DE437519C - Einrichtung zum Fernuebertragen von Bildern, besonders zum Fernsehen - Google Patents

Description

Das Fernübertragen von Bildern, und zwar sowohl die Bildertelegraphie wie auch das Fernsehen, beruht bekanntlich darauf, daß das zu übertragende Bild (optische Objekt) in möglichst kleine Teile, in sogenannte Bildelemente geteilt, auf eine ihre elektrische Eigenschaften der Beleuchtung entsprechend verändernde Zelle projiziert wird, und zwar derart, daß die einzelnen Bildelemente nacheinander auf die Zelle auftreffen und diese je nach ihrer Lichtstärke verschieden beeinflussen. Hierdurch wird der die Zelle durchfließende elektrische Strom verändert, und zwar entspricht einem jeden Bildelement ein bestimmter Stromimpuls.

Diese Stromimpulse werden nun in die Ferne zur Empfangsstation übertragen und dort zum Beeinflussen der Stärke eines Lichtstrahles benutzt, welcher auf einer Auffangfläche einen Punkt beleuchtet. Dieser Punkt wird auf der Auffangfläche derart bewegt, daß die Nacheinanderfolge der beleuchteten Punkte genau der Nacheinanderfolge der auf der Geberstation auf die Zelle auftreffenden Bildelemente entspricht. Es entstehen derart auf der Auffangfläche nacheinander beleuchtete Punkte, deren Lage und Beleuchtung jener der aufeinanderfolgenden Bildelemente der Geberstation entspricht und somit zusammen das zu' übertragende Bild wiedergeben.

In jenen Fällen, wo die zu übertragenden Bilder durchsichtige oder durchscheinende Bhotographien o. dgl. sind, kann das Aufteilen in Bildelemente beliebig langsam er-

folgen und auch zum Durchleuchten des Bildes eine beliebig starke Lichtquelle benutzt werden. Hierdurch ist die Aufgabe der Fernübertragung bedeutend erleichtert, und es sind auch bereits Einrichtungen für diesen Zweck bekannt, welche annehmbare Resultate ergeben.

Ganz anders und bedeutend schwieriger verhält sich jedoch die Sache, falls von der

ίο Fernübertragung virtueller Bilder, d. h. vom sogenannten Fernsehen die Rede ist, bei welchem die zu übertragenden Bilder nicht fixiert sind, sondern z. B. durch Linsen in einer Camera obscura gebildet werden.

Bei diesen Bildern steht keine beliebige Lichtstärke zur Verfügung und auch die Übertragungszeit des Bildes ist sehr kurz. Das Aufteilen des zu übertragenden Bildes beim Geber und auch das Aneinanderreihen der Bildpunkte beim Empfänger muß längstens innerhalb einer achtel Sekunde erfolgen. In jeder achtel Sekunde entsteht somit ein dem Original entsprechendes Bild, welches, wie beim !Cinematograph aufeinanderfolgend, ein einheitliches fortlaufendes Bild ergibt.

Soll z. B. ein 5X5 cm großes Bild übertragen werden und wird eine Unterteilung desselben in Elemente von 1 mm², somit eine ziemlich grobe Unterteilung angenommen, so haben in einer zehntel Sekunde 2500 und daher in einer Sekunde 25 000 Bildelemente zu entstehen. Außerdem muß die Unterteilung in Bildelemente beim Geber mit der Wiedergabe der Punkte beim Empfänger synchron erfolgen, da sonst kein getreues Bild entstehen kann.

Diese große Zahl der Bildelemente bzw. die große Geschwindigkeit, mit welcher diese bewegt werden, bedingt auch eine äußerst große Empfindlichkeit und fast Träglieitslosigkeit der Zelle, da diese die Aufgabe hat, jedem BiId^- element entsprechende Stromänderungen bzw. Impulse vom Geber zum Empfänger zu übermitteln.

Das Vorhandensein solcher Zellen wird bei vorliegender Erfindung vorausgesetzt; die Erfindung selbst bezieht sich auf jene Maßnahmen, welche das Unterteilen des Bildes in Elemente beim Geber und die richtige Wiedergäbe dieser Elemente beim Empfänger im oben beschriebenen Sinne ermöglichen.

Es sind· bereits mehrere Maßnahmen zur Lösung dieser Aufgabe in Vorschlag gebracht worden, jedoch ohne Erfolg, da diese der großen Anzahl und Bewegungsgeschwindigkeit der Bildelemente nicht Rechnung tragen konnten.

Bei der Durchführung der Unterteilung des Bildes in Elemente und ebenso auch bei der Wiedergabe, d. h. beim Zusammenstellen der Bildelemente, wird bei vorliegender Erfindung 1 ein System zweier zueinander unter einem Winkel bewegter Spiegel verwendet, von welchen der eine sich rascher bewegt als der andere. Derartige Spiegel wurden bereits in Vorschlag gebracht, wie z. B. beim Fernseher von Szczepanik. Durch diese Spiegel wird die Fläche zickzackförmig in Linienelemente zerlegt, und zwar ist diese Zerlegung um so weitgehender, je größer der Bewegungsunterschied zwischen den beiden Spiegeln ist. Bei den erwähnten bekannten Vorrichtungen ist infolge der mechanischen Trägheit der einzelnen Bestandteile keine genügend große Bewegungsgeschwindigkeit erreichbar, um auch nur die-kleinste erforderliche Anzahl von Bildelementen in der Sekunde zu erzielen.

Gemäß der Erfindung ist der eine, und zwar der rascher bewegte Spiegel, ein Spiegel-Oszillograph.

Der Vorteil der Anwendung des Oszillographen zur Zerlegung gegenüber anderen verhältnismäßig sehr tragen Vorrichtungen ergibt sich aus der großen Schwingungsmöglichkeit des Oszillographen. Ein weiterer Vorteil bestellt im kleinen Raumbedürfnis des Oszillographen und darin, daß zum Bewegen desselben nur eine äußerst geringe Energie nötig ist. Schließlich ist noch — wie aus Nachstellendem ersichtlich — von höchst großer Bedeutung, daß das Synchronisieren der analog beim,Geber und Empfänger angeordneten Oszillographen auf das Genaueste und mit Leichtigkeit durchgeführt werden kann.

Es wurde auch bereits in Vorschlag gebracht, zur Zusammensetzung der Bildelemente auf der Empfangsstelle die das Zusammensetzen bewirkenden Spiegel als Spiegel von Oszillographen auszubilden, jedoch lediglich zu dem Zwecke, um einen Synchronlauf dieser Spiegel mit den Spiegeln für die Bildzerlegung an der Sendestelle zu sichern. Dies wurde dadurch bewirkt, daß die Bewegung der Spiegel für die Bilderzerlegung zum Herstellen von Stromimpulsen benutzt wird, welche sodann durch besondere Leitungen zu den Oszillographen auf der Empfangsstelle geführt werden. Abgesehen davon, daß die Notwendigkeit der besonderen Linienleitungen für jeden Oszillographen, wobei auch noch für den durch die Selenzelle beeinflußten Strom eine besondere Leitung notwendig ist, diese Einrichtung praktisch unbrauchbar macht, wird hier auch nicht jener Zweck verfolgt, welcher der Erfindung zugrunde liegt. Dieser Zweck besteht, wie bereits erwähnt, darin, dem rascher bewegten Spiegel ein äußerst großes und fast trägheitsloses Schwingungsvermögen zu verleihen. Durch die Erfindung wird dieser Zweck

dadurch erreicht, daß sowohl auf der Geberstelle für die Bildzerlegung als auch auf der Empfangsstelle für die Bildzusammensetzung der rascher bewegte Spiegel als Spiegel je eines voneinander unabhängigen Oszillographen ausgebildet und zum Betätigen eines jeden Oszillographen sowohl auf der Empfangsals auch auf der Geberstelle je ein besonderer unterbrochener oder Wechselstrom

ίο von gleicher Schwingungszahl angewendet ist. Eingehend wird die Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnung erläutert, auf welcher ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt ist, und zwar zeigt Abib. 1 die Geberstation und Abb. 2 die Empfängerstation.

Das zu übertragende Bild, ein beliebiger Gegenstand oder auch ein Teil eines Geländes wird durch das Objektiv bzw. Linsensystem 1 auf einen Spiegel 2 geworfen, welcher um eine vorzugsweise aufrechte Achse hin und her schwingt. Das durch diesen Spiegel zurückgeworfene Bild streicht bei jeder Schwingung des Spiegels über einen vorzugsweise einstellbaren Lichtspalt 3 hinweg, so daß bei jeder Stellung des Spiegels 2 ein anderer Streifen des Bildes durch den Spalt 3 hindurchgeht. Diese Streifen werden nun auf den Spiegel 4 eines Oszillographen 5 durch Vermittlung einer Linse, zweckmäßig einer Zylinderlinse 6 geworfen, deren Brennpunkt zweckmäßig im Spiegel des Oszillographen liegt. Der Spiegel des Oszillographen wirft das Bild auf eine Selenzelle 7, welche in die Fernleitung 8 einer entsprechenden Stromquelle 9 unmittelbar oder mittelbar eingeschaltet ist. Die Fernleitung kann auch eine drahtlose sein, in welchem Falle die Selenzelle derart an das System geschaltet wird, wie bei der drahtlosen Telephonie das Mikrophon. Die Selenzelle beeinflußt hier die Amplituden der Schwingungen.

Der Oszillograph wird von einem Strom entsprechend großer, jedoch unveränderlicher Frequenz betätigt, und zwar derart, daß der Spiegel 4 des Oszillographen um eine unter einem Winkel, zweckmäßig unter einem rechten Winkel zur Achse des Spiegels 2 angeordnete Achse sich bewegt. Infolgedessen werden die nacheinanderfolgenden, durch den Lichtspalt durchgehenden Bildstreifen derart auf die Selenzelle geworfen, daß immer nur ein kleiner Teil, d. h. ein Bildelement, die Selenzelle trifft. Die Anwendung eines Lichtspaltes zwischen Oszillographen und Selenzelle senkrecht zum Lichtspalt 3 ist nicht notwendig, falls die Selenzelle genügend klein ist. Soll nun das zu übertragende Bild in einer zehntel Sekunde in Bildelemente zerlegt werden, so muß der Spiegel 2 in der Sekunde zehn halbe bzw. fünf ganze Schwingungen machen, wobei die Breite des auf den Oszillographenspiegel 4 geworfenen Bildstreifens durch die Breite des Lichtspaltes festgestellt ist. Der Antrieb des Spiegels 2 wird später beschrieben.

Die Schwingungszahl des Oszillographen ist durch die zulässige gewünschte Feinheit der Aufteilung des Bildes festgestellt. So z. B. hat der Oszillograph bei dem bereits angeführten Beispiel, wo ein Bild von 5X5 cm Oberfläche übertragen werden soll und der Lichtspalt ¹^ mm breit ist, in der Sekunde 500 Schwingungen zu vollführen, was für den Oszillographen eine sehr geringe Geschwindigkeit ist.

Ein jedes die Selenzelle treffende Bildelement verändert seiner Lichtstärke entsprechend den Widerstand der Selenzelle 7, wodurch im Stromkreis 8 der Stromquelle 9 unmittelbar oder, wie bereits erwähnt, mittelbar, z. B. durch eingeschaltete entsprechende Relais, Veränderungen hervorgerufen werden.

Diese Stromänderungen werden zum Empfänger überführt und dort zum Beeinflussen eines Lichtstrahles benutzt. Hierzu dienende Maßnahmen, sogenannte Lichtrelais, sind an und für sich bereits bekannt.

In Abb. 2 ist hierzu eine besonders empfindliche neue Vorrichtung angedeutet, die jedoch nicht Gegenstand vorliegender Erfindung bildet. Diese neue Vorrichtung besteht aus einem Spiegeloszillograph 10, auf dessen Spiegel ein von einer unveränderlichen Lichtquelle 11 kommender, durch einen Spalt 12 durchgeführter Lichtstreifen geworfen wird, und zwar durch Vermittlung einer Linse 13, in deren Brennpunkt der Oszillographenspiegel liegt. Der Oszillograph ist in die Fernleitung eingeschaltet und wird daher durch jene Impulse betätigt, welche durch die Selenzelle beim Geber hervorgerufen werden.

Der Lichtstrahl wird sodann durch einen Schlitz 16 einer Blende 15 hindurchgeführt, und zwar derart, daß je nach der Lage bzw. Ausschwingung des Oszillographenspiegels mehr oder weniger Licht durch den Schlitz hindurchgeht. Die Ausschwingung des Oszillographenspiegels hängt von der Beleuchtung der Selenzelle beim Geber, d. h. von der Lichtstärke der einzelnen Bildelemente ab, und es wird daher die Lichtstärke des den Spalt 16 durchziehenden Strahles stets proportional der Lichtstärke des im gleichen Zeitpunkt auf die Selenzelle beim Geber auftreffenden .Bildelementes sein. Die Empfindlichkeit des hier verwendeten Oszillographen muß selbstverständlich den geringen Stromänderungen Rechnung tragen.

Es ist nun jetzt Aufgabe beim Empfänger, diese verschiedenen Beleuchtungen punktweise bzw. streifenweise im gleichen Sinne, wie die

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Zerteilung des Bildes beim Geber erfolgte, zu einer Fläche bzw. zu einem Bilde zu vereinigen. Hierzu ist beim Empfänger ganz dieselbe Vorrichtung vorhanden wie beim Geber zur Zerlegung.

Der Lichtstrahl 14 gelangt über den Spalt 16 zum Spiegel 17 eines Oszillographen 18, welcher vollkommen synchron mit dem Oszillographen 5 beim Geber betätigt wird. Der Strahl 14 wird sodann auf einen Spiegel 19 und von diesem auf einen Schirm, eine matte Platte oder eine lichtempfindliche Platte 20 geworfen. Der Spiegel 19 schwingt . synchron mit dem Spiegel 2, und zwar sind die Spiegel 17, 19 beim Empfänger vollkommen so zueinander betreffs Schwingungsachse eingestellt, wie die Spiegel 2, 4 beim Geber. Es ist daher ohne weiteres ersichtlich, daß beim richtigen Arbeiten der beschriebenen Bestandteile die Bildelemente entsprechend ihrer Nacheinanderfolge und proportional zu ihrer Lichtstärke am Schirm 20 erscheinen und, falls sich der Verlauf in genügend kurzer Zeit vollzieht, im menschlichen Auge ein einheitliches, kontinuierliches Bild geben.

Wie bereits aus dem Gesagten hervorgeht, ist die richtige Wirkungsweise der Einrichtung bei genügender Empfindlichkeit und Tragheitslosigkeit der Selenzelle 7 vom Synchrongehen der Zerlegungsspiegel 2, 4 beim Gäber mit den Spiegeln 18, 19 beim Empfänger abhängig.

Um das Synchronlaufen der genannten Bestandteile vollkommen zu sichern, wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Spiegel 2 durch ein phonisches Rad betätigt.

Dieses besteht, wie bekannt, aus einer zweckmäßig um eine aufrechte Welle leicht drehbaren Trommel 21 aus nicht magneti-' 40 schem Material, an deren Umfang in voneinander gleicher Entfernung, entlang je einer Erzeugungslinie Lamellen aus Weicheisen befestigt sind. Nahe dem Umfange der Trommel befindet sich ein Elektromagnet, welcher durch Wechselstrom oder durch unterbrochenen Gleichstrom erregt wird. Wird nun die Trommel zum Drehen gebracht, z. B. mittels eines Fingers in Schwung gesetzt, so wird, sobald die Umdrehungszahl der Trommel so groß ist, daß vor dem Elektromagneten eine solche Anzahl Lamellen vorlbeiläuft, die der Frequenz des Erregerstromes entspricht, so kommt die Trommel in Phase und wird mit dieser Umdrehungszahl durch den Elektromagneten weitergedreht. Um stets eine gleichmäßige Frequenz des Erregerstromes zu erzielen, wird zweckmäßig eine Gleichstromquelle 26 benutzt, deren Strom durch einen Stimmgabelunterbrecher 22 unterbrechen wird.

Wie bekannt, ist die Umdrehungszahl des phonischen Rades 21 infolge der Wirkung der Stimmgabel22 vollkommen unveränderlich; der Spiegel 2 beim Geber und der Spiegel 19 beim Empfänger werden auf ganz gkiche Art mittels Kurbel und Kurbelstange 23 in Schwingung gehalten. Da die Stimmgabeln 22 des Gebers und Empfängers vollkommen gleich abgestimmt sind, ist auch die Umdrehungszahl des phonischen Rades 21 beim Geber mit derjenigen des phonischen Rades beim Empfänger vollkommen gleich, so daß auch die Spiegel 2 und 19 — einen gleichzeitigen Bewegungsanfang vorausgesetzt — vollkommen synchron laufen. Die Schwingungszahl der Spiegel ist verhältnismäßig gering, beträgt in der Sekunde ungefähr 8 bis 10 Halbschwingungen; daher hat das" phonische Rad in einer Minute 240 bis 300 Umdrehungen zu machen.

Selbstverständlich können zur Betätigung der Spiegel 2 und 19 auch andere synchron laufende Vorrichtungen benutzt werden. Die Anwendung von phonischen Rädern hat jedoch. — wie aus dem weiter unten Angegebenen hervorgeht — auch für die Betätigung des Oszillographen besondere Vorteile. Zur Betätigung des Oszillographen können verschiedenartige Vorrichtungen benutzt werden. Es kann z. B. hierzu eine Gleichstromquelle angewendet sein, in deren Stromkreis ein Stimmgafoelunterbrecher eingeschaltet ist, deren Stimmgabeln beimEmpf anger und Geber vollkommen gleich abgestimmt sind. Der durch die Stimmgabeln unterbrochene Gleichstrom wird nun in den Oszillographen eingeführt, so daß die Stromimpulse den Oszillographen zur Schwingung bringen.

Um den Oszillographen nicht mit Gleichstrom, sondern mit Wechselstrom zu betätigen, kann z. B. der unterbrochene Gleichstrom in die Primärwicklung eines Induktoriums geleitet werden, dessen Sekundärwicklung an den Oszillographen geschaltet ist.

Zur Betätigung des Oszillographen kann auch beliebig anderer Wechselstrom verwendet werden, wobei der Oszillograph aperiodisch sein muß.

Bei Anwendung phonischer Räder entsteht der Vorteil, daß der Betätigungsstrom des Oszillographen durch die phonischen Räder hervorgerufen werden kann. Es ist daher zum Unterbrechen des Stromes keine besondere Stimmgabel notwendig und ferner eine _lig Abhängigkeit vorhanden, welche das Synchronisieren des Gebers und Empfängers bedeutend erleichtert.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird durch das phonische Rad noch ein mit _lao entsprechend viel Sektoren versehener, in der Zeichnung nur angedeuteter Stromunterbrecher 24 gedreht, auf welchem die Bürste

25 schleift. Dieser Stromunterbrecher ist ' einerseits an den einen und anderseits vermittels der Bürste 25 an den anderen Pol der ; den Oszillographen betätigenden Gleichstromquelle 26 angeschlossen, welche Stromquelle gleichzeitig auch zum Betätigen des phonischen Rades benutzt werden kann. Hierdurch werden Stromimpulse zum Oszillographen > entsendet, welche denselben betätigen, wobei zwischen der Bewegung des Oszillographenspiegels und des langsam bewegten Spiegels eine Abhängigkeit bzw. eine Zwangskupplung geschaffen ist.

Eine weitere Ausführungsform zur Be- |

tätigung des Oszillographen 5 bzw. 18 wäre ! dadurch gegeben, daß neben dem phonischen | Rad Induktionsspulen angeordnet sind, in welchen der remanente Magnetismus der Weicheisensektoren des phonischen Rades ge- ' nügend starken Strom bzw. Strom impulse ! zur Betätigung des Oszillographen induziert. Selbstverständlich können zum Induzieren des Stromes nicht nur die Sektoren des phonischen Rades, sondern auch besondere per- ;

manente Magnete verwendet und entweder !

diese oder die Induktionsspulen gedreht !

werden. :

Es kann vorkommen, daß zwischen den ^:

durch das phonische Rad auf beschriebene '■ Art für den Oszillographen induzierten Strömen auch bei vollkommenem Synchrongang der phonischen Räder beim Geber und Empfänger Phasenverschiebungen vorhanden sind, demzufolge die Spiegel der Oszillographen 5 | und 18 in denselben Zeitpunkten verschiedene I Stellungen einnehmen, so daß die beim Empfänger entstehenden Bildpunkte diejenigen _: des Gebers nicht decken, wodurch ein unrichtiges Bild erhalten wird.

4G Um diesen übelständen abzuhelfen, wird ', die Einrichtung derart getroffen, daß der Phasenwinkel zwischen Oszillograph und dem : mit ihm induktiv verbundenen phonischen ! Rade geregelt werden kann. i

Dies wird einfach dadurch durchgeführt, ; daß die Induktionsspulen zu den Weicheisen- \ segmental bzw. besonderen Magneten im ^! Kreise verstellbar angeordnet sind. Dies ist auf viele Arten durchführbar.

Claims (8)

1. Patentansprüche: |

   ι . Einrichtung zum Fernübertragra von Bildern, besonders zum Fernsehen, bei welcher zum Zerlegen des zu übertragenden Bildes in Bildelemente an der Gebersteile und zum Zusammensetzen der Bildelemente an der Empfangsstelle je zwei unter einem zweckmäßigen Winkel mit verschiedener Geschwindigkeit schwingende Spiegel angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl auf der Geberstelle als auch auf der Empfangsstelle der schneller bewegte Spiegel als Spiegel eines Oszillographen ausgebildet und zum Bewegen beider Spiegel sowohl auf der Empfangs- als auch auf der Geberstelle je ein örtlich erzeugter unterbrochener oder Wechselstrom von gleicher Schwingungszahl angewendet ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem langsamer bewegten Spiegel· (2) und dem Oszillographenspiegel (4) ein Lichtspalt (3) eingeschaltet ist, so daß durch denselben immer nur ein Streifen des durch den langsamer bewegten Spiegel zurückgeworfenen Bildes hindurchgeht und zweckmäßig durch eine Linse (6), deren Fokus am Oszillographenspiegel liegt, auf diesen trifft, von welchem er sodann zur Selenzelle (7) gelangt.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwendung eines mit Wechselstrom gespeisten aperiodischen Oszillograph.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des die Bewegungsvorrichtung betreibenden Stromes ein mittels Stimmgabelunterbrecher erzeugter unterbrochener Strom angewendet ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Anwendung eines phonischen Rades zur Bewegung des langsamer bewegten Spiegels.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das phonische Rad einen Stromunterbrecher beeinflußt, welcher zur Herstellung der Stromstöße für den Oszillographen in den Gleichstromkreis desselben eingeschaltet ist.
7. 7. Einrichtung" nach Anspruch 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das phonische Rad als Rotor eines Stromerzeugers für den Oszillographen ausgebildet ist.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärmagnete des Stromerzeugers zu den Sekundärmagneten desselben zwecks Phasenänderung im Kreis verstellbar angeordnet sind.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.