DE1118819B - Verfahren und Vorrichtung zum Aufzeichnen von elektrischen Signalen, insbesondere von Fernsehsignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Aufzeichnen von elektrischen Signalen.

Informationen, die aufgezeichnet werden sollen, liegen häufig in Form von elektrischen Signalen vor, wie z. B. bei Fernsehübertragungen, bei denen die elektrischen Signale von einer Fernsehkamera erzeugt werden. Derartige Signale werden am vorteilhaftesten direkt aufgezeichnet, d. h. ohne daß sie in eine andere Art von Signalen umgewandelt werden, bevor die Aufzeichnung stattfindet, weil die direkte Verwendung der elektrischen Signale eine gesteuerte und bessere Aufzeichnung ergibt und auch gewöhnlich schneller und billiger ist.

Es ist bekannt, elektrische Signale auf einem Material mit verformbarer Oberfläche in Form von Vertiefungen und Erhöhungen aufzuzeichnen und diese Oberflächenstruktur nach dem Eidophorsystem zur Projektion eines sichtbaren Bildes zu benutzen. Es wurde ferner schon vorgeschlagen, die Oberfläche eines Dielektrikums durch die Einwirkung elektrisch geladener Teilchen so zu beaufschlagen, daß beispielsweise durch Erhitzen chemische Änderungen in der Oberfläche hervorgerufen werden, so daß es nach einer Entwicklung, etwa durch die Einwirkung eines Metalldampfes, möglich ist, zu einer dauerhaften Aufzeichnung von Bildern zu gelangen. Den durch den gesamten Stand der Technik bekannten Verfahren zur dauerhaften Aufzeichnung von Informationen, wie das Drucken auf Papier, die photographischen oder chemischen Verfahren und die magnetischen Verfahren, soll durch die Erfindung ein weiteres Verfahren hinzugefügt werden.

Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zum Aufzeichnen elektrischer Signale dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche eines thermoplastischen Materials durch Erhitzen derart erweicht wird, daß ein in Abhängigkeit von dem aufzuzeichnenden Signal aufgebrachtes elektrisches Ladungsmuster eine dem Ladungsmuster entsprechende Deformation der Oberfläche des thermoplastischen Materials in Form von Erhöhungen und Vertiefungen hervorruft und daß die Verfestigung der dadurch entstandenen Deformation der Oberfläche durch Abkühlen erfolgt.

Eine sichtbare Wiedergabe der aus den Erhöhungen und Vertiefungen bestehenden Aufzeichnungen kann in an sich bekannter Weise durch ein auf der Beugung des Lichtes beruhendes optisches System hervorgerufen werden.

Besondere Vorteile der durch die Kombination gewisser Verfahrensschritte gekennzeichneten Erfindung sind z. B. darin zu sehen, daß auf einen thermoplastischen Film auf kleinster Fläche dauerhafte Auf-

zum Aufzeichnen von elektrischen Signalen, insbesondere von Fernsehsignalen

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 22. November 1957 (Nr. 698 167)

William Ellis Glenn jun., Scotia, N. Y. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt worden

zeichnungen gemacht und ohne Entwickeln praktisch sofort wiedergegeben werden können, daß in einfacher Weise beliebig viele Kopien von diesem Film hergestellt werden können und daß die Aufzeichnungen gelöscht und der Film sofort wieder verwendet werden kann. Weitere wesentliche Vorteile sollen an Hand der Ausführungsbeispiele erläutert werden.

Nach einem Ausführungsbeispiel wird für das Aufbringen der Ladung ein modulierter Elektronenstrahl benutzt, der z. B. in Querrichtung über die erweichte Oberfläche abgelenkt wird. Die Ablenkgeschwindigkeit kann dabei eine Funktion der Größe des elektrischen Signals sein.

Die Erhitzung der Oberfläche kann durch einen Elektronenstrahl erfolgen, der die Oberfläche des Überzuges mit solcher Intensität trifft, daß sie in den erweichten Zustand übergeführt wird. Die Erhitzung kann aber auch durch Wärmeleitung, ζ. Β. mit Hilfe einer geheizten Rolle, erfolgen, die in Berührung mit dem Material steht. Die Erfindung ist nicht auf die spezielle Art der Erhitzung bzw. auf die Benutzung einer Kühlvorrichtung, die ebenfalls die Form einer Rolle haben kann, beschränkt.

Die Erfindung kann nicht nur auf dem oben als Beispiel genannten Gebiet des Fernsehens bzw. des Farbfernsehens, sondern auch auf anderen Gebieten, z. B. bei der Aufzeichnung von Informationen von Rechengeräten oder Radargeräten, benutzt werden.

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Die Erfindung wird nun in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes;

Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Teilschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1;

Fig. 4 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 5 ist ein Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4;

Fig. 6 ist ein Schaltbild, das den Anschluß einer Farbfernsehkamera an den Eingang einer gemäß der Erfindung ausgeführten Anordnung darstellt;

Fig. 7 ist eine schaubildliche Ansicht eines Filmes, auf dem eine Farbfernsehinformation aufgezeichnet ist;

Fig. 8 ist ein Teilschnitt durch einen Film der Fig. 7 nach der Linie 8-8;

Fig. 9 zeigt ein optisches System zur Projektion von Farbfernsehsignalen, die gemäß der Erfindung auf dem Film aufgezeichnet sind;

Fig. 10 ist ein Schaltbild, das die Verbindung eines Rechengerätes mit den Eingangselementen einer Ausführungsform der Erfindung darstellt, und

Fig. 11 zeigt ein optisches System für die Auswertung der Aufzeichnung der von einem Rechengerät gelieferten Information auf einem Band gemäß der Erfindung.

In den Figuren sind die einander entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden, um den Vergleich zu erleichtern. Diejenigen Schaltelemente, die in üblicher Weise ausgeführt werden können und deren Einzelheiten keinen Teil der vorliegenden Erfindung bilden, sind in vereinfachter Blockform dargestellt.

Die in Fig. 1 gezeigte Kammer 11 ist mit Hilfe einer nicht dargestellten Einrichtung evakuiert, die an die beiden Absaugleitungen 12 und 14 angeschlossen ist. Der linke Teil der Kammer enthält eine Elektronenstrahlröhre 15, in der ein Elektronenstrahl erzeugt, fokussiert und abgelenkt wird.

Der rechte Teil enthält eine Filmführungsanordnung 17, in der ein thermoplastischer Film abgewickelt, erhitzt, dem Beschüß des Elektronenstrahles der Anordnung 15 ausgesetzt, abgekühlt und dann wieder aufgewickelt wird.

Die Anordnung 15, die den Elektronenstrahl zum Beschüß des thermoplastischen Filmes der Kamera 17 erzeugt, enthält eine Kathode 18, die von einem Glühfaden 19 erhitzt wird und die zusammen mit den anderen Teilen der Anordnung 15 in einer Hülle 20 eingeschlossen ist. Eine Elektrode 21 mit einem kleinen rechteckigen Loch 23, durch das der Elektronenstrahl hindurchgeht, dient zur Beschleunigung und Modulation des Elektronenstrahles nach Art einer Steuerelektrode. Je positiver die Elektrode 21 gegenüber der Kathode 18 ist, um so größer ist die Anzahl der Elektronen, die durch die Öffnung 23 pro Zeiteinheit hindurchlaufen. Die in ihrer Amplitude modulierten elektrischen Eingangssignale können daher dem Strahl durch die Elektrode 21 aufgedrückt werden. Diese Art des Betriebes ist jedoch nicht besonders günstig, weil ein modulierter Strahl nicht dauernd seine maximale Intensität aufweist und daher nicht seine günstigste Wirkungsweise zur Erzeugung von Vertiefungen in dem thermoplastischen Film der Kammer 17 hat. Die elektrischen Eingangssignale werden daher vorzugsweise einer Hilfsablenk- vorrichtung zugeführt, die aus zwei Ablenkelektroden 25 besteht und in der zusammen mit dem Hauptablenksystem 28, das weiter unten beschrieben wird, die Ablenkung des Strahles momentan verzögert oder beschleunigt oder ganz aufgehoben wird. Der Strahl verweilt daher in den Punkten des Filmes während einer Zeitdauer, die eine Funktion der Amplitude der elektrischen Eingangssignale ist.

Eine Spule 26, die auf der Hülle 20 angeordnet ist, fokussiert magnetisch den Elektronenstrahl, so daß er den Film in einer kleinen Rechteckfläche trifft, die bei einer Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes eine Abmessung von 0,125 X 0,0125 mm beträgt. An Stelle der magnetischen Fokussierung kann auch eine elektrostatische Fokussierung benutzt werden oder die magnetische Fokussierung unterstützen. Das Hauptablenksystem 28 ist als sattelförmige Ablenkspule dargestellt, die auf der Röhrenhülle 20 montiert ist, aber auch hier können elektrostatische Mittel an Stelle der magnetischen benutzt werden.

Die Wirkungsweise der Elektronenstrahlanordnung 15 ist derjenigen in einem Fernsehempfänger ähnlich, mit dem Hauptunterschied, daß der Strahl in der Anordnung 15 nur in einer Richtung abgelenkt wird, während bei einer Fernsehröhre die Ablenkung über eine Fläche erfolgt. Insgesamt wird jedoch die gleiche Flächenbedeckung dadurch erzielt, daß der Film der Anordnung 17 senkrecht zu der Ablenkrichtung bewegt wird. Ein weiterer Unterschied besteht hinsichtlich der Ablenkung darin, daß sie nicht wie bei einer Fernsehröhre kontinuierlich erfolgt, sondern diskontinuierlich in Abhängigkeit von dem den Platten 25 zugeführten Eingangssignal. Wenn jedoch die Eingangssignale nur der Elektrode 21 zugeführt werden, erfolgt die Abtastung kontinuierlich.

Die Filmkammer 17 enthält ein Gehäuse 30, an dem mit Scharnieren 34 ein Deckel 32 befestigt ist. Eine nachgiebige Schnur 35, die an dem oberen Rand des Gehäuses 30 eingesetzt ist, ergibt einen luftdichten Abschluß, wenn der Deckel 32 geschlossen wird, indem alle Zwischenräume, die sonst vorhanden sind, ausgefüllt werden. Der luftdichte Abschluß wird zwischen der Hülle 20 der Anordnung 15 und der Kammer 30 durch eine Stopfbuchse 37 erzielt, die bei einer Drehung ein Dichtungsmaterial zusammendrückt, das zur dichten Verbindung der Kammer 30 und der Hülle 20 dient.

Im Innern der Kammer 30 ist eine Vorratsrolle 39 vorgesehen, auf der ein Film 41 mit thermoplastischem Überzug aufgewickelt ist. Das Grundmaterial des Filmes 41 muß optisch klar und glatt und darf bis mindestens zu Temperaturen von 150⁰C nicht plastisch sein. Die Dicke des Grundmaterials ist nicht kritisch; ausgezeichnete Ergebnisse wurden mit einem Streifen von 0,1 mm Dicke erzielt. Ein geeignetes Material für den Film ist Polyäthylenterephthalat mit optisch einwandfreien Eigenschaften. Die thermoplastische Schicht des Filmes muß ebenfalls optisch klar sein und eine genügende Widerstandsfähigkeit gegen Bestrahlung aufweisen; außerdem muß sie bei Raumtemperatur eine im wesentlichen unendlich große Viskosität und bei einer Temperatur von 100 bis 15O⁰C eine verhältnismäßig geringe Viskosität bei hohem spezifischem Widerstand aufweisen. Ein geeignetes thermoplastisches Material ist eine Mischung von Polystyrol, m-Therephenyl und einem Copolymer mit 95 Gewichtsprozent Butadien und 5 Gewichtsprozent Styrol. Eine spezielle Mischung

kann ζ. B. 70% Polystyrol, 28% m-Terephenyl und 2% des Copolymers enthalten. Der Film 41 kann dadurch hergestellt werden, daß eine Lösung mit 10% festen Bestandteilen der Mischung in Toluol hergestellt und das Grundmaterial mit dieser Lösung überzogen wird. Das Toluol wird durch Trocknen an der Luft und durch Abpumpen im Vakuum verdampft, so daß der fertige zusammengesetzte Film entsteht. Die Filmdicke des thermoplastischen Überzuges kann zwischen 0,2 μ bis zu mehreren 100 μ ίο liegen, wobei die bevorzugte Dicke etwa gleich dem Abstand zwischen den Vertiefungen in dem Film ist, wie weiter unten näher erläutert wird.

Die dargestellte Einrichtung zur Erhitzung und zum Antrieb des Filmes 41 enthält eine drehbare Rolle 43, deren Oberfläche durch einen heißen Flüssigkeits- oder Gasstrom, z. B. Dampf, erhitzt wird, der das Innere der Spule in Röhren 45 durchfließt. Die von den Heizrohren erzeugte Wärme gelangt durch Wärmeleitung an die äußere Fläche und geht auf den Film 41 über, so daß, wenn der Film die äußere Fläche des Rades berührt, die auflaufenden Teile des Filmes bis zum erweichten Zustand erhitzt werden. Die Rolle 43 wird durch einen Motor 46 (gestrichelt dargestellt) angetrieben, der sich unterhalb der Kammer 30 befindet und ein Kettenrad 48 zum Antrieb einer Kette aufweist, die in ein Kettenrad 52 auf der Rolle 43 eingreift.

Die Rolle 43 ist so angeordnet, daß der Film 41 sie an einer Stelle verläßt, die etwa gegenüber der Öffnung 54 liegt. Diese öffnung, die zwar nur schmal ist und nur eine solche Weite hat, daß der Elektronenstrahl der Anordnung 15 hindurchgehen kann, hat eine Länge, die gleich der Breite des Filmes 41 ist, so daß der Elektronenstrahl annähernd über die gesamte Breite des Filmes 41 abgelenkt werden kann. Die öffnung 44 gestattet den Durchtritt des Strahles, während sie gleichzeitig verhindert, daß eine nennenswerte Menge des Gases oder der Dämpfe aus der Filmkammer 17 in die Elektronenstrahlanordnung 15 eindringt. Das Innere der Kammer, die zwar als Ganzes evakuiert ist, erfordert jedoch verschiedene Drücke wegen der verschiedenen Elektronenstrahlbahnen in den beiden Anordnungen. Da die Elektronen in der Hülle 20 einen langen Weg zurückzulegen haben, muß der Druck verhältnismäßig niedrig sein, um eine Verbreiterung des Elektronenstrahles durch Kollision der Elektronen mit Gas- und Dampfmolekülen zu vermeiden. Andererseits ist die Bahn des Strahles in der Filmkammer verhältnismäßig kurz, so daß die Möglichkeit einer Kollision, selbst wenn die Gase oder Dämpfe dichter sind, geringer ist als in der Hülle 20. Wenn das Innere der Filmkammer auf genau den gleichen niedrigen Druck gehalten werden müßte wie das Innere der Hülle 20, so würde dies eine verhältnismäßig große Pumpenleistung erfordern.

Nachdem der Film 41 dem Beschüß durch den Elektronenstrahl ausgesetzt worden ist, wird er über eine Kühlrolle 55 geführt, deren Oberfläche durch Wärmeleitung von einem Kühlmittel gekühlt wird, das durch Röhren 56 hindurchgeführt wird, die mit dem Inneren der Rolle in Verbindung stehen. Das Kühlmittel wandelt die erweichte Oberfläche des Filmes 41 in den festen Zustand um, so daß die Vertiefungen, die durch den Elektronenstrahl erzeugt worden sind, fixiert werden. Die Rolle 55 wird über ein Kettenrad 58 von der Kette 50 angetrieben.

Ein optisches System 60, welches es ermöglicht, durch Beobachtung festzustellen, ob die Information auf dem Film 41 aufgezeichnet worden ist, enthält eine Anzahl von Laufrollen 62, die den Film 41 zwischen Spiegeln 64 und 65 hindurchlenken, die eine Neigung von 45° gegenüber dem Film haben, so daß das Licht von dem Film nach oben zum Deckel 32 reflektiert wird, wo es durch ein Fenster (nicht dargestellt) hindurchgeht. Hinter dem optischen System 60 wird der Film auf eine Vorratsrolle 67 aufgewickelt, die mit Hilfe eines Motors 69, der über einen Riementrieb 71 und die Rollen 73 mit der Rolle 67 verbunden ist, unter der Einwirkung eines im wesentlichen konstanten Drehmomentes steht.

In Fig. 2 sind verschiedene Teile der Anordnung sichtbar, die bei der Beschreibung der Fig. 1 erwähnt wurden, dort aber nicht sichtbar sind. Die Fig. 2 zeigt einen Dichtungsring 75, der am inneren Ende der Stopfbuchse 37 angeordnet ist, so daß bei einer Drehung der Stopfbuchse die Dichtung zusammengedrückt wird, um einen luftdichten Abschluß zwischen der Hülle 20 und der Kammer 30 zu erzielen. Eine Leitung 77, die an dem Abgangsstutzen 14 angeschlossen ist, dient zum Abziehen von Gasen oder Dämpfen aus der Hülle 20 mit Hilfe einer nicht dargestellten Vakuumpumpe,

Ferner sind in Fig. 2 zwei Lager 81 und 83 für eine Welle 84 angedeutet, die die Rolle 43 antreibt. Die Welle ist hohl, so daß mit ihrer HiEe der Dampf den Röhren 45 zugeführt wird. Im Inneren der Welle 84 sind zwei konzentrische Röhren 85 und 86 axial angeordnet, die die Einlaß- und Auslaßleitungen für den Dampf bilden. Der Dampf wird durch die Röhre 86 zugeführt und gelangt in die Röhre 45. Dann wander er nach unten in den Raum zwischen der Innenseite der Röhre 85 und der äußeren Seite der Röhre 86 zum Auslaß 87.

In dem Querschnitt der Fig. 3 sind einige weitere Einrichtungen sichtbar. Ein rundes Abdeckglas 89 befindet sich über einer Öffnung in dem Deckel 32, unmittelbar über dem optischen System 60, so daß das von den beiden Spiegeln 64 und 65 reflektierte Licht durch dieses Glas zu dem Beschauer gelangen kann. Das Licht tritt in die Kammer 30 durch diese Glasfläche ein und wird von einem der Spiegel reflektiert, durchsetzt den Film 41 und wird dann von dem anderen Spiegel zurück nach oben durch das Glas 89 reflektiert, so daß der Beschauer, feststellen kann, ob Vertiefungen in dem Film erzeugt worden sind. Nötigenfalls kann ein Dichtungsring 91 in dem Deckel 32 unterhalb des Glases 89 angebracht werden, um einen luftdichten Abschluß zwischen dem Glas und dem Deckel herzustellen.

Eine Leitung 93 ist mit der Kammer 30 über den Stutzen 12 verbunden, so daß die Gase und Dämpfe von der Kammer mit Hilfe einer Vakuumpumpe (nicht dargestellt) abgezogen werden können. Wie oben erwähnt, braucht der Druck in der Kammer 30 nicht so niedrig zu sein wie der in der Hülle 20.

Die Einrichtungen zur Zuführung des Kühlmittels zur Rolle 55 in Fig. 3 entsprechen im wesentlichen den Einrichtungen zur Zuführung des Heizmittels zur Rolle 43 in Fig. 2. Dabei sind auch die gleichen Bezugszeichen für die verschiedenen Teile in diesen Figuren benutzt. Außerdem ist eine Dichtung 95 zwischen dem Lager 81 und der unteren Seite der Kammer 30 angedeutet, um einen luftdichten Abschluß zu erreichen. Zum gleichen Zweck ist eine Dichtung 96

zwischen der Außenseite der Antriebswelle 84 und der inneren Seite des Lagers 81 vorgesehen.

Beim Betrieb der Einrichtung nach Fig. 1 bis 3 wird der Film 41 über die Rolle 43 geführt, wo der thermoplastische Überzug bis zum erweichten Zustand durch die von der Oberfläche der Rolle zugeführte Wärme erhitzt wird. Etwa an der Stelle, wo der Film 41 die Rolle 43 verläßt, trifft auf den erweichten thermoplastischen Überzug der Elektronenstrahl der Anordnung 15 auf, der quer zum Film durch das magnetische Feld des Ablenkjoches 28 abgelenkt wird. Die Zahl der Elektronen, die einen Punkt des Filmes betreffen, hängt von der Ablenkgeschwindigkeit und der Zahl der Elektronen in dem Strahl ab, so daß eine dieser beiden Größen mit den *5 Eingangssignalen moduliert werden kann. Da im allgemeinen eine große Intensität des Strahles erwünscht ist, wird der Strahl gewöhnlich durch Zuführung der Eingangsspannung an die Ablenkplatten 25 moduliert. Dann ist die Auslenkung des Strahles durch das Signal an jedem Punkt des Filmes eine Funktion des Augenblickswertes der Eingangsspannung. Die Zahl der an einem Punkt des Filmes auftreffenden Elektronen ist daher eine Funktion dieser Spannung. Die an der Filmoberfläche vorhandenen Elektronen werden elektrostatisch von der Filmunterlage angezogen, so daß winzige Vertiefungen in der verformbaren Oberfläche entstehen, deren Tiefe von der Zahl der Elektronen an dem betreffenden Punkt abhängt. Die Tiefe der Vertiefungen ist daher eine Funktion der Eingangsspannung an den Platten 25. Diese Vertiefungen würden beim Aufwickeln des Filmes geglättet werden und sich verlieren, wenn nicht eine nachfolgende Abkühlung der geschmolzenen Fläche mit Hilfe der Kühlrolle 55 stattfinden würde, bis der feste Zustand erreicht ist. Nach dem Abkühlen wird der Film auf die Rolle 67 aufgewickelt und ist sofort fertig zum Gebrauch.

In Fig. 4 ist eine andere Einrichtung dargestellt, um die Oberfläche des Filmes 41 bis zum erweichten Zustand zu erhitzen, bei der die Heiz- und Kühlrollen 43 und 50 entfallen, obwohl eine oder beide Rollen zum Antrieb des Filmes benutzt werden können. Bei dieser Anordnung wird die Filmoberfläche durch Elektronenbeschuß erhitzt, indem ein in Längsrichtung verlaufender Heizfaden 100, der eine Elektronenquelle darstellt, innerhalb des wirksamen Bereiches einer Fokussierelektrode 102 angeordnet ist, die die radial emittierten Elektronen in Form eines flachen Strahles sammelt. Der sich ergebende Elektronenstrahl wird durch eine Elektrode 104 beschleunigt, die eine rechteckige Öffnung 105 aufweist, durch die der Strahl hindurchgehen kann. Der Strahl durchläuft dann die Fokussier- und Ablenkelektroden 107 und 108, die noch eine bessere Bandform des Strahles erzeugen und ihn auf den Film 41 richten. Eine weitere Fokussierung wird durch einen in axialer Richtung verlaufenden Schirm 110 zusammen mit einer Fokussierungselektrode 111 erzeugt, unmittelbar bevor der Elektronenstrahl durch eine Öffnung 112 auf den Film 41 auftrifft. Ein scheibenförmiger Isolator 113 ermöglicht die Haltung der den Strahl erzeugenden und fokussierenden Anordnung über der Öffnung 14. Die Anordnung zur Erzeugung des von den Signalen modulierten Elektronenstrahles kann genauso ausgebildet sein, wie dies bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3 besehrieben wurde. Es kann jedoch ratsam sein, eine Elektrode 114 vorzusehen, die in Verbindung mit dem Schirm 110 eine zusätzliche Fokussierung des signalgesteuerten Elektronenstrahles bewirkt.

Aus dem Schnitt der Fig. 5 geht hervor, daß die Breite der Anordnung, die den Elektronenstrahl erzeugt, etwa gleich der Breite des Filmes 41 ist, so daß ein bandförmiger Strahl erzeugt wird, der sich über die Breite des Filmes erstreckt. Wenn auch ein viel schmalerer Strahl benutzt werden könnte, würde dieses den Einbau von Schaltelementen zur Ablenkung des Heizstrahles erfordern, um die ganze Breite des Filmes zu bestreichen. Dies wird jedoch nicht für praktisch gehalten, weil nur ein verhältnismäßig kleiner Strom von nur wenigen Milliampere nötig ist, um die ganze Breite der Oberfläche zu erhitzen, und weil es daher billiger ist, eine Elektronenanordnung vorzusehen, die eine Erhitzung über die ganze Breite hervoruft. Fig. 5 zeigt ferner einen scheibenförmigen Isolator 117, der zusammen mit dem Isolator 113 dazu dient, die Elektroden und die Fokussiereinrichtung des Heizstrahles aufzunehmen.

Wenn die Oberfläche des Filmes 41 durch Elektronenbeschuß erhitzt wird, ist eine Kühlvorrichtung, wie die Rolle 55, nicht erforderlich, da der Filmträger genügend Wärme ableitet, um die Oberfläche wieder in den festen Zustand überzuführen. Bei der Ausführung nach den Fig. 1 bis 3 kann der Träger des Filmes dies nicht bewerkstelligen, weil er von der Rolle 43 ebenfalls erhitzt wird und weil er als Wärmespeicher für die Oberfläche und nicht als Kühlmittel dient. Wenn daher die Heizvorrichtung der Fig. 4 und 5 benutzt wird, kann die Rolle 55 entfallen. Die Rolle 43, die nur beibehalten wird, um eine konstante Filmgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, kann auf verhältnismäßig niedriger Temperatur gehalten werden.

Ein weiterer Vorteil der Ausführung nach Fig. 4 besteht darin, daß diese Anordnung auch mit einem Aufzeichnungsmaterial benutzt werden kann, das eine vom Band oder Film abweichende Form hat. Da der Aufzeichnungsträger der Fig. 1 über die Rollen 43 und 55 geführt werden muß, ist es notwendig, daß er bandartig ausgebildet ist. Bei der Ausführung nach Fig. 4 können beide oder auch eine der Rollen entfallen; der Aufzeichnungsträger muß lediglich nacheinander verschiedene Oberflächenteile dem Heizstrahl und dem Signalstrahl darbieten. Der Aufzeichnungsträger kann daher die Form einer Platte, eines Zylinders, eines Blattes usw. aufweisen.

Fig. 6 zeigt schematisch eine Schaltung, die bei den beiden Ausführungsformen benutzt werden kann, um den Elektronenstrahl mit einem Farbfernsehsignal zu modulieren. Eine Farbfernsehkamera 120 erzeugt drei Ausgangsspannungen, die Funktionen der roten, grünen und blauen Komponente der fernsehmäßig übertragenen Szene darstellt. Die roten, grünen und blauen Ausgangsspannungen werden über Leitungen 122,124 bzw. 125 den Schirmgitterelektroden von drei Elektronenröhren 126, 128 bzw. 130 zugeführt, deren Steuergitter über Leitungen 132,134 bzw. 135 mit zugehörigen Oszillatoren 137, 139 und 141 verbunden sind. Diese arbeiten mit verschiedenen Frequenzen, und zwar bei einem Ausführungsbeispiel mit 14, 17 bzw. 20 MHz. Die Anoden der drei Elektronenröhren sind über einen gemeinsamen Anodenwiderstand 143 mit einer Klemme 145 verbunden, der eine positive Betriebsspannung zugeführt wird. Die roten, grünen und blauen Ausgangsspannungen der Kamera 120 steuern über die Elektronenröhren 126,

128 und 130 die Signale der drei Oszillatoren, die am Widerstand 143 vorhanden sind, und diese Signale werden über einen Kopplungskondensator 144 den Hilfsablenkplatten 25 zugeführt. Der Hauptablenkstrom wird von einem Ablenkgerät 146 geliefert, das mit der horizontalen Ablenkfrequenz arbeitet und die Ablenkspule 28 über eine Leitung 147 erregt.

Wenn bei der Schaltung der Fig. 6 eine starke rote Komponente in der Ausgangsspannung der Kamera 120 vorhanden ist, wird ein kräftiges Signal dem Schirmgitter der Elektronenröhre 126 zugeführt, so daß ein kräftiges Signal der betreffenden Frequenz, die von dem Oszillator 137 erzeugt wird, an dem Widerstand 143 auftritt und daher die Ablenkplatten 25 beeinflußt. Die Spannung an der Platte 25 verändert die Ablenkung des Elektronenstrahles mit einer Geschwindigkeit, die gleich der Frequenz dieser Spannung ist. Wenn die Ablenkung verzögert wird, dann werden mehr Elektronen auf der Filmoberfläche konzentriert, als wenn die Ablenkung beschleunigt ao wird, so daß jede Verzögerung eine Vertiefung in der Filmoberfläche erzeugt. Diese Vertiefungen haben einen Abstand, der von der durchschnittlichen Ablenkgeschwindigkeit des Signalstrahles und von der Frequenz des Signals, das der Platte 25 zugeführt wird, abhängt. Die Frequenz des Schwingungserzeugers 137 ist so ausgewählt, daß die Abstände zwischen den Vertiefungen, die durch ein Signal mit der betreffenden Frequenz hervorgerufen werden, so groß sind, daß, wenn dieser Film in ein optisches System eingeführt wird, das weiter unten beschrieben wird, weiße Linien, die ihn durchleuchten, eine solche Phasenbeugung aufweisen, daß ein roter Punkt auf dem Betrachtungsschirm erzeugt wird. Diese Phasenbeugung ist im einzelnen in der USA.-Patentschrift 2 813 146 erläutert. In ähnlicher Weise erzeugen Spannungen mit der Frequenz des Oszillators 139 an dem Widerstand 143 Vertiefungen in dem Film, die einen solchen Abstand haben, daß weißes Licht bei der Beugung einen grünen Bildpunkt ergibt, und die Spannungen mit einer Frequenz des Oszillators 141 erzeugen Vertiefungen im Film, die bei der Beugung einen blauen Bildpunkt ergeben. Hieraus ergibt sich, daß der Abstand zwischen den Vertiefungen des Filmes eine Funktion der Farbkomponente ist, und die Tiefe der Vertiefungen sind Funktionen der Intensität der entsprechenden Farbkomponente, so daß weißes Licht, welches durch den Film und ein geeignetes Abdecksystem hindurch projiziert wird, sowohl Änderungen der Intensität als auch der Farbe auf einem Projektionsschirm in punktweiser Übereinstimmung mit der fernsehmäßigen Übertragungsszene ergibt.

In der obigen Beschreibung sind drei elektrische Farbkomponentensignale benutzt worden, um das Beugungsmuster zu erzeugen. Gemäß einer anderen Erfindung, die Gegenstand einer besonderen Patentanmeldung ist, können auch zwei Farbsignale elektrisch kombiniert werden, um ein veränderliches Farbsignal zu ergeben, das eine Frequenz aufweist, die gemäß dem Verhältnis der Intensitäten von zwei Farbkomponenten, z. B. der blauen und grünen Komponente, schwankt und eine Amplitude hat, die sich mit der Summe der Intensitäten dieser Farbkomponenten ändert. Um dieses veränderliche Farbsignal zu erhalten, werden die bläuen und grünen Komponenten elektrisch addiert, und das resultierende Signal wird einer Steuerelektrode einer Mischstufe zugeführt. Gleichzeitig wird eine weitere Steuerelektrode durch einen Oszillator veränderlicher Frequenz erregt, der ein Signal erzeugt, dessen Frequenz sich als Funktion einer Konstanten plus dem Logarithmus der Intensität des blauen Signals geteilt durch die Intensität des grünen Signals ändert. Das Ausgangssignal der Mischstufe ist das gewünschte veränderliche Farbsignal, das zusammen mit der roten Komponente den Hilfsablenkplatten 25 zugeführt wird.

Fig. 7 zeigt Muster, die auf einem Film 41 mit HiEe eines Signalstrahles 150 erzeugt wurden, am Fuß einer Reihe 152 von Vertiefungen, die als kurze Linien dargestellt sind und welche schon vorher durch Elektronen des Signalstrahles erzeugt worden sind. Die Reihen 152 sind zwar getrennt dargestellt, sie können einander jedoch etwas überlappen und sollen sich vorzugsweise gerade berühren. Es sei bemerkt, daß die Linien der Vertiefungen parallel zu den Rändern des Filmes liegen.

Wie aus dem Querschnitt der Fig. 8 hervorgeht, hat der Film 41 eine Trägerschicht 154, die mit dem thermoplastischen Material 155 bedeckt ist. Die Vertiefungen 157, die von dem Signalstrahl an der Oberfläche erzeugt werden, sind an einigen Stellen unregelmäßig, da mehrere Farben vorhanden sind, und an anderen Stellen sinusförmig, was darauf hindeutet, daß nur eine Farbkomponente vorhanden ist.

In der obengenannten USA.-Patentschrift 2 813 146 ist ein optisches System im einzelnen beschrieben, das zur Durchleuchtung des Filmes 41 zur Erzeugung eines Bildes benutzt werden kann, das Punkt für Punkt den Farbfernsehinformationen auf dem Film entspricht. Das optische System ist in Fig. 9 schematisch angedeutet und enthält eine Lichtquelle 160 mit weißem Licht, die einen Lichtstrahl erzeugt, der durch die Öffnungen eines Schlitzgitters 162 hindurchgeht. Das Licht durchsetzt in einem durch die Blende 165 bedingten Zeitpunkt ein Objektiv 164 und den Film 41, dann ein zweites Objektiv 167 und ein zweites Schutzgitter 168, das mit dem Schlitzgitter 162 zusammenarbeitet, so daß die Beugungsmuster der ersten Ordnung hindurchgelassen werden, während die Beugungsmuster der nullten Ordnung abgedeckt oder blockiert werden. Das durch die Schlitze des Systems 168 hindurchfallende Licht wird durch ein Objektiv auf einen Projektionsschirm 172 projiziert, so daß die Bilder der auf dem Film aufgezeichneten Muster wiedergegeben werden. Wenn der Film 41 keine Vertiefungen enthält, dann erzeugen die Objektive 164 und 167 das Bild des Schlitzgitters 162 auf den Stäben des Schlitzgitters 168, so daß kein Licht von der Lichtquelle 160 durch das Objektiv 170 auf den Projektionsschirm 172 gelangen kann. Wenn Vertiefungen da sind, dann durchsetzt das Licht von der Lichtquelle 160 die Schlitze des Schlitzgitters 162 und wird durch die Vertiefungen und die Erhöhungen zwischen den Vertiefungen so gebeugt, daß es durch die Schlitze zwischen den Stäben des Gitters 168 hindurchgeht und auf den Schirm 16 projiziert wird. Die Beugung erzeugt daher ein Farbbild auf dem Schirm 172, das dem Fernsehbild ähnlich ist, welches zur Aufzeichnung auf den Film 41 benutzt wurde. Bei dem dargestellten optischen System würde das Bild natürlich seitlich liegen, d. h., bei der praktischen Ausführung würde der Film 41 vertikal bewegt werden wie bei einem Kinoprojektor. Für die Zwecke der Darstellung ist jedoch das optische System um 90° geschwenkt worden.

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Zum Aufbau des optischen Systems mit den Schlitzgittern 162 und 168 soll erwähnt werden, daß beim Entwurf der Schlitzgitter ein Kompromiß zwischen verschiedenen Faktoren, nämlich der Lichtintensität, der Auflösung und der Farbreinheit, geschlossen werden muß. Mit Rücksicht auf das am Projektionsschirm verfügbare Licht und die Beugung an den Rändern der Schlitze sollten die Schlitze in den beiden Systemen 162 und 168 so breit wie möglich gemacht werden. Je weiter die Schlitze sind, um so besser ist die Auflösung. Andererseits wird die Farbreinheit oder, in anderen Worten ausgedrückt, die Farbempfindlichkeit des das Licht abdeckenden Systems schlechter, wenn die Schlitze in der Breite zunehmen. Es muß daher ein Kompromiß bezüglich der Schlitzgitter getroffen werden.

Infolge der Anwesenheit der Stäbe in den Schlitzgittern 162 und 168 ist die Auflösung des Systems in der waagerechten Richtung wesentlich besser als in der senkrechten Richtung. Für die Erzeugung eines zo unverzerrten Bildes sollte die Auflösung jedoch in allen Richtungen im wesentlichen die gleiche sein. Um dies zu erreichen, wird der Strahl 150 in Form eines Rechtecks erzeugt, dessen lange Seite in horizontaler Richtung liegt und dessen Länge der kleinsten Abmessung auf dem Film entspricht, die noch einen erkennbaren Punkt auf dem Schirm 170 erzeugt. Bei einem ausgeführten System wurde gefunden, daß die kleinsten unverschwommenen Punkte des Bildes auf dem Schirm 172 in vertikaler Richtung fünf Vertiefungen 157 entsprechen. Um die gleiche Auflösung in horizontaler Richtung wie in der vertikalen Richtung zu erzielen, wurde die Länge der Vertiefungen (die gleich der horizontalen Abmessung des Elektronenstrahles ist) gleich dem Abstand von fünf 3 dieser Vertiefungen gemacht, was beim Ausführungsbeispiel einen Wert von etwa 0,125 mm ergab. Wenn die Länge dieser Vertiefung kleiner wäre, dann würde das Bildelement auf dem Schirm eine bessere Auflösung in der horizontalen Richtung als in der vertikalen Richtung aufweisen.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das Fernsehen beschränkt. Wenn z. B. Informationen eines Rechengerätes aufzuzeichnen sind, kann die Ablenkgeschwindigkeit verändert werden. Wahlweise kann auch eine lineare Ablenkgeschwindigkeit für die Ablenkung des Signalstrahles benutzt werden, und die Information des Rechengerätes kann dann durch eine Modulation der Strahlintensität eingeführt werden, indem der Ausgang des Rechengerätes 180 nach Fig. 10 mit der Elektrode 21 verbunden wird. Bei einer solchen Anordnung schwankt die Strahlintensität und daher die Zahl der Elektronen, die die Filmoberfläche an den betreffenden Punkten treffen, mit der Größe der Ausgangsspannung des Rechengerätes 180.

Das optische System zur Umwandlung der Information des Rechengerätes in elektrische Form kann ebenfalls als Eidophorschlitzsystem oder auch nach Art der Fig. 11 ausgebildet sein. In Fig. 11 erzeugt ein Lichtpunktabtastgerät einen Lichtfleck, der entlang einer Linie mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Elektronenstrahl geführt wird, der die Vertiefungen in dem Film erzeugt hat. Dieser Lichtfleck, der von einer Kathodenstrahlröhre 182 erzeugt wird, wird durch ein Objektiv 184 und ein Schlitzgitter 162 auf den Film 41 abgebildet, wobei der Fleck der Breite nach über den Film geführt wird. Ein Objektiv 167 befindet sich in der Nähe des Filmes 41, um die Schlitze des Schlitzgitters 162 auf die Stege eines Schlitzgitters 168 in der obenerwähnten Weise abzubilden. Wenn die Vertiefungen in dem Film 41 vorhanden sind, wird das Licht durch die Schlitze des Systems 168 gebeugt, so daß es eine Fotozelle 190 trifft, die die Lichtimpulse in elektrische Impulse umwandelt, welche den elektrischen Signalen ähneln, die dazu benutzt werden, um die Information des Rechengerätes dem Film 41 aufzuprägen.

Es gibt auch andere Ausführungsformen der Erfindung, die nach der vorgehenden Beschreibung verständlich werden. Zunächst gibt es verschiedene Verfahren zur Erwärmung und Abkühlung des Materials außer den angegebenen; z. B. können wärmeleitende Vorrichtungen an Stelle der Rollen zur Erwärmung und Kühlung benutzt werden, oder wenn ein leitender Film zwischen dem thermoplastischen Überzug und dem Trägerfilm eingeführt wird, kann die Erwärmung durch Induzierung von Strömen in dem leitenden Film erzeugt werden. Der thermoplastische Überzug kühlt sich dann, nachdem er erwärmt wurde, durch die Ableitung der Wärme in den Trägerfilm ab. Ferner kann auch eine Strahlung zur Erwärmung und Abkühlung des Filmes benutzt werden. Auch eine dielektrische Erwärmung kann in Verbindung mit anderen Arten des Kühlsystems angewendet werden. Ferner kann die Erwärmung auch erst nach dem Beschüß des Materials durch den Signalstrahl und nicht vorher erfolgen, weil viele geeignete Materialien die Ladungen so lange festhalten, daß eine spätere Erwärmung möglich ist, während die Ladungen noch vorhanden sind. Der Elektronenstrahl kann daher erst auf das Material auftreffen, und dann wird die Oberfläche des Filmes in den erweichten Zustand übergeführt. Während die Oberfläche sich in dem erweichten Zustand befindet, erzeugen die Ladungen an der Oberfläche, die durch den Strahl aufgebracht sind, eine Vertiefung in dem Material. Nach der Herstellung der Vertiefungen, die nur eine sehr kurze Zeit erfordert, wird die Oberfläche abgekühlt. Schließlich ist es auch klar, daß an Stelle der Bewegung verschiedener Teile des Aufzeichnungsmaterials an dem Strahl vorbei der Strahl in der Form eines üblichen Zeilenrasters über ein ortsfest gehaltenes Material abgelenkt werden kann.

Claims (12)

Patentansprüche :

1. Verfahren zum Aufzeichnen von elektrischen Signalen, insbesondere von Fernsehsignalen, bei dem in Abhängigkeit von dem aufzuzeichnenden Signal ein elektrisches Ladungsmuster auf ein dielektrisches Material aufgebracht wird, das dem Signal entsprechende Veränderungen des Materials bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche eines deformierbaren thermoplastischen Materials durch Erhitzen derart erweicht wird, daß ein in Abhängigkeit von dem aufzuzeichnenden Signal aufgebrachtes Ladungsmuster eine diesem Ladungsmuster entsprechende Deformation der Oberfläche des thermoplastischen Materials in Form von Vertiefungen und Erhöhungen hervoruft und daß eine Verfestigung der deformierten Oberfläche durch Abkühlen erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen unmittelbar vor dem Aufbringen des Ladungsmusters erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material im deformierten Zustand durch eine besondere Kühlvorrichtung abgekühlt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Ladungsmuster durch einen Elektronenstrahl aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen mit Hilfe eines Elektronenstrahles erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material während der Aufzeichnung der Signale relativ zu dem Strahl aus Ladungsträgern so bewegt wird, daß der Strahl nacheinander über verschiedene Oberflächenteile des Materials abgelenkt wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeich- ao net, daß in einem evakuierten Gehäuse eine Einrichtung zum Abrollen eines thermoplastischen Fumes mit einstellbarer Geschwindigkeit vorgesehen ist und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, mit deren Hilfe ein Ladungsmuster auf den as Film aufgebracht werden kann.

8. Vorrichtung nach Anspruch?, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse, in dem sich der Film befindet, durch einen schmalen Schlitz mit einem zweiten Gehäuse verbunden ist, in dem sich das Erzeugungs- und Ablenksystem eines Elektronenstrahles befindet, daß das zweite Gehäuse höher evakuiert ist als das erste Gehäuse und daß die Anordnung im ersten Gehäuse so gewählt ist, daß der Laufweg des Elektronenstrahles im ersten Gehäuse möglichst kurz ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Film über eine heizbare Rolle geführt wird, durch die unmittelbar vor dem Aufbringen des Ladungsmusters die thermoplastische Schicht erweicht wird, und daß in Bewegungsrichtung des Filmes hinter der beheizbaren Rolle eine kühlbare Rolle vorgesehen ist, durch die die thermoplastische Schicht vor dem Aufwickeln des Filmes auf eine Spule verfestigt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch? bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beobachtung der Aufzeichnung am ersten Gehäuse ein Beobachtungsfenster sowie eine optische Einrichtung vorgesehen sind.

11. Thermoplastisches Material zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6 oder für Vorrichtungen nach Anspruch? bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material mit einer Trägerschicht verbunden ist und daß das thermoplastische Material mit der Trägerschicht die Form einer Platte, einer Walze oder eines Filmes besitzt.

12. Thermoplastisches Material nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Trägerschicht so ausgebildet ist, daß die Trägerschicht genügend Wärme von der thermoplastischen Schicht aufnimmt, um die durch Erhitzen erweichte thermoplastische Schicht wieder zu verfestigen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 752100;
USA.-Patentschrift Nr. 2 813 146;
schweizerische Patentschriften Nr. 230 613,
229.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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