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Verfahren und Schaltung zur Verstärkung von Photoströmen.
Bei der photo-telegraphischen Bildübertragung ist es zweckmässig, die Verstärkung der durch die Bildabtastung in der lichtelektrischen Zelle (Selenzelle oder vorzugsweise Photozelle) hervorgerufenen Ströme in der Weise zu bewirken, dass man mit diesen Strömen eine Trägerfrequenz modulieren lässt und die letztere weiter verstärkt, um sie auf die Übertragungsleitung zu senden oder einen drahtlosen Sender damit zu steuern. Hiefür gibt es mehrere Wege, von denen nachstehend die drei wichtigsten genannt sind :
1. Man lässt die genügend vorverstärkten, von der Photozelle gelieferten GleichspannungsSchwankungen zugleich mit einer konstanten Wechselamplitude geeigneter Frequenz auf das Gitter eines sogenannten Mischrohres (Kathodenröhre) wirken, welche als Modulator wirkt.
2. Die Trägerfrequenz wird dadurch erhalten, dass man die Wechselspannung (meist zusätzlich zu einer konstanten Gleichspannung) als Saugspannung an die Photozelle selber legt, welche den Licht- schwankungen bei der Abtastung ausgesetzt ist.
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einer schnell rotierenden Lochkranzscheibe.
Die Verfahren 2 und 3 haben den Vorzug, dass die Durchsteuerung der Trägerfrequenz, d. h. ihre Änderung von Null auf Maximum der Amplitude, entsprechend den Grenzwerten von dunkel und hell oder schwarz und weiss im Bilde, auch ohne peinliche elektrische Einstellung stets konstant ist, wodurch eine hohe Betriebssicherheit der Anordnung erzielt wird. Anderseits hatten diese Verfahren bisher den Mangel, dass sie ein unmittelbar positives"Sehreiben des Empfangsbildes nicht ohne weiteres und in allen Fällen gestatteten.
Da nämlich die auf die Leitung geschickte oder den drahtlosen Sender modulierende Wechselspannung nur bei Abtastung der hellen Bildstellen vorhanden ist, denen Zutritt von reflektiertem oder durchgelassenem Licht zur Photozelle entspricht, während bei dunkel die Wechselspannung auf Null zurückgeht, so konnte der Niederfrequenzverstärker des Empfängers an die Bildschreibeinrichtung bisher nur Strom liefern, so lange helle Stellen des Sendebildes auf die Photozelle wirkten. Wurde nun z. B. ein elektrochemischer, mittels Stromdurchgang schreibender ("schwärzender") Bildempfänger benutzt oder der in seiner Helligkeit gesteuerte photographische Lichtfleck einer nicht umkehrbaren Lichtrelaisanordnung, wie z.
B. einer Glimmlampe, so konnte man direkt, d. h. im photographisehen Falle beim Schreiben unmittelbar auf Photopapier, kein positives, vielmehr nur ein negatives Abbild der Sendevorlage erhalten. Wollte man mit solchen Anordnungen unmittelbar positiven Schreibempfang erzielen, so war es notwendig, die Wechselspannung am Ausgang des Photostromverstärkers gleichzurichten und die erhaltene Gleichspannung, die ja nur bei hell vorhanden ist, verriegelnd auf eine besondere Tonmodulationseinriehtung des Senders wirken zu lassen, so dass dann Niederfrequenzenergie, d. h. Sehreibstrom, am Empfänger nur bei dunkel auftreten konnte. Bei der Methode 1 konnte allerdings, je nach dem Vorzeichen der Addition von pulsierender Photogleichspannung und Vorspannung am Gitter des Mischrohres, empfangsseitig nach Belieben direkt positiv oder negativ geschrieben werden.
Diese Methode hat jedoch den Nachteil, dass die elektrische Einstellung subtil ist und Änderungen der Photozellenempfindlichkeit, der Wechselspannungsamplitude, der Heiz- und Gittervorspannungen usw., während der Übertragung die Durchsteuerung der Trägerfrequenz erheblich schwanken lassen, was auf der Empfangsseite zu Schwierigkeiten führt und senderseitig die Bedienung der Modulation sehr erschwert,
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Die Erfindung gibt nun einen Weg an, um bei den vorstehenden Methoden 2 und 3, insbesondere aber bei letzterer, am Empfänger auch mit den genannten Einrichtungen unmittelbar positiv schreiben zu können, ohne dass zwischen Photozelle und Sender eine zusätzliche Umkehreinrichtung, bestehend aus dem Gleichrichterrohr in Verbindung mit einem neuen,
von der gleichgerichteten Spannung im richtigen Sinne gesteuerten Tonmodulator des drahtlosen oder Leitungssenders, erforderlich ist. Der Zweck einer solchen Umkehreinrichtung kann vielmehr gemäss der Erfindung auf einfacherem Wege erreicht und damit bewirkt werden, dass die mittels Lochkranzscheibe oder Saugwechselspannung an der Photozelle erzeugte Trägerfrequenz selber zur Modulation des Senders ausgenutzt wird.
Die Erfindung besteht darin, dass die bei hell vorhandene Wirkung des Lichtes auf die AbtastPhotozelle durch Bestrahlung einer zweiten Photozelle mit einem entsprechend eingestellten, im Effektivwert gleichbleibenden Lichtstrom (der aus dem Abtastlichtkegel vor Auftreffen desselben auf das Bild abgezweigt werden kann) kompensiert wird. Demgemäss tritt bei hell infolge der Abgleichung, die z. B. in Form einer Brücke erfolgen kann, keine den Sender modulierende Wechselspannung auf, während bei dunkel die Kompensation aufgehoben wird, weil nunmehr die Abtastphotozelle mehr oder weniger stromlos geworden ist, wogegen die Kompensationszelle weiter belichtet und daher leitend bleibt.
Es tritt also die niederfrequente Modulation der Sendeschwingung bzw. das Fliessen der Trägerfrequenz über die Übertragungsleitung nur bei Übergang zu dunkel in der Sendevorlage ein, und der bei Strom- zufuhr"schwärzende"Empfänger (schwärzen"allgemein als Erzeugung eines dunklen Bildtones verstanden) schreibt unmittelbar ein Positiv des Sendebildes.
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die Bildübertragung, sondern auch für andere Zwecke benutzt werden können, bei denen Lichtändernngen durch Photozellen zu registrieren sind und für die Steuerung des Indikators oder Empfängers analoge Bedingungen wie bei einem nur mit Strom positiv schreibenden Bildempfänger vorliegen.
Die Bezeichnungen übereinstimmender Teile sind in beiden Figuren die gleichen, u. zw. bedeuten : 1 eine konstant
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Gestalt und Grösse, 3 eine Linse zum Konvergentmachen der Strahlen, 4 das in den Strahlengang eingeschaltete, transparent zu denkende Sendebild, 5 und 9 die Abtast-bzw. Kompensationsphotozelle in Brückenschaltung, 6 einen in den Strahlengang teilweise eingeschobenen Spiegel zum Abzweigen einer dosierbaren Lichtmenge,. 8 einen weiteren Ablenkspiegel, der das abgezweigte Licht auf die Photozelle 9
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spannungsquellen zum Ausgleich der verschiedenen Empfindlichkeit oder Charakteristik der Photozelle, 13 und 14 Widerstandszweige der Brücke, 15 und 16 die diagonalen Abzweigpunkte, mit denen Gitter bzw.
Kathode des Verstärkerrohres 1'1 verbunden sind. 18 eine Quelle variabler negativer Gittervorspannung.
Wird nicht mit Abtastung mittels durchfallenden Lichtes, sondern mittels vom Originalsendebild reflektierten Lichtes gearbeitet, so hat man sich die Anordnung des Strahlenganges sinngemäss abgeändert
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Strahlengang der periphere Lochkranz einer schnell rotierenden Scheibe 7 eingeschaltet ist, der das Licht mit der gewünschten Wechselzahl unterbricht. In Fig. 2 entsteht die Trägerfrequenz hingegen dadurch, dass in Reihe mit der Gleichspannungsquelle 10 noch eine Wechselspannungsquelle 19 von passender Frequenz und Spannung eingeschaltet ist. Im übrigen wirken beide Anordnungen in gleicher Weise.
Zur Dosierung der auf die Zelle 9 fallenden Lichtmenge kann an Stelle der Verschiebung des Spiegels 6 im Strahlenkegel eine andere Anordnung, z. B. eine Irisblende, ein Graukeil od. dgl. vorgesehen sein.
Wesentlich ist, dass die effektive Lichtmenge, welche die Zelle 9 trifft, so abgeglichen ist, dass bei der hellsten im Bilde auftretenden Tönung zwischen den Punkten 15 und 16 keine oder nur eine sehr kleine, durch passende Verriegelung unschädlich zu machende Wechselspannung auftritt. Man kann sich hier ausser der Variation mittels 11 und 12 noch durch Variation des Widerstandsverhältnisses in den übrigen Zweigen der Brücke helfen.
Hört dann die auf die Zelle 5 wirkende Belichtung durch Abtasten einer dunklen Bildstelle momentan mehr oder weniger auf, so ist sofort das Gleichgewicht der Brückenschaltung gestört und die nunmehr zwischen 15 und 16 auftretende Wechselspannung wirkt auf den Gitterkreis der Röhre 17, welche im Anodenlaeis eine verstärkte Wechselspannung liefert, die in dem eingangs erwähnten Sinne weiter verwertet wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren und Schaltung zur Verstärkung von Photoströmen für Mess-oder Registrierzwecke, insbesondere für Bildiibertragung mittels einer den Sender modulierenden oder über eine Leitung gesandten, optisch oder elektrisch erzeugten Trägerfrequenz, deren Amplitude durch die Bildhelligkeitsverteilung mittels Photozelle, Selenzelle od. dgl. gesteuert wird, gekennzeichnet durch die Anordnung einer lichtelektrischen Kompensationszelle, derart, dass niederfrequente Steuerenergie dem Empfänger nur bei Übergang zu den dunklen Abtaststelle geliefert wird.