Anordnung zur Übertragung von Fernsehbildern mit Hilfe von Lochscheiben. Es dürfte bekannt sein, dass bei Anwen dung von Spirallochscheiben, auf welche rechteckige Filmbilder projiziert werden, eine trapezförmige Verzeichnung des Fernseh bildes eintritt. Zur Erläuterung dient Fig. 1. Hierin ist 1 die Spirallochscheibe, deren Löcher eine Teilungsfläche 2 bestimmen, welche durch zwei Kreisbögen 3 und 4 und zwei Radien 5 und 6 begrenzt wird und daher im wesentlichen die Gestalt eines Trapezes haben muss.
Wird ein Film abgetastet, dessen Bildausschnitt immer rechteckig ist, so kann man diesen beispielsweise so über die Tei lungsfläche projizieren, dass das Filmbildchen 7 mit dem innern, also kleinere Kreisbogen stück 4 die gleiche Grundlinie hat. Die Ober kante des Filmbildchens 7, 3' ist dann etwas zu klein gegenüber der Teilungsflä,chenbe- grenzung 3 der Nipkow-Scheibe.
Diese Inkongruenz der Flächen 2 und 7 muss zu einer Verzeichnung des Empfangs bildes führen, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Wird der Start einer Zeile durch einen synchrone= Puls ausgelöst, sobald einer der Bildpunkte den Radius 5 passiert, so sind sämtliche Zeilenzeiten einander gleich. Das mit gleichförmiger Geschwindigkeit aufge baute Empfängerbild nimmt daher unter allen Umständen eine genau rechteckige Fläche 8 ein (Fig. 2). Die Zeit, welche ein Bildpunkt der innern Spirale braucht, um die Filmbreite 7 zu überlaufen, ist aber län ger als die Zeit, welche ein achsenferner Bild punkt für dieselbe Bildbreite braucht.
Des halb entsteht am Empfänger des Abbildes der Filmfläche 7 eine Fläche 7', welche am obern Bildrand schmaler ist als am untern. Zwei schwarze Dreiecke 9 und 9' ergänzen die Trapezfläche 7' zur vollen Rechteckfläche B. Der Fehlerbetrag entspricht dem Radienun- terschied von Spiralenanfang und -ende auf der Sendescheibe 1. Letztere beträgt bei Scheiben von zirka 1/2m Durchmesser etwa 3 %. 3 % der Zeile bedeutet aber bereits sechs Bildpunkte bei 200-zeiligen Bildern.
Wenn diese Störung in der älteren Fern sehtechnik noch nicht allgemein empfunden wurde, so wird sie bei modernen Verfahren der Aussendung flimmerfreier Bilder, das heisst nach dem sog. .Sprungzeilenverfah.- ren, unverträglich. Bei diesem Verfahren handelt es sich bekanntlich um das Überein- anderdrucken mehrerer, beispielsweise zweier Bildflächen 7' mit gegeneinander versetzten Zeilen,
indem die Fläche 7 mit einer von den Anmeldern beschriebenen Doppelspiralscheibe zweimal hintereinander durch Auslassung je einer Zeile mit der doppelten Bildwechselzahl abgetastet wird und diese beiden Teilbilder im Empfänger aufeinander gedruckt werden. Wie man leicht einsieht, führt die trapez- förmige Verzeichnung dazu, dass diese beiden Teilbilder nicht mehr aufeinander passen und der angegebene Fehler von 3 % ist viel zu gross, um noch erträglich; zu sein.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird bei Anordnung zur Übertragung von Fern sehbildern mit Hilfe von Lochscheiben mit spiralförmiger Anordnung der Abtastlöcher die trapezförmige Verzeichnung der Abbil dung des zu übertragenden Fernsehbildes da durch beseitigt, dass eine entsprechende, rein optische Verzeichnung bei der Abbildung un ter Verwendung von sphärischen Linsen ein geführt wird, so dass eine an sich bestehende Verzeichnung kompensiert wird.
Zweck mässigerweise ist die abbildende Ebene des Objektivs, welche die direkte Abbildung in der Auffangebene bewirkt, gegen diese Auf fangebene, sowie gegen die Ebene, in welcher sich das von diesem abzubildende Bild be findet, geneigt. Fig. 3 stellt ein Ausführungs beispiel einer solchen Anordnung nach der Erfindung dar. Hierin bedeutet 10 die Ebene des zur Übertragung kommenden Films, 11 das Objektiv, welches das Bild 10 auf die Scheibenebene 1 abbildet.
Nach einem an sich aus der geometrischen Optik bekannten Ge setz entsteht von einem Original 10, das mit der Ebene des Objetivs 11 den Winkel a bil det, ein Abbild 7, dessen Ebene, wenn 7 rand scharf sein soll, ebenfalls, und zwar in der entgegengesetzten Richtung gegen die Objek- tivebene um den Winkel ss geneigt sein muss.
Werden diese beiden Neigungen eingeführt, so entsteht von einem rechteckigen Bild 10 ein trapezförmiges Abbild 7 und durch die richtige Einstellung von a und ss lässt es sich leicht erreichen, dass die Abbildung des Film- rechteckes genau diejenige Trapezform auf der Scheibe annimmt, welche mit der Teilungs fläche 2 der Scheibe 1 übereinstimmt. Dann fallen alle geschilderten Verzeichnungen fort und auch die komplizierteren Verfahren, wie ,das genannte, flimmerfreie Verfahren,
lassen sich mit @Spiralloch.scheiben ausführen. Es sind auch Anordnungen mit Nipkowscheiben bekannt geworden, bei welchen die Licht quelle nicht den Film, sondern die Scheibe zuerst beleuchtet und bei welchen das Objek- tiv 11 ein. Bild des Lichtpunktes in der Scheibe auf den Film projiziert. Selbstver ständlich treten bei diesen Verfahren Diesel ben Schwierigkeiten auf,
denn die Bildpunkt ebenen beschreiben auf dem Film. hinter dem optischen Abbildungsmittel wiederum eine Trapezfläche als Abhildung der Teilungs fläche der .Scheibe. Die !Schwierigkeiten kön nen daher durch dieselben optischen Mass nahmen behoben werden, wie bei dem ersten Verfahren mit durchleuchteter Filmfläche.
Praktisch wird jedoch die Neigung der Maschine und der Nipkowscheibe gegen die Vertikale als alleinige Abhilfsmassnahme be triebstechnisch vielfach nicht völlig ausrei chend sein, besonders deswegen, weil diese Neigungswinkel a und ss durchaus nicht ge ring sind. Es wird daher in Fig. 4 ein Aus führungsbeispiel einer Anordnung nach der Erfindung angegeben, welches den Nachteil der schiefen Aufstellung von Projektor und Nipkowscheibe vermeidet und ausserdem den Vorteil einer bequemen Einjustierung des Verzeichnungsgrades bietet.
In Fig. 4 bedeu tet wieder 10 die Filmfläche, die diesmal genau lotrecht steht, und 1 die Nipkow- scheibe, ebenfalls vertikal ausgerichtet. Das Objektiv 11 steht ebenfalls in einer verti kalen Ebene, seine Achse ist jedoch gegen die gemeinschaftliche Achse vom Filmbild 10 und Abbild 7 um eine, Versatztstrecke 12 ge hoben, welche ungefähr gleich dem Durch messer des Objektivs 11 gemacht wird. Durch die Doppelspiegelanordnung 13, 13a und 14, 14a wird erreicht, dass die ursprünglich ge neigt liegenden Ebenen von 10 und 7 in die Vertikale aufgerichtet werden können.
Hierzu ist, wenn die Spiegel 13 und 14 unter 45 geneigt sind, ein Winkel a arid ' für die 2 2 Spiegel 13a, 14a erforderlich. Durch :den etwas längeren Lichtweg wird es nötig, den Abstand Film-Scheibe zu verringern. Bei festbleibendem Abstand wäre man gezwun gen, ein Objektiv 11 längerer Brennweiten zu verwenden. Alle diese Beziehungen sind an sich aus der geometrischen Optik leicht abzuleiten. Selbstverständlich kann man das Doppelspiegelwerk 13 oder 14 auch ersetzen durch einen Glaskörper, bei dem die entspre chenden Kanten total reflektierende Flächen sind.
Durch Änderung der gegenseitigen Nei gung der beiden Doppelspiegel ist es in jedem Falle möglich, einen gewünschten beliebigen Grad von Trapezverzeichnung einzustellen. Die Randschärfe wird über die ganze Fläche erhalten.
Wie bereits erwähnt, ist es für gewisse Sendemethoden. beim Fernsehen unerlä,sslich, den durch die trapezförmige Teilungsfläche der Nipkowscheibe entstehenden Fehler durch optische Mittel auszugleichen. Es sind dies diejenigen Sendemethoden, bei denen ein Bild durch Überlagerung zweier oder meh rerer Teilbilder mit versetzten Zeilen erzeugt wird.
Es wurde bereits gezeigt, dass die ge wünschte trapezförmige Verzeichnung einer rechteckigen Bildfläche grundsätzlich auf dem Wege zu erreichen ist, dass man die Dingfläche und die Bildfläche entgegenge setzt geneigt gegen die Objektivfläche auf stellt . Bei der praktischen Durchführung zeigt sich aber, dass die Neigungen, die man braucht, um einen Trapezwinkel von 4 (Scheibe mit 90 Löchern) oder gar einen mit 8 (Scheibe mit 45 Löchern) herzustellen, verhältnismässig gross sind und dass es daher praktisch kaum möglich ist, die Projektions maschine und die Nipkowscheibe in so schie fer Lage zu montieren.
Es wurde als Ab hilfe, je zwei Systeme von je 2 nicht pa rallelen Spiegeln angegeben, mit denen eine optische Aufrichtung der Ding- -und Bild ebene möglich ist. In der Praxis ergeben sich häufig ,Schwierigkeiten durch die meist sehr kurzen freien Lichtwege zwischen Ding und erstem Objektiv einerseits und zwischen Bild und zweitem Objektiv andererseits, wenn zwei Objektive benützt werden.
Ein zweiter Um stand erschwert die Ausführung der erfin- dungsgemUen optischen Verzerrung: Zwi schen der Nipkowscheibe und der Filmfüh rung eines Filmsenders liegt ein verhältnis mässig langer Lichtweg, welcher durch das Einbauen des Antriebsmotors und anderer Maschinenteile bedingt ist. Der Lichtweg be trägt 50 cm und mehr. Man kann die Licht führung daher mit einem einzigen Objektiv auf solche Länge kaum mehr günstig gestal ten und braucht zwei oder mehr Objektive.
Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die richtige Ausgestaltung der Lichtführung mit zwei oder mehreren Objektiven erreicht werden mit dem Endergebnis, dass die Neigungen der Ding- und Bildebene gegen die Vertikale sehr klein und daher praktisch auch ohne die Be nutzung von aufrichtenden Spiegelsystemen durch Montage eingestellt werden kann. Fer ner ist die Helligkeit des Abbildes sehr gut.
In Fig. 5 bedeutet wieder 1 die Filmebene, welche vom gondensorspiegel 2 seitens einer Lichtquelle 3 beleuchtet wird. Die Nipkow- scheibe 4 befindet sich im angegebenen ver hältnismässig grossen Abstand von zirka 1/2 m oder mehr von der Ebene des Films 1. Zur Erzeugung eines sehr hellen Abbilds auf der Scheibe 4 sind mindestens zwei Objektive 5 und 6 erforderlich.
Die Brennweiten dieser Objektive werden so klein und ihre Aufstel lung in einem Abstande von je einem Viertel der gesamten optischen Länge l von Ding- und Bildebene 1 und 4 gewählt, dass in der Mitte zwischen ihnen ein greifbares reelles Zwischenbild 7 entsteht. Die hiermit nötigen Brenngreiten betragen bekanntlich bei einem Abbildungsmassstab 1 : 1<I>f =</I> % <I>1.</I> Sie liegen also praktisch bei etwa 6-8 cm.
Fig. 6, die ein. Ausführungsbeispiel einer Anordnung nach der Erfindung darstellt, er- läutert, wie bei einer derartigen optischen Anordnung die trapezförmige Verzeichnung zustandekommt. Die Ebene des Objektivs 5 ist mit 5' bezeichnet und steht ebenso wie die Ebene des Objektivs 6, 6', vertikal ausgerich tet. Gegen diese Ebenen ist ein rechteckig umrandetes Bild 1' um den Winkel a geneigt.
Es entsteht infolgedessen von 1' ein Abbild 7', welches 1) eine zu 1 entgegengesetzte Nei gung ,B hat und 2) bereits eine trapezförmige Verzeichnung hat, welche in Fig. 6 angegeben ist. Bei einem Abbildungsmassstab 1 : 1 sind die Neigungswinkel von 1' und 7' einander gleich. Dieses geneigt stehende Zwischenbild 7' wird nun vom zweiten Objektiv 6 abgebil det, wobei ein neues Bild in der Ebene 4' mit folgenden Eigenschaften zustandekommt: Er stens ist auch die Ebene von 4' gegen die vertikale um einen Winkel y geneigt. Dieser Winkel ist beim Massstab 1 : 1 ebenso gross wie jene.
Zweitens ist die Abbildung in einem doppelt so starken Masse trapezförmig ver zeichnet als in der Ebene des Zwischenbildes 7'. Man macht sich das leicht dadurch klar, dass bereits eine rechteckige Zwischenbild figur infolge ihrer Neigung ss schon eine tra- pezförmige Bildfläche bei 4' mit der Neigung y ergeben hatte. Da nun aber auch das Zwi schenbild 7' schon ein Trapez darstellt, so muss das Endbild 4' ein entsprechend mehr verzeichnetes Trapez ergeben.
Der Grad der trapezförmigen Verzeichnung lässt sich also durch Hintereinanderschaltung von Objekti ven mit reellen Zwischenbildern stufenweise steigern. Umgekehrt lässt sich eine gegebene Verzeichnung mit einer entsprechend geringe ren Neigung der Bildebenen im Endbilde er zielen. Drittens tritt die nicht erwünschte Massstabveränderung in der Vertikalausdeh nung nur in sehr geringem Masse auf, eben weil die Neigung der Bildebenen eine klei nere ist.
Eine praktische Ausführung ist daher bei der Zwischenbildoptik ohne Spiegel in einfacher Weise in der Art möglich, wie es die Fig. 7 zeigt. Man stellt die Ebene der Scheibe 4 aus mechanischen Gründen genau vertikal. Man neigt den Objektivträger 8 ge gen die Scheibennormale 4, um den kleinen und praktisch leicht zu handhabenden Win kel y von etwa<B>5-10'</B> abwärts.
Die Objek tive 6 und 5 sind ebenso wie der Lichtbogen 3 mit dem Kondensor 2 gerade ausgerichtet zu dieser Achse 8, hingegen ist der Film 1 bezw. seine Führung geneigt gegen 8 aufge stellt, und zwar beträgt diese Neigung im Falle einer Abbildung 1 : 1 auch wieder ge nau y , so dass der Film 1 wieder nahezu lotrecht steht. Ein Lichtverlust findet bei dieser Bauweise offensichtlich nicht statt. Das Zwischenbild 7' ist in seiner Neigung an gedeutet.
Eine Anwendung des beschriebenen op tischen Verzeichnungssystems für die Tech nik der Abtastsender wird schliesslich noch in Fig. 8 erläutert, die ein weiteres Ausfüh rungsbeispiel der Anordnung nach der Erfin dung darstellt.
Will man ein in beliebiger Entfernung aufgestelltes Objekt 9 übertragen, so wird dieses zunächst durch ein Abbildungs- objektiv 10 in einen festliegenden Abstand 1' herangeholt. 1' ist die Eintrittsebene der be schriebenen Verzeichnungsoptik. Nur Gegen stände, welche in dieser Ebene scharf abge bildet sind, werden mit der nur von der Tei lungsfläche der Nipkowscheibe 4 abhängigen Linsenanordnung 5 und 6 im rechteckigen Verzeichnungsgrade auf die Scheibe 4 abge bildet.
Das Objektiv 10 ist daher in jedem Falle so einzustellen, dass auf der Ebene 1' ein scharfes Bild des Gegenstandes 9 entsteht. Die Verzeichnungsoptik 5 und 6 ist nach dem Gesagten leicht so zu dimensionieren, dass die Ebene 1' parallel zur Scheibenebene 4, also auch lotrecht steht. Sollte dies infolge an dersgewählter Abbildungsmassstäbe nicht zu erreichen sein, so lässt sich durch eine Doppel spiegelanordnung 11, 12 mit nichtparallelen Spiegeln das Abbild von 9 selbst in jede be liebige nicht lotrecht stehende Ebene 1" hin eindrehen.