als 1"-Röhre bezeichnet, so dass 1" = 16,4 mm entspricht. Diese eigenartige Berechnung wird noch heute verwendet. Ein moderner 1/2,7" CCD weist also nur eine reale Bilddiagonale von 1/2,7*16,4 = 6,07 mm und nicht von 9,41 mm auf. Je nach Sensortyp und Bildverhältnis schwanken die Größendifferenzen etwas.
Die Rechnung auf Basis 16,4mm / 1" kann nur als Anhaltswert dienen, da das Verhältnis von Röhrendurchmesser zu Bildfläche keine Konstante ist.
[Bearbeiten] Siehe auch:
[Bearbeiten] Weblinks
- Spezialröhren - viele hervorragende Fotos von Videoröhren
- Common Image Sensor Sizes
