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Verfahren und Vorrichtung zum Fernsehen.
Um einem LichtbÜndel die erforderliche Abtastbewegung zu erteilen, ist es bekannt, bewegliche optische Teile, wie Spiegeltrommeln, Nipkowscheiben u. dgl., zu verwenden. Diese Verfahren erfordern Teile, die mit sehr hoher Geschwindigkeit umlaufen. Weiters ha. ben die bekannten Verfahren den Nachteil, dass die Bildzeilenfrequenz bzw. die Zeilenzahl der Abtastung nicht ohne weiteres geändert werden kann. Andere Abtastverfahren vermeiden diese Nachteile durch Verwendung'eines beweglichen Elektronenbündels, jedoch sind hiebei hohe elektrische Spannungen erforderlich, ausserdem muss der ganze Vorgang im Vakuum stattfinden. Es ist auch bekannt, den Kerreffekt zur Bewegung des sich aus der Doppelbrechung ergebenden ausserordentlichen Strahles zu verwenden, jedoch ist die sich ergebende Bewegung nur klein.
Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Bildabtastung, welche die Verwendung schnell bewegter Teile vermeidet. Weiters soll eine leichte Änderungsmoglichkeit für die Zeilenwechselfrequenz geschaffen und die Synchronisierungsschwierigkeiten der bekannten Verfahren sollen vermieden werden.
Die Erfindung geht von einem bekannten Verfahren zur Erzeugung einer Abtastkomponellte für Fernsehvorrichtungen mit durchsichtige, eine Flüssigkeit enthaltender Zelle aus, in welcher wandernde hochfrequente Druckwellen erzeugt werden, durch die ein Lichtbündel hindurchgeführt
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und einem zweiten Teil, der von dieser Richtung abgelenkt ist. Einer dieser Teile wird hiebei zur Erzeugung eines Bildes der Wellen auf der abzutastenden Oberfläche ausgewählt.
Die Erfindung besteht darin, dass elektrische Impulse von Bildzeilenfrequenz zur Steuerung entweder der Zeitdauer der Beleuchtung oder der wirksamen Länge der Wellen oder beider derart verwendet werden, dass die Elementarflächen einer Linie der abzutastenden Oberfläche periodisch und augenblicksweise mit Zeilenfrequenz entweder gleichzeitig oder aufeinanderfolgend beleuchtet werden.
Mit ändern Worten : Die Bewegung der Wellen wird zur Erzeugung der Abtastkomponente verwendet, so dass es möglich ist, die Benutzung eines mechanischen, die schnelle Abtastkomponente erzeugenden Teiles zu vermeiden. Die Bewegung der Wellen kann, wie dargelegt, auf verschiedene Weise ausgenutzt werden, z. B. :
1. Man lässt die Wellen, welche die Bildpunkte darstellen, sich bewegen, bis eine vollständige Bildzeile in der Zelle wiedergegeben wird. In diesem Augenblick wird die Zelle durch einen Lichtblitz beleuchtet, so dass eine vollständige Bildzeile auf den Schirm projiziert wird. Die Wellen setzen ihre Bewegung fort, bis die nächste Zeile in der Zelle wiedergegeben wird : in diesem Augenblick wird ein zweiter Lichtblitz erzeugt usw.
Die für dieses Verfahren erforderliche intermittierende Lichtquelle wird durch die Zeilensynchronisierungsimpulse gesteuert, die aus den übertragenen Signalen abgeleitet werden.
2. Die Wellen in der Zelle stellen keine Bildpunkte, sondern einen einzigen Abtastpunkt dar.
Dies wird dadurch herbeigeführt, dass sehr kurze unzusammenhängende Wellengrnppen erzeugt werden, die durch die empfangenen Zeilensynchronisierungsimpulse gesteuert werden. In diesem Falle wird eine konstante Lichtquelle verwendet und im Falle eines Fernsehempfängers die Intensität des Lichtbündels mittels eines Lichtmodula, tors gesteuert.
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Hochfrequenzschwingungen auf einen sehr niedrigen Wert herabgesetzt sind : die Wirkung eines jeden Synchronisierungsimpulses ermöglicht dann die Erzeugung einer kurzen Gruppe von Schwingungen (Fig. 6). DerAusgangskreis des Modulators ist an die Klemmen des Kristalle der Zelle22 angeschlossen, so dass kurze, unzusammenhängende Gruppen von Wellen in der Flüssigkeit der Zelle erzeugt werden.
An Hand der Fig. 4 und 5 sind im folgenden der Verstärker und der Formgebungskreis 29
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besitzen. Die Zeilensynchronisierungsimpulse, welche dem Gitter der Röhre V1 zugeführt werden, besitzen die durch die Kurve 1 in Fig. 5 veranschaulichte Form. Der Anodenkreis dieser Röhre enthält einen Widerstand 33 und einen Kondensator 3 : Z in Parallelschaltung. Jeder der rechteckig verlaufenden Impulse ladet den Kondensator 32 auf, der sich dann durch den Widerstand 83 hindurch entlädt. Durch geeignete Auswahl der Zeitkonstanten des Kreises 32. 33 wird die Ladezeit gleich der Entladezeit gemacht, so dass die dem Gitter der Röhre V2 zugeführten Signale die durch die Kurve 11 in Fig. 5 veranschaulichte dreieckige Form erhalten.
Das Gitter dieser Röhre erhält eine negative Vorspannung, deren Wert durch den veränderlichen Widerstand 1 geregelt werden kann. Diese Vorspannung kann so eingestellt werden, dass die Röhre F2 nur den oberen Teil der dreieckig verlaufenden Impulse überträgt, z. B. den Teil oberhalb der gestrichelten Linie in Kurve II der Fig. 5. Infolgedessen werden die dem Gitter der Röhre Vg zugeführten Impulse den durch die Kurve 111 der Fig. 5 dargestellten Verlauf besitzen. Die Röhre r 3 wirkt als Verstärker, der Verlauf der Impulse in ihrem Ausgangskreis
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werden ; dies Verhältnis wird kleiner, wenn die negative Vorspannung am Gitter der Röhre V2 ver- grössert wird.
In Fig. 6 ist die dem Kristall der Zelle 22 zugeführte Hochfrequenzwelle veranschaulicht.
Wie ersichtlich, ist die normale Amplitude der Welle so klein, dass sie vernachlässigt werden kann, die Amplitude wächst jedoch sehr stark jedesmal, wenn ein Impuls an den Modulator 30 gelangt.
Jede Gruppe von in der Flüssigkeit der Welle : 2 : 2 erzeugten Wellen erzeugt ein Interferenzmuster, dessen mittleres Bild durch die Blende 23 abgeschirmt wird, während das Licht der Seitenbilder durch die Linse 24 gesammelt und auf den Schirm : 26 geworfen wird. Auf diese Weise wird auf dem Schirm 26 ein Liehtfleek gebildet, dessen Grösse von der Länge des Wellenzuges in der Flüssigkeit abhängt. Dieser Lichtfleck bewegt sich mit einer Geschwindigkeit über den Schirm, die von der Bewegungsgeschwindigkeit der Wellen in der Flüssigkeit der Zelle abhängt. Die Zelle wirkt daher in ähnlicher Weise wie ein mit einem Schlitz versehener undurchsichtiger Schirm, dessen Schlitz sich parallel zur Achse der Spiegeltrommel 26 bewegt.
Auf diese Weise werden Elementarflächen des Schirmes, die den ursprünglichen Bildelementen entsprechen, augenblicksweise beleuchtet. Eine nach diesem Grundsatz arbeitende Zelle ist im folgenden als"Wellenschlitzzelle"bezeichnet. Die Länge der Zelle 22 ist so in bezug auf die Natur der Flüssigkeit der Zelle s gewählt, dass eine Wellengruppe den Kristall in dem Augenblick verlässt, in welchem die vorhergehende Gruppe das obere Ende der Welle 22 erreicht hat. Auch der Wert des Widerstandes 33 ist zweckmässig so eingeregelt, dass das Verhältnis der Länge einer Wellengruppe zur Länge der Zelle gleich dem Verhältnis der Länge eines Bildelementes zur Länge der Bildzeile ist.
Das erstgenannte Verhältnis bestimmt das Mass der Bildauflösung, deren der Empfänger fähig ist : das letztgenannte Verhältnis stellt die Bildauflösung im Sender dar. In Fig. 7 stellt das Rechteck 36 die Grenzen der Zelle oder desjenigen Teiles dar, der bei der Beeinflussung des hindurchgehenden Lichtes wirksam ist : die Wellen pflanzen sieh von einem Ende des Rechtecks zum andern fort. Die Kurve 3. 3 stellt die Amplitude der Wellen an verschiedenen Punkten längs der Zelle zu einem gegebenen Zeitpunkt dar, der Teil 37 lässt die plötzliche Zunahme der Amplitude auf Grund des Eintreffen eines Impulses erkennen. Das Verhältnis der Breite des Teiles 37 zur Länge des Rechtecks 36 ist die Bildauflösung des Empfängers.
Eine Vergrösserung derselben über die Bildauflösung des Senders ist naturgemäss ohne Vorteil. Das beste Ergebnis wird durch die oben beschriebene Einstellung erzielt.
Wenn in der oben beschriebenen Weise das Licht des mittleren Lichtbündels verwendet werden soll und dementsprechend die Seitenbilder abgeblendet werden, wird der Modulator 30 so eingeregelt, dass unmodulierte Schwingungen an den Klemmen. 31 dem Kristall mit voller Amplitude zugeführt werden. Die Impulse werden in einem solchen Sinne an den Modulator geschaltet, dass sie zeitweise die Schwingung unterdrücken. Der Schwingungsverlauf im Ausgangskreis des Modulators wird daher in diesem Falle durch die Umkehrung der in Fig. 6 dargestellten Kurve veranschaulicht.
Unter diesen Bedingungen arbeiten der Wellensehlitz der Zelle 22 und die Spiegeltrommel 26 derart zusammen, dass sie die schnelle und die langsame Abtastkomponente erzeugen, und da der Lichtstrahl durch die Kerrzelle 21 entsprechend den Bildströmen moduliert ist, wird das Bild auf dem Schirm 25 aufgebaut.
Die in Fig. 3 veranschaulichte Vorrichtung kann auch in anderer Weise zur Erzielung der gleichen Wirkung betrieben werden, u. zw. einfach dadurch, dass die umgeformten Zeilensynchronisierungsimpulse des Ausgangskreises der Vorrichtung : 9 an Stelle der Bildströme den Klemmen der Kerrzelle
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der Helligkeit aufeinanderfolgender Bildelemente, und da die Länge der Zelle der Länge der Bildzeile entspricht, wird in der Zelle zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten eine vollständige Bildzeile wiedergegeben. Eine in dieser Weise arbeitende Zelle ist im folgenden als,Modulatorzelle"bezeichnet. Die Bildzeile wird auf dem Schirm 25 genau so wie zuvor abgebildet, jedoch werden auf Grund der Tat-
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ihr liegen, kein Licht durchlassen kann.
Da diese Impulse lediglich mit Zeilenfrequenz auftreten und ihre Dauer lediglich diejenige eines Bildelementes ist (auf Grund der oben beschriebenen Wirkung des Kreises 29), wird die Kerrzelle als Verschluss wirken und die Zelle : 22 wird intermittierend mit Zeilenfrequenz beleuchtet, so dass jede Bildzeile nur einen kurzen Augenblick auf den Schirm 25 projiziert wird und keine Bewegung der Zeile wahrnehmbar ist, da die Beleuchtungszeit nur dem
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Zeile einen kurzen Zeitraum unter die vorhergehende Zeile projiziert und so das vollständige Bild aufgebaut. In diesem Falle wird das durch die Zelle hindurchgehende Licht im Gegensatz zu der zuerst beschriebenen Betriebsweise zeitlich begrenzt, bei welcher das Licht eine räumliche Begrenzung erfuhr.
Je kürzer die Zeitdauer der Beleuchtung gemacht wird, desto höher wird die Bildauflösung.
In der Praxis ist das Ergebnis befriedigend, wenn das Verhältnis der Zeitdauer eines jeden Lichtblitzes zu der Zeit zwischen zwei Lichtblitzen sich dem Verhältnis der Länge eines Bildelementes zu der Länge einer Bildzeile annähert.
Der Wirkungsgrad der Vorrichtung ist nach Fig. 3 bei der zuletzt beschriebenen Arbeitsweise sehr gering, da der grössere Teil des von der Lichtquelle 20 ausgehenden Lichtes verloren geht. Dies kann durch die Verwendung eines Entladungsrohres, beispielsweise einer Hochdruck-Quecksilberdampflampe, welche statt dauernd nur mit der Zeilenfrequenz intermittierend leuchtet, verbessert werden, der Stromverbrauch und daher die Helligkeit sind bei jedem Aufleuchten gross. Die Kerrzelle oder ein entsprechender, durch die Zeilensynchronisierungsimpulse gesteuerter Verschluss begrenzt dann die Zeitdauer eines jeden Aufleuchten auf die Grössenordnung derjenigen eines Bildelementes.
Die Lichtvergeudung kann auch unter Fortlassung der Kerrzelle durch Anwendung einer Lampe vermieden werden, die intermittierend mit einer Frequenz in der Nähe der Zeilenfrequenz aufleuchten kann, bei welcher jedoch die Zeitdauer einer jeden Beleuchtungsperiode nur für eine Zeit bestehen bleibt, deren Grössenordnung der Zeitdauer eines Bildelementes entspricht. Die Lampe wird hiebei durch die geformten Zeilensynehronisierungsimpulse gesteuert. Für diesen Zweck sind beispielsweise die bekannten stroboskopisehen Lampen geeignet.
Ein Empfänger, der eine Wellenschlitzzelle und eine Modulatorzelle verwendet, ist in Fig. 8 dargestellt. Das Licht einer Lichtquelle wird in Form eines beleuchteten Schlitzes 40 durch die Modulatorzelle 4j ! hindurehgeführt, an deren Klemmen 42 eine mit den Bildströmen modulierte Hochfrequenzschwingung liegt. Der mit Schlitzen versehene Schirm 43 blendet das mittlere Bild ab, während die beiden Schlitze 44 das Licht der beiden Seitenbilder durch die Linse 45 auf eine Wellenschlitz- zelle 46 fallen lassen, wobei die Linse 45 ein Bild der Flüssigkeit der Zelle 41 auf der Flüssigkeit der Zelle 46 erzeugt.
Den Klemmen 47 dieser Zelle wird eine mit den umgeformten Zeilensynchronisierungsimpulsen modulierte Hochfrequenzschwingung zugeführt, wie es bezüglich Fig. 3 beschrieben wurde.
Der mit Schlitzen versehene Schirm 48 ist so ausgestaltet, dass er lediglich das Licht der durch den Wellensehlitz in der Wellenschlitzzelle erzeugten Seitenbilder durchlässt. Da die Schlitze 44 des Schirmes 43 jeder als modulierte Lichtquelle wirken, wird die Zelle 46 zwei einander überlappende Gruppen von Interferenzbildern erzeugen. Der Schirm 48 ist daher mit zwei Blenden 49 zur Abdunklung
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Die beiden Schirme 43 und 48 sind schaubildlich in Fig. 9 veranschaulicht.
Die Linse 51 erzeugt ein Bild der Flüssigkeit der Zelle 46 auf dem Betraehtungsschirm 52, das durch die langsam bewegliche Abtastvorrichtung 53 über den Schirm senkrecht zur Richtung der Zeiehenebene bewegt wird.'
In Fig. 10 stellt das Rechteck die Wellenschlitzzelle 46 dar, während die ausgezogene Kurve (' 54 das Bild der bildstrommodulierten Wellen der Zelle 41 veranschaulicht.
Dieses Bild, also die Kurve 54, bewegt sich durch die Zelle hindurch in Richtung des oberen Pfeiles, während der durch die an den Klemmen 47 liegenden Impulse erzeugte und durch die gestrichelte Kurve 55 veranschaulichte Wellenschlitz sich mit gleicher Geschwindigkeit in Richtung des unteren Pfeiles bewegt ; die Relativgeschwindigkeit zwischen den beiden Bewegungen erzeugt die erforderliche schnelle Abtastkomponente.
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miteinander vertauscht, also ein Bild der Wellenschlitzzelle auf die Oberfläche der Modulatorzelle projiziert.
Auf Grund der Tatsache, dass die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Wellenschlitz und den bildstrommodulierten Wellen doppelt so gross ist wie jede der beiden Einzelgeschwindigkeiten, kann die Länge beider Zellen halb so gross gemacht werden wie die Länge der Zelle 22 in Fig. 3, d. h.
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Es ist zweckmässig, jedoch nicht wesentlich, dass die beiden WellengTuppen sich parallel zuein- ander in entgegengesetzten Richtungen bewegen, wie es in Fig. 10 dargestellt ist. Sie können sich aber auch mit verschiedenen Geschwindigkeiten in der gleichen Richtung bewegen oder eine Wellen- gruppe kann sich unter einem Winkel, z. B. von 4Ï j, zur andern Wellengruppe fortpflanzen. Im letzt- genannten Falle würde die resultierende Bildzeile unter einem Winkel zu der normalerweise erzielten verlaufen, jedoch lässt sich dies durch geeignete Verdrehung der beiden Zellen gegenüber dem übrigen
Teil der Vorrichtung berichtigen.
Bei der Anordnung nach Fig. 8 kann erreicht werden, dass der Wellenschlitz 55 sich mit einer grösseren Geschwindigkeit bewegt als die Bildmodulation 54, so dass der Zeitraum, während dessen der Wellenschlitz wirksam ist, klein bleibt im Verhältnis zur Zeitdauer einer Bildzeile. In diesem
Falle kann nunmehr für einen gegebenen Grad der Bildauflösung die Breite des Wellenschlitzes und daher die sich ergebende Beleuchtung gesteigert werden. Die Lichtquelle kann derart ausgebildet werden, dass sie intermittierend und nur während der Wirksamkeitsdauer des Wellenschlitzes leuchtet, wodurch eine Ersparnis an der für die Erzeugung des Lichtes erforderlichen Energie erzielt wird.
Die Zeilensynchronisierungsimpulse dienen der Steuerung sowohl der Wellensehlitzzelle als auch der
Lichtquelle. Wahlweise kann auch eine Kerrzelle oder ein entsprechender Verschluss in Verbindung mit einer konstanten Lichtquelle verwendet werden, wodurch der Einfall unerwünschter Streulicht- bündel während der Zeitdauer der Unwirksamkeit des Wellenschlitzes vermieden wird.
Eine wesentliche und vorteilhafte Eigenschaft der beschriebenen Empfangsanordnung besteht darin, dass ein feststehendes Bild selbst dann erzeugt wird, wenn sich die Zeilenfrequenz im Sender ändert. Wenn sich z. B. in Fig. 8 die Zeilenfrequenz des Senders plötzlich erhöht, wird die Länge der durch die Bildmodulationen in der Zelle 41 wiedergegebenen Bildzeilen kleiner werden, jedoch wird dies durch die Tatsache ausgeglichen, dass die Frequenz der an der Zelle 46 liegenden Synchronisierungs- impulse zunimmt ; der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wellenschlitzen wird im gleichen
Verhältnis abnehmen. Das auf dem Schirm wiedergegebene Bild wird sich daher einfach in Richtung der Abtastzeilen zusammenziehen, im übrigen aber feststehend bleiben.
Die bei bekannten Anordnungen gegebenen Synchronisierungssehwierigkeiten im Empfänger sind also im vorliegenden Falle nicht vorhanden.
In Fig. 11 ist eine weitere Ausführungsform eines Empfängers nach Fig. 8 dargestellt, bei welcher die beiden Zellen 41 und 46 durch eine einzige Zelle 63 ersetzt sind. Die Lichtquelle 60 besteht aus einer Glühlampe, die mit einer Mehrzahl Seite an Seite liegender Leuchtdrähte versehen ist, um eine Lichtquelle mehr oder weniger quadratischer Form zu erzielen. Die Zylinderlinse 62 erzeugt ein Bild der Lichtquelle in der Flüssigkeit der Zelle 63 in einer Ebene, während in der rechtwinklig hiezu verlaufenden Ebene das Licht aus dem Schlitz 61 divergiert und die Vorderfläche der Zelle 63 beleuchtet. Die Linsen der Zelle 63 erzeugen ein Bild dieses Schlitzes auf dem mittleren undurch- sichtigen Teil des Schirmes 66.
Die Zelle 63 enthält zwei übereinanderliegende Kristalle 64 und 65 ; an den Kristall 64 wird eine mit den Bildströmen modulierte Schwingung geschaltet, so dass der obere Teil der Zelle als Modulatorzelle wirkt und der Zelle 41 nach Fig. 8 entspricht. Das Licht der Seitenbilder geht durch die Schlitze des Schirmes 66 hindurch, wird durch das Prisma 67 durch die Linse 68 hindurch in den unteren Teil der Zelle reflektiert, die als Wellenschlitzzelle wirkt und der Zelle 46 nach Fig. 8 entspricht, und die Zeilensynehronisierungsimpulse werden als Modulationen einer Hoch- frequenzschwingung an den Kristall 65 geschaltet.
Die Linse 68 erzeugt ein Bild des oberen Teiles der Flüssigkeitsoberfläche, der Zelle 63 auf dem unteren Teil der Flüssigkeitsoberfläche und entspricht der Linse 45 in Fig. 8. Die Zylinderlinsen der Zelle 63 erzeugen Bilder der Schlitze des Schirmes 66 auf den beiden undurchsichtigen Teilen des Schirmes 7'0, zu welchem das Licht mittels eines Spiegels 69 reflektiert wird. Auf dem Schirm 70 wird ein zweites Interferenzmuster erzeugt, dessen mittlere Bilder abgeblendet werden, während das Licht der Seitenbilder durch die drei Schlitze über die Zylinderlinsen 71, 73 und die Spiegeltrommel'72 auf den Schirm 74 gelangt. Die Wirkung dieses Empfängers ist im wesentlichen die gleiche wie die desjenigen nach Fig. 8, eine ins einzelne gehende Beschreibung erübrigt sich daher.
Der Schirm 66, das Prisma 67 und die Linse 68 können durch die beiden durch gestrichelte Linien dargestellten Teile aus einem sphärischen Konkavspiegel 75 (Fig. 12) ersetzt werden.
Die beschriebenen Empfänger besitzen einen Nachteil, nämlich dass die verwendbare Lichtmenge verhältnismässig klein ist. So können in Fig. 8 die Linsen 45 und 51 nicht mit ihrer grössten Öffnung arbeiten. Es ist jedoch möglich, die volle Öffnung dieser Linsen dadurch zu verwenden, dass mit mehreren Gruppen Seite an Seite liegender Interferenzbilder gearbeitet wird an Stelle nur einer Gruppe von Interferenzbildern. Eine Möglichkeit, dies zu verwirklichen, ist in Fig. 13 dargestellt.
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Teile entsprechen der Lichtquelle der Modulatorzelle und den mit Schlitzen versehenen Schirmen auf der linken Seite der Fig. 8. Die Lichtquelle ist in der Papierebene sehr gross und kann durch eine lange Glühlampe gebildet werden.
Der Schirm 77 enthält eine Anzahl von Schlitzen, deren jeder als
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derart, dass das Bild eines jeden Schlitzes auf dem undurchsichtigen, zwischen zwei Schlitzen des Schirmes 82 liegenden Teil erzeugt wird. Die Zelle enthält eine Anzahl von Kristallen 80, deren Zahl gleich ist der Zahl der Schlitze in dem Schirm 77. Der Einfachheit halber sind in der Zeichnung nur drei Kristalle dargestellt. Die Kristalle sind parallel zueinander an die Klemmen 81 geschaltet. an welchen eine geeignete mit den Bildströmen modulierte Hochfrequenzschwingung liegt. Die Kristalle sind so angeordnet, dass ein jeder einen Wellenzug in einer andern Richtung erzeugt, die Richtungen der Wellen sind durch die Pfeile 86, 87 und 88 veranschaulicht.
Jeder dieser Wellenzüge beeinflusst lediglieh dasjenige LichtbÜndel, das senkrecht zu seiner Fortpflanzungsrichtung auf ihn auftrifft ; der Wellenzug 86 beeinflusst also das Lichtbündel 83 des mittleren Schlitzes, während die Wellen- züge 87 und 88 die Lichtbündel 84 bzw. 85 beeinflussen werden, die aus den äussersten Schlitzen des Schirmes 87 kommen. Auf dem Schirm 82 wird auf diese Weise eine Anzahl von Gruppen von Interferenzbildern entstehen, deren jede einem der von den Schlitzen des Schirmes 77 ausgehenden Lieht- bündel entspricht.
Das mittlere Bündel einer jeden dieser Gruppen wird durch den Schirm & ' ? abge- dunkelt und das Licht der Seitenbilder aller Gruppen geht durch die Schlitze des Schirmes 8 : ? hindurch und wird in ähnlicher Weise wie in Fig. 8 verwendet. Naturgemäss ist der übrige Teil der Vorrichtung ähnlich der Anordnung nach Fig. 8, die Zelle 46 wird durch eine zweite Zelle ersetzt, die ähnlich der
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benutzt werden.
In Fig. 14 und 15 ist eine weitere Möglichkeit zur Vergrösserung der Lichtleistung des Empfängers dargestellt. Diese Zeichnungen zeigen im Grundriss bzw. in Seitenansicht einen Fernsehempfänger mit einer als WellenseMitzzelle wirkenden Zelle 91 : das auf diese Zelle fallende Licht wird in irgendeiner geeigneten Weise in Übereinstimmung mit den Bildströmen moduliert. Diese besondere An- ordnung ist wegen ihrer Einfachheit veranschaulicht worden, sie kann naturgemäss an irgendeines der Empfangsverfahren nach Fig. 3-11 angepasst werden. Zur weiteren Vereinfachung der Fig sind die Lichtstrahlen als durch die reflektierenden Flächen 93, 95 hindurchgeführt veranschaulicht, statt als reflektiert.
Die Lichtquelle 90 besitzt in diesem Falle eine grosse Abmessung in der Ebene rechtwinklig zu der die Fortpflanzungsrichtung der Wellen in der Zelle 91 enthaltenden Richtung,
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auf der Oberfläche der drei Spiegel 95, deren jeder mit einem undurchsichtigen Streifen versehen ist. Das von der Zelle 91 ausgehende Licht wird auf die Spiegel 95 durch eine Gruppe von drei Spiegeln N. ? reflektiert, die einer über dem andern in der Ebene der Fig. 15 angeordnet und die zueinander um die Achse 9-1 in der in Fig. 14 veranschaulichten Weise geneigt sind.
Jeder dieser Spiegel reflektiert das Licht von einem Drittel des Bildes der Lichtquelle in der Flüssigkeit in einer andern Richtung auf Grund der gegenseitigen Neigung der Spiegel um die Achse 94. Der oberste und der untf'r.'-t"
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gestellt ist ; die Wirkung hievon ist, dass die drei Teile des Bildes der Lichtquelle nun Seite an Seite in eine Linie gebracht werden. Diese drei Teile werden in der Ebene der Fig. 14 auf die Oberfläche
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zur Achse 94 verläuft. Das Licht von jedem Drittel des Bildes der Lichtquelle erzeugt sein eigenes Interferenzmuster in der Ebene der Achse 96, die mittleren Bilder dieser drei Muster werden durch die undurchsichtigen Streifen auf den Spiegeln 95 abgeblendet.
Das Licht dieser Seitenbilder wird durch die Linse 97 gesammelt und das Bild der Flüssigkeitsoberfläche auf den Schirm 99 über die langsam laufende Spiegeltrommel 98 geworfen. Auf Grund der Tatsache, dass das auf die Spiegel 95 fallende Licht aus verschiedenen Höhen in der Ebene der Fig. 15 kommt, würde es auch in verschiedenen Höhen reflektiert werden, wenn ein ebener Spiegel an Stelle der Spiegel 95 verwendet würde. Dies wird durch die Winkelversehiebung der Spiegel 95 um die Achse 96 berichtigt. Die Wirkung der beiden Spiegelgruppen ist die Umwandlung des einfallenden Biindels, das seine grosse
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liegt, welche die Richtung rechtwinklig zur langsamen Abtastung enthält (d. h. die Ebene der Fig. 14), dem nur in dieser Ebene kann die grosse Öffnung voll ausgenutzt werden.
Eine weitere Zunahme der Helligkeit ist durch Vereinigung des in Fig. 13 veranschaulichten Vorgehens mit dem Verfahren nach Fig. 14 und 15 erreichbar, da dann eine Lichtquelle Anwendung finden kann, die in beiden Richtungen gross ist.
Wird die optische Anordnung nach Fig. 14 und 15 mit einer kleinen Lichtquelle verwendet, so kann die Grösse der langsam laufenden Abtastvorrichtung ausserordentlich in der Abtastriehtung.
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Teiles klein in derjenigen Richtung zu machen, in der keine Abtastung stattfindet, d. h. in der Ebene der Fig. 15, so dass als Ergebnis eine sehr kleine langsam bewegliche Abtastvorrichtung Verwendung finden kann. Auf diese Weise wird die Anwendung eines Oszillographen mit sehr kleinem Spiegel ermöglicht, der durch Ströme mit sägezahnartigem Verlauf angetrieben wird, die durch irgendein bekanntes, durch die Zeilenfrequenz-Synchronisierungsimpulse gesteuertes Kippspannungsgerät erzeugt werden können.
Ausser den zahlreichen ohne weiteres erkennbaren Vorteilen besitzt ein derartiger Oszillograph den Vorzug, dass seine Amplitude bei zunehmender, durch den Sender ausgestrahlter Abtastfrequenz kleiner wird oder kleiner gemacht werden kann. Es wurde bereits dargelegt, dass eine solche Zunahme eine seitliche Zusammenziehung des empfangenen Bildes bei Anwendung der Erfindung ergibt und auf Grund dieser Abnahme der Amplitude des Oszillographen wird eine entsprechend senkrechte Zusammenziehung selbsttätig erreicht, so dass das ursprüngliche Bildverhältnis erhalten bleibt. Die Verwendung einer derartig kleinen, langsam laufenden Abtastvorriehtung und der in bezug auf Fig. 13-15 beschriebenen Anordnung wird nur möglich, wenn die vorliegende Erfindung angewendet wird.
Wollte man jene Vorrichtungen in Verbindung mit einer normalen Abtastvorrichtung für die schnelle Abtastkomponente anwenden, so würde dieser Teil auf ein Ausmass vergrössert werden müssen, das zur Erzielung der erforderlichen Lichtleistung praktisch nicht mehr anwendbar ist.
Im folgenden ist nun die Anwendung der Erfindung auf einen Fernsehsender beschrieben.
Fig. 16 und 17 zeigen im Grundriss bzw. in Seitenansicht einen Fernsehsender für Kinofilm.
Eine Lichtquelle 100 beleuchtet einen Schlitz JM und eine Zylinderlinse ? ? ? erzeugt ein Bild der Lichtquelle in der Flüssigkeit einer Wellenschlitzzelle 10. 3, während die Linsen 104 der Zelle ein Bild des Schlitzes 101 auf den Schirm 107 projizieren. Die Zylinderlinse 108 erzeugt ein Bild der Flüssigkeit der Zelle auf dem Schlitz 110, während die Zylinderlinse 109 ein Bild der Flüssigkeit und des Bildes der Lichtquelle in dieser auf dem Schlitz 110 erzeugt. Die sphärische Linse 111 erzeugt ein Bild des Schlitzes 110 auf dem abzutastenden Film ll, 2, der sich in Richtung des Pfeiles bewegt.
Eine geeignete Quelle hochfrequenter elektrischer Schwingungen wird mit in irgendeiner bekannten Weise erzeugten und mittels des in Fig. 4 veranschaulichten Kreises geformten Impulsen moduliert ; die Modulation wird derart durchgeführt, dass sieh im Ausgangskreis der Spannungsverlauf nach Fig. 6 ergibt. Diese Ausgangsenergie wird den Klemmen lU6 des Kristalles. MJ zugeführt und infolgedessen in der bereits beschriebenen Weise ein Lichtfleck über den Film 11 in dessen Breitenrichtung hinwegbewegt, um auf diese Weise die schnelle Abtastkomponente zu erzeugen ; die langsame
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Film hindurchtretende Licht fällt auf die Photozelle 113, die an einen geeigneten Sender 114 ange- schlossen ist.
Die Grösse des Abtastlichtfleckes und daher die Bildauflösung kann innerhalb weiter
Grenzen durch Einstellung der Breite des Schlitzes 110 geregelt werden, welcher die Abmessung des Lichtfleckes in einer Richtung begrenzt, sowie durch Einregelung des Widerstandes 31 in Fig. 4, welcher die Grösse des Lichtfleckes in der andern Richtung begrenzt. Auch die Abtastfrequenz kann leicht durch Veränderung der Frequenz des Impulsgenerators und der Bewegungsgeschwindigkeit des Filmes geändert werden. Durch geeignete Auswahl der Impulsfrequenz in bezug auf die Bewegunggeschwindigkeit des Filmes kann eine normale oder eine Zeilensprungabtastung nach Belieben erzeugt werden.
In Fig. 18 ist ein Sender nach der Erfindung für direktes Fernsehen veranschaulicht. Die Linse 116 erzeugt ein Bild des Gegenstandes 115 auf der Oberfläche des Schirmes 118, das über dem Schirm durch den Spiegel 117 eines langsam beweglichen Oszillographen bewegt wird, der durch Schwingungen von sägezahnartigem Verlauf angetrieben wird, die durch ein geeignetes Kippspannunggerät erzeugt werden und die gewünschte Bildfrequenz besitzen. Der Schirm 118 enthält einen langen Schlitz 119, durch den hindurch das Bild des Objektes Zeile für Zeile bei der Bewegung des Bildes über den Schirm hindurehprojiziert wird.
Das Licht jeder Bildzeile wird durch einen geschlitzten Schirm 120 und eine Zylinderlinse 121 hindurch auf eine Wellenschlitzzelle lez geworfen, wobei die Linse 121 ein Bild des Schlitzes 119 in der Flüssigkeit der Zelle erzeugt. Der Schirm l'20 ist mit einer Mehrzahl von Schlitzen versehen, deren jeder als virtuelle Lichtquelle wirkt ; die Linsen der Zelle dz bilden diese Schlitze auf den geschlitzten Schirm 123 derart ab, dass die Bilder zwischen die Schlitze des Schirmes 123 fallen. Die Zelle 122 ist mit einer Anzahl von Kristallen versehen, die parallel zueinander durch die Klemmen 125 gespeist werden ; die Zahl der Kristalle ist gleich der Zahl der Schlitze des Schirmes 120.
Die Zelle und die mit ihr zusammenwirkenden Schirme 1 : 20 und 128 sind die gleichen, wie sie in, Fig. 13 dargestellt sind, und wirken in der gleichen Weise. Infolgedessen ist das durch einen jeden Schlitz des Schirmes 1 : 28 hindurch übertragene Licht das Licht der Seitenbilder eines Interferenzmusters, das einem der Schlitze des Schirmes. MO entspricht. Das von diesen Schlitzen ausgehende Gesamtlicht ist also mit den Helligkeitswerten aufeinanderfolgender Bildpunkte moduliert.
Dies Licht fällt auf die Photozelle j ! 2, deren Ströme über die Klemmen 126 einem geeigneten Sender zugeführt werden.
Die langsame Abtastkomponente kann auch durch die Kombination zweier Wellensehlitzzellen, anstatt durch die bei den bisherigen Ausführungsbeispielen angewendeten mechanischen Mittel erzeugt
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werden. Eine Anordnung zur Durchfülirung dieses Grundsatzes ist in Fig. 19 veranschaulicht welche schematisch einen vollständigen Empfänger darstellt.
Im Wege eines Liehtbündels zwischen einer Lichtquelle 130 und einem Empfangsschirm 146 sind aufeinanderfolgend drei Zellen 131, 133 und 134 angeordnet. Die grössere Abmessung einer jeden Zelle liegt in einer der Ebene des Empfangssehirmes parallelen Ebene ; während jedoch die längere Abmessung der Zelle 131 parallel zur Längsrichtung der auf den Schirm zu projizierenden Bildzeilen verläuft, sind die längeren Abmessungen der andern Zellen rechtwinklig hiezu gerichtet. Dem Kristall der ersten Zelle 131 wird über die Klemmen 138 eine lokal erzeugte Hochfrequenz zugeführt, welche durch die empfangenen Bildströme moduliert ist.
Durch geeignete Auswahl der Länge der Zelle ist das durch sie hindurchgeführte Licht in Übereinstimmung mit den Helligkeitswerten einer vollständigen Bildzeile moduliert, so dass die Zelle als Modulatorzelle wirkt. Die Kristalle 135 und 136
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Generatoren 139, jMO gelieferten Impulsen moduliert sind, um auf diese Weise die erforderlichen Wellenschlitze zu bilden.
Die Frequenz der der einen Zelle zugeführten Impulse unterscheidet sich von der Frequenz der andern, u. zw. sind die beiden Frequenzen so ausgewählt, dass jede der aufeinanderfolgenden Bildzeilen augenblicklich durch zwei zusammenfallende Wellensehlitze übertragen und auf den Schirm projiziert wird, der Koindizenzpunkt bewegt sich hiebei schrittweise über die Länge der Zelle, so dass jede der aufeinanderfolgenden Bildzeilen auf den Schirm unmittelbar unter die vorhergehende Zeile projiziert wird. Die Wirkung entspricht derjenigen, die erzielt würde.. wenn das Licht durch zwei Schlitzverschlüsse hindurehgeführt würde, die sieh in entgegengesetzten Richtungen bewegen.
Die beschriebenen Linsen müssen in den Weg des Lichtbündels eingeschaltet werden, um ein Bild der einen Zelle auf der nächsten zu erzeugen und die geschlitzten Schirme für die Abblendung der mittleren Bilder müssen zwischen den Zellen in den mit 141, 12 und 1 3 bezeichneten Ebenen eingefügt werden. Ein Paar von Zylinderlinsen. M,. M wird zur Erzeugung eines Bildes der Zelle 134 auf dem Schirm 146 verwendet, die Linse 144 vergrössert die Abmessungen dieses Bildes in der Ebene rechtwinklig zur Zeiehenebene, während die Linse 145 die Abmessungen des Bildes in der Zeichenebene herabsetzt.
An den beschriebenen Ausführungsbeispielen sind zahlreiche Abänderungen möglich. Beispielsweise sind bei allen beschriebenen Empfängern die als Modulationen einer Trägerwelle empfangenen Fernsehsignale durch Demodulation der Trägerwelle erzielt worden und wurden dann zur Modulation einer lokal erzeugten Hochfrequenzschwingung verwendet, bevor sie dem Kristall der Zellen zugeführt wurden.
An Stelle dieses Vorgehens ist es möglich, die modulierte Trägerwelle unmittelbar den Kristallen zuzuführen. In diesem Falle ist es zweckmässig, die Trägerwelle ohne Demodulierung gleichzurichten, bevor sie dem Kristall zugeführt wird, so dass nur die Hälfte der Wellen der Trägerwelle an den Kristall gelangt, um zu vermeiden, dass der Kontrast im Ursprungsbild verloren geht.
Es ist auch möglich, die Erzeugung einer gesonderten Trägerwelle zu erübrigen und einen Modulationskreis im Sender zu vermeiden, indem die dem Kristall der Wellenschlitzzelle zugeführten Hochfrequenz-
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vervielfachung verwendet wird, so kann diese modulierte Trägerwelle unmittelbar vom Ausgangskreis dieser Zelle aus ausgestrahlt werden.
Es ist auch möglich, schärfere Impulse als bei dem Vorgehen entsprechend Fig. 4 und 5 zu erzielen, indem jeder empfangene Impuls zeitweise sowohl zur Modulation der Frequenz als auch der Amplitude der Hoehfrequenzschwingung verwendet wird, die optische Wirkung der entstehenden Hochfrequenzwellen entspricht derjenigen der bekannten Zonenplatte.
Bei dem in Fig. 18 dargestellten Sender ist es zweckmässig, wenn auch nicht wesentlich, die Schirme 120 und 123 mit einer grossen Zahl von Schlitzen zu versehen. Der Schirm 120 kann mit nur einem Schlitz versehen werden. in diesem Falle wird die Zelle 122 nur einen Wellenzug aufweisen und der Schirm 123 zwei Schlitze besitzen.
Schliesslich kann die Anordnung nach Fig. 8 in der Weise abgeändert werden, dass beide Zellen mit ihrer rechtwinklig zu ihrer Fortpflanzungsrichtung der Wellen verlaufenden Dimension ihrer Dimension in dieser Richtung gleichen, in diesem Falle kann der Wellensehlitz mit einem langen Schlitz verglichen werden, dessen Länge gleich der Länge einer Bildzeile ist und der sich in einer Richtung rechtwinklig zur Zeilenlänge bewegt, während die Bildmodulationen sieh auch in der Richtung rechtwinklig zur Fortpflanzungsrichtung um einen Betrag erstrecken, der gleich der Länge einer Bildzeile ist.
Wenn nun die Bewegungsrichtung des Wellensehlitzes parallel zur langsamen Abtastriehtung und die Bewegungsrichtung der Bildmodulationswellen entgegengesetzt hiezu gerichtet ist, so wird während seiner ganzen Dauer der Bewegung durch die Zelle der lange Wellensehlitz aus den Bildmodulationswellen die ganzen eine Bildzeile darstellenden Modulationen auswählen, wobei die Bildauflösung dieser Zeile längs des Wellenschlitzes verläuft. Durch geeignete optische Mittel kann die
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Bewegung und die Breite dieser Bildzeile, die durch den beweglichen Wellenschlitz erzeugt wird. sehr schmal auf dem Empfangsschirm gemacht werden, so dass tatsächlich eine vollständige Bildzeile feststehend auf den Schirm projiziert wird.
Auf Grund der Bewegung der langsamen Abtastvomchtung wird die nächste Zeile unter die vorhergehende Zeile projiziert usw. In diesem Falle kann die Bewegung der Bildmodulationswellen im Winkel zu derjenigen der Wellenselhlitzwellen verlaufen, ohne dass eine
Schwenkung der empfangenen Bildzeilen eintritt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Erzeugung einer Abtastkomponente für Fernsehvorriehtungen mit durchsichtiger, eine Flüssigkeit enthaltender Zelle, in welcher wandernde hochfrequente Druckwellen erzeugt werden, durch die ein Lichtbündel hindurchgeführt wird, so dass das austretende Licht aus einem Teil besteht, der seine Ursprungsriehtung beibehält und einem zweiten Teil, der von dieser Richtung abgelenkt ist und bei welchen einer dieser Teile zur Erzeugung eines Bildes der Wellen auf der abzutastenden Oberfläche ausgewählt wird, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Impulse von Bildzeilenfrequenz zur Steuerung entweder der Zeitdauer der Beleuchtung oder der wirksamen Länge der Wellen oder beider derart verwendet werden,
dass die Elementarflächen einer Linie der abzutastenden Oberfläche periodisch und augenblicksweise mit Zeilenfrequenz entweder gleichzeitig oder aufeinanderfolgend beleuchtet werden.
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Method and apparatus for television.
In order to give a light beam the necessary scanning movement, it is known to use movable optical parts such as mirror drums, Nipkow disks and the like. Like. To use. These processes require parts that rotate at very high speeds. Furthermore, the known methods have the disadvantage that the image line frequency or the number of lines of the scan cannot easily be changed. Other scanning methods avoid these disadvantages by using a movable electron beam, but high electrical voltages are required here, and the entire process must take place in a vacuum. It is also known to use the Kerre effect to move the extraordinary ray resulting from the birefringence, but the resulting movement is only small.
The purpose of the invention is to provide an improved image sensing which avoids the use of fast moving parts. Furthermore, an easy possibility of changing the line change frequency is to be created and the synchronization difficulties of the known methods are to be avoided.
The invention is based on a known method for generating a scanning component for television sets with a transparent cell containing a liquid, in which traveling high-frequency pressure waves are generated, through which a light beam is guided
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and a second part deviated from that direction. One of these parts is selected to produce an image of the waves on the surface to be scanned.
The invention consists in that electrical pulses of image line frequency are used to control either the duration of the illumination or the effective length of the waves or both in such a way that the elementary surfaces of a line of the surface to be scanned are periodically and momentarily illuminated at line frequency either simultaneously or successively.
In other words: the movement of the shafts is used to generate the scanning component, so that it is possible to avoid the use of a mechanical part generating the fast scanning component. The movement of the waves can, as stated, be used in various ways, e.g. B.:
1. The waves that represent the pixels are allowed to move until a complete image line is displayed in the cell. At this moment the cell is illuminated by a flash of light so that a complete line of images is projected onto the screen. The waves continue to move until the next row in the cell is displayed: at that moment a second flash of light is generated, and so on.
The intermittent light source required for this process is controlled by the line synchronization pulses derived from the transmitted signals.
2. The waves in the cell do not represent pixels, but a single sampling point.
This is done by generating very short disjointed wave groups which are controlled by the received line sync pulses. In this case, a constant light source is used and, in the case of a television receiver, the intensity of the light beam is controlled by means of a light module.
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High frequency oscillations are reduced to a very low value: the action of each synchronization pulse then enables a short group of oscillations to be generated (Fig. 6). The output circuit of the modulator is connected to the terminals of the crystals of the cell 22, so that short, disjointed groups of waves are created in the liquid of the cell.
The amplifier and the shaping circuit 29 are shown below with reference to FIGS. 4 and 5
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have. The line synchronization pulses which are applied to the grating of the tube V1 have the form illustrated by curve 1 in FIG. The anode circuit of this tube contains a resistor 33 and a capacitor 3: Z in parallel. Each of the rectangular pulses charges the capacitor 32, which then discharges through the resistor 83. By suitable selection of the time constants of the circuit 32, 33, the charging time is made equal to the discharging time, so that the signals applied to the grid of the tube V2 have the triangular shape illustrated by the curve 11 in FIG.
The grid of this tube receives a negative bias, the value of which can be regulated by the variable resistor 1. This bias can be adjusted so that the tube F2 only transmits the upper part of the triangular pulses, e.g. B. the part above the dashed line in curve II of FIG. 5. As a result, the pulses applied to the grid of the tube Vg will have the course shown by the curve 111 of FIG. The tube r 3 acts as an amplifier, the course of the impulses in its output circuit
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will ; this ratio becomes smaller when the negative bias voltage on the grid of the tube V2 is increased.
In Fig. 6, the high frequency wave applied to the crystal of the cell 22 is illustrated.
As can be seen, the normal amplitude of the wave is so small that it can be neglected, but the amplitude increases very sharply every time a pulse reaches the modulator 30.
Each group of waves generated in the liquid of the wave: 2: 2 creates an interference pattern, the central image of which is shielded by the diaphragm 23, while the light from the side images is collected by the lens 24 and thrown onto the screen: 26. In this way, a light fleek is formed on the screen 26, the size of which depends on the length of the wave train in the liquid. This light spot moves across the screen at a speed that depends on the speed of movement of the waves in the liquid in the cell. The cell therefore acts in a similar manner to a slotted opaque screen, the slit of which moves parallel to the axis of the mirror drum 26.
In this way, elementary areas of the screen corresponding to the original picture elements are momentarily illuminated. A cell operating according to this principle is referred to below as a "wave slot cell". The length of the cell 22 is chosen in relation to the nature of the liquid in the cell s so that a group of waves leaves the crystal at the moment when the previous group has reached the upper end of the wave 22. The value of the resistor 33 is also expediently adjusted so that the ratio of the length of a wave group to the length of the cell is equal to the ratio of the length of a picture element to the length of the picture line.
The former ratio determines the degree of image resolution of which the receiver is capable: the latter ratio represents the image resolution in the transmitter. In FIG. 7, the rectangle 36 represents the boundaries of the cell or that part which is effective in influencing the light passing through is: the waves propagate from one end of the rectangle to the other. Curve 3.3 shows the amplitude of the waves at various points along the cell at a given point in time, part 37 shows the sudden increase in amplitude due to the arrival of a pulse. The ratio of the width of the part 37 to the length of the rectangle 36 is the image resolution of the receiver.
An enlargement of the same over the image resolution of the transmitter is of course without advantage. The best result is achieved with the setting described above.
If the light of the middle light bundle is to be used in the manner described above and the side images are blocked accordingly, the modulator 30 is adjusted so that unmodulated oscillations at the terminals. 31 can be fed to the crystal with full amplitude. The pulses are switched to the modulator in such a way that they temporarily suppress the oscillation. The waveform in the output circuit of the modulator is therefore illustrated in this case by the inversion of the curve shown in FIG.
Under these conditions, the corrugation of the cell 22 and the mirror drum 26 work together to generate the fast and slow scanning components, and since the light beam is modulated by the Kerr cell 21 in accordance with the image currents, the image is built up on the screen 25.
The device illustrated in Fig. 3 can also be operated in other ways to achieve the same effect, u. between the fact that the reshaped line synchronization pulses of the output circuit of the device: 9 instead of the image currents the terminals of the Kerr cell
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the brightness of successive picture elements, and since the length of the cell corresponds to the length of the picture line, a complete picture line is displayed in the cell at successive points in time. A cell operating in this way is hereinafter referred to as a "modulator cell". The image line is shown on the screen 25 exactly as before, but due to the fact
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her lying, no light can pass through.
Since these impulses occur only at a line frequency and their duration is only that of a picture element (due to the effect of the circle 29 described above), the Kerr cell will act as a shutter and the cell: 22 is illuminated intermittently at a line frequency, so that each picture line is only one brief moment is projected onto the screen 25 and no movement of the line is perceptible, since the lighting time is only the
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Line is projected under the previous line for a short period of time, thus building up the complete picture. In this case, the light passing through the cell is limited in time in contrast to the operating mode described first, in which the light was spatially limited.
The shorter the duration of the lighting, the higher the image resolution becomes.
In practice, the result is satisfactory when the ratio of the duration of each flash of light to the time between two flashes of light approaches the ratio of the length of a picture element to the length of a picture line.
The efficiency of the device is very low according to FIG. 3 in the mode of operation described last, since the greater part of the light emanating from the light source 20 is lost. This can be improved by using a discharge tube, for example a high-pressure mercury vapor lamp, which lights up intermittently instead of continuously only at the line frequency; the power consumption and therefore the brightness are high each time it lights up. The Kerr cell or a corresponding shutter controlled by the line synchronization pulses then limits the duration of each lighting up to the order of magnitude of that of a picture element.
The waste of light can also be avoided by omitting the Kerr cell by using a lamp that can light up intermittently with a frequency close to the line frequency, but at which the duration of each lighting period only lasts for a time the order of magnitude corresponds to the duration of a picture element . The lamp is controlled by the shaped line synchronization pulses. The known stroboscopic lamps, for example, are suitable for this purpose.
A receiver using a wave slot cell and a modulator cell is shown in FIG. The light from a light source is in the form of an illuminated slit 40 through the modulator cell 4j! at the terminals 42 of which there is a high-frequency oscillation modulated with the image currents. The screen 43 provided with slits blocks out the middle image, while the two slits 44 allow the light of the two side images to fall through the lens 45 onto a wave slit cell 46, the lens 45 showing an image of the liquid in the cell 41 on the liquid Cell 46 generated.
The terminals 47 of this cell are supplied with a high-frequency oscillation modulated with the reshaped line synchronization pulses, as has been described with reference to FIG.
The screen 48 provided with slits is designed in such a way that it only lets through the light of the side images generated by the corrugated slot in the corrugated slot cell. Since the slits 44 of the screen 43 each act as a modulated light source, the cell 46 will produce two overlapping groups of interference images. The screen 48 is therefore provided with two screens 49 for darkening
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The two screens 43 and 48 are illustrated diagrammatically in FIG.
The lens 51 creates an image of the fluid in the cell 46 on the viewing screen 52, which is moved across the screen perpendicular to the direction of the drawing plane by the slowly moving scanning device 53.
In FIG. 10, the rectangle represents the wave slot cell 46, while the solid curve ('54 illustrates the image of the image current modulated waves of the cell 41.
This image, that is curve 54, moves through the cell in the direction of the upper arrow, while the wave slot generated by the pulses applied to the terminals 47 and illustrated by the dashed curve 55 moves at the same speed in the direction of the lower arrow; the relative speed between the two movements generates the required fast scanning component.
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interchanged, i.e. an image of the wave slot cell is projected onto the surface of the modulator cell.
Due to the fact that the relative speed between the wave slot and the image current modulated waves is twice as great as each of the two individual speeds, the length of both cells can be made half as great as the length of the cell 22 in FIG. H.
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It is useful, but not essential, that the two shaft groups move parallel to one another in opposite directions, as is shown in FIG. But they can also move at different speeds in the same direction or a group of waves can move at an angle, e.g. B. from 4Ï j, propagate to the other wave group. In the latter case, the resulting image line would run at an angle to the one normally obtained, but this can be achieved by appropriately rotating the two cells with respect to the rest
Correct part of the device.
With the arrangement according to FIG. 8 it can be achieved that the wave slot 55 moves at a greater speed than the image modulation 54, so that the period of time during which the wave slot is active remains small in relation to the period of time of an image line. In this
In the case of a given degree of image resolution, the width of the wave slot and therefore the resulting illumination can now be increased. The light source can be designed in such a way that it lights up intermittently and only during the period of effectiveness of the wave slot, thereby saving the energy required to generate the light.
The line synchronization pulses are used to control both the shaft socket cell and the
Light source. Optionally, a Kerr cell or a corresponding shutter in connection with a constant light source can be used, whereby the incidence of undesired stray light bundles during the period of ineffectiveness of the wave slot is avoided.
An essential and advantageous property of the described receiving arrangement is that a fixed image is generated even if the line frequency changes in the transmitter. If z. If, for example, in FIG. 8 the line frequency of the transmitter is suddenly increased, the length of the image lines reproduced by the image modulations in cell 41 will become shorter, but this is compensated for by the fact that the frequency of the synchronization pulses applied to cell 46 increases ; the distance between two successive wave slots becomes the same
Ratio decrease. The image displayed on the screen will therefore simply contract in the direction of the scanning lines, but otherwise remain stationary.
The synchronization difficulties in the receiver that exist in known arrangements are therefore not present in the present case.
FIG. 11 shows a further embodiment of a receiver according to FIG. 8, in which the two cells 41 and 46 are replaced by a single cell 63. The light source 60 consists of an incandescent lamp which is provided with a plurality of luminous wires lying side by side in order to achieve a light source with a more or less square shape. The cylindrical lens 62 creates an image of the light source in the liquid of the cell 63 in one plane, while the light from the slit 61 diverges in the plane running at right angles thereto and illuminates the front surface of the cell 63. The lenses of the cell 63 produce an image of this slit on the central, opaque part of the screen 66.
The cell 63 contains two superposed crystals 64 and 65; An oscillation modulated with the image currents is switched to the crystal 64, so that the upper part of the cell acts as a modulator cell and corresponds to the cell 41 according to FIG. 8. The light of the side images passes through the slits of the screen 66, is reflected by the prism 67 through the lens 68 into the lower part of the cell, which acts as a wave slit cell and corresponds to the cell 46 of FIG. 8, and the line synchronization pulses are used as Modulations of a high-frequency oscillation are connected to the crystal 65.
The lens 68 creates an image of the upper part of the liquid surface, of the cell 63 on the lower part of the liquid surface and corresponds to the lens 45 in Fig. 8. The cylindrical lenses of the cell 63 produce images of the slits of the screen 66 on the two opaque parts of the screen 7'0, to which the light is reflected by means of a mirror 69. A second interference pattern is generated on the screen 70, the middle images of which are masked out, while the light of the side images reaches the screen 74 through the three slits via the cylindrical lenses 71, 73 and the mirror drum 72. The effect of this receiver is essentially the same as that of Fig. 8, and a detailed description is therefore unnecessary.
The screen 66, the prism 67 and the lens 68 can be replaced by the two parts, represented by dashed lines, of a spherical concave mirror 75 (FIG. 12).
The receivers described have a disadvantage, namely that the amount of light that can be used is relatively small. Thus, in FIG. 8, the lenses 45 and 51 cannot work with their largest opening. However, it is possible to use the full aperture of these lenses by working with multiple groups of side-by-side interference images instead of just one group of interference images. One way of doing this is shown in FIG.
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Parts correspond to the light source of the modulator cell and the slotted screens on the left side of FIG. 8. The light source is very large in the plane of the paper and can be formed by a long incandescent lamp.
The screen 77 contains a number of slots, each as
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in such a way that the image of each slit is generated on the opaque part of the screen 82 lying between two slits. The cell contains a number of crystals 80, the number of which is equal to the number of slots in the screen 77. For the sake of simplicity, only three crystals are shown in the drawing. The crystals are connected to terminals 81 in parallel with one another. at which there is a suitable high-frequency oscillation modulated with the image currents. The crystals are arranged in such a way that each creates a wave train in a different direction, the directions of the waves are illustrated by the arrows 86, 87 and 88.
Each of these wave trains only influences the bundle of light that hits it perpendicular to its direction of propagation; the wave train 86 thus influences the light bundle 83 of the middle slot, while the wave trains 87 and 88 will influence the light bundles 84 and 85, respectively, which come from the outermost slits of the screen 87. In this way, a number of groups of interference images will arise on the screen 82, each of which corresponds to one of the bundles of light emanating from the slits of the screen 77.
The middle bundle of each of these groups is represented by the screen & '? darkened and the light of the side pictures of all groups goes through the slits of the screen 8:? through and is used in a manner similar to FIG. Naturally, the remaining part of the device is similar to the arrangement according to FIG. 8; the cell 46 is replaced by a second cell which is similar to that of FIG
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to be used.
14 and 15 show a further possibility for increasing the light output of the receiver. These drawings show, in plan and in side view, respectively, a television receiver with a cell 91 acting as a wave-sense cell: the light falling on this cell is modulated in some suitable manner in accordance with the image currents. This particular arrangement has been illustrated for its simplicity; it can of course be adapted to any of the receiving methods according to FIGS. 3-11. To further simplify the figure, the light rays are illustrated as being passed through the reflective surfaces 93, 95 instead of being reflected.
The light source 90 in this case has a large dimension in the plane perpendicular to the direction containing the direction of propagation of the waves in the cell 91,
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on the surface of the three mirrors 95, each of which is provided with an opaque stripe. The light emanating from cell 91 is directed onto mirrors 95 through a group of three mirrors N.? which are arranged one above the other in the plane of FIG. 15 and which are inclined to one another about the axis 9-1 in the manner illustrated in FIG.
Each of these mirrors reflects the light from a third of the image of the light source in the liquid in a different direction due to the mutual inclination of the mirrors about axis 94. The uppermost and the lower one.
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is set; the effect of this is that the three parts of the image of the light source are now brought into line side by side. These three parts are in the plane of Fig. 14 on the surface
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runs to the axis 94. The light from each third of the image of the light source creates its own interference pattern in the plane of the axis 96, the middle images of these three patterns are blocked out by the opaque strips on the mirrors 95.
The light from these side images is collected by the lens 97 and the image of the liquid surface is projected onto the screen 99 via the slowly rotating mirror drum 98. Due to the fact that the light falling on the mirrors 95 comes from different heights in the plane of FIG. 15, it would also be reflected at different heights if a plane mirror were used in place of the mirror 95. This is corrected by the angular displacement of the mirrors 95 about the axis 96. The effect of the two groups of mirrors is the transformation of the incident bundle, its large one
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which contains the direction at right angles to the slow scan (i.e. the plane of Fig. 14), since only in this plane can the large opening be fully utilized.
A further increase in brightness can be achieved by combining the procedure illustrated in FIG. 13 with the method according to FIGS. 14 and 15, since a light source can then be used which is large in both directions.
If the optical arrangement according to FIGS. 14 and 15 is used with a small light source, the size of the slow-running scanning device can be extraordinarily large in the scanning direction.
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Making part small in the direction in which there is no scanning, i.e. H. in the plane of Fig. 15, so that as a result a very small, slow moving scanning device can be used. This enables the use of an oscilloscope with a very small mirror driven by sawtooth currents which may be generated by any known breakover voltage device controlled by the line frequency sync pulses.
In addition to the numerous advantages that can be easily recognized, such an oscilloscope has the advantage that its amplitude becomes smaller or can be made smaller with increasing sampling frequency emitted by the transmitter. It has already been stated that such an increase results in a lateral contraction of the received image when using the invention and, due to this decrease in the amplitude of the oscilloscope, a corresponding vertical contraction is automatically achieved so that the original aspect ratio is retained. The use of such a small, low speed scanning device and the arrangement described with respect to Figures 13-15 will only become possible when the present invention is employed.
If one wanted to use those devices in connection with a normal scanning device for the fast scanning component, then this part would have to be enlarged to an extent that is practically no longer applicable to achieve the required light output.
The application of the invention to a television transmitter will now be described below.
16 and 17 show in plan and in side view a television transmitter for motion pictures.
A light source 100 illuminates a slot JM and a cylindrical lens? ? ? generates an image of the light source in the liquid of a wave slit cell 10.3 while the lenses 104 of the cell project an image of the slit 101 onto the screen 107. The cylinder lens 108 creates an image of the liquid of the cell on the slit 110, while the cylinder lens 109 creates an image of the liquid and the image of the light source therein on the slit 110. The spherical lens 111 creates an image of the slit 110 on the film 11, 2 to be scanned, which image moves in the direction of the arrow.
A suitable source of high frequency electrical oscillations is modulated with pulses generated in any known manner and shaped by the circle illustrated in Figure 4; the modulation is carried out in such a way that the voltage curve according to FIG. 6 results in the output circuit. This output energy is applied to terminals lU6 of the crystal. MJ is supplied and as a result, in the manner already described, a light spot is moved across the film 11 in the width direction thereof, in order in this way to generate the fast scanning component; the slow one
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Light passing through the film falls on the photocell 113, which is connected to a suitable transmitter 114.
The size of the scanning light spot and therefore the image resolution can be further
Limits can be regulated by adjusting the width of the slit 110, which limits the size of the light spot in one direction, and by regulating the resistor 31 in FIG. 4, which limits the size of the light spot in the other direction. The sampling frequency can also be easily changed by changing the frequency of the pulse generator and the speed of movement of the film. By properly selecting the pulse frequency in relation to the speed of movement of the film, normal or interlaced scanning can be made at will.
Referring to Fig. 18, a direct television transmitter according to the invention is illustrated. The lens 116 creates an image of the object 115 on the surface of the screen 118, which is moved over the screen by the mirror 117 of a slowly moving oscilloscope, which is driven by oscillations of a sawtooth shape, which are generated by a suitable tilting voltage device and the desired Own frame rate. The screen 118 includes a long slot 119 through which the image of the object is projected line by line as the image moves across the screen.
The light from each image line is projected through a slotted screen 120 and a cylindrical lens 121 onto a wave slit cell lez, the lens 121 forming an image of the slit 119 in the liquid of the cell. The screen 1'20 is provided with a plurality of slits, each of which acts as a virtual light source; the lenses of the cell dz image these slits on the slotted screen 123 in such a way that the images fall between the slits of the screen 123. The cell 122 is provided with a number of crystals which are fed in parallel to one another by the clamps 125; the number of crystals is equal to the number of slots in the screen 120.
The cell and its cooperating screens 1:20 and 128 are the same as those shown in Figure 13 and operate in the same manner. As a result, the light transmitted through each slit of the 1:28 screen is the light of the side images of an interference pattern associated with one of the slits of the screen. Corresponds to MO. The total light emanating from these slits is thus modulated with the brightness values of successive image points.
This light falls on the photocell j! 2, the currents of which are fed to a suitable transmitter via terminals 126.
The slow scanning component can also be generated by the combination of two shaft slot cells instead of by the mechanical means used in the previous exemplary embodiments
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will. One arrangement for implementing this principle is illustrated in Figure 19 which schematically depicts a complete receiver.
Three cells 131, 133 and 134 are arranged in succession by way of a light bundle between a light source 130 and a receiving screen 146. The larger dimension of each cell lies in a plane parallel to the plane of the reception screen; However, while the longer dimension of the cell 131 runs parallel to the longitudinal direction of the image lines to be projected onto the screen, the longer dimensions of the other cells are directed at right angles thereto. A locally generated high frequency, which is modulated by the received image currents, is fed to the crystal of the first cell 131 via the terminals 138.
By suitable selection of the length of the cell, the light passed through it is modulated in accordance with the brightness values of a complete image line, so that the cell acts as a modulator cell. Crystals 135 and 136
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Generators 139, jMO supplied pulses are modulated in order to form the required wave slots in this way.
The frequency of the pulses supplied to one cell differs from the frequency of the other, u. between the two frequencies are selected so that each of the successive image lines is transmitted instantaneously through two coinciding corrugated threads and projected onto the screen; the coincidence point moves step by step over the length of the cell so that each of the successive image lines on the screen is immediately below the previous line is projected. The effect is the same as that which would be achieved .. if the light were passed through two focal plane shutters that move in opposite directions.
The lenses described must be placed in the path of the light beam in order to produce an image of one cell on the next and the slotted screens for masking off the middle images must be inserted between the cells in the planes marked 141, 12 and 13 . A pair of cylinder lenses. M ,. M is used to generate an image of cell 134 on screen 146, lens 144 increases the dimensions of this image in the plane perpendicular to the drawing plane, while lens 145 decreases the dimensions of the image in the plane of the drawing.
Numerous modifications are possible to the exemplary embodiments described. For example, in all of the receivers described, the television signals received as modulations of a carrier wave were achieved by demodulating the carrier wave and were then used to modulate a locally generated high frequency oscillation before they were applied to the crystal of the cells.
Instead of this procedure, it is possible to feed the modulated carrier wave directly to the crystals. In this case it is useful to rectify the carrier wave without demodulation before it is fed to the crystal, so that only half of the waves of the carrier wave reach the crystal in order to avoid the contrast in the original image being lost.
It is also possible to dispense with the generation of a separate carrier wave and to avoid a modulation circuit in the transmitter by using the high-frequency signals fed to the crystal of the wave slot cell.
EMI8.2
multiplication is used, this modulated carrier wave can be radiated directly from the output circuit of this cell.
It is also possible to achieve sharper pulses than with the procedure according to FIGS. 4 and 5, in that each received pulse is temporarily used to modulate both the frequency and the amplitude of the high-frequency oscillation; the optical effect of the high-frequency waves corresponds to that of the known zone plate .
In the transmitter shown in FIG. 18, it is useful, if not essential, to provide the screens 120 and 123 with a large number of slots. The screen 120 can be provided with only one slot. in this case the cell 122 will have only one wave train and the screen 123 will have two slots.
Finally, the arrangement according to FIG. 8 can be modified in such a way that both cells, with their dimension running at right angles to their direction of propagation of the waves, have the same dimension in this direction, in this case the shaft slot can be compared with a long slot whose length is the same is the length of an image line and which moves in a direction perpendicular to the line length, while the image modulations also extend in the direction perpendicular to the direction of propagation by an amount equal to the length of an image line.
If the direction of movement of the corrugated slot is parallel to the slow scanning direction and the direction of movement of the image modulation waves is opposite to this, the long corrugation will select the entire modulations representing an image line from the image modulation waves during its entire duration of movement through the cell, with the image resolution of this line runs along the shaft slot. By suitable optical means, the
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Movement and the width of this image line generated by the moving shaft slot. can be made very narrow on the receiving screen, so that actually a complete line of images is projected fixedly onto the screen.
Due to the movement of the slow scanning device, the next line is projected below the previous line, and so on. In this case, the movement of the image modulation waves can be at an angle to that of the WaveSelitz waves without any
Pivoting of the received image lines occurs.
PATENT CLAIMS:
1. A method for producing a scanning component for television sets with transparent, a liquid-containing cell, in which traveling high-frequency pressure waves are generated through which a light beam is passed, so that the emerging light consists of a part that retains its original position and a second part which is deflected from this direction and in which one of these parts is selected to produce an image of the waves on the surface to be scanned, characterized in that electrical pulses of image line frequency for controlling either the duration of the illumination or the effective length of the waves or both be used,
that the elementary surfaces of a line of the surface to be scanned are illuminated periodically and momentarily at line frequency either simultaneously or successively.