EinVidicon (deutsch auch Vidikon) ist eine um 1950 von der FirmaRCA entwickelteBildaufnahmeröhre (englischvideo camera tube, nicht zu verwechseln mit derBildröhre zur Wiedergabe eines (Fernseh-) Bildes). Auch heute werden nochElektronenröhren vom Vidicontyp für Spezialaufgaben wie in stark strahlendem Umfeld (Kernkraftwerke) eingesetzt.
Im Vergleich zu anderen Bildaufnahmeröhren (etwa demOrthikon oderIkonoskop), die mit Fotokathoden und einem schnellen elektrischen Abtaststrahl arbeiten, arbeitet das Vidicon mit einer fotoempfindlichen Schicht, die mit einem langsamen Elektronenstrahl abgetastet wird. Das Vidicon war so bei seiner Einführung kleiner, leichter und sparsamer im Energieverbrauch und setzte sich so schnell zuerst in tragbaren Kameras durch. Während die ersten Vidicons bei RCA mit Selen als fotoempfindlicher Schicht arbeiteten, wurde wegen Haltbarkeitsproblemen schnell zu Antimontrisulfid übergegangen. Röhren des Vidicontyps mit anderen Halbleiterschichten als Antimontrisulfid werden unter anderem Namen gehandelt (siehe Tabelle).
| Name | Photoschicht[1] | Empfind- lichkeit in mA/lm[1] | erster Hersteller | Wortmarke oder Produktion seit | Nachteile[1] |
|---|---|---|---|---|---|
| Vidicon (Se) | Selen (Se) | - | RCA | 1950[1] | maximal 40 °C |
| Vidicon | Antimon(III)-sulfid (Sb2S3) | - | RCA | 1951[1] | Dunkelstrom Nachziehen |
| Resistron | Antimon(III)-sulfid (Sb2S3) | - | PTW | 1954[2] | Dunkelstrom Nachziehen |
| Endikon | Antimon(III)-sulfid (Sb2S3) | - | WF | 1956[3] | Dunkelstrom Nachziehen |
| Plumbicon | Blei(II)-oxid (PbO) | 0,4 | Philips | 1962[1] | Fackeleffekte bei Überbelichtung |
| Leddicon | Blei(II)-oxid (PbO) | 0,4 | EEV | 1975[1] | Fackeleffekte bei Überbelichtung |
| Si-Multidioden- Vidicon | Silicium-Dioden (Si) | 0,9 | mehrere | 1972 | Fackeleffekte bei Überbelichtung Dunkelstrom Flecken |
| Chalnicon | Cadmiumselenid (CdSe) | 1,5 | Toshiba | 1972[1] | Fackeleffekte bei Überbelichtung Nachziehen |
| Pasecon | Cadmiumselenid (CdSe) | 1,5 | PTW | 1976[4] | Fackeleffekte bei Überbelichtung Nachziehen |
| Saticon | Selen-Arsen-Tellur (SeAsTe) | 0,35 | Hitachi | 1973[1] | Fackeleffekte bei Überbelichtung maximal 50 °C |
| Newvicon | Zinkselenid -Cadmiumzinktellurid (ZnSe - Cd(x-1)ZnxTe) | 1,2 | Matsushita | 1974[1] | Fackeleffekte bei Überbelichtung Dunkelstrom |
In Deutschland präsentierte der HerstellerGrundig zur DüsseldorferFunkausstellung 1953 eine für damalige Verhältnisse sensationell kleine und handliche, nur drei Kilogramm schwere Vidicon-Fernsehkamera unter der BezeichnungGrundig-Fernauge.[5][6]
Die Raumsonden des amerikanischenMariner undViking-Programms verwendeten das Vidicon für ihre Aufnahmen, Mariner 4 nahm damit die ersten Nahaufnahmen desMars auf.[7]Ebenso verwendeten die Raumsonden desVoyager-Programms Vidicon-Kameras für ihre Aufnahmen.[8]
Die lichtempfindliche Schicht besteht aus halbleitenden Materialien wieSelen,Arsen,Tellur, oderAntimon(III)-sulfid (Sb2S3). Sie wird auf eine Glasscheibe aufgebracht, die sich an der Stirnwand derElektronenröhre befindet. Für den elektrischen Kontakt sorgt eine durchsichtige, elektrisch leitende Schicht zum Beispiel ausIndiumzinnoxid. Diese Signalplatte wird von einemElektronenstrahl negativaufgeladen. Das aufzunehmende Bild verändert durch die unterschiedliche lokale Helligkeit punktweise denelektrischen Widerstand, sodass die Ladungen unterschiedlich schnell zur positiven Signalplatte abwandern. Dort entsteht ein Ladungsbild, das bei jedem neuen Abtastvorgang zugleich ausgelesen und wieder gelöscht wird.
Der Elektronenstrahl wird mit einem Strahlsystem wie in einerKathodenstrahlröhre erzeugt. Die Kathode wird indirekt elektrisch beheizt und besteht aus geeigneten Materialien, um mit niedriger Temperatur Elektronen freisetzen zu können. Der Elektronenstrahlerzeuger ist meist als Triode ausgebildet: durch das Loch des negativ geladenenWehneltzylinders „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 Wehneltzylinders aus, der mit einer um die Röhre liegenden Fokussierspule auf die photoempfindliche Schicht abgebildet wird. Das magnetische Strahlablenksystem besteht aus Sattelspulen ähnlich wie beiBildröhren. 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.
Philips entwickelte 1962 dasPlumbicon, dasBleioxid (PbO) verwendet. Vorteile des Plumbicon sind die kompakte Bauweise, die einfache Betriebsweise und die Möglichkeit, einem schnellen Bildwechsel nahezu trägheitslos zu folgen, weshalb diese Röhre fast ausschließlich im Fernsehbetrieb eingesetzt wurde und andere Bauarten verdrängte.
Farbbilder wurden durch die Verwendung von drei Röhren in einer Kamera möglich. Mit einemStrahlteiler wird das einfallende Licht auf drei Röhren geteilt. Vor jeder Röhre sitzt je einRGB-Farbfilter der Farben Rot, Grün und Blau, so dass pro Videoröhre nur die entsprechenden Farbanteile der Bild-Grundfarben 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 mitStreifenfilter entwickelt. Neben einer geringen Auflösung (typisch 220 Spalten horizontal) zeigten so aufgenommene Bilder starkeMoiré-Effekte.
Durch die Weiterentwicklung der Farbfiltertechnik werden heuteMosaikfilter verwendet, die den Moiréeffekt mildern, aber nicht verhindern können.
Eine Eigenart bei der Größenangabe der Videoröhre bestimmt noch heute die Größen beiSensoren vonDigitalkameras: Früher gab man den äußeren Glasdurchmesser der lichtempfindlichen Frontfläche inZoll an. Die real nutzbare Bilddiagonale war etwa 2/3 davon. Zum Beispiel besitzt das klassische 1-Zoll-Vidicon XQ-1030 bei einemSeitenverhältnis von 4:3 eine nutzbare Bildfläche von rund 10 mm × 13 mm, was einer Diagonale von 16,4 mm entspricht. Obwohl 1 Zoll (1″) 25,4 mm entspricht, wird eine Röhre als 1-Zoll-Röhre bezeichnet, die eine effektive Bilddiagonale von 16,4 mm aufweist. Diese eigenartige Berechnung wird noch heute verwendet. Ein moderner 1/2,7-Zoll-Sensor weist also nur eine reale Bilddiagonale von 1/2,7 · 16,4 mm = 6,07 mm und nicht von 9,41 mm auf. Je nach Sensortyp und Bildverhältnis schwanken die Größendifferenzen etwas.
Die Rechnung auf Basis 16,4 mm ≘ 1″ kann nur als Anhaltswert dienen, da das Verhältnis von Röhrendurchmesser zu Bilddiagonale keine Konstante ist.