닙코프 디스크

3. 장점

닙코프 디스크를 사용하는 이점 중 하나는 이미지 센서(빛을 전기 신호로 변환하는 장치)가 포토셀 또는 포토다이오드처럼 간단할 수 있다는 것이다. 이는 어느 순간에는 디스크(및 뷰포트)를 통하여 매우 작은 영역만이 보이기 때문이고, 따라서 이미지를 라인으로 분해하는 것은 스캔라인 타이밍이 거의 필요하지 않고 매우 높은 스캔라인 해상도로 거의 자체적으로 수행된다. 간단한 이미지 획득 장치는 닙코프 디스크를 구동하는 전기 모터, 단일 감광(전기) 요소를 포함하는 작은 상자 및 기존 이미지 포커싱 장치(렌즈, 암 상자 등)를 사용하여 구축할 수 있다.

또 다른 장점은 수신 장치가 획득 장치와 매우 유사하다는 점이다. 단지 감광 장치가 획득 장치에서 제공하는 신호에 의해 구동되는 가변 광원으로 대체될 뿐이다. 또한 두 장치의 디스크를 동기화하는 몇 가지 방법도 고안해야 한다(수동에서 전자 제어 신호에 이르기까지 여러 옵션이 가능함).

이러한 사실은 스코틀랜드 발명가인 존 로지 베어드가 완성한 최초의 기계식 텔레비전과 최초의 "TV 애호가" 커뮤니티 및 1920년대의 실험적인 이미지 라디오 방송을 구축하는 데 큰 도움이 되었다.

4. 단점

닙코프 디스크는 가로 방향 해상도에 비해 세로 방향 해상도가 원판의 구멍 수에 제한된다는 약점이 있다. 실용화된 것은 30개에서 100개 정도이며, 200개가 넘는 구멍을 가진 닙코프 디스크가 시도된 경우는 거의 없다.^[1]

이미지 스캐닝 장치로서 닙코프 디스크의 또 다른 단점은 주사선이 직선이 아닌 곡선이라는 점이다. 따라서 이상적인 닙코프 디스크는 매우 큰 지름을 가져야 하며, 이는 더 작은 곡률을 의미하거나, 시야각의 각도 개방이 매우 좁아야 한다. 허용 가능한 이미지를 생성하는 또 다른 방법은 디스크의 외부 구역에 더 가깝게 더 작은 구멍(밀리미터 또는 심지어 마이크로미터 크기)을 뚫는 것이었지만, 기술 발전은 전자적 이미지 획득 방식을 선호했다.^[1]

또 다른 중요한 단점은 닙코프 디스크로도 수행된 전송 수신단에서 이미지를 재현하는 데 있었다. 이미지는 일반적으로 매우 작았으며, 스캔에 사용된 표면만큼 작았는데, 이는 기계식 텔레비전의 실제 구현에서 지름 30~50cm 디스크의 경우 우표 크기였다.^[1]

추가적인 단점으로는 스캔된 이미지의 비선형 기하학적 구조와 디스크의 비실용적인 크기(적어도 과거에는)가 있다. 초기 TV 수신기에 사용된 닙코프 디스크는 지름이 대략 30cm에서 50cm였으며, 구멍은 30개에서 50개였다. 이를 사용한 장치는 또한 잡음이 많고 무거웠으며, 화질이 매우 낮고 심한 깜박임이 있었다. 시스템의 획득 부분도 크게 다르지 않아, 피사체에 매우 강력한 조명이 필요했다.^[1]

디스크 스캐너는 필로 판즈워스의 이미지 분해관과 주요한 제한점을 공유한다. 빛은 작은 조리개가 전체 시야를 스캔하면서 감지 시스템으로 전달된다. 실제로 수집되는 빛의 양은 순간적으로 발생하며, 매우 작은 조리개를 통해 발생하며, 순수 수율은 입사 에너지의 미세한 백분율에 불과하다.^[1]

아이코노스코프 (및 후속 제품)는 대상에 에너지를 지속적으로 축적하여 시간 경과에 따라 에너지를 통합한다. 스캔 시스템은 대상의 각 지점을 지나갈 때 축적된 전하를 단순히 "가져옵니다". 간단한 계산에 따르면, 감광 수용기가 동일하게 민감한 경우, 아이코노스코프는 디스크 또는 판즈워스 스캐너보다 수백에서 수천 배 더 민감하다.^[1]

스캐닝 디스크는 다각형 거울로 대체할 수 있지만, 이는 동일한 문제, 즉 시간 경과에 따른 통합 부족으로 어려움을 겪는다.^[1]

5. 역사

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5. 1. 기계식 텔레비전

• 간단한 구조: 이미지 센서 (포토셀 또는 포토다이오드)가 단순하여 이미지 획득 장치를 쉽게 구축할 수 있었다. 닙코프 디스크를 구동하는 전기 모터, 단일 감광 소자를 포함하는 작은 상자, 렌즈나 암실과 같은 이미지 포커싱 장치만 있으면 되었다.
• 높은 해상도: 스캔라인에 따른 해상도는 아날로그 스캔이므로 매우 높게 할 수 있었다.
• 유사한 수신 장치: 수신 장치는 획득 장치와 매우 유사하며, 감광 장치 대신 가변 광원을 사용했다. 두 장치의 디스크를 동기화하는 방법도 여러 가지가 있었다.

• 제한된 스캔라인 수: 스캔라인의 최대 수는 디스크의 구멍 수와 동일하며, 일반적으로 30개에서 100개 사이였다.
• 곡선 스캔라인: 주사선이 직선이 아니라 곡선이어서, 이상적인 닙코프 디스크는 직경이 매우 크거나 뷰포트의 각도가 매우 좁아야 했다.
• 작은 이미지 크기: 기계식 텔레비전으로 구현된 이미지는 우표 크기에 불과했다.
• 비선형 기하학과 비실용적인 디스크 크기: 초기 TV 수신기에 사용된 닙코프 디스크는 직경이 30~50cm였고, 장치는 시끄럽고 무거웠으며 화질이 낮고 깜박임이 많았다.
• 낮은 감도: 필로 판즈워스의 이미지 분해기와 마찬가지로, 작은 개구를 통해 빛을 감지하기 때문에 감도가 낮았다. 아이코노스코프는 빛을 축적하여 감도를 높였다.

6. 응용

닙코프 디스크는 강력한 광학 현미경인 공초점 현미경의 한 종류로 사용된다.^[1] 닙코프 디스크를 소형화 및 고속화하여 고속 사진 촬영에 사용하는 경우도 있다.^[3]

참조

_[1] 웹사이트 Das erste deutsche Fernsehpatent von Paul Nipkow http://www.pc-magazi[...] 2017-04-28
_[2] 웹사이트 Nipkow-Scheibe 2020-03-29
_[3] 웹사이트 The Nipkow disk 2010-03-02
_[4] 웹인용 Das erste deutsche Fernsehpatent von Paul Nipkow http://www.pc-magazi[...] 2017-04-28
_[5] 웹인용 Nipkow-Scheibe https://www.dpma.de/[...] 2020-03-29
_[6] 웹인용 The Nipkow disk http://users.swing.b[...] 2010-03-02