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撮像管(さつぞうかん)は被写体の像を電気信号に変換するための電子部品である。映像信号としてテレビ受像機に像を映し出すための最初の段階を担う部分であり、撮像板が登場するまではテレビビデオの心臓部であった。のちに撮像板(固体撮像素子)が登場し、その後主流は管から板に変わっている。

機能部は真空にした筒状のガラス管に封入されており、先端に配置された撮像面に光学系により被写体の光学像を投影し、光の強弱を電気信号として取り出すものである。光-電気変換には、一般に内部光電効果を応用した光導電膜を用いることが多く、光導電膜の素材により様々な撮像管が開発された。例えば初期の撮像管であるビジコン(英: vidicon)は三硫化アンチモンを用いたものある。光の強弱によるこの光導電膜の抵抗変化を、撮像管を囲むように配置した偏向コイルなどによって走査される陰極からの電子ビームで外部に読み出すのが基本動作原理である。

・世界初の撮像管は1931年にフィロ・ファーンズワースのつくったイメージディセクタである。

・実用的な撮像管として最初のものは1933年にウラジミール・ツヴォルキンのつくったアイコノスコープ (iconoscope) である。

撮像管は電子管の一種であり、固体撮像素子に比べて性能維持や調整に手間がかかる。また固体撮像素子の品質が向上し、放送用として充分な画質を得られるようになったことから、撮像管は次第に固体撮像素子に置き換わっていった。

現在では、撮像管は高感度暗視カメラなどの特殊な用途に使われている。

主な撮像管には以下のようなものがある。【】内は光導電膜の素材を示す。

・イメージディセクタ・・・P. T. Franswarth(フィロ・ファーンズワース)が発明

・アイコノスコープ・・・V. K. Zworykin(ウラジミール・ツヴォルキン)が発明

・イメージオルシコン・・・アメリカ・A. Roseらが発明

・ビジコン・・・アメリカ・RCAが開発【Sb₂S₃】

・プランビコン・・・オランダ・フィリップスが開発【PbO】

・サチコン・・・NHKと日立製作所が開発【Se・As・Te】

・ニュービコン、ニューコスビコン・・・パナソニックが開発

・トリニコン・・・ソニーが開発

・HARP(ハープ)・・・NHKと日立製作所が開発(超高感度撮像管; High-gain Avalanche Rushing amorphous Photoconductor)【a-Se】*[外部リンク] 超高感度HARPカメラの開発とその応用: 日立評論(PDFファイル)

・イメージインテンシファイア(I.I.)・・・浜松ホトニクスが開発(Image Intensifier)【GaAs、GaAsP、InGaAsまたは他】[外部リンク] イメージインテンシファイア(I.I.):浜松ホトニクス(PDFファイル)

◆ アイコノスコープ

1931年、1926年のK?lm?n Tihanyiの電子カメラ管の5年後、ウラジミール・ツボルキンは画像を光反応物質で捉える事に特化した真空管の特許を申請した。光電面に光が照射されて電荷が生じた所を電子線を走査する事で電荷量に応じた電流が流れることで画素の光の強弱を電気信号に変換する仕組みである。ファーンズワースの画像検出器とは異なりツボルキンのものは約75000ルクスでより高感度だった。容易に鮮明な画像を得る事ができた。アイコノスコープは1936年から1946年までイメージオルシコン管に置き換えられるまで初期のアメリカでの放送に用いられた。

◇ 作動原理

画像はレンズを通り右上から入射して光電面に投影される。光電素子のモザイクに光の量に応じて電荷が蓄積される。陰極線が光電面を走査すると電荷が放電する。管の左から増幅器へ画素の明るさに応じた電流が流れる。

◆イメージオルシコン

イメージオルシコン管 (通称IO)は1960代まで一般的に使用されていた。ファーンズワースのimage dissectorとRCAのオルシコン技術の組み合わせによって光の効率を高めアイコノスコープ/オルシコンを置き換えた。

イメージオルシコンはRCAのAlbert Rose, Paul K. Weimer,とHarold B. Lawによって開発された。テレビの分野に大きな影響を与えた。RCAは1939年から1940年に原型を開発した。

業界での愛称が"Immy"で、これを女性化した"Emmy" がアメリカのテレビドラマを始めとする番組のほか、テレビに関連する様々な業績に与えられる賞であるエミー賞の名前の由来である。

◆ビジコン

ビジコン管 (通称 hivicon tube) はターゲット材料に光導電体を使用した設計の撮像管である。ビジコン管は1950年代にRCA のPK WeimerとSV ForgueとRR Goodrichによって開発された。当初は光導電体にセレンやシリコンダイオードアレイが使用された。

ビジコンは光導電面に電荷を蓄積する蓄積型撮像管である。光電面を低速の電子線で走査する事により放射される。

◆プランビコン

プランビコン(Plumbicon)はフィリップスの商標である。光電面が酸化鉛のビジコンである。放送局で使用された。出力は弱かったが、信号/雑音比が優れていた。イメージオルシコンに比べて解像度が優れていたが、輪郭が不自然だった。CBSは輪郭を補正した。

光電面: PbO ? 酸化鉛

◆Saticon

Saticon は日立とトムソンとソニーの商標である。光電面はSeAsTe ? セレン砒素テルルである。

◆Pasecon

PaseconはHeimannの商標である。光電面はCdSe ? カドミニウムセレンである。

◆ニュービコン

ニュービコンはパナソニックの商標である。ニュービコンは高感度であった。光電面はZnSe, ZnCdTe ? 亜鉛セレン、亜鉛カドミニウムテルルである。

◆トリニコン

トリニコン(Trinicon)はソニーの商標である。垂直の縞状のRGBフィルターが受光部にあり、赤、緑、青を走査する。放送用のカメラは各色にそれぞれ1本の撮像管を使用していたのに対してローエンドのカメラやカムコーダーにはこの1本で3色受け持つ撮像管が使用された。1980年代DXC-1800やBVP-1に使用された。CCDの普及により使用されなくなった。

◆ 脚注

◆関連項目

・固体撮像素子

・CCDイメージセンサ

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