本世紀仍然沿用的革命性發明
「當我湊近接收裝置一看，螢幕上竟然清清楚楚地顯示出了一個片假名『イ』字，而且沒有變形。我立刻衝出暗室，大聲呼喊助手和老師們來看。那是我第一次看到電視畫面出現，心中的喜悅無以言表。」（引自《電視的誕生》）
1926年，27歲的高柳健次郎在靜岡縣濱松高等工業學校擔任副教授期間，在世界上首次成功實現電子顯像。他發明的這項技術，推動了電視這一20世紀標誌性發明的應用。到了21世紀，這種顯像方式不僅應用於電視，還構成了智慧型手機等顯示設備的技術基礎。
攝影端（傳送端）將一幅影像分解為大量微小的畫素，將這些光訊號轉換為電訊號；接收端再將電訊號還原為光，重新組合成影像（以高畫質電視為例，畫素數量約為橫向1920×縱向1080，即約200萬個）。在顯示螢幕上，電子束掃過畫素、使之逐點發光的軌跡稱為「掃描線」，其數量與縱向畫素數一致。呈現動態被攝體時，影像為每秒25-30影格。
使用陰極射線管顯像的電視
20世紀20年代，全世界都在積極研究「電視」這項「將影像傳送到遠方」的魔幻技術。1925年，英國的約翰·羅吉·貝爾德利用帶小孔的尼普科夫圓盤（一種對影像進行機械掃描的裝置——譯註），成功完成了分解並還原影像的機械式實驗。
出生於蘇格蘭的貝爾德用於實驗的機械式電視。該裝置使用德國人尼普科夫發明的圓盤，進行攝影與接收（Science Photo Library via Reuters Connect）
然而，自1923年以來也著手研究的高柳健次郎判斷，靠機械方式很難傳輸清晰影像，於是開始摸索其他方法。當時他想到，如果使用測量電子電荷量的陰極射線管，或許可以實現電視的攝影與接收。
陰極射線管是一種在真空中發射電子束，使其撞擊螢光材料從而發光的裝置。高柳健次郎認為，透過調節電壓變化控制電子束強度以形成明暗，並利用磁力使電子束偏轉，在水平與垂直方向掃描，便可以在螢光面上顯示影像。
後來，高柳健次郎得知英國人坎貝爾·斯溫頓早在 1911年就已在論文中提出過這種電子式電視的構想，由此更加確信自己的方向是正確的。不過，那篇論文對實際的技術研發並無幫助，他只能靠自己的力量來開展研究。
高柳健次郎設計了能夠穩定發射粒子的電子槍，以及根據影像亮度控制電子流強度的電極（控制柵極）等。經過反覆試驗，1925年，他與東京電氣（現東芝）合作，試製出用於電視的陰極射線管。
當時，傳送端仍然難以實現電子化，因此高柳健次郎決定使用機械式的尼普科夫圓盤，並開始組裝設備。他選擇了片假名「イ」字作為實驗的拍攝對象。由於攝影端的感光靈敏度低，必須使用強照明，他便在耐熱性強的雲母板上用墨汁寫下「イ」字作為拍攝對象。
控制柵極透過改變電壓，控制電子流強度，來改變畫面亮度；同時，電子束在磁力作用下發生偏轉，在水平與垂直方向進行掃描，使螢光面發光
高柳發明的電視陰極射線管（左圖，螢光顯示面直徑約13公分，掃描線共41條）與寫有「イ」字的雲母板（高柳健次郎財團提供）
儘管透過這項裝置，傳送端的尼普科夫圓盤旋轉時就能使影像顯像，但在高速旋轉下影像會發生扭曲、變形。於是，他採用與圓盤轉速一致的同步脈波來控制陰極射線管中電子束的方向，最終使「イ」字得以不變形且穩定顯示（每秒16影格）。這便是本文開頭所述那個激動人心的劃時代時刻。
該實驗成功的時間是1926年12月25日晚間。當高柳健次郎走出學校時，街頭正迴盪著報紙號外的叫賣聲，內容是大正天皇駕崩。雖然純屬巧合，但就在日本邁入昭和時代（1926年12月25日－1989年1月7日）之際，高柳健次郎的研究生涯也一步邁入了嶄新的階段。
高柳健次郎透過陰極射線管實現了穩定電子顯像，這一成果早於美國貝爾實驗室的電視傳輸演示，也早於美國發明家費羅·法恩斯沃斯在1927年進行的電子攝影與電子接收實驗，具有劃時代意義。然而，當時電子式電視尚未成為全球主流，儘管實驗獲得成功，其研究仍難獲得充足資金支持，甚至一度被教授建議轉向當時已開始試播的機械式電視。
儘管如此，高柳健次郎始終堅信，電視的顯像需要複雜操作與高速處理技術，因此唯有電子式電視才具有未來。1930年，他成功研製出亮度提升1000倍、螢光面直徑擴大至約30公分的陰極射線管。同年，昭和天皇視察了他的研究，他也晉升為教授，獲得文部省正式研究計畫支持，得以招募十餘名包括副教授在內的研究人員。
高柳健次郎在1926年實驗中使用的裝置復原模型。使用尼普科夫圓盤的機械式攝影機（右）掃描的文字，顯示在陰極射線管接收端上（NHK 廣播博物館藏）
高柳與茲沃雷金：從對手到朋友
在新的研究環境中，高柳健次郎發明了可以提高影像亮度的放大電路，並提出了將微弱光訊號累積至下一影格再顯示的「積分法」。與此同時，他也為實現攝影端的電子化而不斷努力。1933年底，他得知美國的弗拉基米爾·茲沃雷金成功研發出光電攝像管（Iconoscope）。該裝置利用光電效應（真空中光照使物體表面的電子逸出，導致電訊號減弱的現象），讀取這種變化並轉換為明暗電訊號。
茲沃雷金出生於俄羅斯，在美國電機製造商西屋電氣公司工作期間自主研究全電子式電視，並於1930年進入美國無線電公司（RCA），在公司總裁大衛·沙諾夫的大規模投資下正式展開研發。
1934年夏，高柳健次郎赴美與茲沃雷金會面，當時對方早已知曉高柳。因為高柳健次郎1927年就已在日本取得陰極射線管和攝像管相關專利，茲沃雷金後續申請的專利便未能在日本通過。兩人雖為競爭對手，但在分別研發的過程中經歷了相似的困難，因此如同多年老友般交換了大量資訊。
高柳健次郎看到自己構想的攝像管已經成為現實，既欣喜又遺憾。回國後，他基於自己提出的積分法製造出改良版光電攝像管，最終完成了一套自己的全電子式系統。得益於攝影端的電子化，掃描線數量也由此前的約100條提升至200條以上。
高柳健次郎與1935年使用改良版光電攝像管製造的攝影機（左）（高柳健次郎財團提供）
高柳與茲沃雷金（右）長期保持友好交流，一直延續到二戰後（高柳健次郎財團提供）
因戰爭而中斷的電視廣播實用化進程
1934年，高柳健次郎赴歐洲考察電視技術發展狀況，並向當地相關人士介紹自己的研究成果。此時，全球的主流研發方向正由機械式迅速轉向電子式。除美國無線電公司外，德國與英國的製造商也開始製造陰極射線管接收機與光電攝像管，極大推動了電子式電視廣播的發展。1936年德國與英國開啟全電子式電視廣播，1939年美國也加入這一行列。
在日本，日本放送協會（NHK）決定對1940年東京奧運進行電視轉播。1937年，高柳健次郎以電視研究部部長身份，與濱松的研究團隊同事一同加入NHK，快速推進移動式攝影機、轉播車、發射機的研發和電視台建設（此時他們的技術已達到441條掃描線，每秒25-30影格）。1939年，高柳健次郎從東京世田谷的技術研究所發射電波，位於市中心內幸町的NHK總部成功接收電波。同年起至1940年，NHK還在百貨公司等處進行了多次面向公眾的試播。
1939-1940年期間，電視公開試播吸引了大量觀眾（高柳健次郎財團提供）
然而，由於二戰爆發，東京奧運最終取消，電視廣播實用化進程被迫中斷。1941年太平洋戰爭爆發，發射與研究電視電波的行為被全面禁止。期間，高柳健次郎在海軍從事雷達研究。
1945年日本戰敗後，占領日本的駐日盟軍總司令部（GHQ）以涉及軍事技術為由，禁止日本國內開展電視研究，並規定曾屬軍方人員不得在廣播機構工作。高柳健次郎因此於1946年進入日本勝利株式會社（JVC）。
夏普於1953年推出的日本首台量產電視機。該電視機遵循高柳健次郎與電視同好會成員制定的規格，使用14吋矩形陰極射線管（夏普提供，時事）
1950年，研究禁令解除，NHK恢復試播，民營企業也可以研發接收機了。高柳健次郎成立「電視同好會」，旨在促進廣播機構與製造企業的技術人員之間的交流合作。他為電視技術的實用化投入了大量心血，推動實現了1953年電視廣播正式開播，1960年彩色電視廣播正式開播。因此，高柳健次郎被譽為「電視之父」，並於1961年在國際電信聯盟（ITU）首屆世界電視大會上獲表彰，1981年獲得日本文化勳章。
後來，高柳健次郎升至日本勝利株式會社副社長，但他仍活躍在研發第一線，不僅推動電視接收機性能提升，還參與了VHS家用錄影機的研發，由此推動了影像技術在全世界範圍內的普及。
晚年求索，步履不息
高柳健次郎之所以投身於電視技術研發，很大程度上是受恩師影響。他在東京高等工業學校求學時，恩師曾教導他要去「研究10年、20年後社會所需之物」。
1970年，高柳健次郎在演講中指出，未來的超薄電視可能採用電致發光（EL）技術。照片為1981年獲頒文化勳章時所拍攝（高柳健次郎財團提供）
懷著這種理念，高柳健次郎畢生致力於未來技術研究。從東京高等工業學校畢業後，他在橫濱的工業學校擔任教師，期間廣泛接觸大學教授與外國技術人員，暑假期間還曾以見習電機工程師的身分登上遠洋輪船，探尋研究方向。在得知美國於1920年開始無線電廣播後，高柳健次郎開始憧憬新一代技術——電視。他刻苦學習外語、研讀外國文獻，當看到法國雜誌刊登的電視假想圖後，他不甘日本落後於人，在日本無線電廣播開始（1925年）之前就已著手研究電視技術。在機械式電視仍為主流的時代，他便堅信電子式電視的潛力，透過不懈努力成功實現電子顯像，推動了電視技術發展。
晚年，高柳健次郎指出自己研發的陰極射線管顯像方式的侷限性，強調研發新型電子顯示技術的必要性。在扶持新一代研究人員的同時，他也鼓勵後輩們大膽超越，從而推動了如今主流的液晶顯示器和有機EL顯示技術的研發。
高柳健次郎的研究成果，也為後來的高畫質、4K、8K超高解析度顯示技術和智慧型手機、電腦等現代資訊終端的研發奠定了技術基礎。直至百年後的今天，他的創新成果仍是支撐資訊化社會發展的堅實基礎。
