尼古波盘

跳转到导航跳转到搜索Nipkow磁盘（有时称为Nipkov磁盘；在1884年获得专利），也称为扫描磁盘，是机械的，旋转的，几何操作的图像扫描设备，由Paul Gottlieb Nipkow于1885年获得了专利。 [1]该扫描盘是机械电视的基本组成部分，因此是1920年代和1930年代的第一批电视。 [2]

该设备是任何合适材料（金属，塑料，硬纸板等）的机械旋转盘，并在其中钻有一系列等距直径相等的圆形孔。孔也可以是正方形的，以提高精度。这些孔的位置从盘的外部径向点开始到盘的中心形成单圈螺旋。当圆盘旋转时，孔会形成圆形环图案，其内径和外径取决于圆孔在圆盘上的位置，并且厚度等于每个孔的直径。取决于磁盘的确切结构，这些图案可能会或可能不会部分重叠。镜头将场景前面的场景图像直接投射到磁盘上。 [3]螺旋中的每个孔在图像上截取一个“切片”，由传感器将其作为亮和暗的时间模式拾取。如果使传感器控制以相同速度和相同方向同步旋转的第二个Nipkow磁盘后面的光，则将逐行复制图像。再现图像的大小再次由光盘的大小确定；较大的光盘会产生较大的图像。

当旋转磁盘同时“通过”磁盘观察对象时，最好是通过磁盘的一个相对较小的圆形扇区（视口），例如磁盘的四分之一或八分之一的角度，该对象似乎逐行“扫描” ，首先是长度或高度，甚至是对角线，具体取决于为观察选择的确切扇区。通过足够快地旋转磁盘，对象看起来就完整了，并且可以捕获运动。通过用黑色硬纸板（保持固定）覆盖一个小矩形区域（保持固定），旋转该磁盘并观察该小区域中的物体，可以直观地理解这一点。

使用Nipkow磁盘的优点之一是图像传感器（即将光转换为电信号的设备）可以像单个光电管或光电二极管一样简单，因为在每个瞬间只有一个很小的区域可见磁盘（和视口），因此将图像分解成几行几乎是自己完成的，几乎不需要扫描线定时，并且扫描线分辨率很高。可以通过使用一个驱动Nipkow磁盘的电动机，一个装有单个光敏（电）元件的小盒子和一个传统的图像聚焦设备（镜头，暗盒等）来构建一个简单的采集设备。

另一个优点是，接收设备与采集设备非常相似，不同之处在于，光敏设备由可变光源代替，可变光源由采集设备提供的信号驱动。还必须设计一些使两个设备上的磁盘同步的方法（可能有几种选择，从手动到电子控制信号）。

这些事实极大地帮助建立了苏格兰发明家约翰·洛吉·贝尔德（John Logie Baird）完成的第一台机械电视，以及第一批“电视爱好者”社区，甚至是1920年代的实验图像广播。

Nipkow磁盘扫描线的分辨率可能很高，这是模拟扫描。但是，扫描线的最大数量受到更大的限制，等于磁盘上的孔数，实际上在30至100的范围内，并测试了稀有的200孔磁盘。

Nipkow磁盘作为图像扫描设备的另一个缺点是：扫描线不是直线，而是曲线，因此理想的Nipkow磁盘应具有很大的直径（即较小的曲率）或狭窄的视口角开口。产生可接受图像的另一种方法是在靠近磁盘外部门的地方钻一些较小的孔（毫米或什至微米级），但是技术发展有利于图像采集的电子手段。

另一个严重的缺点在于在传输的接收端再现图像，这也可以通过Nipkow磁盘来实现。图像通常非常小，与用于扫描的表面一样小，在机械电视的实际实现中，对于直径为30到50厘米的光盘，这是邮戳的大小。

至少在过去，其他缺点包括扫描图像的非线性几何形状以及磁盘的不切实际大小。早期电视接收器中使用的Nipkow磁盘直径大约为30到50厘米，有30到50个孔。使用它们的设备也很嘈杂，沉重，图像质量很低，并且闪烁很多。该系统的采集部分并没有好很多，需要非常强大的对象照明。

磁盘扫描仪与Farnsworth图像解剖器共享一个主要限制。当小光圈在整个视场中扫描时，光会传输到传感系统中。实际收集到的光是瞬时的，是通过很小的孔出现的，并且净产量仅是入射能量的微观百分比。

像像仪（及其后继像仪）在目标上不断积聚能量，从而随着时间的推移而积聚能量。当扫描系统扫过目标上的每个位置时，扫描系统只是简单地“拾取”累积的电荷。简单的计算表明，对于同等敏感的光敏受体，图标镜的灵敏度比磁盘或Farnsworth扫描仪高数百至数千倍。

可以用多面镜替换扫描磁盘，但这会遇到相同的问题-随着时间的推移缺乏集成。

除了上述机械电视（由于上述实际原因尚未普及）之外，Nipkow圆盘还用于一种共聚焦显微镜，一种强大的光学显微镜。

[1]，旋转磁盘显微镜简介文章* Paul Nipkow，传记包括对Nipkow光盘的描述和绘制。