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Verfahren zur Bildzerlegung und Bihlzusammensetzullg, insbesondere beim Fernsehen.
Bildzerlegungs-und Bildzusammensetzungsverfahren und-vorrichtungen sind bisher in mannigfacher Art bekanntgeworden. In der Praxis hat sich von diesen die Spiralloehseheibe am besten bewährt, da sie die einfachsten und billigsten konstruktiven, optischen und Synchronisierungsmöglichkeiten bot. Die heute gebräuchlichen Spiralloehseheiben bestehen gewöhnlich aus 0'l-0'2 mm starken Blechen und sind mit spiralförmig, in gleichen Abständen angeordneten Löchern versehen. Wenn die Scheibe in der Bildebene gedreht wird, bewegt sich jedes Loch entlang einer Bildzeile, so dass die Summe der durch die Löcher sichtbaren Bildelemente das Bild selbst ergibt.
Mit Rücksicht darauf, dass die Löcher sich auf einer Kreisbahn bewegen, ist es erforderlich, dass ihre äusseren und inneren Kanten annähernd die Krümmung der von ihnen beschriebenen Kreisbahn aufweisen. Dies lässt sich jedoch bei den kleinen Abmessungen der Löcher kaum erreichen, und darin liegt die eine Schwierigkeit bei der Verwendung der Spiralloehscheibe. Will man als primitives Beispiel das heute gebräuchliche Bildformat von 3 x 4 cm zugrunde legen, so erfordert die Zerlegung dieses Bildes in 30 Zeilen 30 Löcher von je 1 mm ? Fläche, deren Abstand voneinander je 4 cm beträgt. In diesem Fall wird also eine Spiralloehseheibe von etwa 120 cm Umfang, also 38 cm Durchmesser, benötigt.
Diese Abmessung ist schon ziemlich unbequem, aber abgesehen davon erfordert auch der Antrieb einer derartigen Scheibe schon eine ziemlich grosse Energie, und dies hat den Nachteil, dass auch die zur Synchronisierung erforderliche Energie verhältnismässig gross wird und einen hohen Verstärkungsgrad bedingt. Die Verringerung der Scheibenabmessung wäre also in jeder Hinsicht geboten, jedoch geht damit die Verringerung der Abmessungen der Löcher zwangsläufig Hand in Hand. Bei einer Scheibe von etwa 20 cm Durchmesser hätten die Löcher nunmehr eine Fläche von etwa 0'25 mm2 und hiebei wäre die gekrümmte Ausbildung der äusseren und inneren Kanten schon gänzlich unmöglich. Die Verhältnisse werden noch ungünstiger, wenn die Zahl der Bildelemente erhöht wird, um eine feinere Rasterung des Bildes zu erhalten.
So wäre z. B. für die Aufteilung desselben Bildes in 48 Zeilen mit derselben Grösse der Bildelemente bereits eine Scheibe von etwa 1 m Durchmesser erforderlich. Wenn man diese Scheibe mit 20 cm Durchmesser ausführen würde, so käme
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Scheibe ist aber, wenn sie aus Glas hergestellt ist, ausserordentlich zerbrechlich, während eine solche Zelluloidseheibe nicht starr genug ist.
Um auch die übrigen wichtigen Bildzerlegungs-bzw. Bildzusammensetzungsvorrichtungen zu erwähnen, sei noch kurz bemerkt, dass das Spiegelrad wegen der zu seiner Herstellung erforderlichen ausserordentlichen hohen Präzision und seines dadurch bedingten hohen Preises sowie wegen der notwendigen grossen Antriebs-und Synchronisierungsenergie den an ein gutes und allgemein einführbares Gerät zu stellenden Anforderungen nicht entspricht, während der Kathodenstrahloszillograph sehr komplizierte elektrische Hilfseinrichtungen und doppelte Synchronisierung erfordert und überdies zur unmittelbaren Übermittlung des Bildes körperlicher Gegenstände nicht geeignet ist.
Der elektrodyna- mische Oszillograph arbeitet zwar unter günstigeren Bedingungen, hat jedoch den Nachteil, dass die
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Bildzerlegung hier nach einer meanderförmigen Linie erfolgt und dass verhältnismässig komplizierte optische Hilfsmittel nötig sind.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bildzerlegung-und Bildzusammensetzung, bei dem die obigen Nachteile sämtlich vermieden sind und bei kleineren Abmessungen der Apparatur und geringer Antriebs-bzw. Synchronisierungsenergie eine sehr feine Rasterung des Bildes zu erzielen ist. Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass das Bild mittels eines rotierenden Spiegels auf eine feststehende BildzerlegungsvolTichtuÍ1g geworfen bzw. von einer feststehenden Bildzusammensetzungsvorrichtung abgenommen wird.
Das Wesen der Erfindung ist schematisch in den Fig. 1 und 2 dargestellt.
Das Bild des zu sendenden Objektes 1 wird über die Linse 2 auf den Spiegel 5 geworfen, der mit der optischen Achse der Linse 2 einen Winkel von 450 einschliesst und mittels der Motore 4 um die optische Achse der Linse 2 in Drehung versetzt wird. Der Spiegel wirft das Abbild l'des Objektes 1 auf den Mantel der ihn umgebenden, mit spiralförmig angeordneten Löchern 5 versehenen Trommel 6. Wenn der Spiegel 3 sich dreht, so wird das Abbild l'an dem Mantel der Trommel 6 entlang geführt und durch die Löcher 5 zerlegt. Sind nunmehr ausserhalb der Trommel 6 in der in Fig. 3 dargestellten Weise halbkreisförmige Photozellen i und 8 vorgesehen, so werden diese durch die einzelnen Bildelemente belichtet und verwandeln die Lichtimpulse in bekannter Weise in Stromimpulse.
Selbstverständlich lässt sich die Wirkungsweise der Vorrichtung auch umkehren, wenn anstatt der Photozelle 7 und 8 in derselben Vorrichtung Glimmlampen derselben Form vorgesehen werden. In diesem Fall werden die von den Löchern 5 gebildeten einzelnen Bildelemente durch den rotierendel) Spiegel 3 nacheinander durch die als Objektiv wirkende Linse 2 geworfen und zu einem Bild zusammengesetzt.
Das erfindungsgemässe Verfahren hat verschiedene ausserordentlich grosse Vorteile. Zunächst braucht die eigentliche Bildzerlegungs- bzw. Bildzusammensetzungsvorrichtung, im oben erwähnten Beispiel die Spirallochtrommel 6, nicht betätigt zu werden, sondern sie steht still und bewegt wird nur der leichte Spiegel 3 von sehr geringem Luftwiderstand. Überdies kann der Spiegel auch noch in einfacher Weise in einem luftverdünnten Raum angeordnet sein, wie dies auch für Spirallochscheiben bereits vorgeschlagen wurde, bei denen jedoch wegen der grossen Abmessungen der Scheibe erhebliche Schwierigkeiten auftreten. Die zum Antrieb der Vorrichtung erforderliche Energie ist also ausserordentlich gering und dementsprechend wird auch die zur Synchronisierung erforderliche Energie nur sehr klein sein.
Die Vorrichtung ist vollständig symmetrisch, und das aufgenommene bzw. wiedergegebene Bild erleidet keinerlei Verzerrung, sondern ist völlig quadratisch.
Ein weiterer, ausserordentlich grosser Vorteil besteht in der durch die feste Anordnung der Spirallochtrommel gegebenen Möglichkeit der Herstellung derselben mit sehr kleinen Abmessungen, auf die noch weiter unten näher eingegangen wird.
Falls sowohl die Bildzerlegung als auch die Bildzusammensetzung in der erfindungsgemässen Weise vorgenommen wird, sind ausser den oben angegebenen keine weiteren Hilfsmittel nötig, und derselbe Apparat kann für beide Zwecke verwendet werden. Erfolgt dagegen die Bildzerlegung nach einem der andern bekannten Prinzipien und soll der erfindungsgemässe Apparat lediglich zur Bildzusammensetzung verwendet werden, also als Empfangsapparat, so muss dafür Sorge getragen werden, dass die durch den rotierenden Spiegel bewirkte Bewegung des Bildes um seine eigene Achse ausgeglichen wird. Diese Drehung trifft zwar in jedem Fall auf, doch ist sie dann, wenn auch die Bildzerlegung in dieser Weise erfolgt, nicht störend, da sich in diesem Fall die durch die rotierenden Spiegel im Sende-und im Empfangsapparat bewirkten Drehungen der Bilder gegenseitig aufheben.
Im andern Fall kann die Drehung des Bildes um seine eigene Achse einfach dadurch ausgeglichen werden, dass die Lichtstrahlen auf ihrem Wege vom Spiegel zum Objektiv im umgekehrten Sinne um die optische Achse des Objektivs gedreht werden.
Das kann beispielsweise, wie in Fig. 4 dargestellt, mittels eines zwischen den Spiegel und das Objektiv eingeschalteten, ebenfalls drehbaren, dreieckigen Prismas 9 bewirkt werden, das die Wirkung eines sich in entgegengesetztem Sinne zur Drehung des Spiegels 3 gedrehten Spiegels hat. An Stelle dieses Prismas kann selbstverständlich auch ein Spiegel oder Linsensystem treten, ebenso wie auch der Spiegel 3 durch Prismen, Linsen usw. ersetzt werden kann.
Bei der erfindungsgemässen Anordnung müssen die Löcher nicht der Grösse der Bildelemente entsprechen, da ja das Bild durch die Linse 2 beliebig vergrössert oder verkleinert werden kann. Es ist also möglich, ganz grosse Löcher auf beispielsweise 1 cm2 Fläche vorzusehen, nur müssen ihre Kanten in der Achsrichtung der Trommel um die Breite der Bildelemente, also beispielsweise um 1 mm, versetzt werden. Dadurch ist man also in der Lage, die Bildhelligkeit ausserordentlich zu steigern, weil ja die Helligkeit entsprechend der Zunahme der Lochgrösse wächst, also bei Löchern von 1 cm ? Fläche 100 mal so gross ist wie bei solchen von 1 mm2 Fläche.
Die Helligkeit lässt sich weiterhin dadurch ganz erheblich steigern, dass man nur eine Glimmlampe bzw. Photozelle vorsieht und die Lichtstrahlen durch einen zweiten Spiegel, der synchron mit dem innerhalb der Bildzerlegungs-bzw. Bildzusammensetzungsvorrichtung rotierenden Spiegel rotiert,
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vorrichtung auf die Photozelle geleitet werden, wie in der Fig. 5 dargestellt.
Das Bild des zu sendenden Objektes 1 wird über die Linse 2 auf den Spiegel. geworfen, der mit der optischen Achse der Linse 2 einen Winkel von 450 einschliesst und mittels des Motors 4 um die optische Achse der Linse 2 in Drehung versetzt wird. Zwischen der Linse und dem Spiegel ist ein mit halber Geschwindigkeit in entgegengesetzter Richtung rotierendes Prisma 9 zur Rüekung des Bildes vorgesehen. Der Spiegel wirft das Abbild des Objektes 1 auf den Mantel der ihn umgebenden, mit spiralförmig angeordneten Löchern 5 versehenen Trommel 6.
Wenn der Spiegel J sich dreht, so wird das Abbild an dem Mantel der Trommel 6 entlang geführt und durch die Löcher. 5 zerlegt, wobei die durch die Löcher tretenden Lichtstrahlen auf den die Trommel 6 umgebenden konischen Spiegel 22 fallen und von diesem einem zweiten konischen Spiegel 2J zugeleitet werden. Innerhalb dieses letzteren Spiegels befindet sich ein zweiter rotierender Spiegel 2d, dessen Rotation synchron mit derjenigen des Spiegels. 3 erfolgt, in dem dieser Spiegel zweckmässig ebenfalls auf der Achse des den Spiegel 3 antreibenden Motors 4 angeordnet ist.
Die vom Spiegel 3 auf den Spiegel 23 und von diesem auf den Spiegel 22 reflektierenden Lichtstrahlen treffen also in jedem Augenblick auf den Spiegel ; M auf und werden von diesem durch die Linse 5 auf die Photozelle 26 geworfen um dort in elektrische Ströme umgewertet zu werden.
Falls es sich um die Zusammensetzung eines Bildes handelt, bleibt die Anordnung genau dieselbe, nur dass an Stelle der Photozelle 26 eine Glimmlampe tritt, deren ganzes Licht dann auf das jeweils wirksame Loch der Trommel besonders konzentriert wird.
Aus dem Umstand, dass die eigentliche Bildzerlegungs-bzw. Bildzusammensetzungsvorrichtung steht und sich nur das Bild selbst auf dieser bewegt, ergibt sich, wie schon vorher angedeutet, die Mög- lichkeit einer ausserordentlichen Verkleinerung der Abmessung des Apparates, da man bei der Herstellung der Spiralloehtrommel nicht mehr auf die leichte Beweglichkeit derselben achten muss. Man kann daher der Trommel ein grösseres Gewicht geben und dadurch Vorteile in bezug auf die mögliche Genauigkeit der Löcher erreichen. Wenn beispielsweise eine Trommel mit O'Ol Mtm grossen Löchern hergestellt werden soll, so werden zu diesem Zwecke vorteilhaft 0'1 mm starke Stahlringe 10 verwendet (Fig. 6 und 7), die mit einem O'l mm breiten Schlitz 11 versehen sind.
Zur Herstellung einer Trommel mit 48 Löchern werden 48 solcher Ringe aneinandergelegt (Fig. 8) und die Schlitze mittels der Nase 12 um je 7% 0 verändert. Werden nun diese Ringe zwischen den Endringen 13 eingefasst und mittels der Schraubenbolzen 14 zusammengepresst, so erhält man eine Spirallochtrommel mit 48 genau quadratischen Löchern von je O'Ol mm Fläche, wobei der Trommeldurehmesser bei 4800 Bildelementen nur 15 cm sein würde.
Selbstverständlich könnte man statt der Ringe von 0 iL mm Stärke auch solche von 0.01 mm Stärke nehmen und dadurch Lochgrössen von 0'001 mm2 bei entsprechend verringerten Trommeldurchmessern erhalten, ohne dass dadurch die Genauigkeit irgendwie beeinträchtigt werden würde, da das Ausstanzen der Schlitze keine Schwierigkeit verursacht und die Löcher von den Schlitzkanten sowie von den Kanten der benachbarten Ringe genau begrenzt werden. Überdies können hiebei die Löcher so ausgebildet werden, dass keinerlei Beugungserscheinungen auftreten können, indem der Schlitz 11 sich nach aussen allmählich erweiternd gestanzt wird, so dass die Löcher selbst praktisch gar keine Wandstärke haben.
Die Zusammensetzung der Trommel kann dadurch erleichtert werden, dass die Ringe auf den Ständer aufgeschoben werden, der zweckmässig aus Glas besteht, damit man mit Hilfe einer in das Innere des Ständers eingebrachten Lichtquelle die Löcher genau einstellen kann.
Diese Art der Herstellung der Trommel hat noch den weiteren Vorteil, dass man die Trommel jederzeit mit einer andern Lochteilung versehen kann, indem nur eine entsprechende Anzahl von Ringen zugefügt werden muss, um eine Trommel mit mehr oder weniger Löchern zu erhalten. Wenn man sich die Mühe der jedesmaligen Einstellung der Lochabstände nicht machen will, so kann man die Trommel auch von vornherein mit mehreren gebräuchlichen Lochteilungen versehen, beispielsweise die Trommel aus 78 Ringen zusammensetzen, von denen die ersten 30 für 30zeilige Bilder und die restlichen 48 für 48zeilige Bilder benutzt werden sollen. Die Einstellung erfolgt dann durch einfache Verschiebung der Trommel in der Aehsenrichtung. Ebenso kann man die Trommel auch in der Umfangsrichtung verschiebbar anordnen, um etwaige Phasenkorrekturen bequem ausführen zu können.
Die andere Möglichkeit für die Herstellung der Spirallochtrommel ist in der Fig. 9 dargestellt.
In den Mantel der Trommel 15 sind parallel zur Achse verlaufende feine Schlitze 16 geätzt, und auf diese Trommel wird eine andere Trommel 17 aufgeschoben, die mit einer eingeätzten Spirale 18 versehen ist.
Beide Ätzungen zusammen ergeben spiralförmig angeordnete Löcher, die zwar nicht quadratisch sind, jedoch sich gegenseitig ergänzen.
Bei der Einrichtung nach Fig. 10 ist anstatt der Trommel eine normale Spirallochscheibe 20 verwendet, auf deren Löcher das vom rotierenden Spiegel 3 auf einen feststehenden konischen Spiegel 19 geworfene Bild projiziert wird. Auch in diesem Fall lässt sich eine ausserordentlich kleine Abmessung für den Apparat erhalten, da für die feststehende Scheibe 20 ohne weiteres eine dünne, mit auf photographischem Wege hergestellten Löchern 21 versehene Glasscheibe benutzt werden kann.
Fig. 11 zeigt eine besonders zweckmässige Anordnung des optischen Teiles der Vorrichtung. Um die aus der räumlichen Entfernung des Prismas 9 vom Objektiv 2 sich ergebenden Lichtverluste zu
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Ständer 27 befestigt, der gleichzeitig als Lager für den Rotor 30 des das Prisma in Rotation versetzenden phonisehen Rades dient, wobei das Prisma in der Achse des Rotors angeordnet ist. Der Stator 28 des phonischen Rades ist ebenfalls im Ständer 27 befestigt. Ein anderes phonisches Rad 31 dreht den rotierenden Spiegel29, der die von der kreisförmigen Glimmlampe. ? durch die Löcher der Trommel : J. 3 durch- tretenden Lichtstrahlen zum Objektiv 2 leitet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Bildzerlegung und Bildzusammensetzung beim Fernsehen, dadurch gekennzeichnet, dass das Bild mittels eines rotierenden Spiegels auf eine feststehende Bildzerlegungsvorrirhtung geworfen bzw. von einer feststehenden Bildzusammensetzungsvorriehtung abgenommen wird.