RCA VideoDiscの遺産：走査容量顕微鏡

私は技術革新、闘争、失敗、redいの良いカムバックストーリーが大好きです。走査容量顕微鏡の発明にはすべてがあります。

1981年、RCAは、会社の研究者であるジェームズR.メイティを代表して、SCMの特許を提出しました。この顕微鏡は、1960年代半ば以降、同社が市場に投入するのに苦労していたVideoDiscテクノロジーの意図しない副産物でした。 RCAは、VideoDiscがホームビデオ市場の半分をキャプチャすることを期待していましたが、代わりにVHSに大きな方法で負けました。

RCAのジェームズ。 R. Mateyは、会社のVideoDiscプレーヤーから共食いされたセンサーを使用した走査容量顕微鏡を発明しました。 ハグリー博物館と図書館

VideoDiscの闘争にもかかわらず、基礎となるテクノロジーは宝石を保持していました。VideoDiscプレーヤーで使用される非常に敏感な静電容量センサーは、Attofaradsのスケールで静電容量の違いを測定できました（1×10^-18 指）。

しかし、エンジニアと科学者がMateyのアイデアを信頼する前に、彼らは新しい顕微鏡の精度を確認するための独立した評価を望んでいました。国立標準研究所の研究者は義務付けられました。 1990年代初頭から、彼らはあまりにも古いVideoDiscプレーヤーからの共食い容量センサーを共食いし、上部に描かれているような一連のSCMをカスタム構築しました。 NISTの検証、顕微鏡メーカーがSCMを商品化した後、チップメーカーは統合回路を研究するためにそれらを採用し、次世代の半導体への扉を開きました。

RCA VideoDiscが失敗した理由

しかし、scanning静電容量顕微鏡の勝利についての話は、VideoDiscの失敗についての議論がなければ完全ではありません。理論的には、それは繁栄するべきでした。それは、重要な消費者市場を予想していた徹底的に研究された製品でした。その再生忠実度は、オーバーザエアプログラミングや磁気テープよりも優れていました。それでもそれは爆撃しました。なぜ？

VideoDiscの取り組みは、1960年代初頭にRCAが「カラーテレビの後に何が来るのか？次の主要な家電システムは何ですか？」と自問したときに始まっていました。同社は、この答えは、テレビを通じて事前に記録された映画やテレビ番組を再生するためのある種のシステムであると判断しました。 RCAは、このアイデアを追求するのに程遠いものではありませんでした。開発中のすべてのホームビデオシステムには、フィルム、磁気テープ、非磁気テープ、さまざまなサイズと構成のビニールディスクのストレージメディアと、オーディオとビデオを高解像度で再生するデバイスが含まれていました。磁気方法に加えて、情報は電気機械、写真、電子ビーム、または光学技術を使用して保存できます。

RCA VideoDiscsはほこりや指紋によって簡単に損傷したため、プラスチックスリーブ内のSelectAvisionプレーヤーにロードされました。ハグリー博物館と図書館

1964年までに、RCAはVideoDiscsに落ち着きました。レコードアルバム（同社が開拓した）のように、VideoDiscは、スタイラスを再生に使用する溝付きのビニール盛り合わせでした。レコードとは異なり、VideoDiscはオーディオとビデオの両方をはるかに高い密度で運び、スタイラスは機械的ではなく電気的でした。 （VideoDiscは、光学レーザーを使用したその時代のホームビデオテクノロジーであるLaserdiscと混同されることがあります。）

RCAは、そのディスク容量電子ディスクと呼ばれました。 VideoDiscプレーヤーは、一定の450 rpmで30センチメートルディスクを回転させました。金属製のスタイラスは、タッチスクリーンと指を触れると、その時点での画面の静電容量の検出可能な変化を引き起こす方法と同様に、静電容量の違いを登録することにより、ディスクの溝のうつ病と隆起をたどりました。固体回路は、静電容量の違いでエンコードされた周波数変調ビデオ信号をスクランブルしました。これらの違いはフェムトファラドの順序であり、ビデオ信号は約910メガヘルツで実行されました。明確な画像を取得するために、VideoDiscシステムは、高周波でこれらの小さな違いを検出するために非常に敏感な容量センサーを必要としました。

残念ながら、商業化は予想よりもはるかに時間がかかりました。 1972年、RCAはVideoDiscが翌年にデビューすると発表しましたが、実現しませんでした。の記事 人気のある科学 1977年2月、その年末までに地域の販売が予想されました。しかし、RCA SelectAvisionシステムが最終的に市場に登場したのは1981年3月までではありませんでした。激しい昇進にもかかわらず、1984年に販売が不十分で棚から引き出されました。最終的に、RCAはVideoDiscを開発するために20年間で約5億米ドルを沈めました。

VideoTapeがVideoDiscを打ち負かした方法

何が悪かったの？一言で言えば、ビデオテープ。 RCAが拒否した磁気テープは、より大きな消費者の魅力を持っていることが判明しました。 1976年に導入されたVHSテープは安価で、購入またはレンタルに利用できるタイトルが増え、重要なことに、所有者が自分のプログラムを記録できるようになりました。

おそらく、VideoDiscが1973年に発売された場合、チャンスがあったかもしれません。しかし、この技術には他の問題がありました。フィンガープリント、ほこり、傷のある初期のデザインの魚雷、ユーザーがレコードアルバムのようにさりげなくディスクからディスクを削除することを想定している。代わりに、最終バージョンでは、ディスクをプラスチックシェルに包み、プレーヤーに挿入しました。

RCAは20年にわたってホームビデオシステムの開発を費やしましたが、最終的にSelectAvisionはVHSとVCRSに敗れました。 ハグリー博物館と図書館

別の問題は実行時間でした。 1977年、VideoDiscsは片側あたり約30分の材料しか保持できませんでした。それは製品の発売時までに片側に1時間に上昇しましたが、それでも120分以上の映画を複数のディスクに広める必要があることを意味していました。最初のVHSテープには、120分間のビデオを保持できます（メインテープ競合他社の2倍のBetamax）。そして、VHSはそのリードを延長し続けました。1980年代までに、VHSは解像度の品質が顕著に低下していますが、長いプレー（4時間）と延長（6時間）バージョンを持っていました。

RCAの予測者は、VideoDiscプレーヤーの経済性をひどく誤解しています。 VideoDiscプレーヤーの1977年の価格見積もりは500ドル（今日のドルで約2,800ドル）でした。最初のVHSプレーヤーは、1,000ドルから1,400ドルの範囲で、はるかに高価でしたが、1980年代半ばまでに、価格は200ドルから400ドルに低下しました。主要なハリウッド映画のVHSテープの価格は約80ドルです。これは、VideoDiscsの10ドルから18ドルの価格タグよりも多いですが、頑固なファンだけがビデオテープで映画を購入するために約440ドルの現代相当を支払いました。他のすべての人のために、ハリウッドスタジオはサードパーティのレンタル会社にタイトルをライセンスしました。一見一晩、独立したビデオショップ、スーパーマーケット、およびブロックバスターのようなナショナルチェーンは、少額の料金で映画をレンタルしていました。短期間、RCA VideoDiscsは棚をビデオテープと共有しましたが、通常は独立したショップでのみ、利用可能なタイトルはありませんでした。

一方、RCAはVideoDiscプレーヤーを販売するのに苦労しました。同社は、500万から600万人のプレーヤーの最終的な年間売上高を予測していました。その1年目の目標はより控えめな200,000でしたが、その数の半分しか販売していませんでした。 1984年までに、RCAは、VideoDiscが50％の市場浸透に近づかないことを認識し、収益性はもちろん、プラグを引いたことに気付きました。

走査容量顕微鏡の誕生

通常、それはストーリーの終わりになります。これは、家電の別の失敗したベンチャーです。しかし、RCAの科学者がVideoDiscの研究を始めたとき、オーディオ/ビデオ信号をエンコードするディスクの小さなバリエーションを識別できる顕微鏡はありませんでした。隆起と抑うつは、溝自体のサイズの10分の1未満でした。その日の最も高度な顕微鏡でさえ、その小さい機能を検出できませんでした。

ファクトリーワーカーは、RCA VideoDiscを検査します。RCAVideoDiscは、ディスクの溝にオーディオとビデオの信号をエンコードしました。 ハグリー博物館と図書館

そのため、RCAのJames Mateyは、ビデオディスクを製造するための品質管理ツールとして、スキャン容量顕微鏡（彼は詐欺を略しましたが、SCMに賢明に短縮されました）を開発し、特許を取得しました。最初の特許から4年後、RCAはいくつかの修正と改善を伴う再発行特許を提出しました。 1985年3月号の非常に読みやすい論文で Journal of Applied Physics、 Mateyと仲間のRCA研究者Joseph Blancは、新しいテクノロジーについて説明しました。 SCMは、0.5平方マイクロメートル程度の領域で0.3ナノメートル程度の表面地形の変動を検出できます。 RCAはVideoDisc操作を閉鎖するまでこのペーパーの公開を遅らせたため、MateyとBlancは論文を締めくくりました。 [the SCM] 他のサンプルでも同様の用途が。」新しい用途は、次世代の半導体の製造にあることが判明しました。

半導体性能は、ドーパントと呼ばれる意図的に導入された不純物の分布に依存し、材料が電気を導入する能力を変えます。半導体生産の初期には、製造業者はイオン質量分光法と、ドーパント分布を1つの次元で測定するために拡散抵抗と呼ばれる技術を使用しました。

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1980年代後半までに、統合サーキットは非常に小さくなり、業界は2次元でドーパントを測定する方法を必要としていました。原子力顕微鏡と組み合わせて使用されるSCMは、請求書に適合します。原子間力顕微鏡の導電性先端が半導体表面と接触すると、ドーパント濃度に応じて、アトファラッドの順序でフェムトファラドの順序で小さな静電容量を作成しました。 SCMは、局所静電容量の変化を測定し、ドーパント分布をマッピングしました。しかし、この技術はまだ斬新であり、まだ市販されていないため、NISTの研究者はそれをテストするタスクを取り上げました。

1990年代初頭、ジョセフ・コパンスキー、ジェイ・マルチアンド、およびデビッド・バーニングは、NIST半導体エレクトロニクス部門で一連のカスタムSCMの構築を開始しました。彼らは、MateyとBlancの結果を再現するだけではありませんでした。彼らはまた、容量測定から2次元のドーパント分布を抽出するためのモデルとソフトウェアを業界に提供しました。

NISTのSCMの検証により、機器の商業生産が発生し、その結果、より高度な半導体が開発されました。これは、VideoDiscのような消費者製品よりも世界経済にとって桁違いに重要な業界です。それはテクノロジーの歴史におけるredいの古典的な物語です。新しい技術プロジェクトの開始時に、結果がどうなるかは誰も本当に知りません。時々、あなたはただ、ab派の失敗を通しても続けなければならず、何か良いことが反対側に現れると信頼する必要があります。

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この記事の要約版は、2025年10月の印刷号に「RCAのVideoDisc Gambleがチップスで報われました」として掲載されています。