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Die Erfindung betrifft eine Tonaufzeichnungslampe zur Aufnahme von Tonfilmen. Die bisher verwendeten Glimmlampen zur photographischen Aufnahme von Tönen haben den Nachteil, dass sie eine hohe Spreehstromleistung zum Steuern der Glimmentladung erfordern. Dies führt zu einer ausserordentlich geringen Lebensdauer der Lampe, so dass diese bei einzelnen Ausführungsformen nur wenige Betriebsstunden beträgt.
Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet eine Tonaufzeichnungslampe mitdreiElektroden, mit einer Glühelektrode und Metalldampffüllung. bei der das Glimmlicht durch die äusserst schwachen Sprechwechselströme eines Mikrophons gesteuert werden kann, ohne dass eine Verstärkung dieser Ströme erforderlich ist. Das wesentliche Merkmal der neuen Tonaufzeichnungslampe liegt darin, dass die Glüh- elektrode kreis-oder halbkreisförmig um die stabförmige zweite Elektrode angeordnet ist und diese beiden Elektroden von der dritten Elektrode schirmförmig umgeben sind. Diese Elektroden sind von einem Glaskolben umschlossen, der mit unter Druck stehenden Metalldämpfen, z. B. Quecksilberdampf, angefüllt ist.
Durch Anschliessen einer Gleichspannung wird eine punktförmige Glimmentladung um. die Anode erzielt. Der Heizfaden der Glühelektrode ist vorteilhaft in Form einer Drahtsrirale ausgebildet, die kreisförmig oder halbkreisförmig gebogen ist. Die stabförmige Elektrode. deren Spitze etwa im Mittelpunkt des Kreisbogens der Glühelektrode liegt, ist von einem Quarz- oder G1asr hrchen umschlossen,
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Elektrode und der Glühelektrode ist ein mit einem Loch versehener Schirm, der die dritte Elektrode bildet, angeordnet. Dieser Schirm ist vorteilhaft als Zylinder ausgebildet, der verhindern soll, dass seitliches Nebenlicht bei der Glimmentladung entsteht.
Der Glaskolben kann an Stelle von Quecksilberdampf auch mit einem andern Metalldampf gefüllt sein. je nach der gewünschten Farbe des zu erzielenden Glimmlichtes.
Bei der erfindungsgemässen Anordnung der drei Elektroden kommt es hauptsächlich auf die Glühemission an, deren Zweck es ist, die Umgebung der GK. helektrode zu ionisieren, um die Glimmli (ht- bildung auch schon bei niederer Spannung herbeizuführen. Die kreisförmige Anordnung der Glühelektrode möglichst eng um die Anode bewirkt zwar eine Zusammenziehung des sich um die stabförmige Elektrode bildenden Glimmlichtes und eine leichte Steuerbarkeit der Lampe durch die Sprechwechselströme. jedoch sind die Bedingungen für die Aussendung eines starken Elektronenstromes von der Glühelektrode zur Gegenelektrode nicht besonders günstig.
Eine Verbesserung der Ausstrahlung lässt sich dadurch erzielen, dass die Oberfläche der Emissionsschicht der Glühelektrode vergrössert wird. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, dass der Glühfaden der Gli'helektrode, der aus dem üblichen Material, z. B. aus Wolfram, bestehen kann, von einer Nickeldrahtsrirale umgeben wird, auf die die Emissionssehicht aufgetragen wird. Gemäss der Erfindung wird eine besonders günstige Vergrösserung der Oberfläche der Glühelektrode dadurch erzielt, dass diese Spirale aus einem hochkant um den Gli'hfaden gewickelten Metallband besteht. Das aus Nickeldraht oder einem ähnlichen nicht oxidierenden Material bestehende Metallband wird vorteilhaft in feinen Windungen um den Glühfaden der Glühelektrode gewickelt.
Auf der Oberlläche dieser Spirale ist das Emissionsmaterial, vorteilhaft Barium bzw. Bariumoxyd, aufgetragen. Diese Ausführung der Gli ; helektrode hat den weiteren Vorteil, dass die Stärke des Elektronenstromes im weiten Umfange regelbar ist.
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Die neue Tonaufzeichnungslampe wird in einer besonderen Schaltung verwendet, die darin besteht. dass durch eine zwischen der Gli'helektrode und der stablörmigen Elektrode geschaltete Batterie, deren positiver Pol auch mit der Schirmelektrode verbunden ist, eine punktförmige Glimmlichtentladung an der Elektrode hervorgerufen wird, die durch die Wechselspannung zur Erzeugung der photographisch auf den Filmstreifen aufzunehmenden Helligkeitsschwankungen gesteuert wird.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung soll diese an Hand der Zeichnungen an einigen Ausführungs- beispielen beschrieben werden.
In Fig. 1 ist die erfindungsgemässe Tonaufzeichnungslampe in schematischer Darstellung'veranschaulicht. Fig. 2 zeigt eine Ansicht der Lampe von oben. wobei die ebene Fläche des Schirmes weggeschnitten gedacht ist. In Fig. 3 ist die Grundschaltung der Tonaufzeichnungslampe veranschaulicht.
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und in Fig. 5 im Schnitte durch den Glühfaden veranschaulicht. Die Fig. 6-12 stellen Abänderungen der Schaltung dar.
Mit Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 ist der Aufbau der Tonaufzeichnungslampe folgender :
Die drahtförmige Elektrode a ist von einem dünnen Glas- oder Quarzröhrchen b umgeben. das die Elektrode selbst um einige Millimeter überragt. Die Glühelektrode e ist in Form einer Drahtspirale halb- kreisförmig oder in einem fast vollständig geschlossenen Kreise um das Röhrchen b der Spitze* der Elektrode a herum gelegt. Einige Millimeter über der Spitze der Elektrode a und der Glühelektrode c ist ein mit einem Loch d versehender Schirm d als dritte Elektrode angeordnet.
Der Schirm d hat die Form eines Zylinders erhalten, der die Elektrode a und die Glühelektrode c umgibt, um Nebenlicht abzuschirmen. während die punktförmige Glimmentladung an der Elektrode a durch die Öffnung f !'ausgenutzt werden kann. Der Glaskolben e ist unter Druck mit Quecksilber- oder einem andern Metalldampf angefüllt.
Die Anschlüsse der Elektroden werden in der üblichen Weise ausgeführt. Da diese Ausführungen bekannt sind, ist von einer Darstellung in Fig. 1 abgesehen worden. Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung ist folgendermassen beschaffen :
Der Anschluss der Wechselspannung der Sprechströme erfolgt mit Hilfe eines Transformators. dessen Sekundärwicklung/* einerseits direkt an die stabförmige Elektrode a und anderseits über einen Blockkondensator g von verhältnismässig hoher Kapazität an die Glühelektrode e angeschlossen wird. Mit t ist die Heizbatterie für die Glühelektrode bezeichnet.
Zur Erzeugung der Glimmlichtentladung dient die Batterie k, die einerseits mit der Elektrode a, anderseits über den Regulierwiderstand h mit der Glühelektrode c verbunden ist. Dabei ist der Minuspol der Heizung mit dem Pluspol der Spannungsbatterie verbunden. Der Schirm il ist hinter dem Regulierwiderstand h zwecks Vermeidung von Heiz- stromverlusten mit der Glühelektrode e verbunden. Dadurch erhält der Schirm d eine positive Spannung.
Vorteilhaft wird zwischen dem Schirm und seinem Anschluss mit der Glühelektrode ein Sicherheitswiderstand eingeschaltet, der in Fig. 3 nicht dargestellt ist. Dieser Widerstand kann in den Sockel der Lampe eingebaut sein. Durch den Regulierwiderstand A kann der Ruhestrom für die Glimmlichtentladung auf jeden gewünschten Grad der Ruheschwärzung eingestellt werden. Die schwachen übergelagerten Spreehwechselströme bewirken dann, je nach der Tonhöhe eine Steuerung des Glimmlichtes nach oben oder nach unten. Der Ruhestrom muss so eingestellt werden, dass bei den tiefsten Tönen, z. B. bei den tiefsten Bässen, kein Auslöschen des Glimmlichtbogens durch Übersteuern erfolgt.
Die Glühelektrode mit Emissionsmaterial ist gemäss den Fig. 4 und 5 wie folgt ausgeführt.
Der beispielsweise aus Wolframdraht bestehende Glühdraht der Glühelektrode 1 ist zu einem fast geschlossenen Kreis gebogen, in dessen Mitte die Elektrode 2 senkrecht zu dieser Kreisfläche angeordnet ist. Die drahtförmige Elektrode 2 ist, wie schon bei Fig. 1 angegeben wurde, von einem Quarzrchrchen. 3 umgeben. Der Glühdraht 1 ist von einem hochkant gewiekelten Metallband 4 umgeben, das in Fig. 4 nur an einigen Stellen im Schnitt angedeutet ist. Fig. 5 lässt die Aufbringung des Metallbandes auf den Glühdraht 1 erkennen. Die OberHäche dieser Bandspirale 4 ist mit der Emissionssehicht versehen. An den Enden des Glühdrahtes 1 sind die Zuleitungen a für den Heizstrom angeschlossen.
Durch die Vergrösserung der emittierenden Fläche der Glühelektrode wird noch der grosse Vorteil der leichteren Regu- lierung des Elektronenstromes dadurch erreicht, dass die Erhitzung bzw. das Glühen der die Emissionsschicht tragenden Spirale von innen nach aussen abnimmt, so dass bei einer ganz geringen Heizung des Glühfadens eine ebenfalls ganz geringe Elektronenaussendung erfolgt. Diese Anordnung hat es erst möglich gemacht, eine Tonaufzeichnungslampe konstruktiv auszubilden, die in dem weiten Verhältnis von etwa 10 bis 1000 Milliampere belastet werden kann.
Beim Betrieb der Lampe ist zu beachten, dass die Glühelektrode immer die unbedingt nötige Heizspannung und Stromstärke erl ält, da bei zu grosser Stromstärke eine Elektronen-Rückwanderung eintritt, die zu einer schnellen Zerstörung der das Emissionsmaterial tragenden Spirale der Glühelek- trode führt.
Um die Lichtintensität der Tonaufzeichnungslampe dem zur Verwendung kommenden Filmmaterial anzupassen, wird gemäss der Erfindung eine besondere Regelungsart vorgesehen, die darin besteht. dass die Gleichspannung für die Bildung des Ruhestromes, dessen Stromkreis an die Anode und Kathode gelegt wird, erhöht oder vermindert wird. Je nach der Empfindlichkeit der Filmschicht wird also die
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Spannung für die Glimmliehtentladung zur Erzielung der Ruheschwärzung eingestellt.
Damit die Tonlampe auf jeden Fall ihre Empfindlichkeit und leichte Steuerbarkeit durch die Sprechströme beibehält, wird eine entsprechende Regelung des Heizstromes der Glühelektrode vorgesehen, die gleichzeitig mit der Erhöhung oder Verminderung des die Ruheschwärzung bestimmenden Gleichstromes bzw, der von der Emissionssehicht ausgesendeten Elektronenstrome ebenfalls verstärkt oder abgeschwächt wird.
Bei nicht aufeinander abgestimmten Verhältnissen zwischen der Heizstromstärke und den ausgesendeten Elektronenströmen der Glühelektrode wurde die Tonaufzeichnungslampe zu Verzerrungen neigen, da
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besonderen Hilfsanschluss an der Lampe oder durch gewisse Schaltungsanordnungen vermieden. Nach der ersten Art wird die um die stabförmige Elektrode 2 kreisförmig angeordnete GIChelektrode 1 in der Mitte angezapft und an dieser Stelle der Stromkreis der aufzunehmenden Sprechwellen angeschlossen.
Praktisch hat sich diese Schaltungsanordnung als sehr wirksam erwiesen, da auf diese Weise eine Bevorzugung der Modulation nach der oberen oder nach der unteren Seite vermieden wird. In Fig. 6 ist diese Schaltung dargestellt.
An die Enden 5 des Heizfadens der Gliihelektrode 1 wird die Heizstromquelle 6 angeschlossen.
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mit der Leitung 8, an die der Sprechstromkreis, enthaltend die Sekundärwicklung 9 des Sprechstrom- Übertragers 10 und einen Kondensator 11, angeschlossen ist. Parallel dazu ist eine Batterie 12 mit ihrem
Regelungswiderstand 1. 3 geschaltet. An Stelle dieser Parallelschaltung ist auch eine Hintereinanderschaltung der Batterie 12 mit dem Sprechstromkreis möglich, der mit der stabförmigen Elektrode. 3 verbunden ist. Der Schirm 14 der Lampe, der vorteilhaft in Form eines Zylinders die Glühelektrode 1 umgibt, um Nebenlicht abzuschirmen, erhält seine positive Vorspannung über einen regelbaren Widerstand 15, der an den positiven Pol der Heizbatterie 6 angeschlossen ist.
Der Regulierwiderstand für den Heizstrom ist mit 21 bezeichnet.
Der Schirm 14, der durch seine positive Ladung ein Zurückdrücken des sich um die Elektrode 2 bildenden Glimmlichtes bewirkt, wobei seine kreisförmige Öffnung die Ausnutzung des punktförmigen Glimmlichtes für die photographische Aufzeichnung zulässt, muss ebenfalls je nach der angelegten Gleichspannung 12 zwischen der stabförmigen Elektrode 2 und der kreisbogenförmigen Glühelektrode 1 in seiner positiven Aufladung reguliert werden können, um das Zusammendrücken des Glimmlichtes nur auf das äusserste notwendige Mass zu bewirken. Als praktisch hat sich dann das Einschalten eines regelbaren Widerstandes 15 ergeben, der mit dem Regulierwiderstand der GIÜhkathodel1heizung gekuppelt werden kann.
In den Fig. 7-10 sind andere Schaltungen veranschaulicht, durch die ebenfalls eine einseitige
Beeinflussung des Ruhestromes durch den Heizstrom der Glühelektrode und eine Bevorzugung der Mo- dulation nach der einen oder andern Richtung vermieden wird. Bei diesen Schaltungen, die eine besondere
Ableitung von der Mitte des Heizdrahtes der Glühelektrode nicht erforderlich machen, erfolgt die Zuleitung des Sprechstromes symmetrisch an die Glühelektrode zur Erzielung eines ausgeglichenen Potentials mit Hilfe eines galvanischen, kapazitiven oder induktiven Kopplungswiderstandes. Nach Fig. 7 wird das eine Ende der Sekundärwicklung 9 des Sprechstromübertragers 10 an die stabförmige Elektrode 2 angeschlossen.
Das andere Ende wird an einen Kondensator 11 angeschlossen, während die Anschluss- leitung 18 des Sprechstromkreises mit dem einstellbaren Mittelpunkt eines Widerstandes 16 verbunden wird, der parallel zur Glühelektrode 1 geschaltet ist. Die übrige Ausführung der Schaltung stimmt mit der gemäss Fig. 6 überein.
An Stelle des Widerstandes 16 kann gemäss Fig. 8 eine unterteilte Kapazität treten, die z. B. aus zwei gleich grossen Kondensatoren 17 a, 17 b gebildet wird. Es ist auch möglich, den galvanischen Widerstand und die Kapazität zusammen in Parallelschaltung zu verwenden, wie in Fig. 9 veranschaulicht ist.
Parallel dem Widerstand 16 sind zwei gleiche Kondensatoren 17 a. 17 b geschaltet, deren Verbindungspunkt durch die Anschlussleitung 18 des Spreehstromkreises mit dem verstellbaren Mittelanschluss des Widerstandes 16 verbunden ist.
Wenn in bestimmten Fällen die Heizung der Gliihelektrode durch Wechselstrom erfolgen kann. lässt sieh nach Fig. 10 die Sekundärspule 19 des Netztransformators 20 dadurch mit dem Sprechstromkreis verbinden, dass dessen Zuleitung 18 an die Mitte der Sekundärspule 19 gelegt wird. Bei allen diesen Schaltungen kommt es darauf an, den Sprechstrom derart an die Glühelektrode zu führen, dass deren beide Enden das gleiche Potential der Spreehstromwellen erhalten.
Die in den Fig. 11 und 12 dargestellten Schaltungen zeigen Abänderungen, durch die verbesserte Wirkungen bei der Tonaufzeichnung erreicht werden, und besitzen hauptsächlich folgende neuen Merkmale.
Die stabförmige Elektrode, die als Steuerelektrode wirkt, ist an den positiven Pol der die Glimmlichtentladung zwischen ihr und der Glühelektrode erzergenden Batterie angeschlossen.
Die als Schirm wirkende Hilfselektrode erhält ihre positive Spannung aus der Glimmentladungsbatterie.
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die mit Schirm bezeichnet wird, untergebracht. Die Elektrode 2 ist von einem Glas-oder QuarzrLhr- chen 3 umgeben und steht nur mit einem kurzen Teil ihres oberen Endes hervor. Die Glrhelektrode 1 ist in gleicher Weise, wie schon oben besprochen wurde, kreisförmig gebogen und um das Ende der stabförmigen Elektrode 2 angeordnet. Die Gli'. helektrode und die Elektrode 2 sind vom Schirm 14, der zylindrisch gestaltet ist, umgeben, auf welche Anordnung schon hingewiesen worden ist. Die im Schirm 14 befindliche Öffnung gegenüber dem Ende der stabförmigen Elektrode 2 ist mit 23 bezeichnet.
In den Stromkreisen der Fig. 11 und 12 bedeuten 6 die Heizbatterie, 12 die Batterie zur Erzeugung des Glimmlichtes und 10 den Übertrager, an dessen Primärwicklung der Stromkreis der aufzunehmenden Spreehstromwellen angeschlossen wird.
Bei dem Stromkreise nach Fig. 11 ist die Sekundärspule 9 des SprechweIIen-Ubertragers JM parallel zum Anschluss der Glimmlichtbatterie 12 geschaltet, während Fig. 12 die Hintereinanderschaltung der Sekundärspule 9 mit der Batterie 12 zeigt. Die sonstige Ausführung der beiden Schaltungen weist keinerlei Unterschiede auf. Von der Anschlussleitung der Elektrode 2, die vom positiven Pole der Batterie 12 kommt, ist ein Widerstand abgezweigt, über den eine Verbindung mit dem Schirm 14 hergestellt wird.
Dieser erhält daher ein positives Potential, das aber etwas niedriger ist als das der Elektrode 2. Die zwischen dem Widerstand 24 und dem Schirm 14 abgezweigte Leitung 26 stellt über einen Blockkondensator 25 eine Verbindung mit der Anschlussleitung 18 des Sprechwellenstromkreises auf der Seite der Glühelektrode 1 her. An Stelle der einseitigen Verbindung des Sprechwellenstromkreises mit der GIf. helektrode kann auch eine symmetrische Verbindung in der Art treten, wie sie in den Fig. 7-10
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Beim Glühen der Elektrode 1 entsteht um die Elektrode 2 eine Wolke reiner Glimmlichtentladung.
Je nach der Länge des aus dem Quarzröhrchen 3 herausragenden Teiles der stabförmigen Elektrode zieht sich die Glimmlichtentladung an deren metallisch freiem Teil entlang und wird bei Verlängerung des freien Elektrodenteiles wegen des abnehmenden Widerstandes schwächer. Praktisch ist es daher günstig, den freien Teil der Elektrode möglichst kurz zu machen. Durch das Verkürzen des freien Teiles der Elektrode konzentriert sich die Glimmentladung immer mehr kugelförmig um das Ende der Stabelektrode, und der Widerstand wird grösser.
Würde der die Stabelektrode und die Glühelektrode umgebende Schirm 14 negativ geladen, dann zieht sich die von der Stabelektrode zur Glühelektrode übergehende Glimmlichtentladung stark nach dem Schirm hin, der Widerstand wird geringer und die ganze Lichtwirkung verllacht. Durch die positive Ladung des Schirmes 14 hingegen wird das Glimmlicht 1I0rh mehr um das Ende der Stabelektrode zusammengedrückt und sprüht durch die im Schirm 14 angebrachte Öffnung 25 (zentrisch zum Ende der Elektrode 2), infolge der in diesem Raum fehlenden positiven Ladung. etwas heraus. Dadurch wird der Eindruck hervorgerufen, als ob das Ende der drahtförmigen Elektrode einen einzigen glühenden und leuchtenden Punkt, ähnlich dem Krater einer Bogenlichtkohle, bilden würde.
Der Unterschied gegenüber der Schaltung nach Fig. 3 liegt darin, dass die positive Ladung des Schirmes 14 über einen Widerstand 24 vom positiven Pol der Glimmlichtbatterie 12 entnommen wird. Durch diese Schaltung wird die oben angegebene Wirkung erzielt, dass eine Zusammenballung des Glimmlichtes um das Ende der Stabelektrode eintritt.
Wird der Widerstand 24 überbrückt oder kurzgeschlossen, so zündet die Lampe zwar leicht, aber das Glimmlicht wird zu stark um die Stabelektrode zusammengedrückt. Dadurch wird nicht die für die optische Abbildung erforderliche Punktlichtbildung erzielt und das Steuern der Lampe durch die Srrechstromwellen erschwert. Man kann sich dies so erklären, dass die starke Glimm1Ïchtbildung an der Stabelektrode, die als Steuerelektrode wirkt, durch die Sprechwellen nicht hinreichend moduliert wird.
Würde der Widerstand 24 ganz weggelassen, wodurch der Schirm das positive Potential verlieren würde, so sprüht nach dem Zünden, das erst durch einen Kurzschluss an Stelle des Widerstandes 24 herbeigeführt werden muss, das Licht durch die Öffnung 23 des Schirmes. 14 hindurch und verilacht und ist ebenfalls zur optischen Abbildung ungeeignet. In diesem Falle ist die Lampe zu leicht steuerbar und neigt zu Verzerrungen, je tiefer die Tonlage ist. Durch den Widerstand 24 wird ein günstiger mittlerer Zustand geschaffen, bei dem die Mängel der extremen Fälle vermieden werden.
Von Bedeutung ist für die Wirkung der er'indungsgemässen Schaltung, dass auch der Schirm 14 Sprechwechselstrom erhält. Es würde nämlich sonst eine nicht gesteuerte Glimmstrecke zwischen der Elektrode 2 und dem Schirm 14 entstehen, durch die die Helligkeitsschwankungen des Aufnahmelichtes beeinträchtigt würden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Tonaufzeichnungslampe mit Metalldampffüllung und drei Elektroden, darunter eine Glühelektrode, dadurch gekennzeichnet, dass die Gli ; helektrode (c) kreis- oder halbkreisförmig um eine stabförmige Elektrode (a) angeordnet ist und beide (a, c) von der dritten Elektrode schirmförmig um- geben sind.