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Verfahren zur Fernabbildung von Gegenständen durch elektrische Wellen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Fernabbildung von Gegenständen
durch elektrische Wellen. Hierbei handelt es sich bei der Erfindung um ein Verfahren
derjenigen Art, bei welcher der abzubildende Gegenstand durch Lichtwellen abgespiegelt
wird, die in elektrische Variationen umgeformt übersandt werden und an der Empfangsstelle
zur Erzeugung von Lichtstrahlen dienen, welch letztere in der Intensität und im
Rhvthmus mit den Varitionen sich ändern.
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Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß das Bild an der Sendestation
durch einen
Lichtstrahl abgebildet wird, der einen ununterbrochenen
Spiralweg durchläuft, wobei der Verlauf mit konstanter Frequenz und gedämpfter Amplitude
vor sich geht.
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Gemäß der Erfindung hat der ununterbrochen spiralige Weg die Form
einer itn wesentlichen gleichförmig sich reduzierenden Spirale.
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Um bei diesem Verfahren eine Undeutlichkeit infolge nicht gleichförmiger
Geschwindigkeit des Abspiegelns zu vermeiden, wird erfindungsgemäß eine entstehende
Verzerrung ausgeglichen.
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Die spiralige Abtastung des Bildes oder des Gegenstandes ermöglicht,
diesen schneller und gleichförmiger, als dies bisher- möglich war, abzutasten. Wenn
z. B. das Bild von der Seite her von links nach rechts abgetastet wird, wobei die
Abtastung nach jeder seitlichen Bewegung der Länge nach erfolgt, so ergibt sich
an den Ecken des empfangenen Bildes eine Lichtlinie, die zurückzuführen ist auf
das Anhalten und auf die Umkehr des Lichtstrahls. Abgesehen von diesem Nachteil
verlangt die letztere Art des Abtastens wesentlich mehr Zeit wie die gemäß der Erfindung
vorgeschlagene Methode.
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Die Erfindung zeigt bezüglich des Verfahrens und bezüglich der Anordnung,
die zur Durchführung des Verfahrens Verwendung findet, eine ganze Anzahl von Besonderheiten,
die nachstehend an Hand einer Beschreibung und an Hand von Zeichnungen näher erläutert
werden.
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Es versteht sich jedoch von selbst, daß diese Erfindung nicht auf
eine Anlage beschränkt ist, in der drahtlose Übertragung angewendet wird, sondern
die Übertragung der analysierenden und synchronisierenden Schwingungen kann ebensobgut
mittels Drahtes vor sich gehen.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die beiliegenden Zeichnungen
Bezug genommen, in denen Abb. i die Sendestation nach einer Ausführungsform der
Erfindung darstellt. Die Abb. 2 zeigt die Ebenenanordnung von fünf Elementen der
Abb. i. In Abb. 3 ist ein Zusatzstromkreis für die sendende Station dargestellt.
Abb.4 ist eine veränderte Ausführungsform der Abb. 3. Abb. 5 veranschaulicht eine
nach der Erfindung gestaltete Ausführungsform der Empfangsanlage. Abb. 6 stellt
eine Vorrichtung dar, um den Gegenstand, wenn erwünscht, mit intermittierendem Licht
zu beleuchten. Abb.7 zeigt einen Weg, um den Gesamtbetrag der übertragenden photoelektrischen
Ströme anwachsen zu lassen. Abb. 8 ist eine veränderte Ausführungsform der Abb.
7. Abb. g ist eine Skizze eines Apparates, der bei der Senderanlage Ver,#vendung
findet. Abb. io ist eine Seitenansicht von Abb. g. Abb. i i zeigt den Weg, längs
dessen der Spiegel den Gegenstand abspiegelt. Abb. 12 stellt einen anderen Verlauf
dar, dem der Spiegel folgen kann. Abb. 13 zeigt eine Form, die die dem abprüfenden
Spiegel zugeführten Schwingungen annehmen können, und Abb. 1q. zeigt eine abweichende
Form dieser Schwingungen. Auf der Zeichnung steht neben jeder Audionröhre ein großer
Kennbuchstabe, der die Funktion der Röhre angibt. So bedeutet z. B. A, daß die Röhre
ein Verstärker ist, B, daß sie ein Detektor ist; M bezeichnet einen Überlagerer
und G einen Schwingungserzeuger.
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Auf der Sendestation der Abb. i ist ein Spiegel 15 angeordnet, der
den Gegenstand 16 abprüft. Zwischen diesen Spiegeln und dem Gegenstand ist eine
teilweise lichtdurchlässige Scheibe 325 eingeschoben, deren Zweck später erläutert
wird. Das vom Spiegel aufgenommene Licht wird auf einen lichtempfindlichen Stoff,
der hier als photoelektrische Zelle 17 dargestellt ist, reflektiert, wo es die lichtempfindliche
Kathode i 8 trifft. Eine divergierende Linse 21 verteilt das Licht über die Kathode
18. Während der Spiegel in einer noch zu beschreibenden Weise schwingt, wird das
von den aufeinanderfolgenden Teilelementen des Bildes oder Gegenstandes entnommene
Licht auf die photoelektrische Zelle reflektiert. Dieses Licht bringt einen Strom
von der Batterie 2o zwischen den Elektroden 18 und ig der Zelle zum Fließen, und
der erzeugte Strom ist jeweils proportional dem durch den Spiegel von den aufeinanderfolgenden
Zonen des abgeprüften Gegenstandes entnommenen Licht. Der durch diesen Stromfluß
an den Klemmen des Widerstandes 22 erzeugte Spannungsabfall wird dem Verstärker
23 zugeführt. Die über der Drosselspule 25 und dem Widerstand 26 auftretenden verstärkten
Ströme werden einem zweiten Verstärker 2g zugeleitet. Die verstärkten Spannungen
über den Klemmen der Drosselspule 31 und des Widerstandes 3a können weiter verstärkt
werden oder werden, wie dargestellt, dem Widerstand 34 zugeführt, der in dem Gitterkreis
des Überlagerers 35 angeordnet ist. Der Überlagerer ist vorzugsweise von der Bauart
der Audionröhre. Um die von der photoelektrischen Zelle 17 kommenden Ströme ohne
Verzerrung zu verstärken, empfiehlt es sich, daß die Verstärker 23 und 29 ebenso
nach dem Audiontyp gebaut sind. Die Vakuumröhre 38 und ihre zugehörigen Stromkreise
bilden zusammen mit der Kapazität 39 und der Selbstinduktion 40 einen Schwingungserzeuger.
Hochfrequenzschwingungen dieses Generators werden dem Gitterkreis 4.2 des Überlagerers
zugeführt,
wo sie mit den photoelektrischen Stromflüssen überlagert werden.
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Diese hochfrequenten Schwingungen werden also durch Schwingungen überlagert,
die dazu dienen, die Bewegung des Spiegels 15 und dieWiedergabemittel auf der Empfangsstation
zu synchronisieren. Um diese synchronisierenden Ströme hervorzurufen, ist eine stetige
Lichtquelle q.5 angeordnet, die irgendeiner Art sein kann und Licht von konstanter
Intensität aussendet. Das von dieser C-tielle ausgehende Licht fällt durch die konvergierende
Linse .1.6, trifft den Spiegel i, und wird auf die lichtempfindliche Kathode So
der photoelektrischen Zelle 51 reflektiert, nachdem es durch die konvergierende
Linse 5,2 hindurchgetreten ist. Diese photoelektrische Zelle hat zwei Anoden
53 und 5d., die vorzugsweise einander gegenüber gelagert sind, und eine Hilfselektrode
56, die im -Mittelpunkt der Kathode 5o zu sehen ist und von ihr durch das Isoliermaterial
58 isoliert ist. Die Batterie 6o ist mit diesen Elektroden so verbunden,
daß die Hilfselektrode 56 mit Bezug auf die Anoden eine größere Negativspannung
hat als die Kathode 5o.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung 51 ist folgende: Es ist bekannt,
daß ein negativ geladener Körper in der Nähe einer Elektronen aussendenden Elektrode
den Elektronenstrom schwächt, wobei der Betrag der Schwächung von der Nähe und der
Größe der Ladung abhängig ist. -Nun ist die Stelle auf der Kathode 5o, wo das Licht
auftrifft, abhängig von der Stellung des schwingenden Spiegels. Da nun die lichtempfindliche
Kathode Elektronen nur an der Stelle aussendet, wo das Licht einfällt, so befindet
sich die Elektronen emittierende Zone jeweils auf verschiedener Entfernung von der
HilfselektrOde 56. Es ergibt sich daraus, daß der Elektronenstrom zu einer oder
beiden Anoden entsprechend dem Abstand der Hilfselektrode von der Stelle, wo das
Licht die Kathode streift, variiert, wobei sich der Abstand infolge der Schwingungen
des Spiegels 15 ändert. Der durch die Spule 62 des Übertragers 63 fließende Strom
entspricht deshalb jeweilig der Stellung des abprüfenden Spiegels 15. Durch diesen
Übertrager 63 werden die Ströme dem Gitterkreis des Überlagerers 35 zugeführt. Es
folgt daraus, daß die Hochfrequenzschwingungen des Schwingungserzeugers 38 mit beiden
Strömen, mit den analysierenden der photoelektrischen Zelle 17 und mit den synchronisierenden
der photoelektrischen Zelle 51 überlagert werden. Die überlagerten Hochfrequenzschwingungen
des Anodenkreises 7o werden durch den Übertrager 71 dein Gitterkreis des Verstärkers
72 zugeführt. Die verstärkten und überlagerten hochfrequenten Schwingungen können
durch Zusatzverstärker weiter verstärkt oder einem geeigneten Sendegebilde zugeführt
werden. Nach der Darstellung werden sie durch den r`bertrager 73 an die Sendeantenne
74 abgegeben.
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Die Drosselspule 75, die mit dem- Heizdraht ; 6 des Verstärkers 23
verbunden ist, ist in den Heizstromkreis eingeschaltet, um unerwartete Stromschwankungen
aus Anlaß des geringen Wechsels der elektromotorischen Kraft der Batterie ; 7 zu
verhüten. Die Drosselspule 78, die dem Verstärker 29 zugeordnet ist, hat eine ähnliche
Aufgabe.
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Es sei darauf hingewiesen, daß die oben geschilderte Anlage in den
Fällen verwendbar ist, in denen der Gegenstand entweder durch stetiges Licht oder
intermittierendes Licht oder beides beleuchtet wird, cla zwischen der photoelektrischen
Zelle 17 und dem Überlagerer 35 keinerlei Übertrager angeordnet sind. Bei dieser
Anordnung, und wenn der Gegenstand nur durch stetiges Licht beleuchtet wird, wird
die Frequenz der von der photoelektrischen Zelle ausgehenden elektrischen Stromstöße
entweder klein oder groß sein, was von dem Lichtunterschied der abgeprüften Teilelemente
des Gegenstandes abhängt. Deshalb müssen Übertrager fortbleiben, um eine wirksame
Übertragung der, niederfrequenten Stromstöße zu gewährleisten, Wird jedoch der Gegenstand
von intermittierendem Licht hoher Frequenz, z. B. 30 000 bis 50
000 Perioden pro Sekunde, beleuchtet, so können Übertrager an Stelle unmittelbarer
Verbindung verwendet werden.
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Wenn die Vorrichtung 51 auch in ihrer bevorzugten Ausführungsform
dargestellt ist, so kann sie doch verschiedentlich ausgestaltet sein und noch immer
ihrer eigentlichen Aufgabe genügen. Die beiden Anoden können irgendeine gewünschte
Form und angemessene Lage zur Photokathode haben. Die Vorrichtung ist ebenso wirksam,
wenn die Hilfselektrode positiver als die Kathode anstatt negativer gemacht wird.
Die Kathode dieser Vorrichtung sowohl als auch die Kathode der Zelle 17 können mit
irgendeinem der bekannten lichtempfindlichen -Metalle, wie z. B. die Alkalimetalle
sind, überzogen sein. Kalium oder Rubidium in verdünntem Neongas ergibt eine besonders
empfindliche Kathode.
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Abb. 2 zeigt in einer Ebene, wie der Spiegel 15 der Abb. 1 angeordnet
sein kann, um Licht vorn Gegenstand 16 und der Lichtquelle .15 auf die photoelektrischen
Zellen 17 und 51 zu reflektieren. Eine Ausführungsform der Apparate, durch die der
Spiegel so zu schwingen genötigt wird, daß der Gegenstand abgespiegelt wird, ist
in Abb. 3
gegeben. Der Spiegel 15 ist in seiner Aufhängung an zwei
Drähten 8o und 81 dargestellt, die in dem magnetischen Feld der vier Magnetpole
83, 84, 85 und `86 liegen, von denen zwei Pole Nordpole und zwei Südpole sind. Die
Anordnung und der Aufbau des Magnetfeldes werden später beschrieben. Eine Audionvakuumröhre
9o enthält eine Anode 9i, ein Gitter 92 und einen Heizdraht 93. 97 ist ein Hochfrequenzschwingungserzeuger,
der ähnlich dem in Abb. i unter 38 dargestellten ist. Von diesem Generator werden
Schwingungen dem Gitterkreis der Vorrichtung 9o durch den Übertrager 98 zugeführt.
Ein Motor 99 trägt an seinem Anker ioi eine Bürste ioo, die einmal pro Umdrehung
mit dem Punkt 1o2 Kontakt macht, wodurch der eine Batterie 105 enthaltende
Stromkreis in einer bestimmten Zahl pro Sekunde geschlossen und geöffnet wird. Wird
der Stromkreis geschlossen, so wird der Kondensator 107 geladen. Durch den Widerstand
i io und die Selbstinduktion i i i kann während des kurzen Kontaktschlusses wegen
des hohen Scheinwiderstandes, den dieser Stromweg der plötzlich angelegten Spannung
entgegenstellt, kein Strom fließen. Wenn aber der Batteriestromkreis unterbrochen
wird, entlädt sich der Kondensator über den Widerstand i i o und die Spule i i i,
die als Primärwicklung des Übertragers 112 wirkt. Der Widerstand iio ist groß genug,
um zu bewirken, daß jede Entladung einen einzelnen gedämpften Impuls zur Folge hat.
Die für solch eine Entladung erforderliche Zeit kann von jedem gewünschten Wert
sein, da sie nur von dem Werte des Widerstandes der Kapazität und der Selbstinduktion
des Stromkreises abhängt. Eine Batterie 1 r5 legt Spannung an das Gitter 92. Es
ist in der Technik bekannt, daß der Raumstrom zwischen dem Heizdraht 93 und der
Platte 91 mit Hilfe der Batterie 1i5 durch Anlegen einer hinreichend großen Negativspannung
an das Gitter 92 auf Null gebracht werden kann. Es sei angenommen, daß die Batterie
i 15 einen Wert hat, der einen Raumstrom in der Röhre 9o nicht aufkommen läßt, wenn
sich der Kondensator nicht entlädt, d. h. es ist angenommen, daß die algebraische
Summe der Batteriespannung 115 und des positiven Maximalwertes der aus dem Generator
97 kommenden Schwingungen gerade unter dem kritischen Wert liegt, bei welchem die
den Raumstrom erzeugende Batterie einen Elektronenstrom von Kathode 98 nach Anode
91 bewirkt. Wenn eine Entladung des Kondensators 107 einsetzt, hat sie eine
solche Richtung, daß sie das Gitter 92 positiver lädt, das Gitterpotential dadurch
über den für den Raumstrom kritischen Wert bringt und den Stromfluß einleitet. Die
variierende Komponente des Stromes im Anodenkreis entspricht ihrer Gestaltung nach
den hochfrequenten Schwingungen des Generators 97, und die Schwingungsamplitude
wird jeweils proportional dem Entladungsstrom des Kondensators sein. Da der Kondensatorentladungsstrom
nahezu linear verläuft, und zwar von einem Maximal- zu einem Nullwert, so variiert
die Amplitude der Schwingungen des Anodenkreises 117 der Vorrichtung 9o, die die
Frequenz der Schwingungen des Generators 97 haben, von einem Maximal- zu einem Nullwert.
Diese Ströme verlaufen unmittelbar durch den Draht 8o, der in den Anodenstromkreis
117 eingeschaltet ist. Da nun dieser einen elektrischen Strom führende Draht sich
in einem magnetischen Feld befindet, muß der Draht mechanische Schwingungen von
einfacher harmonischer Natur ausführen. Der Aufhängedraht 81 erhält diese Ströme
ebenso über die induktive Koppelung zwischen den Spulen 12o und 121. Diese induzierten
Ströme rufen ebenso mechanische Schwingungen des Drahtes 81, der nm rechten Winkel
zum Draht 8o liegt, hervor; weil die im Draht 81 auftretenden Ströme aber durch
Induktion erzeugt sind, sind sie um 9o° gegen die Ströme im Draht 8o in der Phase
verschoben. Der Spiegel 15 wird also von zwei einfachen harmonischen Bewegungen
angeregt, die im rechten Winkel zueinander verlaufen und eine Phasenverschiebung
von 9o° haben. Da die Resultierende von zwei solchen einfachen harmonischen Bewegungen
einen Kreis darstellt, ist es ersichtlich, daß, wenn die Amplitude der Schwingungen
konstant wäre, der Spiegel 15 den Gegenstand 16 in einem Kreis von konstantem Radius
abprüfen würde. Da aber die Amplitude von einem Maximalzu einem Nullwert variiert,
eben wegen der vorher beschriebenen Kondensatorentladung, prüft der Spiegel den
Gegenstand auf einem Spiralweg ab, der mit jeder Kondensatorentladung von neuem
beginnt. Die Eigenart dieses Verlaufes wird später im einzelnen beschrieben.
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Es ist ersichtlich, daß jede andere geeignete Schwingungsquelle als
die im besonderen dargestellte verwendet werden kann. Diese Erfindung ist nicht
auf das dargelegte Verfahren des Schließens und Öffners eines Kondensatorkreises
beschränkt, da dasselbe auf jedem anderen geeigneten Wege erreicht werden kann.
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Da der Motor jede gewünschte Geschwindigkeit haben kann, kann der
Kondensator in einer bestimmten Zahl pro Sekunde aufgeladen werden, um den Spiegel
den Gegenstand bei einer bestimmten Frequenz abspiegeln zu
lassen,
die im allgemeinen nahe hei 20 Malen pro Sekunde liegen wird.
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Abb. 4 veranschaulicht ein anderes Verfahren, durch das der Siegel
gezwungen werden kann, sich den gewunschten Schwingungen zu unterziehen. Der Apparat
ähnelt dem der Abb. 3, mit der Ausnahme, daß in dem durch einen variablen Widerstand
125 verlaufenden Stromkreis an die Stelle der Kondensatorentladung eine Einrichtung
zur Begrenzung des Stromflusses durch die Aufhängedrähte des Spiegels 15 tritt.
Wenn sich der einstellbare Kontakt 127 in der Stellung 127' befindet, liegt der
Widerstand in Reihe mit der Batterie 128, wodurch der Strom auf ein Minimum verringert
wird. Der Maximalstrom indessen fließt, wenn dieser `'Widerstand nicht in den Stromkreis
eingeschaltet .ist, und dies ist der Fall, wenn sich der Kontakt in Stellung 127"
befindet. Wenn nun geeignete Einrichtungen (nicht dargestellt) getroffen sind, um
den Kontakt zwischen den beiden Stellungen 127 und r-27" hin und her zu bewegen,
so variiert der durch die Wicklung i 11 des 1'bertragers 112 fließende Strom abwechselnd
von einem Maximal- zu einem Minimalwert und von einem Minimal- zu einem Maximalwert.
Diese Wellenbewegung wird dem Gitterkreis der Röhre go mitgeteilt und bewirkt, wie
bei der Beschreibung der Abb. 3 vorher entwickelt, entsprechende Schwankungen in
dem zwischen (lern Heizdraht 93 und der Anode 91 fließenden Raumstrom. In diesem
Fall jedoch nehmen die mechanischen Schwingungen in ihrer Amplitude von einem Maximal-
zu eiilem Minimalwert ab und dann wieder von einem Minimal- zu einem Maxiinalwert
zu und so fort. Wenn Schwingungen solcher Art dem Spiegel mitgeteilt werden, veranlassen
sie ihn, einen Spiralweg zu beschreiben, für den der Schneckenliniendurchmesser
zeitlich von einem Maximal- zu einem -Nullwert abnimmt und dann wieder vom Null-
zum Maximalwert anwächst. Die Eigenart einer solchen Kurvenlinie wird später beschrieben.
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Abb.5 veranschaulicht eine Empfangsanlage, die geeignet ist, das Bild
des durch den Spiegel auf der Sendestation abgespiegelten Gegenstandes wiederzugeben.
Zum Zwecke dieser Wiedergabe wird eine Kathodenstrahlenröhre i4o der Braunschen
Bauart verwendet; 1.1.2 ist ihre Kathode und wird durch die Stromquelle 143 geheizt;
1.1.1. ist eine Anode, die hier in ringförmiger Gestalt dargestellt ist. Die Gleichstromquelle
1.16 ist von solcher Stärke, daß das Kathodenstrahlenbündel von der Kathode 142
über die Anode zum anderen Ende der Röhre geworfen wird, wo ein geeigneter Schirm
1.18 das von der Sendestation übertragene Bild erscheinen läßt Es wird ein transparenter
Schirm verwendet, den die Einwirkung der Kathodenstrahlen zum Fluoreszieren bringt.
Da es erwünscht ist, die Kathodenstrahlen in Form eines dünnen Strahles zu erhalten,
so ist ein an eine Stromquelle 151 angeschlossenes Solenoid 15o um den Hals der
Röhre herumgewickelt, so daß der Strahl konzentriert wird. Uni weiterhin für einen
schmalen Strahl Sorge zu tragen, ist eine Blende 153 vorgesehen, die einen schmalen
Durchlaß 154 zum Durchtreten der Strahlen besitzt. Um diesen Strahl ablenken zu
können, damit er auf dem fluoreszierenden Schirm den entsprechenden Weg beschreibt,
wie er durch Abspiegelung der aufeinanderfolgenden Teilzonen des abgeprüften Gegenstandes
von dem schwingenden Spiegel beschrieben wird, sind zwei Paare von Kondensatorplatten
156 und 157 angeordnet. Die Platten 156, 156 sind parallel zueinander, und
ihre Flächen befinden sich in einer zur Zeichnungsebene senkrechten Ebene. Die Platten
157, 157 sind ebenfalls parallel zueinander und liegen im rechten Winkel zu den
Platten 156, 156, d. h. die Ebenen der Platten I57, 157
sind mit der Zeichnungsebene
parallel. Ein Gitter 16o dient dazu, die Intensität der Kathodenstrahlen zu steuern.
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Um die Platten 156, 156 und 157, 157 mit den synchronisierenden Schwingungen
proportionalen Ladungen zu versehen und dem Gitter 16o Ladungen zu geben, die proportional
den analysierenden Schwingungen von der Sendestation sind, ist zur-Aufnahrne der
mit den analysierenden und synchronisierender. Strömen überlagerten hochfrequenten
Schwingungen eine Antenne 163 angeordnet. Mit Hilfe des Übertragers 164 werden die
überlagerten Schwingungen dem Detektor 167 zu geführt, so daß der Anodenstromkreis
168 Schwingungen von analysierender Frequenz und Schwingungen von synchronisierender
Frequenz enthält. Der Teil des Anodenstromkreises, der die Selbstinduktion 170 und
die Kapazität 171 enthält, ist so abgestimmt, daß die Sekundärspule 172 des Übertragers
173 Schwingungen nur von der synchronisierenden Frequenz aufnimmt. Diese synchronisierenden
Schwingungen können nach ihrer Verstärkung durch den Verstärker 175 werter verstärkt
werden oder, wie dargestellt, (lein Übertrager 177 zugeführt werden. Die in der
Spule 179 auftretenden Schwingungen werden den zwei Platten 157 und 157 zugeleitet.
Im Stromkreis der Spule 179 liegt die Primärwicklung eines Übertragers 18o, dessen
Sekundärwicklung mit den Platten 156, 156 verbunden ist. Es folgt nun aus der induktiven
Übertragung durch den Übertrager 18o auf den die Platten 156, 156 enthaltenden Stromkreis
und im Vergleich mit dem die
Platten 157, 157 enthaltenden Stromkreis,
daß die beiden Plattenpaare Schwingungen von der gleichen Frequenz erhalten, die
aber einen Phasenunterschied von go° haben. Der Kathodenstrahl wird also nun in
einer der Zeichnungsebene entsprechenden Ebene ini Einklang mit den an den Platten
156, 156 auftretenden Ladungen auf und nieder bewegt. Ebenso bewegen die Ladungen
auf den Platten 157, 157 den Strahl in der zur Zeichnungsebene senkrechten Ebene
hin und her. Das Potential aber an diesen vier Platten ist den synchronisierenden
Strömen auf der Sendestation proportional. Es folgt daraus, daß zwei einfache harmonische
Bewegungen im rechten Winkel zueinander und mit einem Phasenunterschied von 9o°
auf den Kathodenstrahl einwirken, die analog und synchron mit den beiden harmonischen
Bewegungen verlaufen, die dein abprüfenden Spiegel auf der Sendestation. mitgeteilt
werden. Der Kathodenstrahl beschreibt deshalb auf dem fluoreszierenden Schirm einen
Weg, der dein auf der Sendestation durch den Spiegel beschriebenen Wege entspricht.
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Mit Hilfe des Übertragers 185 werden die im Anodenstromkreis 168 des
Detektors auftretenden Schwingungen einer Siebkette zugeführt, die hier durch die
Spulen 188, 189, 19o und igt und die Kapazitäten 192, 193 und 1g4 dargestellt ist.
Da die analysierende Frequenz im allgemeinen größer als, die synchronisierende Frequenz
sein wird, empfiehlt es sich, die elektrischen Konstanten der Siebkette so zu wählen,
daß sie die synchronisierende Frequenz ausscheidet und alle über diesem Wert liegenden
Frequenzen überträgt. Ist dies, wie angenommen., der Fall, dann empfängt die Sekundärspule
ig; des Übertragers 196 Schwingungen nur von der analvsierenden Frequenz. Diese
werden dein Verstärker 19g zugeführt. Die verstärkten Schwingungen des Anodenkreises
Zoo können weiter über einen zweiten Verstärker 2o2 verstärkt werden. Durch Hinzufügen
weiterer Verstärker kann jede gewünschte Verstärkung erzielt werden. Vorzugsweise
jedoch enthält der Anodenstromkreis des letzten Verstärkers einen Widerstand 2o4.
Der Spannungsabfall über den Klemmen dieses Widerstandes wird dann (lern Gitter
16o der Kathodenröhre zugeführt. Die Gitterspannung wird also entsprechend den analysierenden
Strömen variieren, so daß die Intensität des Kathodenstrahles jeweils der Intensität
des Lichtes proportional ist, !las durch den Spiegel von dem abgespiegelten Gegenstand
aufgenommen wird. Da der Strahl nun auf dein fluoreszierenden Sehirin einen Weg
beschreibt, der dem durch den abprüfenden Spiegel zurückgelegteil Weg entspricht,
folgt daraus, daß die Intensität der Erleuchtung jeder Teilzone des Schirmes jeweils
proportional ist der Intensität des durch die entsprechende Teilzone des Gegenstandes
ausgestrahlten" Lichtes. Das Bild wird deshalb auf der Empfangsstation jederzeit
so wiedergegeben, wie der Spiegel den Gegenstand abprüft.
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Es ist vorteilhaft, wenn die dem Gitter von der Batterie 210 gegebene
negative Vorspannung gerade unter Mindestspannung liegt, bei welcher die Anodenbatterie
einen Anodenstrom von Kathode 142 nach Anode 144 bewirkt. Es wird deshalb auf dem
Schirm 148 so lange Duh,kelheit herrschen, als die Batterie 21o allein auf das Gitter
einwirkt; wenn aber die verstärkten analysierenden Stromstöße am Gitter auftreten,
fallen Kathodenstrahlen auf den Schirm, die jeweils eine diesen verstärkten Stromstößen
proportionale Intensität haben.
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Die Erfindung ist nicht auf eine Kathodenröhre von der dargestellten
Bauart be-;,chränkt, sondern .es kann jede geeignete Kathodenröhre verwendet werden,
und die Strahlen können von jeder Art sein, die sich elektrisch ablenken läßt. Obwohl
das Gitter der Kathodenröhre zwischen dem Heizdraht und der Anode dargestellt ist,
kann es ebensogut an der Seite des Heizdrahtes fern von der Anode angebracht sein.
Obgleich die Beugung des Strahles nach der Darstellung mit elektrostatischen Mitteln
erreicht wird, kann dies Ziel ebenso mit Hilfe von geeignet angebrachten Elektromagneten
auf elektromagnetischem Wege erreicht werden.
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Wenn der auf der Sendestation dem Spiegel ausgesetzte Gegenstand sich
in Bewegung befindet, ist es erforderlich, daß der Gegenstand mindestens 18- bis
2omal pro Sekunde abgespiegelt wird, um für das Auge kontinuierlich erscheinende
Bilder auf dem Schirm wiedergeben zu können. In der Annahme, daß der Gegenstand
in 5o bis 6o Spiralgängen ausreichend abgespiegelt werden kann, folgt daraus, daß
die synchronisierende Frequenz in der Nähe von rcoo Perioden pro Sekunde liegen
muß. Wird der Gegenstand durch intermittierendes Licht beleuchtet, so muß dessen
Frequenz, uni Störungen mit der synchronisierenden Frequenz zu vermeiden, beträchtlich
größer sein, z. B. in der Nähe von io ooo Perioden pro Sekunde liegen. Die Frequenz
der Trägerwelle für solche Schwingungen wird vorzugsweise noch höher sein, nämlich
etwa 50 ooo bis ioo ooo Perioden pro Sekunde betragen.
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Abb. 6 stellt eine Anordnung dar, bei der der Gegenstand durch intermittierendes
Licht beleuchtet wird. Die Vakuumröhre 230 und ihre zugehörigen - Stromkreise
in V erbindang
mit der Selbstinduktion 231 und der Kapazität
232 stellt einen Schwingungserzeuger ähnlich dem nach Abb. 1, 3 und 4. beschriebenen
dar. Schwingungen von diesem Generator werden mit Hilfe des Übertragers 235 dein
Verstärker 236 zugeführt. Die in dem Anodenstromkreis des Verstärkers auftretenden
Schwingungen werden in ihrer Spannurig durch einen Transformator 237 transformiert,
ehe sie den beiden in der Röhre 24o gelagerten Elektroden 238 und 239 zugeführt
«-erden. Um zu gewährleisten, daß die Frequenz der Entladung zwischen den beiden
Elektroden konstant und gleich der Frequenz des Generators 230 ist, ist eine
Kapazität z43 in den die Elektroden und die Sekundärspule 2.1.2 des Transformators
23i enthaltenden Stromkreis eingeschaltet, so daß der Stromkreis auf die gewünschte
Frequenz abgestimmt ist. Der Gegenstand, dessen Abbild übertragen werden soll, kann
also dein von der Entladung zwischen den Elektroden ausgehenden Licht ausgesetzt
werden.
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Die Röhre kann irgendein Gas oder Gasgemisch von jedem gewünschten
Druck enthalten, damit der Gegenstand gut beleuchtet wird. Die Schwingungen können
von jedem geeigneten Generator hergeleitet und auf jeden gewünschten Grad verstärkt
werden.
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Abb. 7 veranschaulicht, wie eine -Zehrzahl von photoelektrischen Zellen
zum Empfang des Lichtes vom abgespiegelten Gegenstand verwendet werden kann, um
die Größe des gesamten photoelektrischen und dem Gitterkreis des ersten Verstärkers
zugeführten Stromes anwachsen zu lassen. Der schwingende Spiegel 15 , empfängt nun
das Licht anstatt unmittelbar von dem Gegenstand 16 mittelbar von den reflektierenden
Spiegeln 260, 261, 262, 263 und 264. Das vom s.cliwingenden Spiegel über den reflektierenden
Spiegel 26o aufgenommene Licht trifft die Kathode der photoelektrischen Zelle 27o.
Das vorn reflektierenden Spiegel 261 empfangene Licht fällt auf der Zelle 271 ein.
Die Zelle a72 erhält vom Spiegel 262 reflektiertes Licht, die Zelle 273 vom
Spiegel 263 und die Zelle 274 vom Spiegel 264. Mit solch einer Anordnung kann jede
gewünschte Anzahl von reflektierenden Spiegeln und photoelektrischen Zellen zur
Steigerung des erzeugten photoelektrischen Stromes verwendet werden. Die Anordnung
der photoelektrischen Zellen 27o bis 274 kann, wenn eri;-iinsclit, an Stelle der
photoelektrischen Zelle 17 der Abb.i gesetzt werden. Diese photoelektrischen Zellen
können die gleiche oder auch verschiedene Charakteristik haben. So kann z. B. ihreLichtempfindlichkeit
auf verschiedene Teile des Spektrums gerichtet sein. Einige z. B. können nur für
den sichtbaren Teil des Spektrums empfindlich sein, während andere für ultraviolettes
Licht empfänglich sind. Macht man von allen durch den abprüfenden Spiegel aufgenommenen
Wellenlängen Gebrauch, so kann ein maximaler photoelelctrischer Strom entstehen.
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Ein anderes Verfahren-zur Steigerung der photoelektrischen Ströme
ist in Abb.8 dargestellt. Wie in Abb. 7 wird das vom Gegenstand durch die fünf Spiegel
26o bis 264 aufgenommene Licht auf den abprüfenclen Spiegel15 zurückgeworfen. Anstatt
nun die einzelnen Strahlen nach Auftreffen auf den abprüfenden Spiegel getrennt
zti halten und auf verschicdene photoelektrische Zellen einfallen zu fassen, `-erden
sie mit Hilfe einer Sammellinse 28o auf eine einzige photoelektrische Zelle konzentriert,
die nach der Darstellung die mit 17 in Abb. t bezeichnete photoelektrische Zelle
sein kann. Zur Erzeugung der gewünschten Stärke des phGtoelektrischen Stromes kann
jedwede Anzahl von reflektierenden Spiegeln verwendet werden.
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AM. 9 zeigt teilweise im Schnitt und teilweise in Ansicht eine
Vorrichtung, finit Hilfe deren der schwingende Spiegel in vorteilhafter Weise in
dem magnetischen Feld aufgehängt werden kann. Der Spiegel 15 ist im Schnittpunkt
der beiden Drähte 8o und 81 aufgehängt. Um die richtige Spannung des Drahtes 8o
zu erzielen, sind zwei Federn 282 und 283 und zwei Flügelschrauben 284 und 285 vorgesehen,
durch die jede gewünschte Spannung des Drahtes herbeigeführt werden kann. Ebenso
sind zur Erzielung der richtigen Spannung des Drahtes 81 zwei Spiralfedern 287 und
288 und zwei Flügelschrauben 289 und 29o vorgesehen. Die vier Flügelschrauben werden
von einem Ring 292 getragen, der auf dem Bodenstück 29-1 befestigt ist. 301 und
3o2 sind die beiden Spulen eines Elektromagneten, der die beiden Polschuhe 83 und
84 besitzt. 304 und 305 sind die beiden Wicklungen eines anderen Elektromagneten
mit den beiden Polschuhen 85 und 86. Die zugespitzten Enden dieser Polschuhe befinden
sich in nächster Nähe des Spiegels 15.
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Abb. to ist eine Seitenansicht der Vorrichtung der Abb.9, bei der
Teile der Vorrichtung zur besseren Erkennbarkeit der Anordnung der um den Spiegel
liegenden Polscliuhe weggebrochen sind. Die verschiedenen Teile haben die gleichen
Bezugszeichen wie in Abb.9. Die gekrümmte Form der Polschuhe 85 und 86 tritt in
dieser Abbildung klarer zutage, wo die beiden Enden 307
und 308 gekrümmt
und zugespitzt dargestellt sind, um das magnetische Feld rings um den Spiegel und
seine Aufhängedrähte zu verstärken.
Abb. i i zeigt einen Verlauf,
dem der schwingende Spiegel bei der Abspiegelung des Gegenstandes, folgt, wenn er
seine Schwingungen von einer ähnlichen Anlage, wie in Abb. 3 dargestellt, erhält.
Das Spiegelbild befindet sich an der Stelle 312, wenn die dem Spiegel mitgeteilten
Schwingungen ihre maximale Amplitude haben. Wenn die Amplitude der Schwingungen
entsprechend der Ladung des Kondensators io7 der Abb. 3 allmählich nach Null zu
abnimmt, folgt das Spiegelbild engen und engeren Spiralgängen, bis es den Mittelpunkt
der Spirale erreicht hat, wenn die Schwingungsamplitude Null wird. Sobald der Kondensator
wieder geladen wird, beschreibt der Spiegel schleunigst einen Weg vom Mittelpunkt
der Spirale nach der Stelle 312; solch ein Weg ist in Abb. i i durch die punktierte
Linie dargestellt.
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Abb. 12 zeigt einen Verlauf des Spiegelbildes, den es bei der Abspiegelung
des Gegenstandes nimmt, wenn die dem Spiegel mitgeteilten Schwingungen von einer
ähnlich der in Abb. 4 dargestellten Anlage. hergeleitet werden. Das Spiegelbild
wird sich am Punkt 32o befinden, wenn die dem Spiegel mitgeteilten Schwingungen
ihren maximalen Ausschlag haben. Weil nun die Schwingungsamplitude allmählich bis
auf Null abnimmt, da der Kontakt 127 von der Stelle 127" nach 127' geht, zieht das
Spiegelbild Spiralen von immer geringerem Durchmesser, bis es den Mittelpunkt der
Spirale erreicht. Dieser Weg ist durch die voll ausgezogene Linie 321 dargestellt.
Da nun der Kontakt 127 von der Stellung 127' zur Stellung 127" zurückkehrt, so wachsen
die dem Spiegel mitgeteilten Schwingungen bezüglich ihrer Amplitude allmählich wieder
von Null bis zu einem Maximum an, so daß der Spiegel wieder Spiralen von zunehmendem
Durchrnesser zieht, bis der Punkt 32o wieder erreicht ist. Der Weg des Spiegels
bei Schwingungen zunehmender Amplitude ist durch die punktierte Linie 322 bezeichnet.
Der vorbeschriebene Abspiegelungsvorgang kann finit der gewünschten Schnelligkeit
wiederholt werden.
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Abb. 13 zeigt die Natur der dem Spiegel mitgeteilten Schwingungen,
wenn er durch die in Abb. 3 gezeigte Vorrichtung in Schwingungen versetzt wird.
Wie oben bei der Beschreibung der Abb. i i erwähnt, läßt diese Kurve erkennen, daß
die Schwingungen in annähernd linearer Form von einem Maximum zu Null abnehmen.
Wagerechte Entfernungen geben die Zeit an, während senkrechte Entfernungen die Schwingungsamplitude
darstellen.
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Da der Spiegel eine vollständige Spirale in der gleichen Zeitdauer
vollendet, wie für eine vollständige vom Generator 97 der Abb.3. kommende Schwingung
erforderlich ist, folgt daraus, daß die Winkelgeschwindigkeit des Spiegels für die
ganze Spirale die gieiche ist. Weil aber die Schneckengänge verschiedene Durchmesser
haben, ist die Lineargeschwindigkeit des Spiegels nicht konstant. Es ist augenscheinlich,
daß die Lineargeschwindigkeit in der Nähe des äußeren Ringes der Spirale beträchtlich
größer wird, als die Geschwindigkeit im mittleren Teil der Spirale ist. Folglich
wird die Lineargeschwindigkeit des Spiegels beständig abnehmen, während er vom Punkt
312 nach dem Mittelpunkt geht. Das will besagen, daß der abprüfende Spiegel für
eine größere Zeitdauer Licht von den mittleren Teilen des Gegenstandes als von dem
übrigen Teil des Gegenstandes erhält. An der Empfangsstation erscheint also der
mittlere Teil des Abbildes heller, als es für eine getreue Wiedergabe gut ist. Um
aber eine getreue Wiedergabe des Bildes zu gewährleisten, wird ein Kompensierungsmitte13a5
auf der Sendestation verwendet, um die Zunahme der eben erwähnten Lichtstärke zu
berichtigen. Dieses Kompensierungsmittel kann, wie in Abb. i dargestellt, eine Scheibe
aus Quarz oder Glas oder anderem geeignetem Material sein, das in einer solchen
Weise abgetönt oder überzogen ist, daß es am äußeren Rande lichtdurchlässig, nach
dem Mittelpunkt zu aber weniger und weniger lichtdurchlässig ist. Die Abstufung
in der erforderlichen Lichtdurchlässigkeit zur Beseitigung des Fehlers kann leicht
durch Versuch gefunden werden.
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Abb. 14 zeigt die Natur der Schwingungen, die dem Spiegel mitgeteilt
werden, wenn die Vorrichtung nach Abb.4 verwendet wird. Wie bei der Beschreibung
der Abb. 12 festgestellt, nehmen die Schwingungen von einem Maximalausschlag linear
zu Null ab, wachsen dann wieder linear auf ein Maximum an und wiederholen diesen
Vorgang von neuem. Die wagerechten und die senkrechten Bemessungen haben dieselben
Funktionen wie in Abb. 13.
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Die Anlage kann sowohl zur Übertragung von Bildern bewegter als auch
nicht bewegter Gegenstände verwendet werden. Was ortsfeste Gegenstände, wie z. B.
im Freien liegende Szenen, Gemälde, gedruckte Sachen u. dgl., betrifft, so braucht
der den Gegenstand abprüfende Spiegel nicht die Schnelligkeit von 2o Einheiten pro
Sekunde zu haben, sondern die Zahl kann wesentlich geringer sein. Bei sich schnell
bewegenden Gegenständen jedoch muß die Zahl etwas größer sein.
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Es ist ersichtlich, daß an der oben beschriebenen
Anlage
für das »Fernsehen;< verschiedene Veränderungen vorgenommen werden können, ohne
irgendwie den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.