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Resonanz-Fernseheinriehtung.
Bei den bis jetzt bekannten Fernseheinrichtungen werden die zu übertragenden Bilder auf mechanischem oder elektrischem Wege in einzelne Punkte bzw. Bildelemente zerlegt. Die Lichtstärke dieser Bildelemente wird vermittels Photozellen zur Auslösung von elektrischen Stromimpulsen benutzt, welche in einer bestimmten Reihen-und Zeitfolge an die Empfangsstationen geleitet werden. An den Empfangsstationen werden die einlangenden Stromimpulse in Lichtstrahlen, also Bildelemente, umgewandelt und zu Bildfläche zusammengesetzt. Damit ein Bild mittlerer Grösse an den Empfangsstellen mit genügender Deutlichkeit reproduziert werden kann, ist es erforderlich, dass das Bild in etwa 60.000 Punkte und jeder Punkt etwa 20mal pro Sekunde in Stromimpulse umgewandelt wird.
Werden nun die elektrischen Stromimpulse einzeln an die Empfangsstellen geleitet, wie es bei den bekannten Bildübertragungseinrichtungen fast durchwegs der Fall ist, so muss eine Reihe von Schwierigkeiten überwunden werden, ohne dass die nachstehend angeführten Nachteile vermieden werden können.
1. Die Einwirkungszeit der von einem Bildelemente reflektierten Lichtstrahlen auf die Photozellen ergibt sich aus den vorangeführten Zahlen mit etwa 1. 10-6 Sekunden. Nachdem die Zeitdauer der den einzelnen Bildpunkten entsprechenden Stromimpulse dieser Einwirkungszeit gleich sein muss,
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2. Die für die Umwandlung der Lichtstrahlen in elektrischen Strom verwendeten Photozellen, gleichgültig ob sie unter der Einwirkung des Lichtes direkt elektrischen Strom erzeugen, oder aber nur ihren elektrischen Widerstand ändern, benötigen für die diesbezügliche Zustandsänderung eine bestimmte Energiemenge. Bei der kurzen Einwirkungszeit der Lichtstrahlen auf die Photozellen wird die Energieausbeute derselben sehr gering, weshalb nicht nur die Lichtstärke bis an die äussersten Grenzen gesteigert, sondern noch besonders kräftige Verstärker angeordnet werden müssen.
Im Gegensatz zu den bestehenden Einrichtungen werden die Stromimpulse von grösserer Anzahl Bildelementen gruppenweise zu gleicher Zeit übertragen, wodurch die Einwirkungszeit der Lichtstrahlen und somit ihre Energieausbeute vergrössert, sowie die direkte Übertragung von Bildern der im Freien sich bewegenden Objekte und die Verwendung von Langwellen ermöglicht wird.
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verschiedene Töne, die zu gleicher Zeit in elektrische Schwingungen umgewandelt und an die Empfangsstellen übertragen werden, vermittels schwingender Vorrichtungen durch das Ohr einzeln wahrgenommen werden können.
Beispielsweise wird das zu übertragende Bild in 200 Gruppen zu je 50 Punkten, also insgesamt in 10. 000 Bildpunkte, aufgeteilt. Für jeden Punkt einer Gruppe ist im Sendeapparat eine Photozelle und eine elektrische Stromquelle von bestimmter Frequenz also zusammen 50 Photozellen und 50 Stromquellen mit verschiedenen Frequenzen (von etwa 300-14. 000 Perioden pro Sekunde) vorgesehen.
Die 50 Photozellen werden nebeneinander in einer Bildgruppe oder in beliebig zusammengestellten Gruppen angeordnet, so dass jede Photozelle mit der zugehörigen Stromfrequenz je einer Bildzeile von beliebiger Form und Länge entspricht. Das Bild eines im Freien sich bewegenden Objektes wird direkt oder vermittels eines Objektives auf einen beweglichen Spiegel oder Spiegelsystem projiziert, welcher das Spiegelbild auf die Photozellen reflektiert. Es kommen nur diejenigen Lichtstrahlen des Spiegelbildes zur Auswirkung, welche auf die Photozellen fallen. Die Gruppierung der Photozellen ist so angeordnet, dass bei Verdrehung des Spiegels oder Spiegelsystems um einen bestimmten Winkel,
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sämtliche Strahlen des Spiegelbildes an den Photozellen zur Auswirkung gelangen.
Jede Photozelle ist mit ihrer zugehörigen elektrischen Stromquelle in Reihe und alle zusammen parallel geschaltet. Die zu den Photozellen gelangenden Lichtstrahlen ändern je nach ihrer Lichtstärke den elektrischen Zustand der Photozellen und somit die Stärke des elektrischen Stromes, ohne aber die Periodenzahlen der einzelnen Stromquellen zu beeinflussen. Die resultierende Stromstärke aller parallel geschalteten Photozellen und Stromquellen wird ähnlich wie bei den Tonübertragungen verstärkt, einer Trägerwelle von beliebiger bei den Tonübertragungen üblichen Frequenz aufgedrückt und auf die sonst bekannte Weise vermittels Antennen zur Ausstrahlung gebracht.
Die bei den Empfangsstellen einlangenden elektrischen Wellen werden wie bei den bekannten Tonempfangsgeräten zuerst verstärkt und die Trägerwelle von den ihr in der Sendestation aufgedruckten Wellen getrennt. Diese Wellen werden verstärkt und einem Magnetsystem (Resonator) zugeführt. Das Magnetsystem ist mit einer Reihe von schwingenden Zungen ausgestattet, deren Eigenschwingungs- zahl je auf eine andere Frequenz abgestimmt ist. Die Anzahl der Zungen und ihre Eigenschwingungszahl ist so gewählt, dass jeder Photozelle der Sendestation je eine schwingende Zunge in der Empfangsstelle entspricht, wobei die Eigenschwingungszahl der Zunge auf die Frequenz der die betreffende Photozelle speisenden Stromquelle abgestimmt ist. Jede Zunge besitzt eine Öffnung, durch welche ein
Bündel Lichtstrahlen einer Lichtquelle hindurchgeht.
Die Zunge und die Lichtquelle sind so angeordnet, dass je nach der Stärke der Schwingungsamplituden der Zungen mehr oder weniger Lichtstrahlen durch die Öffnungen der Zungen durchgelassen werden. Das Zusammenwirken der Photozellen in der Sendestation mit den korrespondierenden Zungen in den Empfangsstellen erfolgt derart, dass bei den schwächer beleuchteten Photozellen die Zungen weniger und bei stärker beleuchteten mehr Licht- strahlen durchlassen. Die durch die schwingenden Zungen in ihrer Stärke gesteuerten Lichtstrahlen werden auf einen beweglichen Spiegel oder ein Spiegelsystem projiziert und von diesem auf eine
Mattscheibe reflektiert. Auf der Mattscheibe entsteht dann eine Gruppe von mehr und weniger stark beleuchteten Punkten, die bildlich der Gruppe von stärker und schwächer angeleuchteten Photozellen bei stillstehenden Spiegeln entspricht.
Die Bewegungen der Spiegel oder Spiegelsysteme in der Sende- station und den Empfangsstellen sind auf bekannte Weise synchronisiert und deren Geschwindigkeit so gehalten, dass die einzelnen Bildgruppen zu gleicher Zeit abgewechselt werden und auf den Matt- scheiben der Empfangsstellen die Nachbildungen der übertragenen Bilder entstehen.
Für die Übertragung von Bilder von Objekten in ihrer natürlichen Färbung werden in den Sende- stationen die zu übertragenden Bilder durch die ansonst bekannten Filter und Spiegel in mehrere
Bilder von je einer Grundfarbe zerlegt und für je eine Grundfarbe ein gesondertes System von Photo- zellen und Spiegeln vorgesehen. Die Empfangsapparate für farbige Bilder erhalten eine solche Anzahl von Magnetsystemen mit schwingenden Zungen und so viel verschiedenfarbigen Lichtquellen, als Grundfarben zur Übertragung gelangen. Die Apparate für die Übertragung von farbigen Bildern können auch so durchgebildet werden, dass die den verschiedenen Grundfarben entsprechenden Stromimpulse nicht zu gleicher Zeit, sondern eine Farbe nach der andern (abwechselnd) zur Übertragung gelangen.
Dadurch bleibt die Anzahl der Photozellen in der Sendestation und der Magnetsystem in den Empfangsstellen die gleiche wie bei Übertragungen von einfachen Bildern.
Bei der Erfindung sind die Periodenzahlen der von den zur Übertragung bestimmten Objekte reflektierten Strahlen und der den Photozellen zugehörigen Stromquellen vollständig unabhängig.
Ausserdem müssen die Objekte, wie bereits eingangs erwähnt, mit keinen besonders starken Lichtstrahlen angeleuchtet werden, auch unsichtbare Strahlen (infrarot und andere) können verwendet werden. Dadurch werden die sonst im Nebel oder Nacht unsichtbaren Objekte mit den Einrichtungen nach der Erfindung sichtbar gemacht.
In der Zeichnung sind Beispiele der Erfindung in vereinfachter Form dargestellt. Nach Fig. 1 werden die Lichtstrahlen a", b"des Objektes 1 durch das Objektiv 2 auf einen Spiegel 4 projiziert, welcher auf einem hebelartigen Gestell 3 befestigt ist und mittels des Synchronmotors 7 durch den Exzenter 6 und Hebel 5 in pendelnde Schwingungen versetzt wird. Durch das Pendeln des Spiegels 4 wird das Spiegelbild des Objektes 1 auf der Vorderplatte des Kastens 8 zwischen a', b'und a", b"bewegt, wobei die Lichtstrahlen eines Streifens bzw. einer Bildpunktgruppe des Spiegelbildes durch die Öffnung 9 die in einer Reihe auf einer Leiste angebrachten Photozellen 10 bestrahlen. In der Fig. 1 ist die Öffnung 9 als ein senkrecht zur Zeichenebene stehender Schlitz von der Breite eines Bildpunktes und der Länge einer Bildpunktgruppe angenommen.
Die Öffnung 9 kann als ein oder mehrere beliebig versetzte Schlitze ausgeführt werden, woraus sich die Anzahl und die Gestalt der zu gleicher Zeit auf die Photozellen wirkenden Strahlenbündel (Bildpunktgruppen) des Spiegelbildes ergibt. Die Anordnung der Photozellen 10 ist der Zahl und der Gestalt der Öffnung 9 angepasst (in Fig. 1 senkrecht zur Zeichenebene), so dass im gegebenen Zeitpunkte die Photozellen nur der Einwirkung einzelner Bildelemente direkt oder vermittels von Vergrösserungsgläsern unterliegen und bei Verschiebung des Spiegelbildes von a', b'auf a", b" sämtliche Bildelemente (bzw. Bildpunkte) des Objektes 1 die Photozellen 10 abgetastet haben. Die Stromquelle.
M, die in der Fig. 1 als Gleichstrom angenommen ist, wird etwa mit Hilfe mehrerer auf einer Achse aufgebauten Kollektoren 15, die durch einen Motor 18 angetrieben sind, in Wechselströme umgewandelt. Die einzelnen Kollektoren 15', 15"usw. bis 15/1 haben ver-
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schiedene Lamellenzahl, so dass von jedem Kollektor ein Wechselstrom anderer Periodenzahl entnommen wird, beispielsweise vom Kollektor 15'= 300, 15"= 350 usw. bis jJ"= 14.000 Perioden pro Sekunde, wobei n der Anzahl der Photozellen gleich ist. Bei der Anordnung eines pendelnden Spiegels 4, wie in der Fig. 1 beispielsweise gezeigt, erhält man soviel gleichlange Bildzeilen, als Photozellen eingebaut sind.
Für die äusseren Bildzeilen werden die in der Reihe tiefer und für die mittleren Bildzeilen die in der Reihe höher liegenden Frequenzen verwendet. Die Wiedergabe der Bilder wird hiebei dadurch beeinträchtigt (der mittlere Teil des Bildes kommt deutlicher zum Vorschein als die links und rechts oder oben und unten sich befindlichen Seitenteile), dass bei den seitlichen Teilen pro Längenelement (Längeneinheit) der Bildzeile eine geringere Anzahl von Perioden entfallen als bei den Bildzeilen des mittleren Teiles. Die minimale für die Bildübertragung noch ausreichende Frequenz beträgt hiebei etwa 2000 Perioden bei der Annahme der Bildzeilenlänge mit 100 mm 20maligen Bild- wechsei je Sekunde und bei einer Periode pro l t ? MK Bildzeilenlänge.
Die Jbrequenz kann aber bei der Wahl anderer Formen von Bildpunktgruppen beliebig vermindert werden, was aus dem weiteren Beispiele mit Spiegel 37 (Fig. 4,5 und 6) hervorgeht. Jede Photozelle 10 wird mittels eines Transformators 17 an den zugehörigen Kollektor angeschlossen. Der Transformator 17 besitzt nach Fig. 2 zwei primäre Wicklungen 37 und 88 und eine sekundäre Wicklung 89. Der Wicklungssinn der primären Wicklungen 37 und 38 ist einander entgegengesetzt gerichtet, wobei die eine Wicklung direkt und die andere über eine Photozelle an die betreffende Wechselstromquelle angeschlossen ist.
Dadurch wird erreicht, dass wenn auf die Photozelle ein starker Lichtstrahl eines Bildpunktes auffällt, der elektrische Widerstand der Photozelle 10 und somit die Stromstärke der mit der Photozelle in Reihe geschalteten primären Wicklung 88 vermindert bzw. bei schwachem Lichtstrahl verstärkt wird.
Die elektromotorische Kraft des Transformators ist von der Differentialwirkung der beiden primären Wicklungen 37 und 88 abhängig, u. zw. derart, dass die sekundäre Wicklung 39 um so grösseren Wechselstrom bei gleichbleibender Frequenz liefern wird, je geringer der Strom der Wicklung 38, also je grösser der Widerstand der Photozelle 10, oder je geringer die Lichstärke des auf die Photozelle einwirkenden Bildelementes
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werden nach Fig. 1 parallel geschaltet und die Komponente ihrer Ströme einem Verstärker 18 und einem Sender mit Antenne 20, die in der sonst bekannten Weise ausgeführt sind, zugeführt.
Die Fig. 3 zeigt in vereinfachter Ausführung den Empfangsapparat für die Wiedergabe der übertragenen Bilder nach der Erfindung. Die durch die Antenne 36 empfangenen Schwingungen werden in einem Apparat 35, der auf eine der bekannten Arten aufgebaut ist, verstärkt und von der Trägerwelle getrennt. Die von der Trägerwelle befreite Schwingung, die der Kompenente der von den Transformatoren (Fig. 1 : 17', 17" bis 17n) gelieferten elektrischen Ströme entspricht, wird zu dem Magnetsystem 25 geführt, welches mit schwingenden Zungen 26 (siehe auch Fig. 9 : 26', 26"bis 26") versehen ist, deren Anzahl n der Zahl der Photozellen 10 und Transformatoren 17 des Sendeapparates gleich ist.
Die Zungen 26 sind Resonatoren und sprechen daher nur auf eine bestimmte Frequenz entsprechend der durch den Kollektor 15 erzeugten Schwingung (Hilfsträgersehwingung) an. Die Lichtstrahlen 24 des Beleuchtungskörpers 21 werden direkt oder vermittels eines oder mehrerer Schirme 22 und Objektive 23 in einen Streifen (Bildzeile) bzw. in einen oder mehrere Lichtkegel von beliebigem Querschnitt geformt und durch die Öffnungen 27 (gegebenenfalls auch Spiegel) der Zungen 26 auf den Spiegel 30 und von dort auf die Mattscheibe 31 geworfen.
Die Öffnungen 27 der Zungen 26 spalten den Lichtstrahl entsprechend der Anzahl der Bildelemente pro Gruppe oder Bildzeile in einzelne Bildstrahlelemente und verändern ihre Lichtstärke durch das stärkere oder schwächere Schwingen der Zungen 26, da bei stärkerem Schwingen weniger und bei schwächerem Schwingen der Zungen mehr Lichtstrahlen pro Zeiteinheit durch die Öffnungen durchgelassen werden. Die gesteuerten Lichtstrahlen werden vom Spiegel 30 auf Mattscheibe 31 projiziert, wo sie eine Zeile oder Gruppe von mehr oder weniger stark beleuchteten Punkten zur Abbildung bringen. Der Spiegel 30 ist ähnlich wie der Spiegel 4 des Sendeapparates (Fig. l) angeordnet, mit welchem er in synchroner Bewegung durch den Motor 34 vermittels des Exzenters 33 und der Hebel 29 und 32 gehalten wird.
Durch die pendelnde Bewegung des Spiegels 30 wird der gesteuerte Lichtstrahl 24 auf der Mattscheibe 81 von a-b und umgekehrt verschoben, wo entsprechend der mehr oder weniger stark beleuchteten Punkte das Bild des Objektes 1 zum Vorschein kommt.
Die Fig. 6 zeigt eine andere Anordnung des Spiegels 4, Fig. 1, und des Spiegel 30, Fig. 3, bei welcher je ein mit synchroner Drehzahl rotierender Spiegel 37 mit einer krummen (konvex-konkaven)
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in der y-Achse konvex ausgeführt, der synchrone Antrieb erfolgt durch den Motor 38 in der s-Achse.
Die Fig. 4 zeigt schematisch den Spiegel 37 von der y-z-Ebene aus gesehen und die Fig. 5 denselben Spiegel jedoch um 45 um die Achse z verdreht. Mit der Verdrehung des Spiegels 37 um einen Winkel 45 verdreht sich das von ihm reflektierte Spiegelbild 40 des Objektes 39 um einen Winkel von 90 , was aus der Verfolgung der beiden Zeichnungen Fig. 4 und 5 entnommen werden kann. Der konvex-konkave Spiegel 37 hat demnach die Eigenschaft, dass bei seiner Drehung mit einer Umdrehungszahl n das von ihm reflektierte Spiegelbild mit einer doppelten Umdrehungszahl 2 n gedreht wird. Bei Verwendung der konvex-konkaven Spiegel 37 an Stelle der in Fig. 1 und 3 angegebenen Spiegel 4 bzw. 30 erfolgt
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die Wiedergabe des Bildes nicht durch Verschiebung der Bildzeilen oder Bildpunktgruppen, sondern durch ihre Verdrehung.
Es entstehen hiebei im Gegensatz zu dem Beispiele nach Fig. 1 mit Spiegel 4 Bildzeilen von kreisförmiger Form und verschiedener Länge, also konzentrische Bildzeilenkreise mit dem Umfange von etwa 2-600 mon Länge und darüber. Die Frequenzen (der Hilfsträgerschwingungen) werden so gewählt, dass den Bildzeilenlreisen mit grösserem Umfange höhere und den mit kleinen Umfangslängen niedrigere Frequenzen entsprechen, wodurch eine gleichmässige Wiedergabe des Bildes erzielt
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noch ausreichende Frequenz der Hilfsträgerschwingungen der Photozellen bis auf etwa 20 Perioden herabgesetzt wird.
In der Fig. 7 ist ein Spiegelsystem 41 dargestellt, bei welchem mehrere flache oder gekrümmte Spiegel 42 zahnradartig angeordnet sind.
Die Fig. 8 zeigt die Photozellen 10', 10"bis und die Fig. 9 die schwingenden Zungen 26', 26" bis 26n von der Ebene der auffallenden Lichtstrahlen aus gesehen.
Die Fig. 10 zeigt das Magnetsystem 25 (aus Fig. 3) mit für jede Zunge 26', 26" bis 26n getrennten Magneten 25', 25"bis 25", deren Wicklungen mit Hilfe der Kondensatoren 42', 42"bis 42"und Induktionsspulen 43', 43"bis 43"elektrisch auf die den einzelnen Bildelemente entsprechende Frequenz abgestimmt sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Fernsehen od. dgl., dadurch gekennzeichnet, dass jedem der zu einer Gruppe zusammengefassten Bildpunkte eine Frequenz zugeordnet wird, die mit den Frequenzen der übrigen Bildpunkte derselben Gruppe zu einer Summenschwingung zusammengesetzt wird.