LOS TUBOS ELECTRONICOS
A lo largo de los años, con los avances tecnológicos hubo y hay varias compañías que han realizado aportes importantes en la fabricación de cámaras, como son en America RCA, IVC, Ampex y en su momento GonCam (orgullosamente mexicana), en Europa Bosch Fernseh, BTS, PYE, Marconi y Thomson, en Japón tenemos a Ikegami, Sony, Panasonic, JVC y Toshiba.
Al inicio de la television se usaron sensores de imagen basados en tecnología de Bulbos CRT (Cathode Ray Tube) , y con un muestreo de Line a linea convertían cada imagen en variaciones eléctricas basado en variaciones de luz detectadas y las convierte en variaciones eléctricas dentro de un rango especificado, solo como referencia mencionaremos estas tecnologías:
El nombre que ha pasado a la historia como el inventor del tubo de cámara, tal y como se desarrolló posteriormente, es Vladimir Zworykin, presentó su solicitud de patente en 1923 para su tubo de cámara (que denominaron posteriormente como Iconoscopio), cuyo haz electrónico se enviaba a la placa receptora de luz con una inclinación de 45º.
Saticon: es una marca comercial registrada de Hitachi de 1973, también producido por Thomson y Sony . Fue desarrollado en un esfuerzo conjunto de Hitachi y NHK Ciencia y Tecnología Research Laboratories ( NHK es Nippon Hōsō Kyōkai, la Japan Broadcasting Corporation). Su superficie consiste en selenio con trazas de arsénico y telurio añadido (SeAsTe) para hacer que la señal más estable. SAT en el nombre se deriva de SeAsTe).
Trinicon: es una marca comercial registrada de Sony . Se utiliza un filtro de color RGB rayado verticalmente sobre la placa frontal de un tubo de imagen vidicón de otra manera estándar para segmentar la exploración en segmentos rojos, verdes y azules correspondiente. Sólo uno de los tubos se usó en la cámara, en lugar de un tubo para cada color, como era estándar para las cámaras de color utilizados en la radiodifusión de televisión. Se utiliza sobre todo en las cámaras de consumo de gama baja, aunque Sony también lo utilizó en algunas cámaras profesionales de coste moderado en la década de 1980, tales como los modelos BVP-1 DXC-1800 y.
Aunque la idea de utilizar filtros de franjas de color sobre el objetivo no era nueva, la Trinicon fue el único tubo para utilizar los colores primarios RGB. Esto hizo necesario un electrodo adicional enterrado en el objetivo de detectar en el que el haz de electrones de exploración era en relación con el filtro de banda. Anteriores sistemas de raya de color habían utilizado colores donde la circuitería de color era capaz de separar los colores puramente de las amplitudes relativas de las señales. Como resultado, la Trinicon contó con un rango dinámico más amplio de operación.
Tecnologías de sensores, algo de historia sin complicaciones.
Los sensores de imagen son dispositivos foto-transductores, es decir que transforman un parámetro en otro, en este caso tensan imágenes y las convierten en electricidad.
Los Iconoscopios fueron comercializados por RCA de la que Zworykin fue director de su laboratorio de desarrollo. A lo largo de los años, fueron mejorándose las prestaciones del Iconoscopio, con otros desarrollos, como el «Emitron» o Iconoscopio Imagen, patentado por Lubszinsky y Rodda en Inglaterra a principios de los años 30, y que incorporó un fotocátodo. En Alemania, a mediados de los años 30, para su uso sólo europeo, se desarrolló el «Riesel Iconoscopio», que añadía un segundo fotocátodo con el que mejoraba las prestaciones del Iconoscopio y multiplicaba por 10 la sensibilidad.
Plumbicon: es un tubo Vidicon diseñado con materiales foto conductores, desarrollado en 1950 por RCA, basaba su desarrollo en el selenio y diodos de silicio. El Plumbicón tenía una placa de óxido de plomo y alcanzaba una magnífica relación señal/ruido. El tamaño del elemento sensor del tubo definía su resolución, que era mayor cuanto más grande era su superficie. Los primeros tubos Plumbicones se construyeron en 1968 y eran de 1’’ de diámetro, desarrollándose en menores tamaños, 2/3’’ en 1974 y 1/2’’ en 1981.
Newvicon: es una marca comercial registrada de Matsushita de 1974. Los tubos Newvicon se caracterizan por una alta sensibilidad a la luz. Su superficie consiste en una combinación de seleniuro de zinc (ZnSe) y cadmio zinc Telluride (ZnCdTe).
SENSORES DE ESTADO SÓLIDO.
Después hubo un gran salto en las tecnologías electrónicas, donde con el desarrollo de los transistores revoluciono todos los campos tecnológicos, incluso a la television, se desarrollaron sensores basados en el silicio que ayudaron a reducir los consumos eléctricos, reducir el calor, el espacio requerido y mejoro enormemente la calidad de imagen.
CCD’s: Se desarrollaron diferentes tecnologías, pero la primera fue conocida como CCD (Charge-Coupled Device), formados por diminutos condensadores que se cargaban con la incidencia de luz en ellos, en conjunto con un control sincronizado que barre una matriz de sensores, en ese momento la calidad de imagen se determinaba por el tamaño del sensor utilizado, mientras mas grande mejor, a mayor superficie, mayor numero de pixeles y mayor resolución de la imagen a visualizar y convertir a pulsos eléctricos, para las cámaras de Tv se utilizaban sensores de 1/3”, ½” y ⅔”. Una de las primeras cámaras que utilizaron esta tecnología en el campo de la TV fueron las Sony DXC-1000
Cámaras de color tempranos utilizaron la técnica obvia de usar tubos de imagen de color rojo, verde y azul por separado en combinación con un separador de color , una técnica todavía en uso con 3CCD cámaras de estado sólido en la actualidad. También fue posible construir una cámara a color que utiliza un solo tubo de imagen. Una técnica ya se ha descrito (Trinicon arriba).
Una técnica más común y uno más sencillo desde el punto de vista de la construcción tubo se para superponer el objetivo fotosensible con un filtro de color a rayas que tiene un patrón fino de rayas verticales de verde, cian y filtros claros (es decir, verde; verde + azul y verde + azul + Red) repetir a través del objetivo. La ventaja de esta disposición es que para casi todos los colores, el nivel de vídeo del componente verde era siempre menor que el cian, y del mismo modo la era siempre menor que el blanco. Así, las imágenes que contribuyen podían separarse sin electrodos de referencia en el tubo. Si los tres niveles son los mismos, entonces esa parte de la escena era verde. Este método sufrió de la desventaja de que los niveles de luz en virtud de los tres filtros fueron casi seguro que será diferente, con el filtro verde de cruce no más de un tercio de la luz disponible.
Existen variaciones en este esquema, el principal siendo el uso de dos filtros con rayas de color superpuesta de tal manera que los colores forman orientados verticalmente formas de rombo que recubre la diana. El método de extracción de la color es similar sin embargo.
Mención especial tienen los sistemas Bicolor Simplificado y el Sistema Tricomatico Secuencial de Campos, desarrollado por el ingeniero Guillermo González Camarena, donde implemento tecnología que usaba sensores de tubo blanco y negro para generar secuencias de color manipulando el escaneo secuencial, pero este tema lo platicaremos mucho mas a fondo en un articulo denominado <Historia de la TV en Mexico> en un artículo próximo.
CMOS
Mas adelante se desarrollaron sensores de estado solido, se denominaron CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) que son circuitos integrados con sensores fotosensibles, similares a los CCD, pero con la diferencia que estos realizan una conversión digital y la amplificación de esas señales están incorporadas en el mismo chip, a diferencia que el CCD que requería de una amplificación externa al sensor, al incorporar esta tecnología los costos de redujeron dramáticamente y con ello se incorporaron en webcams y las cámaras en los teléfonos móviles, una de las primeras cámaras Broadcast que incorporaron esta tecnología fueron las cámaras de Thomson (después cambiarían de nombre a Grass Valley) con su modelo Infinity, aunque estas fueron discontinuadas en solo 3 años por presentar problemas de calentamiento muy graves.
Ambas tecnologías se siguen utilizando a la fecha, y presentan las siguientes diferencias:
Ventajas de los sensores CMOS respecto a los sensores CCD
⦁Consumo eléctrico muy inferior
⦁Son más económicos porque necesitan menos componentes externos
⦁Pueden leer un mayor número de píxeles de forma simultánea
⦁La conversión digital puede estar integrado en el mismo chip
⦁Escaso o inexistente Blooming (“Smear”)
⦁Mayor flexibilidad en la lectura (Previsualización más rápida, vídeo,…)
⦁Permiten la exposición y lectura de los píxeles de forma simultánea
⦁Otras topologías posibles (el sensor SuperCCD de Fujifilm emplea una construcción en forma de panel octogonal para los píxeles
⦁Distintos tipos de píxeles (según tamaño y sensibilidad) combinables
⦁Muy alta frecuencia de imagen en comparación a un CCD del mismo tamaño
Desventajas de los sensores CMOS respecto a los sensores CCD
⦁Menor superficie receptora de la luz por píxel
⦁Menor uniformidad de los píxeles (mayor ruido de patrón fijo-FPN)
⦁Efecto “jelly” o inestabilidad en la imagen con movimientos rápidos (se tuerce el vídeo) o flashes debido al tipo de obturación giratoria que utiliza.
Variaciones de sensores
Exmor este sensor CMOS desarrollado por Sony que ofrece un rendimiento profesional sin las limitaciones de los sistemas mecánicos propios de las SLR digitales convencionales. Realiza una conversión analógica-digital dentro del chip y cuenta con 2 etapas de reducción de ruido en paralelo sobre cada columna del sensor CMOS
Exmor RS (es un sensor BSI) este nuevo sensor CMOS apilado ofrece un rendimiento profesional sin las limitaciones de los sistemas mecánicos propios de las SLR digitales convencionales. Es 2 veces mas sensible que los sensores normales, esta tecnología ademas de estar en cámaras de la misma marca, también se encuentra dentro de los iPhone 4s, iPhone 5 y otros smartphones
Un sensor apilado de alta velocidad pionero en el sector produce imágenes Full-Frame con una velocidad de lectura hasta 20 veces mayor gracias a la memoria integrada en la pila.