Войти
Схема, показывающая круговые траектории, прослеживаемые отверстиями в диске Нипкова A Диск Нипкова (иногда англизированный как диск Нипкова ; запатентован в 1884 г.), также известный как диск сканирования, представляет собой механическое, вращающееся, геометрически управляемое устройство сканирования изображений, запатентованное в 1885 году Полом Готлибом Нипковым. Этот сканирующий диск был основным компонентом механического телевидения и, следовательно, первых телевизоров в течение 1920-х и 1930-х годов.
Устройство представляет собой механически вращающийся диск из любого подходящего материала (металл, пластик, картон и т. Д.)), просверлив в нем серию расположенных на одинаковом расстоянии круглых отверстий равного диаметра диаметра. Отверстия также могут быть квадратными для большей точности. Эти отверстия расположены так, чтобы образовать одновитковую спираль, начинающуюся от внешней радиальной точки диска и продолжающуюся к центру диска. Когда диск вращается, отверстия образуют кольцевую структуру с внутренним и внешним диаметром в зависимости от положения каждого отверстия на диске и толщиной, равной диаметру каждого отверстия. Узоры могут частично перекрываться, а могут и не перекрываться, в зависимости от точной конструкции диска. Линза проецирует изображение сцены прямо на диск. Каждое отверстие в спирали представляет собой «срез» изображения, которое датчик воспринимает как временную структуру света и тьмы. Если датчик предназначен для управления светом позади второго диска Нипкова, синхронно вращающегося с той же скоростью и в том же направлении, изображение будет воспроизводиться построчно. Размер воспроизводимого изображения снова определяется размером диска; диск большего размера дает увеличенное изображение.
При вращении диска во время наблюдения за объектом «сквозь» диск, предпочтительно через относительно небольшой круговой сектор диска (окно просмотра ), например, Находясь на угловой четверти или восьмой части диска, объект кажется "отсканированным" построчно, сначала по длине, или по высоте, или даже по диагонали, в зависимости от того, какой именно сектор выбран для наблюдения. При достаточно быстром вращении диска объект кажется законченным, и становится возможным захват движения. Это можно интуитивно понять, закрыв весь диск, кроме небольшой прямоугольной области, черным картоном (который остается неподвижным), вращая диск и наблюдая за объектом через небольшую область.
Одним из преимуществ использования диска Нипкова является то, что датчик изображения (то есть устройство, преобразующее свет в электрические сигналы) может быть таким простым, как один фотоэлемент или фотодиод, поскольку в каждый момент только очень небольшая область видна через диск (и окно просмотра), и поэтому разложение изображения на линии выполняется почти само по себе с небольшая потребность в синхронизации строки развертки и очень высокое разрешение строки развертки . Простое устройство сбора данных может быть построено с использованием электродвигателя, приводящего в движение диск Нипкова, небольшой коробки, содержащей один светочувствительный (электрический) элемент, и обычного устройства фокусировки изображения (линзы и т. Д.).
Другое преимущество состоит в том, что приемное устройство очень похоже на устройство сбора данных, за исключением того, что светочувствительное устройство заменено переменным источником света, управляемым сигналом, обеспечиваемым устройством сбора данных. Также необходимо разработать некоторые средства синхронизации дисков на двух устройствах (возможны несколько вариантов, от ручных до электронных управляющих сигналов).
Эти факты очень помогли в создании первого механического телевидения, созданного шотландским изобретателем Джоном Логи Бэрдом, а также первых сообществ «ТВ-энтузиастов» и даже радиопередачи экспериментальных изображений в 20-е годы.
Разрешение вдоль линии сканирования диска Нипкова потенциально очень высокое, поскольку это аналоговое сканирование. Однако максимальное количество строк развертки гораздо более ограничено, поскольку оно равно количеству отверстий на диске, которое на практике составляет от 30 до 100, с редкими тестируемыми дисками с 200 отверстиями.
Другой недостаток диска Нипкова как устройства сканирования изображений : линии сканирования не прямые, а скорее кривые. Таким образом, идеальный диск Нипкова должен иметь либо очень большой диаметр, что означает меньшую кривизну, либо очень узкое угловое отверстие его окна просмотра. Другой способ получения приемлемых изображений - просверливание отверстий меньшего размера (в миллиметровом или даже микрометровом масштабе) ближе к внешним секторам диска, но технологическое развитие благоприятствовало электронным средствам получения изображения.
Другой серьезный недостаток заключается в воспроизведении изображений на принимающей стороне передачи, что также было выполнено с помощью диска Нипкова. Изображения, как правило, были очень маленькими, размером с поверхность, используемую для сканирования, которая при практическом применении механического телевидения была размером с почтовую марку в случае диаметра от 30 до 50 см. диск.
Дополнительные недостатки включают нелинейную геометрию сканированных изображений и непрактичный размер диска, по крайней мере, в прошлом. Диски Нипкова, использовавшиеся в первых телевизионных приемниках, имели диаметр от 30 до 50 см и имели от 30 до 50 отверстий. Используемые ими устройства также были шумными и тяжелыми, с очень низким качеством изображения и сильным мерцанием. Приемная часть системы была не намного лучше, требуя очень мощного освещения объекта.
Сканеры дисков имеют одно существенное ограничение с анализатором изображений Farnsworth image disctor. Свет передается в сенсорную систему, когда маленькая апертура сканирует все поле зрения. Фактическое количество собираемого света происходит мгновенно, проходя через очень маленькую апертуру, а чистый выход составляет лишь микроскопический процент падающей энергии.
Иконоскопы (и их последователи) непрерывно накапливают энергию на цели, тем самым накапливая энергию с течением времени. Система сканирования просто «снимает» накопленный заряд, проходя мимо каждого участка цели. Простые расчеты показывают, что для столь же чувствительных светочувствительных рецепторов иконоскоп в сотни или тысячи раз более чувствителен, чем диск или сканер Фарнсворта.
Сканирующий диск можно заменить многоугольным зеркалом, но это имеет ту же проблему - отсутствие интеграции с течением времени.
Помимо вышеупомянутого механического телевидения, которое так и не стало популярным по упомянутым выше практическим причинам, диск Нипкова используется в одном из типов конфокального микроскопа, мощный оптический микроскоп.
