Nipkow-Scheibe
Die Nipkow-Scheibe ist die Grundlage des von Paul Nipkow erfundenen und so bezeichneten 'Elektrischen Teleskops'. Mit ihrer Hilfe konnte es Bilder in Hell-Dunkel-Signale zerlegen und wieder zusammensetzen. Die rotierende Scheibe wandert dazu zeilenweise am Bild (bei der Zerlegung) bzw. der Projektionsfläche (bei der Zusammensetzung) vorbei. Sie ist mit spiralförmig angeordneten quadratischen Löchern versehen.
Funktionsweise
Die Löcher der Nipkow-Scheibe sind entlang konzentrischer Kreise angebracht. Die einzelnen Löcher tasten somit von außen nach innen jeweils eine Lochbreite ab. Damit immer nur ein Loch innerhalb des interessanten Ausschnittes (im Bild fett umrandet) ist, darf sich in einem Kreissegment jeweils nur ein Loch befinden. Mit anderen Worten, die Scheibe ist in so viele Kreissegmente eingeteilt, wie sie Zeilen abtasten muss. Durch diese Vorgehensweise wird das Bild sequenziell abgetastet. Mit einer Nipkow-Scheibe erzeugte Bilder erkennt man infolgedessen (etwa auf alten Fotos) an den leicht bogenförmigen Zeilen.
Technische Grenzen
Bei höheren Auflösungen gerät diese Aufzeichnungs-/Abspielmethode schnell an die Grenzen mechanischer Belastbarkeit, denn die Segmente werden mit zunehmender Zeilenzahl schmaler, so dass die Scheibe entsprechend vergrößert werden muss. Die Drehzahl hingegen bleibt gleich, denn sie bestimmt die Abtastfrequenz. Das Trägheitsmoment wird dabei recht groß. Die Scheibe sollte sehr dünn gefertigt sein (meist aus Blech), um eine gleichmäßige Helligkeitsabtastung schräg einfallender Lichtstrahlen durch die äußeren Löcher sicherzustellen. Für eine Übertragung bewegter Bilder musste die Drehgeschwindigkeit außerdem hinreichend konstant sein. Die Forderung ließ sich auf der Senderseite mit entsprechendem Aufwand leicht erfüllen, preiswerte Fernsehempfänger ließen sich jedoch mit einer Nipkow-Scheibe nicht bauen. Bis zum Jahr 1938 wurden in den Fernsehstationen gelegentlich noch Nipkow-Scheiben verwendet.
Alternative mechanische Verfahren
Neben der Nipkow-Scheibe gab es noch zwei ähnlich arbeitende Verfahren: Das Weillersche Spiegelrad besaß Spiegel anstatt Löcher, es ermöglichte einen Lichtstrahl zeilenweise abzulenken. Hierfür ist ein dunkles Studio erforderlich, in dem eine Kamera ohne Ablenkeinheit arbeitet. Die Bildpunktzerlegung geschieht dadurch, dass der Lichtstrahl die Szene nacheinander abtastet und so für die Bildzerlegung sorgt. Umgekehrt funktioniert der Linsenkranzabtaster, hier sind an dem Rad Linsen anstatt Spiegel angebracht, die für eine Bildzerlegung in der Kamera sorgen. Dieses Verfahren erfordert allerdings eine enorme Präzision.
Ende der optisch-mechanischen Ablenkung
Bereits 1926 gelang es Kenjiro Takayanagi ein Fernsehbild mit Hilfe einer Braunschen Röhre darzustellen. Auf der Funkausstellung 1931 stellte Manfred von Ardenne ein vollelektronisch arbeitendes Fernsehsystem mit vor. In der Kamera zerlegte dabei ein Ikonoskop das Bild in einzelne Punkte, die Wiedergabe ermöglichte eine Hochvakuum-Kathodenstrahlröhre (Braunsche Röhre) mit 25 cm x 28 cm großem Bildschirm. Dessen ausgezeichnete Qualität war von allen mechanischen Ablenkungssystemen unerreicht. So setzte sich dieses Verfahren schließlich 1932/33 durch: Auf der 12. Deutschen Rundfunkausstellung 1935 gab es 20 verschiedene Fernsehapparate zu sehen, von denen bereits 18 elektronisch arbeiteten, die übrigen beiden mit bewegten Spiegeln. 1938 verschwand schließlich die letzte Nipkowscheibe aus den deutschen Fernsehstudios.
Mikroskope
Die Nipkow-Scheibe wurde neben der Abtastung für Bildübertragungen auch bei der Erfindung des konfokalen Mikroskops von Mojmir Petran verwendet. Gerade in den letzten Jahren werden in der konfokalen Mikroskopie vermehrt Mikroskope mit Nipkow-Scheiben verwendet.