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Verfahren zur Abtastung von Filmen mit Hilfe von Bildfängern.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur Abtastung von Filmen mit Hilfe von Bildfängerröhren. Während die normalen Kinofilme und Projektoren mit 25 Bildernlsek arbeiten, ist für Fernsehsendungen eine höhere Bildweehselzahl erwünscht, um das Flimmern des Bildes herabzusetzen. Bei der mechanischen Abtastung und Zerlegung der Bilder nach dem Zwischenzeilenverfahren z. B. ist diese Vervielfachung der Einzelbilder weitgehend gelöst : bei den rein elektrisch arbeitenden Zwischenzeilenverfahren jedoch treten noch erhebliche Schwierigkeiten auf.
Es bieten sich zunächst mehrere allgemeine Möglichkeiten der Abtastung ; die Bilder können auf der Photosehicht optisch zum Stehen gebracht und in der üblichen Weise elektrisch abgetastet werden. Da die Fortschaltzeit im allgemeinen nur etwa 5% der Zerlegungszeit sein darf, sind komplizierte Projektionsverfahren nach Art des Meehau-Projektors notwendig, die das Gerät sehr verteuern.
Bei einer zweiten Art der Bildzerlcgung wird der Film kontinuierlich bewegt, und es wird z. B. bei Verwendung einer Röhre mit feststehender Sonde das Elektronenbild dadurch zum Stehen gebracht, dass die mechanische Bildverschiebung durch eine elektrische Bildverschiebung aufgehoben wird. Für ein solches Verfahren benötigt man drei Kippfrequenzen, nämlich die Zeilenwechselfrequenz, die Bildwechselfrequenz und eine Frequenz, die der halben Bildweehselfrequenz entspricht.
Bei einem dritten Verfahren wird, um gleichzeitig die notwendige Vervielfachung der Bilder
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Gemäss der Erfindung werden diese Schwierigkeiten dadurch beseitigt, dass auf der Sendeseite dieselbe Abtastfrequenz benutzt wird wie auf der Empfangsseite, d. h., dass die Ablenkfrequenz der Zahl der Teilbilder und nicht der Zahl der vollständigen Bilder entspricht. Dies wird dadurch erreicht, dass auf optischem Wege n je um l/M-Bildhöhe versetzte Bilder auf die lichtempfindliche Schicht projiziert werden, von denen jeweils nur eines der Reihe nach durch eine Absperreinrichtung, z. B. eine Blende oder Spiegelanordnung, zur Zerlegung freigegeben wird. Gemäss der Erfindung wird ein total reflektierendes Prisma benutzt, das gleichzeitig eine seitliche Versetzung der Strahlengänge bewirkt.
Die Abtastung erfolgt mit einer'Ablenkamplitude, die nur l/M so gross ist wie die Höhe des Bildes, während die Frequenz jedoch das n-fache der durch die Anzahl der Filmbilder gegebenen Bildwechselzahlen beträgt. Das Verfahren hat den Vorteil, dass die hohen Anforderungen an den elektrischen Kippschwingungserzeuger in bezug auf Konstanthaltung der Ablenkamplitude entfallen, da die Genauigkeit des Ineinandergreifens der Teilbilder nur von der optisch-mechanischen Einstellung abhängt.
Diese optische Einstellung ist aber sehr viel leichter mit der erforderliehen Mindestabweichung zu erzielen als die elektrische Konstanthaltung. Ausserdem ist es möglich, auch in den Fällen mit kontinuierlichem Filmvorschub zu arbeiten, in denen abwechselnd aufeinanderfolgende Bilder verschieden oft abgetastet werden.
Die Erfindung wird an Hand der Figuren näher erläutert. Fig. 3 und 4 zeigt ein Ausfiihrungs- beispiel, bei dem mit einem ruhenden Doppelprisma und einer Blendenscheibe gearbeitet wird. Die Blendenscheibe ist in Fig. 5 dargestellt. Fig. 6 zeigt ein Schema der Gesamtanordnung und Fig. 7 und 8 eine weitere Ausführungsform.
Der Film 1 der Fig. 3 und 4 läuft kontinuierlich in Pfeilrichtung durch das Bildfenster 2 und wird auf die Photoschicht 5 einer Bildfängerröhre 4 abgebildet. Hinter einem Objektiv 5 befindet sich ein Doppelprisma 6, welches das Bild auf der Photokathode in zwei um eine halbe Bildhöhe gegeneinander versetzte Bilder aufspaltet. Eine Blendenscheibe 7 läuft vor dem Doppelprisma um und gibt abwechselnd je das eine oder das andere Prisma frei. Es sei angenommen, dass ein Film mit 25 Bildern/sek für eine Sendung mit 50 Teilbildern/sc und je 200 Zeilen benutzt werden soll.
Fig. 3 zeigt die Anfangs-und Endlage des Films bzw. eines Einzelbildes während 1/50 sek und Fig. 4 die Anfangs-und Endlage des nächsten Bildes während der nächsten Yso sfA. Das Filmbild, das sich zu Anfang des Vorganges im Bildfenster befindet, ist durch den Pfeil 8 angedeutet. Der Pfeil 9 gibt die Abbildung dieses Bildes wieder. Während der Zeit von y s'bewegt sich das Filmbild in die durch den gestrichelten Pfeil 10 angedeutete Lage, so dass das Abbild von der Stellung 9 in die Stellung 11 wandert. Während derselben
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Richtung wie das Bild des Films bewegt. Während dieses ganzen Vorganges hat die Blendenscheibe 7 das obere Prisma 6 freigegeben.
In dem Augenblick, wo der Abtaststrahl die Lage 1 : ; erreicht hat und zurückkippt, ändert sich die Lage der Durchtrittsöffnung der Blende 7, so dass das untere Prisma freigegeben wird. Der weitere Vorgang ist in Fig. 4 dargestellt. Das Abbild des nächsten Filmbildes 71
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der Stellung 17 im Bildfenster 2. Dieses Bild wird nun in der gleichen Weise noch einmal abgetastet wie das Bild 8, so dass jedes Bild zweimal zerlegt wird. Wird ein ungeradzahliges Zwisehenzeilenverfahrcn benutzt, so müssen die beiden Teilbilder genau um eine halbe Bildhöhe gegeneinander versetzt sein ; bei einem geradzahligen Verfahren jedoch um eine halbe Bildhöhe und eine halbe Zeilenbreite.
Die genaue Einstellung der Teilbilder wird durch eine entsprechende Justierung der einen oder beider Prismenhälften mechanisch-optisch erzeugt. Das Prisma bzw. die eine Hälfte ist daher auf einer Einstellvorrichtung befestigt, die ein Nachstellen mit der erforderlichen Genauigkeit ermöglicht. Die Kippfrequenzen sind stets unverändert und können ein ganzzahliges oder unganzzahliges Verhältnis miteinander haben.
Die Blendenscheibe ist in Fig. 5 in der Ansicht gezeigt. Das Doppelprisnia 6 erscheint als Rechteck, von dem jeweils eine Hälfte durch den Schlitz 18 und 19 abwechselnd freigegeben wird. Die Breite des Schlitzes ist derart bemessen, dass die geradlinig verlaufenden Prismenkanten 20 mit abgedeckt werden. Der Umfang der Scheibe ist dadurch gegeben, dass der Übergang von dem einen Prisma auf das andere nicht länger dauern soll als die Rücklaufzeit des Abtaststrahles, d. 1J. etwa 5-102'der Abtastzeit. Es muss also der halbe Umfang des Kreises 21 mindestens zehnmal so lang sein wie die Breite 22 des Prismas. Die Blendenscheibe läuft im vorliegenden Fall mit 1500 U/min. um.
An Stelle des Doppelprismas kann auch eine Spicgelanordnung oder eine Prismenanordnung treten, die eine Umlenkung des Strahles zur Folge hat. Dies ist besonders zweckmässig, wenn die Bildabtastung mit Hilfe einer Bildfängerröhre mit feststehender Sonde erfolgt, bei der sich die Sonde auf der nach dem Film zu liegenden Seite der Photokathode befindet. In diesem Fall wird die Umlenkung der Strahlen gleichzeitig dazu benutzt, um die Sonde seitlich zu umgehen. Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 6 dargestellt. Die Aufteilung des Bildes erfolgt durch ein Doppelprisma 2. , das gleichzeitig eine seitliche Versetzung der Strahlengänge bewirkt.
Das Doppelprisma ist einstellbar befestigt und es sind zweckmässig die beiden Prismenteile auch gegeneinander verstellbar, so dass das auf der Photokathode entstehende Bild um Bruchteile einer Zeilenhöhe genau eingestellt werden kann. Die Sonde 24
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der ZerlegeiTöhre 26 liegt senkrecht zur Zeichenebene ausserhalb des optischen'Strahlenganges. Das Bild entsteht auf der Photokathode 25.
Es ist dabei von grösster Wichtigkeit, dass diese beiden optischen Bilder keine Seitenverschiebung gegeneinander haben und auf Bruchteile einer Zeilenbreite genau um eine halbe Bildhöhe versetzt sind, weil sonst auf dem Empfänger die beiden Teilbilder nicht aufeinanderfallen und einen verwasrhenen
Gesamteindruck ergeben. Ausserdem ist es notwendig, dass keine optische Verzeichnung der beiden Teilbilder auftritt, und dass die beiden Bilder nicht gegenseitig verdreht sind, weil man sonst auf dem Empfänger wohl einzelne Teile des Bildes scharf einstellen kann, es aber nicht gelingt, das ganze Bild gleichmässig scharf zu erhalten.
Es ist z. B. sehr schwierig, mit einer Keilprismenanordnung nach Fig. 3 verzeichnungs-und verdrehungsfreie Bilder zu erhalten. Dies ist nur möglich, wenn der Strahlengang durch beide Prismenkeile genau symmetrisch ist und die Prismenkanten genau parallel zueinander lifgen.
Das Verfahren nach Fig. 6 mit zwei planparallelen Prismen ist günstiger, weil hier bei Parallelität der Prismenflächen von vornherein keine Verdrehung auftritt. Die Seiten-und Höheneinstellung ist jedoch auch in diesem Falle sehr langwierig.
Dazu kommt eine weitere Schwierigkeit. Die Prismen bewirken eine Parallelverschiebung der optischen Bilder, die pro Prisma genau ein Viertel Bildhöhe betragen muss. Dadurch ist die Höhe des Einzelprismas festgelegt. Da man aber aus elektronen-optisehen Gründen über die Bildgrösse auf der Kathode der Fernsehröhre nicht frei verfügen kann, kommt es vor, dass Objektive mit langer Brennweite durch die in ihrer Grösse beschränkten Prismen nur zum Teil ausgenutzt werden. Dies bedingt einen Liehtverlust.
Diese Schwierigkeiten werden durch eine besondere Ausbildung der Prismen beseitigt. Die Verdrehungsfreiheit der optischen Abbildung wird erfindungsgemäss bei planparallelen Prismen dadurch erzwungen, dass beide Prismen fest auf eine planparallele Platte nach Fig. 10 aufgeschrumpft oder aufgekittet sind, wobei die beiden reehtwinkeligen Kanten sich zweckmässig berühren. Die planparallele Platte 51 trägt die beiden Prismen 52 und 53, u. zw. liegen die Prismen in Fig. 10 auf der dem Film abgewandten Seite der Platte, d. h. der Film ist in der Figur links von den Prismen angeordnet und die lichtempfindliche Kathode auf der rechten Seite. Vor den Prismen sind zwei schräggestellte planparallele Platten 54 und 55 angeordnet, die zur Höheneinstellung der Bilder auf der Kathode dienen.
Die Verstellung erfolgt durch Schwenkung der Platten um eine senkrechte, zur Zeiehenebene liegende Achse, wobei eine Bildverdrehung nicht auftritt. Die Seiteneinstellung geschieht durch Drehung des gesamten Prismensystems bzw. ebenfalls durch Drehung der planparallelen Platten um eine in Fig. 10 von oben nach unten verlaufende Achse. Die Platte 51 kann auch auf der entgegengesetzten Seite der Prismen angeordnet sein, um mit den Prismen möglichst dicht an das Objektiv heranrücken zu können.
Um den zweiten obenerwähnten Nachteil, nämlich die Beschränkung der Prismengrösse, mit Rücksicht au die Abmessung der Photokathode zu vermeiden und um grössere Prismen und damit grössere Objektivöffnungen verwenden zu können, werden erfindungsgemäss die Prismen nicht als planparallele Prismen, sondern nach Art der Fig. 11 ausgebildet. Die Strahleintritts-und Strahlen- austrittsflächen liegen nicht mehr parallel zueinander, sondern sind zueinander geneigt. Ein solches Prisma ruft nicht nur eine Bildhebung durch Parallelverschiebung der Strahlen, sondern auch eine Bildverletzung dadurch hervor, dass die Richtung der Strahlen geändert wird, ohne dass Bildverdrehungen auftreten können.
Ein solches Prisma verhält sieh mit Bezug auf auftretende Bildverdrehungen wie eine planparallele Platte, d. h. es gibt zu keinen Verzerungen Anlass und bewirkt gleichzeitig eine Winkelablenkung der Strahlen.
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die Fläche 51 senkrecht verlassen. Um diese Bedingung zu erfüllen, muss zwischen den Kantenwinkeln des Prismas die Beziehung bestehen :
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uer AMenKwinKei g wird dann
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Um eine einwandfreie Sendung zu erhalten, muss ausser dem genauen Gleichlauf zwischen Filmbewegung, Blendenscheibenbewcgung und elektrischer Abtastung auch die richtige Phasenkge eingehalten werden.
Der Gleichlauf zwischen dem Film und der Blendenscheibe kann durch gemeinsamen mechanischen Antrieb oder auch durch getrennte Antriebe vom gleichen Netz erzielt werden. Die Phaseneinstellung erfolgt durch eine Einstellvorrichtung 27, die zwischen dem Antrieb- der Scheibe und dem Antrieb 31 des Films vorgesehen ist. Um die Bildkippung am Bildfänger ebenfalls in Phase mit dem Filmantrieb einzustellen, ist eine Einstellvorrichtung 28 vorgesehen. Für diesen Zweck kann z. B. ein Motor verwendet werden, dessen Stator von aussen verstellbar ist. Das Kippgerät 29 wird ebenso wie der Motor vom Netz gespeist. Die Abbildung des Filmfensters auf die Photokathode kann im Massstab 1 : 1 oder zweckmässig im vergrösserten Massstab erfolgen.
An Stelle der rotierenden Blendenscheibe kann auch ein hin und her bewegtes Prisma treten, das nach je Ys sek seine Lage wechselt.
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Auch ein schwenkbarer Spiegel oder ein umlaufendes Ringprisma kann an Stelle der dargestellten
Vorrichtung benutzt werden.
Statt die Prismen abzudecken, kann man auch eine Abdeckung des Films durch eine in unmittel- barer Nähe des Bildfensters oder bei einer Zwisehenabbildung des reellen Bildes befindliche Blende vornehmen. Eine solche Einrichtung ist in Fig. 7 beispielsweise dargestellt. Es sei angenommen, dass durch den Abtaststrahl 4. 5 gerade die Zeile 46 abgetastet wird. Damit an dieser Stelle der lichtempfindlichen Schicht nur das eine Teilbild sichtbar ist, wird mit Hilfe der Blende 38 der Teil 47 des Ausgangsbildes abgedeckt, so dass die gestrichelt gezeichneten Stellen der beiden Teilbilder dunkel sind. Damit die Deckung zwischen abgetasteter Zeile und abgedecktem Bildabschnitt gewahrt bleibt, muss jeder Abschnitt 39 in der Zeit eines Bildwechsels über das Bildfenster laufen.
Die schräge Lage der Blendenscheibe hat den Vorteil, dass sich die Einrichtung leichter in der Nähe des Bildfensters unterbringen lässt und dass die Bewegung der einzelnen Abschnitte. ? in grösserer Annäherung parallel zur Filmbewegurg verläuft und die Abschnitte annähernd Rechteckform schon bei kleinen Scheiben haben. An Stelle der Blendenscheibe 38 kann auch eine Spirilblende benutzt werden, die jeweils den Teil des Bildes abdeckt, der nicht abgetastet werden soll.
Die Anordnung der Blende in unmittelbarer Nähe des Bildfensters ist zweckmässig, weil man wegen des kleinen Filmformats mit einer Scheibe wesentlich geringeren Durehmessers auskommt als bei der Anordnung nach Fig. a und 4 und weil auch die Drehzahl der Scheibe bei Anbringung einer entsprechenden Anzahl von Abschnitten. 39 sehr niedrig gewählt werden kann. Die übrige optische Einrichtung entspricht der der andern Figuren und enthält eine Lichtquelle. 37, einen Kondensor.' ?'. ein Filmfenster. 35, ein Objektiv 40, eine Prismenanordnung 41 und einen Bildschirm 4 : !.
Das Verfahren ist nicht auf die als Beispiel genannten Bildwechselzahlen von 25 bzw. 50 beschränkt, sondern ist mit entsprechender Abänderung auch z. B. bei einer Zahl von 24 Filmbildern/ und 60 Sendebildern anwendbar. Die hiebei auftretenden Verhältnisse seien an Hand der Fig. 9 näher erläutert.
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**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.