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Bildumwandler für optische und elektromagnetische Bilder (Nahseher).
Die Erfindung bezweckt, mittels Bestrahlung durch elektromagnetische Kleinwellen und Verwertung der reflektierten Wellen optische Bilder zu erzeigen von sichtbaren oder unsichtbaren Objekten, welche sich durch ihre elektrische Leitfähigkeit von ihrer Umgebung abheben, z. B. von Sprüngen oder andern
Materialverschiedenheiten in Isolatormassen, von unsichtbaren Metallgegenständen, Wasserläufen,
Erz-und Kohleschichten.
Die ausgesandten Kleinwellen werden in einem dünnen Strahle beisammengehalten, und dieser tastet das Objekt punktweise in regelmässiger Folge ab ; eine den Kleinwellen vom Sender her anhaltende
Modulationswelle wird im Empfänger wahrgenommen ; Verstärkerröhren und Rückkopplung vom
Empfänger auf den Sender, ferner die Möglichkeit, langsame"Zeitaufnahmen"machen und ohne Beeinträchtigung der Bildgenauigkeit beliebig viele Empfangshohlspiegel verwenden zu können, erleichtern den Empfang und vergrössern die Reichweite des Apparates wesentlich.
Die Figuren zeigen : Fig. l Übersicht über Sender und Empfänger und Detail der Schaltung für Zeitaufnahmen". Fig. 2, verkleinert, eine parallel zur Stromrichtung aufzustellende Oszillatorfolie mit mehreren Stromzuiihrungsleisten. Fig. 3, vergrössert, Teil der vorigen. Fig. 4, vergrössert, Querschnitt zur vorigen. Fig. 5, verldeinert, eine parallel zur Stromrichtung aufzustellende Oszillatorfolie mit zwei Stromzuiührungsleisten. Fig. 6, vergrössert, Teil einer senkrecht zur Stromriehtung auf- zustellenden Oszillatorfolie. Fig. 7, vergrössert, Querschnitt zur vorigen. Fig. 8, vergrössert, Querschnitt
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des Eleinwellenstrahles. Fig. 10 und 11, Prisma zur Schwenkung des Eleinwellenstrahles mit Spiegel zur Schwenkung des Schreibstrahles.
Fig. 12 Oszillatorendetektor mit einer Oszillatorenfläche. Fig. 13, vergrössert, Teil eines Oszillatorendetektors mit mehreren Oszillatorenflächen. Fig. 14 Elektronendetektor.
Fig. 15 Querschnitt durch den vorigen. Fig. 16 Schaltungsschema für "schnelle Aufnahmen". Fig. 17 Umschalter, Sperrvorrichtungen für das Triebwerk und den Lichtregulator.
Der Sender.
Die Verwendung des photochemischen Verfahrens bei Herstellung des Massenoszillators bezweckt a. a., die geordnete Aufstellung der Einzeloszillatoren (in der Entfernung ungefähr gleich der Wellenlänge) zu erreichen. Dieser Zweck kann auch durch folgendes Verfahren erreicht werden, welches hauptsächlich bei Verwendung von Kupfer oder Silber als Oszillatorenmetall brauchbar ist :
Die Metallfolie oder Metallschicht, aus welcher die Oszillatorkörper herausgearbeitet werden sollen,
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lichtempfindlichen Isolatorschicht versehen und das Bild der Oszillatorkörper usw. aus der letzteren herausgearbeitet wird. Sie so behandelte Metallschicht kann dann unter Wasser mit einem homogenen Bündel ultravioletten Lichtes bestrahlt und ausserdem als Kathode an eine Stromquelle angeschlossen werden.
Die im folgenden angegebenen Massenoszillatoren können "direkt" in den anregenden Wechselstromkreis geschaltet werden. Hiebei gelangen in verschiedenen Massenoszillatoren die die Oszillatorkörper tragenden Folien entweder parallel (Fig. 2-5) oder senkrecht (Fig. 6-8) zur Stromrichtung zur Aufstellung.
1. Parallel zur Stromrichtung. Die Oszillatorfolie ist mit gut isolierten Stromzuführungsleisten 39-40 längs des Randes versehen, welche mit je einem Pole der Stromquelle in Verbindung stehen ; von diesen Leisten zweigen senkrecht hiezu und nicht isoliert andere Leisten 41-42 ab, welche zwischen den Oszillatorkörpern liegen. Die Oszillatorkörper sind zwischen den Stromzuführungsleisten, nahe aneinander, in gleichlangen Reihen 4J, 44 gelagert, weich letztere um die Wellenlänge voneinander- abstehen ; auch die Dicke der Oszillatorfolien muss gleich der Wellenlänge sein.
Da bei kleineren Wellenlängen Folien, Häutchen, in dieser Dicke ohne Unterlage keinen Halt bieten, können dieselben behufs Anbringung der Oszillatorkörper zuerst provisorisch auf irgendeiner dickeren Isolatorplatte befestigt werden. Nach Fertigstellung der Oszillatorfolien werden sie von ihrer provisorischen Unterlage losgelöst
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senkrecht zur Stromrichtung versehen werden (Fig. 5).
II. Senkrecht zur Stromrichtung. 1. (Fig. 6 und 7.) Eine dünne poröse Isolatorfolie (präpariertes Papier od. dgl.) 45 wird mit Oszillatorkörpern versehen, welche, auf zueinander senkrechten oder 60 geneigten Geraden liegend, den Abstand einer Wellenlänge haben. Die so erzeugten Oszillator-
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folien werden korrespondierend aufeinandergelegt und zwischen zwei Metallplatten, die mit den Polen der Stromquelle verbunden sind, aufgestellt und eingeschaltet.
2. (Fig. 8. ) Eine Isolatorplatte 46, deren Dicke gleich ist der Höhe, welche die Oszillatorkörper bekommen sollen, wird mit Durchbrechungen versehen, welche die Form der Oszillatorkörper haben und deren gegenseitige Lage und Entfernung gleich jener ist, welche die Oszillatorkörper im vorherbeschriebenen Massenoszillator (II, Punkt 1) haben. Bei Verwendung von Chromatgelatine für dünne Isolierfolien, können die Durchbrechungen durch entsprechende Belichtung mit dem Bilde der Oszillatorkörper und darauffolgende Entwicklung hergestellt werden. Andernfalls können die Folien gegossen werden. Die Durchbrechungen der Folien werden mit erhärtenden plastischen Amalgamen ausgefüllt.
Die so fertiggestellten Oszillatorfolien werden dann wie vorstehend (II. Punkt 1) aufgestellt und eingeschaltet, wobei die Trennung einer Folie von der nächsten durch isolierenden Anstrich an bestimmten Stellen der Folie oder durch Anbringung von trennenden Isolatorschichten (Folien) an diesen Stellen besorgt wird. Der Massenoszillator wird in einem evakuierten oder ölgefüllten Gefässe eingelagert.
(Fig. 1.) Der Massenoszillator wird innerhalb der Brennweite eines parabolischen Hohlspiegels 2 derart aufgestellt, dass die Stromrichtung des den Massenoszillator anregenden Wechselstromes in die Hohlspiegelachse fällt. Der Hohlspiegelraum wird durch ein konisches, unter 450 Neigung gegen den Brennpunkt 5 zu laufendes Blech 3 abgeschlossen. Die dem Massenoszillator entströmenden Kleinwellen werden von Blech 3 und Hohlspiegel in einem Punkte vereinigt, der mit dem Brennpunkte zusammenfällt. In der Nähe des Brennpunktes ist das konische Blech 3 mit einem zylindrischen Blechansatze 4 versehen, welcher ausserhalb des Brennpunktes endet und an seinem Ende den Hohlkörper 6 aus Isolatormaterial trägt.
Dieser Körper hat den Zweck, die Kleinwellenstrahlen, welche divergierend in Form eines Hohlkegels vom Brennpunkte kommen, in die Form eines vollen, dünnen Parallelstrahlenbündels zu bringen. (Fig. 9. ) Die vom Brennpunkte kommenden Strahlen treten bei den Endflächen 7 in das Isolatormaterial ein und treffen dann auf die konkaven Aussenflächen 8, welche derart gekrümmt sind, dass alle in einem Längsschnitt liegenden vom Brennpunkte kommenden Strahlen parallel zueinander total reflektiert werden.
Die so parallel gerichteten Strahlen fallen auf Fläche 9, wo sie parallel zur Achse total reflektiert und, zu einem vollen Bündel vereinigt, gegen die linsenförmig gebogene Endfläche 10 gesendet werden ; das den Isolatorkörper verlassende konvergierende Strahlenbündel wird durch die in den zylindrischen Blechansätzen 11 und 12 verschiebbare, kleine Zerstreuungslinse 13 in ein ganz dünnes Parallelstrahlenbündel verwandelt. Dieses trifft auf die Hypotenuse des Prismas 14 aus Isolatormaterial, welches im Blechansatz 12 gemeinsam mit Linse 13 verschiebbar angebracht ist, und wird da gegen die Hypothenuse des Prismas 15 aus Isoliermaterial reflektiert.
Letzteres ist vom Trieb-
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entstehenden Weg-und Phasenuntersehiede können durch entsprechende Wahl der beiden Brennweiten und Brechungsexponenten eliminiert werden.
Isolatorkörper 6 bzw. seine total reflektierenden Flächen 8 und 9 können ersetzt werden durch zwei analog geformte Hohlspiegel, deren Wirkung durch eine Konvexlinse an Stelle der Fläche 10 ergänzt wird ; auch die brechenden Flächen (10 und jene der Zerstreuungslinse) können ersetzt werden durch entsprechend geformte Hohlspiegel (Fig. 9,10 und 11). Das Prisma 15 ist kardanisch aufgehängt und wird vom Bügel 16 gefasst, an welchem die Stange 17 befestigt ist ; auf letzterer sitzt eine verschieb- bare Hülse 18, welche eine drehbare Schraubenmutter 19 trägt. Das Triebwerk 21 (Fig. 1) greift mittels der hin und her gehenden Schraube 20 in diese Mutter und bewegt derart das Prisma 15 und den an demselben oben angebrachten Spiegel 22.
Die Neigung des Prismas 15 wird ebenfalls vom Triebwerke aus veranlasst und geregelt, eventuell indem Schraube 20 daselbst parallel zu sich selbst verschoben wird. Prisma 15 und Spiegel 22 können ersetzt werden durch einen beiderseits reflektierenden Metall- spiegel.
Der Empfänger.
(Fig. 1.) Die vom Objekt 23 reflektierten Strahlen werden durch einen parabolischen Hohlspiegel 24 aufgefangen und gegen dessen Brennpunkt zu reflektiert, wo das total reflektierende Prisma 25, dessen eine Kathede die Form einer Zerstreuungslinse hat (oder ein Metallspiegel), mit Linse die konvergierenden
Strahlen als Parallelstrahlenbündel zum Wellenanzeiger 26 wirft.
Wellenanzeiger (Detektoren).
Als Detektoren können hier Verwendung finden : Drahtgitterwiderstände, Thermoelemente oder eines der im folgenden beschriebenen Instrumente :
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1. Oszillator. endetektor. (Fig. 12.) Eine als Kathode dienende Metallplatte 27 wird mit
Halbleiterschicht 28 und Oszillatorkörpern 29 versehen, welche letztere fähig sind mit den eintreffenden
Kleinwellen zu resonieren. Die derart zugerichtet Kathode dient als Basis einer niederen, entsprechend evakuierten Büchse mit Deckel, aus Isolatormaterial. Die Anode kann entweder an der Seitenwand 3 {} oder als Gitter geformt werden, welches parallel zum Deckel zwischen diesem und den Oszillatorkörpern liegt und welches so weit ist im Vergleich zur Länge der Kleinwellen, dass deren Durchtritt nicht behindert wird.
Längere Kleinwellen können mittels dieses Detektors angezeigt werden, wenn das-verhältnis- mässig enge-Gitter senkrecht zu deren Schwingungsrichtung orientiert wird oder die Anode wie oben an der Seitenwand angeordnet wird. Wird das Gitter verwendet, so müssen seine Stäbe dick sein im Verhältnis zur Grösse der Oszillatorkörper.
Werden die Oszillatorkörper von der Kathode aus aufgeladen, so werden sie infolge ihrer kleinen
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Detektor fungiert als Gleichrichter ; es geht in der Hauptsache nur ein Teil der negativen Halbwelle des Wechselstromes über, u. zw. jener Teil, welcher zwischen Entladungspotential und negativem Maximum liegt. Treffen nun Wellen auf den Detektor, so wird beim Ansteigen der negativen Halb- welle das Entladungspotential um so früher erreicht, je energischer die Wellen sind, und es geht infolge- dessen auch ein um so grösserer Teil dieser Halbwelle über ; der Detektor formt also einen mit der Intensität der Wellen zunehmenden Gleichstrom.
Die einfallenden Kleinwellen führen eine scheinbare "Herab-
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als eine Ordinatenverminderung im Entladungsaugenblick dar ; damit diese Ordinatendifferenz aus- giebige Unterschiede des resultierenden Gleichstromes, also ausgiebige Abszissendifferenzen desselben Augenblickes, bewirke, muss die Spannungskurve des Wechselstromes möglichst flach sein.
(Fig. 13.) Solche Oszillatorendetektoren können auch mehrere gemeinsam in einer evakuierten Dose vertikal aufgestellt werden, so dass die Kleinwellen von oben her mehr oder minder schräg auf die die Oszillatoren tragende Fläche einfallen. Durch ein auf oder unter dem Deckel liegendes System konvexer Ralblinsen aus Isolatormaterial werden die Wellen gegen die Oszillatoren zu konzentriert. Die Anode kann seitwärts als vertikales Blech oder gegenüber der Kathode 31 als Parallelstabgitter 32 mit vertikalen Stäben angeordnet werden ; eventuell, wenn die Eintrittsöffnung für die Wellen dadurch nicht zu sehr verengt wird, auch als vertikales Blech oder Kreuzstabgitter gegenüber der Kathode.
Die Anode des einen Paares ist von der Kathode des nächsten durch Isolatorplatte 33 oder sonst geeignete Isolierung getrennt.
2. Elektronendetektor. (Fig. 14 und 15. ) In einem evakuierten Gefässe aus Isolatormaterial befindet sich eine Glühkathode 33 ; über derselben ist ein Rahmen 84 aus Isolatormaterial angeordnet ; zwischen zwei parallelen Seiten des letzteren sind in gleichen Abständen voneinander gespannt : dünne gewellte Bänder 35 aus Isolatormaterial, welche an den vertikalen Seitenflächen je einen Streifen eines dünnen Metallüberzuges tragen ; in der halben Entfernung zwischen den Bändern 35 nicht gewellte Metallbänder 36, welche mit isolierendem Überzug versehen sind. Letztere Bänder sind im Rahmen 34 untereinander leitend verbunden ; ebenso die Metallstreifen der Bänder 35.
Die Bänder 36 werden mit gleichbleibender negativer Vorspannung versehen, die Bänder 35 hingegen werden über einen entsprechend hohen Ableitewiderstand mit einem positiven Pole verbunden ; sie sind positiv vorgespannt.
Die von der Glühkathode emittierten Elektronen fliegen gegen das Bandgitter 35-36 ; infolge der verschiedenen Aufladung der Bänder sind die Elektronen gezwungen, ihren Weg zur Anode 37 in der Nähe der Bänder 35 fortzusetzen ; hiebei wird eine Anzahl Elektronen absorbiert, und es entsteht
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der Bänder 35 wird eine Reduktion der Fluggeschwindigkeit der Elektronen herbeigeführt.
Fallen nun von oben Wellen ein, so erteilen sie den langsam anodenwärts fliegenden Elektronen eine Querbeschleunigung, welche im Verein mit der gewellten Form der Bänder 35 häufiger als früher zum Anprall an diesen Bändern führen, die positive Aufladung derselben weiter vermindern bzw. die negativ gewordene Aufladung verstärken, den Bandgitterstrom verstärken und den Anodenstrom vermindern wird. Das Bandgitter wirkt hier also analog wie eine gewöhnliche Elektronenröhre in"Audion"Schaltung.
Diese Wirkung kann wesentlich erhöht werden durch Hinzufügung eines Drahtgitters 32 von geringer Kapazität zwischen Kathode und Bandgitter. Hiebei wird das Drahtgitter als Verstärker wirken. Diese Wirkung des Drahtgitters kann durch mancherlei Schaltungsarten erreicht werden, so unter anderm z. B. durch direkte Verbindung mit dem Bandgitter ; durch Rückkopplung des Bandgitteroder des Anodenstromes auf das Drahtgitter ; durch Koppelung des letzteren mit einer Brücke, welche ihm nach Einschaltung des Anodenstromes nur die durch Bestrahlung verursachten Änderungen des
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normalen Bandgitter-oder des normalen Anodenstromes zuführt. Von letzterer Sehaltungsart kann unter anderem bei Zeitaufnahmen Gebrauch gemacht werden.
Mit einem Elektronendetektor ohne Drahtgitter können ähnliche Wirkungen erreicht werden, wenn man ihn in einer der obigen analogen Weise mit dem Gitter einer gewöhnlichen Röhre zusammenschaltet.
Behufs Nachweises nicht polarisierter kleiner Wellen, wie in vorliegender Erfindung, muss die Entfernung zwischen je zwei benachbarten Paralleldrähten der Anode oder Bändern des Bandgitters gross sein im Vergleich zur Wellenlänge. Solche Wellen können durch ein System von Zylinderlinsen 38, aus Isolatormaterial gegen die gewellten Bänder zu konzentriert werden.
Beim Nachweise längerer Wellen von bekannter Schwingungsrichtung müssen die Anodendrähte bzw. Gitterbänder senkrecht zu dieser orientiert werden.
Empfangsschaltungen.
1. Schnelle Aufnahmen. Die Kleinwellen werden im Sender durch Wechselstrom und Schwingungen zwischen den Elektroden ("Anregeplatten") hervorgerufen. Die langen Wellen dieser "Mutterschwingung") e, Pe können den Sender infolge seiner geschlossenen Form nicht verlassen ; ihre Periode Pe jedoch wird sich den ausgesandten Kleinwellen e, Pk (, derart aufprägen, dass zur Zeit jedes-positiven oder negativen-Maximums der Muttersehwingung auch die Kleinwellenerzeugung ein Maximum aufweist, welches mit dem ausgestrahlten Kleinwellenbündel zum Objekt und von diesem zum Empfänger gelangt ; im letzteren kann die Periode der Mutterschwingung zur besserenwahrnehmung der Kleinwellen benutzt werden, deren Maxima mit der Hälfte dieser Periode Pe/2 eintreffen.
(Fig. 16. ) Die vom Objekt zum Empfängerhohlspiegel gelangenden Kleinwellenstrahlen, werden durch das Prisma 25, dessen eine Kathete die Form einer Zerstreuungslinse hat, parallel gerichtet und total gegen den Oszillatorendetektor 26 reflektiert. Der der Stromquelle 47 entstammende Wechselstrom wird durch den Oszillatorendetektor gleichgerichtet ; übereinstimmend mit der Periode Pe/2 der eintreffenden Kleinwellenmaxima werden im so entstandenen Gleichstrom Schwellungen und im Schwingungskreise 4S-49 Schwingungen ausgelöst ; letzterer sowie der Schwingungskreis 50-51 sind auf die Periode der Kleinwellenmaxima abgestimmt ;
die Schwankungen in der Intensität der eintreffenden Kleinwellenmaxima werden hinaufgeschaukelt und auf die Selbstinduktion 52 übertragen ; letztere ist
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Weise (dielektrische Doppelbrechung usw. ) zur Regulierung der Lichtmenge benutzt wird.
Treffen beispielsweise die Kleinwellen mit wachsenden Maxima ein, so sinkt der Anodenstrom, gibt z. B. eine kleinere Lichtblendenöffnung frei, ein schwächerer Lichtstrahl fällt auf den am Prisma 15 angebrachten Spiegel 2. 8 (Fig. 1, 9 und 10) und wird von diesem auf das lichtempfindliche Negativpap'r 56 geworfen, wo er einen der Intensität der eingetroffenen Kleinwellen entsprechenden Liehtril1dmck, als Element eines positiven Bildes schafft.
Der Oszillatorendetektor kann, besonders wenn der Wechselstrom nicht völlig zu Gleichstrom umgeformt wird, auch in Bruekenschaltung verwendet werden.
Das lichtempfindliche Papier kann ersetzt werden, z. B. durch eine phosplloreszierende Platte.
Lässt man aus der Lichtquelle 54 intensives weisses oder ultraviolettes Licht auf eine unbelichtete Phosphoreszenzplatte fallen, so erhält man ein phosphoreszierendes Lichtbild, welches für den Zweck
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Phosphoreqzenzbild kann erhalten werden, wenn der vom Spiegel 22 reflektierte, bisher zum Zeichnen benutzte Lichtstrahl ersetzt wird durch einen an dieser Spiegelfläche befestigten Metallarm ;
der Anodenstrom, eventuell auch nur ein Teil desselben wird über diesen leitenden Arm durch die phosphoreszieronde Platte zu einer Metallplatte hinter derselben und weiter zu seiner Stromquelle zurückgeführt Der Anodenstrom bringt auf der Phosphorezenzplatte an der Durchbruchsstelle einen gut abgegrenzten Liehtpunkt hervor. Ähnliche Bilder-Negative oder nach Umschaltung auch Positive-erhält man bei Verwendung von vorbelichteten Phosphoreszenzplatten und Bestrahlung derselben durch einen Schreibstrahl aus rotem Lichte.
Die in dieser Erfindung zu verwendenden Wellenlängen sind abhängig von der Genauigkeit, mit welcher das Objekt aufgenommEn werden soll. Bei grosser Genauigkeit muss ein möglichst dünnes Bündel
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grösserer Wellen das Objekt, wenn auch in groberen Zügen, entsprechend wieder. Die obere Grenze der praktisch verwendbaren Wellenlängen ist durch die Dimensionen der zur Verfügung stehenden Apparate (Massenoszillator, Hohlspiegel usw. ) gegeben.
Bei Verwendung grösserer Wellen wird Isolatorkörper 6 (Fig. 9) durch kongruent geformte Hohlspiegel ersetzt.
Wird in obiger Schaltung statt des Oszillatorendetekto ; s der Elektronendetektor verwendet, so kann dieser allein oder zur Verstärkung verbunden mit einer oder mehreren gewöhnlichen Röhren den für die Lichtregulierung nötigen Anodenstrom liefern.
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Bei der obigen Empfangsschaltung wurde vorausgesetzt, dass die den eintreffenden Kleinwellen innewohnende Energie genügend gross sei, um nach entsprechender Verstärkung in jedem Augenblick direkt zur Regulierung der Lichtquelle, zur Herstellung des Lichtbildes verwendet werden zu können.
Dementsprechend wird hiebei auf das Triebwerk 21 (Fig. 1), welches einerseits das Kleinwellenbündel, anderseits den schreibenden Lichtstrahl zu bewegen bestimmt ist, seinem eigenen mit gleichbleibender Geschwindigkeit fortschreitenden Gange von aussen unbeeinflusst überlassen und die bei"Zeitaufnahmen" notwendige elektrische Abbremsung vom WEmpfänger aus ausgeschaltet ; ebenso die Sperrvorrichtung
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gemacht.
IL Zeitaufnahmen. Hieb3i wird dsr vom Sender ausgesandte Kleinwellenstrahl nicht mit gleichbleibender Geschwindigkeit über das Objekt glätten gelassen wie bei der oben beschriebenen schnelleren Aufnahmeart, sondern auf jedem Objektpunkten eine für jede Aufnahme bestimmte, gleiche Zeit lang ruhen gelassen. Die während dieses Strahlenstillstandes vom Objektpunkte zum Empfänger reflektieren Wellen erzeugen dort einen-wenn auch sehr schwachen-Strom, der nach einfacher oder mehrfacher Verstärkung zur Aufladung eines Kondensators benutzt wird.
Je schwächer die von den verschiedenen Objektpunkten eintreffenden Wellen durchschnittlich sind, um so längere Zeit wird bei dieser Aufnahme der Kleinwellenstrahl auf jedem Punkte stillstehen gelassen und um so mehr Zeit ist dem von den Kleinwellen ausgelösten Strom gegeben, den erwähnten Kondensator ganz oder teilweise zu laden. Während der Kleinwellenstrahl von einem Objektpunkte zum nächsten geschwenkt wird, wird
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benutzt.
Als Detektoren können hier verwendet werden : Gitterwiderstände, mehrere gemeinsam geschaltete Thermoelemente, der Elektronen-und der 03zillatorendetektor. In der Zeichnung (Fig. 1) wurde als Beispiel die Verwendung eines Gitterwidertandes angenommen.
Der Detektor 26 ist mit einer Brückensehaltung verbunden, deren Brücke 60 durch den Aus- gleichswiderstand 58 so lange stromlos gehalten wird, als keine Wellen auf den Detektor fallen. Brücke 60 ist an Gitter und Kathode einer gewöhnlichen Elektronenröhre angeschlossen, welche mit ihrer Stromquelle 62 und dem Ausgleichswiderstande 63 derart in Brückenschaltung angeordnet ist, dass Brücke 64 so lange stromlos bleibt, als auf Brücke 60 dem Gitter der Röhre 61 kein Strom zufliesst. Brücke 64 ist über die Selbstinduktion 65 geschlossen und enthält noch den hiezu parallel geschalteten Kondensator 66.
Die Spule 65 trägt eine Sekundärspule 67, welche an Gitter und Kathode der Elektronenröhre 68 angeschlossen ist. Solange der vom Sender ausgesandte Kleinwellenstrahl unbeweglich auf einen Objekt- pun1. -t gerichtet ist, bleibt der Unterbrecher 59 in solcher Stellung, dass der Stromweg von der Anodenbatterie 62 bis zum Kondensator 66 geschlossen, jener vom Kondensator 66 zur Spule 65 unterbrochen ist. Treffen nun Wellen auf den Detektor 26, so wird über Brücke 60 ein schwacher Strom fliessen, welcher in der als Verstärker geschalteten Röhre 61 verstärkt wird und so verstärkt über BrÜeke 64 zum Kondensator 66 fliesst, den er auflädt.
Im Augenblick, da der Kleinwellenstrahl zum nächsten Objektpunkte geschwenkt wird, wird der Unterbrecher 59 so umgelegt, dass der bisher geschlossene Stromweg zum Kondensator 66 unterbrochen, und der bisher unterbrochene vom Kondensator zur Selbstinduktion geschlossen wird ; infolgedessen entlädt sich der Kondensator über letztere, und die Sekundärspule 67 bringt die entstandenen Schwingungen transformiert an das Gitter der Elektronenröhre 68, deren Anodenstrom zur Regulierung der Lichtquelle 54 benutzt wird.
(Audion !)
Wird der auf der Brücke 60 fliessende Strom statt einfach durch Röhre 61 mehrfach durch mehrere hintereinandergeschaltete Röhren verstärkt. bevor er dem Kondensator 66 zufliesst, so wird die Ladezeit des Kondensators und damit die für die betreffende Aufnahme nötige Zeit entsprechend abgekürzt.
Der Elektronendetektor ohne Drahtgitter kann bei Zeitaufnahmen in prinzipiell gleicher Brücken- schaltung verwendet werden, wie oben für den Gitterwiderstand beschrieben. Die Schaltung wird über dem Bandgitter-oder dem Anodenstrom errichtet und die Brücke so lange stromlos gehalten durch Regulierwiderstand, als keine Wellen auf das Bandgitter fallen ; die Brücke wird dem Gitter der Röhre 61 zugeführt, von wo angefangen die Schaltung mit der obigen identisch ist.
Bei Verwendung des Elektronendetektors mit Drahtgitter werden entweder mittels Brücke die nach Einschaltung des Anodenstromes durch Welleneinfall stattfindenden Bandgitter-und Anodenstrom- änderungen oder diese Ströme selbst an das Drahtgitter der eigenen Röhre in der gewöhnlichen Art und Weise rückgekoppelt und die über dem Anodenstrom errichtet Brücke in gleicher Weise weitergeführt (Kondensator 66 usw. ) wie Brücke 64.
Werden Thermoelementgruppen als Detektoren verwendet, so wird ihr Stromkreis ohne Brücke an das Gitter der Röhre 61 herangeführt.
Oszillatordetektoren können ohne oder mit Brückenschaltung verwendet werden, je nachdem sie den Wechselstrom ihrer Stromquelle völlig in Gleichstrom umwandeln oder nicht.
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oder Widerstand eingeebnet werden, und es wird, wenn nötig, auch Röhre 61 als Audion geschaltet.
Unterbrecher und Bremsvorrichtung.
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von der Stromquelle 69 aus betätigt. Der Regulator für beide liegt im Triebwerke : Auf einer mit gleichförmiger Geschwindigkeit umlaufenden Achse 71 des Triebwerkes sitzt mit ihr fest und leitend verbunden die Metallseheibe 72, und lose und isoliert die Scheibe 73 ; mit letzterer ist die hin und her gehende Schraube 20 durch eine Achse 74 mit hohlem Ende mittels geeigneter Übersetzung fest verbunden.
Die Spiralfeder 75 ist zwischen den beiden Scheiben mit ihrem inneren Ende an Achse 77, mit dem äusseren an Scheibe 73 festgemacht, so dass letztere Scheibe mit jener 72 mitgeschleppt wird, wenn die Spiralfeder durch Rotation der Achse 71 bis zu einem gewissen Grade gespannt wurde. Der an der Peripherie der Scheibe 73 sitzende Hemmschuh 70 wird durch die Induktionsspule 76 an Scheibe 73 angepresst, bei Ausschaltung der Spule durch Feder 77 zurückgezogen. Scheibe 72 trägt einen erhabenen in Sektoren von geringem Abstande zerteilten Kontaktring 78, an welchem die Bürste 79 schleift.
Der Elektromagnet ? betätigt den Sperrhebel 83, welcher die Reguliervorrichtung der Licht- blendenöffnung sperrt und welcher durch die Gegenfeder 84 bei Ausschaltung des Stromes in seine Ruhelage zurückgezogen wird.
Der dreiarmige Unterbrecher 59 wird durch den Elektromagneten 80 derart geschwenkt, dass sein (in der Figur) linker Arm den Stromweg von der Brücke 64 zum Kondensator 66 schliesst ; in dieser
Stellung des Unterbrechers berührt sein rechter Arm die zugehörige Leitung nicht ; wird der Elektromagnet 80 ausgeschaltet, so zieht die Gegel1feder 81 den Unterbrecher in solche Lage, dass der Kontakt rechts hergestellt, links unterbrochen wird. Der die Vorrichtung betätigende Strom geht von der Quelle 69 zur Achse 71 über die Scheibe 72
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über die Induktionsspule 76, die Elektromagnete 82 und 80 zurück zur Quelle.
Dabei wird Hemmschuh 70 angepresst, Scheibe 73, Schraube 20, Prisma 15 und Spiegel. 22 stehen still ; es wird Elektromagnet 82 betätigt und die Lichtblende gezwungen, in ihrer Stellung zu verbleiben ; endlich wird durch den Unterbrecher 59 der Stromweg von der Brücke 64 zur Ladung des Kondensators 66 geschlossen.
Achse 71 mit Scheibe 72 dreht sieh mittlerweile gleichmässig weiter und spannt die Spiralfeder 75 etwas mehr an, so lange, bis Bürste 79 an einen Zwischenraum zwischen den Sektoren des Kontaktringes 78 gerät und der Strom für kurze Zeit unterbrochen wird ; dann wird der Hemmschuh 70 zurückgezogen, Scheibe 73 durch die stärker angespannte Spiralfeder schnell nachgezogen, Schraube 2C, Prisma-M und Spiegel 22 rücken ein kleines Stück weiter ; gleichzeitig wird die Sperrvorrichtung der Liehtblendenregulierung desaktiviert, überdies der Kondensator 66 über den rechten Arm des Unterbrechers entladen ;
seine Ladung regelt den Anodenstrom, dieser die Öffnung der Liehtblende, welche während des nächsten Stillstandes der obigen Vorrichtungen auch selbst in der ihr durch den Anodenstrom erteilten Stellung stille steht.
III. Kombinierte Empfangsschaltung. Sollen bei"Zeitaufnahmen"mit Hilfe des Elektronenoder des Oszillatorendetektors die Muttersehwingungen ausgenutzt werden, so werden die beiden früher geschilderten Empfangsschaltungen (Fig. 16 und 1) derart kombiniert, dass der an den Detektor unmittelbar anschliessende Teil der Schaltung übereinstimmend gemacht wird mit der für schnelle Aufnahmen dienenden Schaltung (Fig. 16) ;
vom Audion 53 angefangen wird bis zur Lichtregulierung die Schaltung so weitergeführt wie jene, welche sich in Fig. 1 an Röhre 61 anschliesst.
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Der Kleinwellenstrahl wird zwischen Gitter und Anode einer für diesen Zweck geeignet geformten
Elektronenröhre (etwa mit drei ebenen Elektroden) hindurchgeführt, welche seitlich an Rohr 12 zwischen
Prisma 14 und 15 angebracht ist. Bei Zuleitung von hochfrequenten Schwingungen an das entsprechend hoch negativ aufgeladene Gitter der Elektronenröhre wird deren Anodenstrom nur zur Zeit der positiven
Maxima der Schwingungen geschlossen, es werden sich nur zu dieser Zeit reichlich Elektronen zwischen
Gitter und Anode befinden und die von den Kleinwellen des Strahles verursachten Potentialdifferenzen durch Verschiebung dieser Elektronen entsprechend abgeschwächt, eventuell vernichtet werden.
Die Auf- ladung des Gitters, mithin auch die Darder der Entladungsströme der Röhre und der Unterbrechungen des
Kleinwellenstrahles, in weiterer Folge die p : o Zeiteinheit in Form von Kleinwellen vom Sender ausgestrahlte
Energie kann eine konstante sein ; durch Rückkupplung"des Empfängeranodenstromes an das Gitter kann die Aufladung desselben veränderlich gemacht und zur Verbesserung der Empfängerleistung herangezogen werden.
IV. Hörempfang. Dieser kann vermittelt werden durch Beobachtung der Tonstärke, wenn der resultierende Anodenstrom zum Betriebe eines Summers herangezogen wird.
Zur Beobachtung der Tonhöhe hinwieder kann dienen : Bei Verwendung des Anodenstromes zur
Regulierung der Entladungsfrequenz einer Kathodenröhre werden mittels Telephon jene Schwebungen abgehört, welche sich ergeben, wenn man den mit variabler Frequenz schwingenden Ladestromkreis der Röhre koppelt mit einem Schwingungskreise wenig verschiedener, konstanter Frequenz.
Die Tonstärke sowohl wie die Tonhöhe sind abhängig von der Intensität der beim Empfänger eintreffenden Kleinwellen ; sie können also benutzt werden zur Orientierung über die Lage und Grenzen besser leitender Flächen. Regelt der Anodenstrom die Frequenz einer schallhrzeugenden Vorrichtung, z. B. die Umlaufgeschwindigkeit einer Sirene, die Ausschlagweite einer Selbstunterbrecherfeder u. dgl. m., so resultiert auch hieraus eine geeignete Änderung der Tonhöhe.
Aufstellung und Schaltung mehrerer Empfängerhohlspiegel.
Infolge der punktweisen Bestrahlung des Objektes und des gleichzeitigen und gleichwinkeligen Fortschreitens des Kleinwellenstrahles und des vom Spiegel 22 reflektierten Schreibstrahls stellt das durch diese Erfindung erzeugte optische Bild in bezug auf die gegenseitige Lage der Bildpunkte jene Ansicht des Objektes dar, wie sie der Sender sieht, nicht der Empfänger. Der Aufstellungsort des Empfängers beeinflusst nur die Art der im Bilde herrschenden "Beleuchtung". Steht der Empfängerhohlspiegel oder eine Gruppe solcher rechts vom Sender in bezug auf die Blickrichtung nach dem Objekte, so zeigt das entstehende Bild "Beleuchtung" von rechts ; zwei symmetrisch zum Sender aufgestellte Empfangshohlspiegel liefern meist ein Bild mit frontaler "Beleuchtung".
Aus diesen Gründen ist die Bildherstellung nach vorliegendem Verfahren nicht daran gebunden, dass eine einzige Empfangsspiegelfläehe verwendet werde, sondern es wird die Bildherstellung durch Verwendung vieler solcher Spiegel- flächen erleichtert. Hiebei muss allerdings bei Zusammenschaltung der Empfangsströme zur Erzielung einer bestimmten einheitlichen Beleuchtung des Bildes in der später zu beschreibenden Weise vorgegangen werden.
Wird nur ein einziger Empfängerhohlspiegel verwendet, so ergeben sich in der Hauptsache hohe Lichter und tiefe Schatten, wenig Details und Übergänge. Letztere hängen einerseits von der Wellenlänge ab und dem von ihr abhängigen Winkel des Streukegels der reflektierten Wellen, anderseits von der Grösse der Empfangsspiegelfläche oder der Anzahl der zusammengekoppelten Spiegel. Je grösser der genannte Winkel und die Empfangsspiegelfläche sind, um so detailreicher und weicher sind die Halbschatten des entstehenden Bildes, um so mehr Details gibt dieses selbst wieder.
Bei Verwendung mehrerer Empfängerhohlspiegel wird jeder derselben mit eigenem Detektor ausgerüstet. Die durch Welleneinfall bei jedem einzelnen Spiegel ausgelösten Empfangsströme können gleich oder nach einmaliger Röhrenverstärkung zu einem Gesamtstrome vereinigt und dem restlichen gemeinsamen Teile der Empfangsanlage zugeführt werden. Da jedoch, wie eingangs erläutert, die Beleuchtung des Bildes vom Aufstellungsorte des Empfängers abhängig ist, ist eine derartige direkte Zusammenschaltung mehrerer Hohlspiegel nur dann zulässig, wenn ihre Entfernung voneinander im Vergleiche zur Objektentfernung klein ist ; andernfalls würden die Beleuchtungsunterschiede im Bilde um so mehr verwischt erscheinen, je weiter die Spiegel voneinander entfernt sind.
Zur Wiederherstellung bzw. zur Steigerung dieser Unterschiede ist zu beachten : Je grösser die Neigung einer Objektfläehe gegen die Normale auf den Kleinwellenstrahl ist, um so geringer soll im erzeugten Bilde deren Beleuchtung sein, u. zw. proportional dem Kosinus des Neigungswinkels, welcher letztere wieder gleich ist dem halben Winkel zwischen dem Kleinwellenstrahle des Senders und der Achse des Streukegels der reflektierten Wellen.
Da jeder Hohlspiegel nach seinem Aufstellungsorte besonders geeignet ist zum Empfange von Wellen, die von einer Objektfläche ganz bestimmter Neigung gegen den Kleinwellenstrahl reflektiert wurden, so muss zur Steigerung der Beleuchtungsunterschiede im Bilde dafür gesorgt werden, dass die dem Sender näher gelegenen (Winkelentfernung) Hohlspiegel, welche weniger geneigte Flächen haupt- sächlich wiedergeben, in höherem Grade ausgenutzt werden als die vom Sender entfernteren Hohlspiegel, welche stärker geneigte Flächen wiedergeben.
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Dies kann geschehen, indem die Empfangsströme der einzelnen Hohlspiegel annähernd umgekehrt proportional der Winkelentfernung der letzteren vom Sender verstärkt oder proportional dieser Winkelentfernung-etwa durch Einschalten von Widerstand oder durch Kurzschluss je einer Zweigleitung- geschwächt werden ; im letzteren Falle bleibt der dem Sender nächstgelegene Empfangsstrom unverändert.
Hohlspiegelgruppen können auch durch Zylinderspiegel ersetzt werden, solange letztere keine übermässige Länge annehmen.
Das Ziel der geschilderten graduell verschiedenen Ausnutzung der Empfangsströme ist die Erreichung natürlicher Plastik im Bilde ; durch sinngemässe Abänderung des Obigen kann auch gesteigerte oder gemilderte Plastik und die damit zusammenhängende Anzahl der Bilddetails erzielt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von optischen oder Klangbildern von sichtbaren od ? r unsichtbaren
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Länge), in einem sehr dünnen Strahle vereinigt, die Objektpunkte in geordneter Reihenfolge abtasten und die vom Objekte reflektierten Wellen im Empfänger die Herstellung analog geordneter Bildpunkte eines vollständigen optischen Objektbildes oder ebenso geordneter Klangpunkte eines vollständigen akustischen Objektbildes veranlassen.