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Anordnung zur Verstärkung von Photoströmen für Meß- oder Registrierzwecke,
insbesondere für Bildübertragung Bei der phototelegraphischen Bildübertragung ist
es -zweckmäßig, die Verstärkung der durch die Bildabtastung in der lichtelektrischen
Zelle (Selenzelle oder vorzugsweise Photozelle) hervorgerufenen Ströme in der Weise
zu bewirken, daß man mit diesen Strömen eine Trägerfrequenz modulieren läßt und
die letztere weiter verstärkt, um sie auf die Übertragungsleitung zu senden oder
einen drahtlosen Sender damit zu steuern. Hierfür gibt es mehrere Wege, von denen
nachstehend die drei wichtigsten genannt sind: r. Man läßt die genügend vorverstärkten;
von der Photozelle gelieferten Gleichspannungsschwankungen zugleich mit einer konstanten
Wechselamplitude geeigneter Frequenz auf das Gitter eines sogenannten :Mischrohres
(Kathodenröhre) wirken, welches als Modulator wirkt.
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2. Die Trägerfrequenz wird dadurch erhalten, daß man die Wechselspannung
(meist zusätzlich zu einer konstanten Gleichspannung) als Saugspannung an die Photozelle
selber legt, welche den Lichtschwankungen bei der Abtastung ausgesetzt ist.
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3. Die Trägerfrequenz entsteht rein optisch durch rasche Unterbrechung
des Abtastlichtes mittels einer schnell rotierenden Lochkranzscheibe.
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Die Verfahren :2 und 3 haben den Vorzug, daß die Durchsteuerung der
Trägerfrequenz, d. h. ihre Änderung von Null auf Maximum der Amplitude entsprechend
den Grenzwerten von Dunkel und Hell oder Schwarz und Weiß im Bilde, auch ohne peinliche
elektrische Einstellung stets konstant ist, wodurch eine hohe Betriebssicherheit
der Anordnung erzielt wird. Anderseits hatten diese Verfahren bisher den Mangel,
daß sie ein unmittelbar positives Schreiben des Empfangsbildes nicht ohne weiteres
und in allen Fällen gestatteten. Da nämlich die auf die Leitung geschickte oder
den drahtlosen Sender modulierende Wechselspannung nur bei Abtastung der hellen
Bildstellen vorhanden ist, denen Zutritt von reflektiertem oder durchgelassenem
Licht zur Photozelle entspricht, während bei Dunkel die Wechselspannung auf Null
zurückgeht, so konnte der Niederfrequenzverstärker des Empfängers an die Bildschreibeinrichtung
bisher nur Strom liefern, solange helle Stellen des Sendebildes auf die Photozelle
wirkten. Wurde nun z. B. ein elektrochemischer, mittels Stromdurchgang schreibender
(schwärzender
) Bildempfänger benutzt oder der in seiner Helligkeit
gesteuerte photographische Lichtfleck einer nicht umkehrbaren Lichtrelaisanordnung,wie
z. B. einer Glimmlampe, so konnte man direkt, d. h. im photographischen Falle beim
Schreiben unmittelbar auf Photopapier, kein positives, vielmehr nur ein negatives
Abbild der Sendevorlage erhalten. Wollte man mit solchen Anordnungen unmittelbar
positiven Schreibempfang erzielen, so war es notwendig, die Wechselspannung am Ausgang
des Photostromv erstärkers gleichzurichten und die erhaltene Gleichspannung, die
j a nur bei Hell vorhanden ist, verriegelnd auf eine besondere Tonmodulationseinrichtung
des Senders wirken zu lassen, so daß dann Niederfrequenzenergie, d. h. Schreibstrcm
am Empfänger nur bei Dunkel auftreten konnte. Bei der Methode i konnte allerdings,
je nach dem Vorzeichen der Addition von pulsierender Photogleichspannung und Vorspännung
am Gitter des Mischrohres, empfangsseitig nach Belieben direkt positiv oder negativ
geschrieben werden. Diese Methode hat jedoch den Nachteil, daß die elektrische Einstellung
subtil ist und Änderungen der Photozellenempfindlichkeit, der Wechselspannungsamplitude,
der Heiz- und Gittervorspannungen usw. während der Übertragung die Durchsteuerung
der Trägerfrequenz erheblich schwanken lassen, was auf der Empfangsseite zu Schwierigkeiten
führt und senderseitig die Bedienung der Modulation sehr erschwert.
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Die Erfindung gibt nun einen Weg an, um bei den vorstehenden Methoden
- und 3, insbesondere aber bei letzterer, am Empfänger auch mit den genannten Einrichtungen
unmittelbar positiv schreiben zu können, ohne daß zwischen Photozelle und Sender
eine zusätzliche Umkehreinrichtung, bestehend aus dein Gleichrichterrohr in Verbindung
mit einem neuen, von der gleichgerichteten Spannung im richtigen Sinne gesteuerten
Tonrnodulator des drahtlosen oder Leitungssenders, erforderlich ist. Der Zweck einer
solchen Umkehreinrichtung kann vielmehr gemäß der Erfindung auf einfacherem Wege
erreicht und damit bewirkt werden, daß die mittels Lochkranzscheibe oder Saugwechselspannung
an der Photozelle erzeugte Trägerfrequenz selber zur Modulation des Senders ausgenutzt
wird.
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Die Erfindung besteht darin, daß die bei Hell vorhandene Wirkung des
Lichtes auf die Abtastphotozelle durch Bestrahlung einer zweiten Photozelle mit
einem entsprechend eingestellten, im Effektivwert gleichbleibenden Lichtstrom, der
aus dem Abtastlichtkegel vor Auftreffen desselben auf das Bild abgezweigt werden
kann, kompensiert wird. Demgemäß tritt bei Hell infolge der Abgleichung, die z.
B. in Form einer Brücke erfolgen kann, keine den Sender modulierende Wechselspannung
auf, während bei Dunkel die Kompensation aufgehoben wird, weil nunmehr die Abtastphotozelle
mehr oder weniger stromlos geworden ist, wogegen die Kompensationszelle weiter belichtet
und daher leitend bleibt. Es tritt also die niederfrequente Modulation der Sendeschwingung
bzw. das Fließen der Trägerfrequenz über die Übertragungsleitung nur bei Übergang
zu Dunkel in der Sendevorlage ein, und der bei Stromzufuhr schwärzende Empfänger
(schwärzen allgemein als Erzeugung eines dunklen Bildtones verstanden) schreibt
unmittelbar ein Positiv des Sendebildes.
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Die Abb. i und z stellen erfindungsgemäße Anordnungsbeispiele dar,
die indessen nicht nur für die Bildübertragung, sondern auch für andere Zwecke benutzt
werden können, bei denen Lichtänderungen durch Photozellen zu registrieren sind
und für die Steuerung des Indikators oder Empfängers analoge Bedingungen wie bei
einem nur mit Strom positiv schreibenden Bildenipfänger vorliegen. Die Bezeichnungen
übereinstimmender Teile sind in beiden Abbildungen die gleichen, und zwar bedeuten
i eine konstant brennende Lichtquelle (z. B. Glühlampe), eine optische Blende mit
einem Durchtrittsloch von definierter Gestalt und Größe. 3 eine Linse zum Konvergentmachen
der Strahlen, 4. das in den Strahlengang eingeschaltete, transparent zu denkende
Sendebild, 5 und 9 die Abtast- bzw. Kompensationsphotozelle in Brückenschaltung,
6 einen in den Strahlengang teilweise eingeschobenen Spiegel zum Abzweigen einer
dosierbaren Lichtmenge, 8 einen weiteren Ablenkspiegel, der das abgezweigte Licht
auf die Photozelle 9 lenkt, io die Gleichspannungsquelle für den Photostrom, ii
und 1a zusätzliche veränderliche Gleichspannungsquellen zum Ausgleich der verschiedenen
Empfindlichkeit oder Charakteristik der Photozelle, 13 und 1q. Widerstandszweige
der Brücke, 15 und 16 die diagonalen Abzweigpunkte, mit denen Gitter bzw. Kathode
des Verstärkerrohres 17 verbunden sind, 18 eine Quelle variabler negativer Gittervorspannung.
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Wird nicht mit Abtastung mittels durchfallenden Lichtes, sondern mittels
vom Originalsendebild reflektierten Lichtes gearbeitet, so hat man sich die Anordnung
des Strahlenganges sinngemäß abgeändert vorzustellen.
In der Schaltung
nach Abb. i wird nun die Trägerfrequenz dadurch erzeugt, daß in den Strahlengang
der periphere Lochkranz einer schnell rotierenden Scheibe 7 eingeschaltet ist, der
das Licht mit der gewünschten Wechselzahl unterbricht. In Abb.2 entsteht die Trägerfrequenz
hingegen dadurch, daß in Reihe mit der Gleichspannungsquelle io noch eine Wechselspannungsquelle
i9 von passender Frequenz und Spannung eingeschaltet ist. Im übrigen wirken beide
Anordnungen in gleicher Weise. Zur Dosierung der auf die Zelle 9 fallenden Lichtmenge
kann an Stelle der Verschiebung des Spiegels 6 im Strahlenkegel eine andere Anordnung,
z. B. eine Irisblende, ein Graukeil o. dgl., vorgesehen sein. Wesentlich ist, daß
die effektive Lichtmenge, «-elche die Zelle 9 trifft, so abgeglichen ist, daß bei
der hellsten im Bilde auftretenden Tönung zwischen den Punkten 15 und 16 beine oder
nur eine sehr kleine, durch passende Verriegelung unschädlich zu machende Wechselspannung
auftritt. Man kann sich hier außer der Variation mittels ii und 1a noch durch Variation
des Widerstandsverhältnisses in den übrigen Zweigen der Brücke helfen. Hört dann
die auf die Zelle 5 wirkende Belichtung durch Abtasten einer dunklen Bildstelle
momentan mehr oder weniger auf, so ist sofort das Gleichgewicht der Brückenschaltung
gestört, und die nunmehr zwischen 15 und 16 auftretende Wechselspannung wirkt auf
den Gitterkreis der Röhre 17, welche im Anodenkreis eine verstärkte Wechselspannung
liefert, die in dem eingangs erwähnten Sinne weiter verwertet wird.