DE512644C - Vielzellenplatte fuer Bilduebertragungs- und Fernsehzwecke - Google Patents

Description

Nachfolgend beschriebene Erfindung betrifft eine lichtempfindliche Vielzellenplatte für Fernsehzwecke zur Umwandlung der Helligkeitswerte der Bildpunkte eines zu übertragenden Bildes in entsprechend starke Stromimpulse, die es gestatten soll:

1. die verhältnismäßig schwachen Lichteindrücke von Bildprojektionen zur Beeinflussung des Sendestromes eines Fernsehgerätes zu verwenden,

2. unter Benutzung von nur je einer sämtlichen Einzelzellen der Platte gemeinsamen Stromzu- und -ableitung in Verbindung mit einem masse- und trägheitslos arbeitenden Kommutator zur Einschaltung der einzelnen Zellen in den Sendestromkreis die technischen Schwierigkeiten bei der Herstellung einer Vielzellenplatte zu beheben,

3. innerhalb kürzester Zeit ein Bild bzw. bei bewegten Bildern eine Bildphase fernzuübertragen, so daß durch Aufeinanderfolge einer genügenden Anzahl von Bildphasenübertragungen (etwa zehn Übertragungen in der Sekunde) im Empfänger ein lebendes Bild entsteht,

4. eine Verschärfung bzw. Kontrastverstärkung der Bildtöne eines zu übertragenden Bildes dadurch zu ermöglichen, daß ähnlich wie in der photographischen Praxis die einzelnen Bildtöne entsprechend ihrem Helligkeitswert verstärkt werden.

Die Erfindung löst diese Aufgaben dadurch, daß bei einer Vielzellenplatte die Einschaltung der einzelnen Zellen (Bildzellen) in den entsprechend ihrem Helligkeitswert zu modulierenden Sendestromkreis bewerkstelligt wird durch einen masse- und trägheitslos arbeitenden Kommutator in Gestalt von den Bildzellen verbundenen Auslösezellen, die an und für sich den elektrischen Strom nicht leiten, aber beim Auftreffen und durch die Einwirkung eines feinen, aber intensiven, wandernden Auslösestrahls, z. B. Licht, ultraviolettes Licht, elektrisch leitfähig werden. In der einfachsten Ausführungsform ist jede bildpunktgroße Bildzelle mit einer ebenso großen Auslösezelle, z. B. Photozelle, verbunden, so daß die Vielzellenplatte eine wabenartig zusammengesetzte Doppelzellenplatte darstellt, deren eine Fläche als Bildzellenschicht, die andere als Auslösezellenschicht ausgebildet ist. Erfindungsgemäß kann diese Doppelschichtplatte zwischen zwei flächenfö'rmigen, durchsichtigen und stromleitenden Elektroden, z. B. durchsichtige Metallfolien, so angeordnet werden, daß die eine Elektrode als gemeinsame Stromableitung aller Bildzellen, die andere als gemeinsame Stromzuführung bzw. Anode der Auslösezellenschicht fungiert. Trotzdem nun während des ganzen Sendeprozesses alle Bildzellen durch eine die gemeinsame Stromableitungselektrode durchdringende Bildprojektion ständig erregt sind, kann ein Stromschluß nur dann erfolgen, wenn der Auslösestrahl, die durchsichtige Anode der Auslösezellenschicht durchdringend, eine Auslösezelle trifft und zu einer stromleitenden Elektronenemission anregt. Da der Auslösestrahl in raschem Wechsel und in geregelter Reihenfolge Zelle für Zelle und Reihe für Reihe der Aus-

lösezellenschicht abtastet, werden in ebenderselben Reihenfolge die entsprechenden Bildzellen in den Sendestromkreis eingeschaltet, diesen je nach dem Helligkeitswert des sie treffenden Bildpunktes mehr oder weniger in seiner Stärke beeinflussend.

In den Fig. ι bis 6 ist das Prinzip der Erfindung bildlich erläutert; es stellen dar:

Fig. ι prinzipielle Darstellung einer lichtempfindlichen Selenzelle bisheriger Konstruktion,

Fig. 2 neue Konstruktion einer Selenzelle mit einer durchsichtigen flächenförmigen Elektrode,

Fig. 3 Vorderansicht einer Ausführungsform der Vielzellenplatte, *

Fig. 4 Schnitt durch eine Vielzellenplatte, Fig. 5 vergrößerter Teil aus Fig. 4,
Fig. 6 Schema einer Anordnung bei einer Vielzellenplatte zur Erzielung einer Kontrastverstärkung der Bildtöne.

Die Bildzellenschicht läßt sieh aus lichtempfindlichen Photozellen in entsprechender Konstruktion herstellen, zweckmäßiger ist es aber, sie als hochempfindliche Selenzellenschicht auszubilden, deren Zellen in nachfolgend beschriebener Konstruktion bei geringster Ausdehnung (Größe eines Bildpunktes) doch eine nahezu vollständige Ausnutzung der auffallenden Lichtstrahlen gestatten.

Das in lichtempfindlichen Zellen verwendete Selen hat einen sehr hohen spezifischen Leitungswiderstand. Deshalb ist es erforderlich, den Leitungsquerschnitt des Selens möglichst groß, hingegen seine Dicke so gering herzustellen, daß das Selen in seiner ganzen Ausdehnung und Stärke von den Lichtstrahlen durchdrungen werden kann. Bisher hat man nun die beiden Elektroden dadurch möglichst zu vergroßem gesucht, daß man sie z. B. kammartig ineinandergreifen ließ und die möglichst schmalen Zwischenräume zwischen den Kammzacken mit sensibiliertem Selen ausfüllte (s. Fig. 1). Bei solchen und ähnlichen Anordnungen wird das auffallende Licht aber nur sehr unvollkommen ausgenutzt, da nur die Lichtstrahlen wirksam sind, die die schmalen Elektrodenzwischenräume α treffen, während die auf die Elektroden δ selbst fallenden Lichtstrahlen keinerlei Einfluß ausüben können. In vorliegender Erfindung werden flächenförmige Elektroden verwendet, zwischen denen in hauchdünner Schicht das sensibilierte Selen angeordnet ist (s. Fig. 2). Die eine Elektrode c ist lichtdurchlässig hergestellt, z. B. durch Verwendung durchsichtiger Metallfolien, so daß das senkrecht auffallende und die durchsichtige Elektrode durchdringende Licht (s. gestrichelter Pf eil in Fig. 2) vollundganz zur Beeinflussung der dahinterliegenden Selenschicht d ausgenutzt werden kann. Die mit der Selenschicht verbundene Seite der anderen Elektrode e ist zweckmäßig blank poliert oder wird spiegelnd hergestellt, damit etwaige von der Selenschicht nicht absorbierte Lichtstrahlen durch dieReflektion in die Selenschicht zurückgeworfen werden und hier erneut einwirken können.

Die Nachteile der Selenzelle, wie Trägheitsund Ermüdungserscheinungen, kommen bei dieser Vielzellenplatte nicht zur Geltung, denn die Lichteindrücke, denen die einzelnen Zellen ausgesetzt sind, bleiben mindestens für die verhältnismäßig lange Zeit einer Bildphase praktisch konstant; weiter brauchen die Zellen aber auch nicht die enorme Anpassungsfähigkeit zu besitzen, die dann erforderlich wäre, wenn nur eine Zelle nacheinander innerhalb kürzester Zeit alle Bildpunkte verarbeiten müßte, die augenblicklich vom hellsten Licht zum tiefsten Dunkel wechseln können.

Die Auslösezellen der Auslösezellenschicht können ebenfalls aus Selenzellen hergestellt werden, vor allem, wenn es sich um verhältnismäßig langsame Übertragung einfacher Bilder handelt. Die gesteigerten Ansprüche beim wirklichen Fernsehen schließen jedoch infolge der schon erwähnten Trägheitserscheinungen die Verwendung von Selenzellen in der Auslösezellenschicht aus. Zweckmäßig werden hier nur höchstempfindliche Photozellen verwendet. Dabei richtet sich die Wahl des lichtempfindliehen Materials ganz nach der Natur des Auslösestrahls. Bei Lichtstrahlen wird man andere Materialien, z. B. kolloidale Alkalimetalle, verwenden, als wenn der Äuslösestrahl aus ultraviolettem Licht oder aus sonstigen, eine Elektronenemission auslösenden Energiestrahlen besteht. Immer muß aber die Intensität des Auslösestrahls so stärk gewählt werden, daß trotz der kleinen lichtempfindlichen Zellenoberfläche ein genügend starker Elektronenstrom entsteht. Zweckmäßig wird man auch hier die Kathodenunterlage spiegelnd herstellen, analog und zu demselben Zweck wie bei den beschriebenen Selenzellen der Bildzellenschicht.

In Fig. 3 ist die Vorderansicht und in Fig. 4 der Schnitt einer Vielzellenplatte im Prinzip bildlich erläutert. Einem lichtstarken Objektiv zugekehrt steht senkrecht zur optischen Achse die Bildzellenschicht, bestehend aus der durchsichtigen stromableitenden Elektrode/, der Selenschicht g und der Zwischenplatte A. Die Selenschicht g wird von dem die lichtdurchlässige Elektrode / durchdringenden Projektionsbild dauernd beeinflußt. Um aber aus dem Gesamtbild nacheinander jeden Bildpunkt bzw. dessen Helligkeitswert isolieren und herausgreifen zukönnen.wird die Zwischenplätte h, z.B. eine Kohleplatte, rasterartig in bildpunktgroße Felder zerlegt und jedes Feld i auf der Rückseite mit einer elektronenemissionsfähigen Schicht k, z. B. kolloidale Alkalimetallschicht, versehen. Die schmalen Zwischenräume zwischen

den Feldern werden zweckmäßig mit einem geeigneten, lichtdurchlässigen Isoliermaterial / ausgefüllt. Als gemeinsame Anode für sämtliche Auslösezellen ist parallel zur Oberfläche der elektronenemittierenden Zellenschicht in geringem Abstand wieder eine lichtdurchlässige, den elektrischen Strom leitende Fläche m (feindrähtiges Metallsieb, durchsichtige Metallfolie usw.) angeordnet, die den stromauslösenden

to wandernden Auslösestrahl η ungehindert durchläßt, die Elektronen ströme aber aufnimmt und ableitet.

Die beiden lichtdurchlässigen Elektroden / und m wie auch die einzelnen Zellenpaare, BiIdzelle und dazugehörige Auslösezelle sind sorgfältig isoliert angeordnet und in einen luftdichten Behälter 0 aus Glas 0. dgl. eingeschlossen, so daß nur die beiden Elektrodenableitungen durch die Wandung nach außen geführt sind.

«ο Der Behälter kann genau wie bei einer einzelnen Photozelle mit einem geeigneten Gas gefüllt, evakuiert usw. werden, je nachdem das verwendete Material zur Erzielung der bestmöglichsten Elektronenemission es erfordert. Zweck-

«5 mäßig werden sowohl die Bildzellen, mögen sie nun als Selenzellen oder als Photozellen ausgebildet sein, wie auch die Auslösezellen zu gleicher Zeit, d. h. jede Zellenschicht auf einmal, hergestellt, damit die gleichmäßige Stärke des Schichtniederschlags wie auch die gleiche Behandlungsart, z. B. gleichmäßige Temperatur- und Abkühlungsverhältnisse beim Sensibilierungsprozeß, eine gleichmäßige Empfindlichkeit aller Zellen jeder Schicht gewährleisten.

Beim Einbau in den Fernsehsendeapparat ist die Vielzellenplatte innerhalb eines lichtdichten Behälters so unterzubringen, daß die Bildzellenschicht nur durch das Objektiv bestrahlt, die Auslösezellenschicht aber lediglich durch den wandernden Auslösestrahl η erregt werden kann.

Bei der Herstellung des Erfindungsgegenstandes ist man aber keineswegs an die beschriebene Ausführungsform gebunden. Statt der Selenzellen sind z. B. ebensogut Photozellen in geeigneter Anordnung verwendbar, auch die Zwischenschicht braucht nicht unbedingt aus der beschriebenen Kohleplatte zu bestehen, sondern kann z. B. auch aus einzelnen Metallstäbchen, deren Querschnitt der Größe eines Bildpunktes (¹I₄ bis 1 qmm) entspricht, dadurch hergestellt werden, daß die Metallstäbchen mit einer geeigneten Isolierschicht, z. B. Emaille, umhüllt und in Plattenform, jedes Stäbchen senkrecht zur Plattenebene unter Zuhilfenahme eines geeigneten Bindemittels miteinander verbunden werden. In die Flächen dieser Zwischenplatte lassen sich dann leicht, z. B. durch Ausätzen oder elektrolytische Auflösung, entsprechende Vertiefungen zur Aufnahme der lichtempfindlichen Substanz erzielen. Das Wesentliche der Erfindung ist vielmehr, daß die Einzelzellen einer dauernd beeinflußten lichtempfindlichen Vielzellenplatte nacheinander und in geregelter Reihenfolge in den Sendestromkreis geschaltet werden durch einen masse- und trägheitslos arbeitenden Kommutator in Gestalt von systematisch mit den Bildzellen verbundenen Auslösezellen, die beim Auf treffen eines wandernden, durch entsprechende Vorrichtungen zu einer geregelten Abtastbewegung gesteuerten Auslösestrahls (Energiestrahlen bestimmter Wellenlänge) elektrisch leitfähig gemacht werden. Dabei ist es dem Wesen der Erfindung nach gleichgültig, ob für jede Bildzelle eine separate Auslösezelle verwendet wird oder eine andere Anordnung getroffen wird, z. B. reihenweises Zusammenfassen der Bild- und der Auslösezellen, derart, daß durch die senkrecht zueinander verlaufenden Zeilen der Bild- und Auslösezellenschicht unter Verwendung von zwei wandernden Lichtstrahlen und zwei Gruppen von Auslösezellen, von denen die eine die primäre, die andere die sekundäre Bildzerlegung bewirkt, jeweils die im Schnittpunkt der durch die Auslösestrahlen eingeschalteten Zeilen liegende Bildzelle in den Sendestromkreis zu liegen kommt.

Da die Intensität des Auslösestrahls die Stärke des Stromstoßes bedingt, der weiter beim Passieren einer Bildzelle entsprechend ihrem Helligkeitswert beeinflußt wird, läßt sich ohne weiteres durch Erhöhung der Energie des Auslösestrahls eine generelle Verstärkung sämtlicher Stromimpulse erzielen, nicht aber eine Verstärkung, die auf eine schärfere Herausarbeitung und Kontrastverstärkung der Bildtöne unter sich hinausläuft. Dies ist erst dann möglich, wenn die Intensität des Auslösestrahls sich dem Helligkeitswert der entsprechenden Bildzelle bzw. dem daraus resultierenden Stromstoß anpaßt, also stärker wird, wenn die Bildzelle heller belichtet ist, und schwächer, wenn sie weniger Licht empfängt. Um diese potensierte Verstärkungsart zu erzielen, kann beispielsweise als Auslösestrahl ein polarisierter Lichtstrahl verwendet werden, dessen Schwingungsebeneverdrehung bzw. die daraus folgende Aufhellung oder Verdunkelung durch Koppelung des Stromkreises eines elektrostatisch (Kerreffekt) oder elektromagnetisch beeinflußbaren, an sich bekannten Lichtrelais (Nipkows masse- und trägheitsloses Lichtrelais) mit dem Sendestromkreis bewerkstelligt werden kann.

Das Prinzip der Anordnung zur Kontrastverstärkung der Bildtöne ist in Fig. 6 schematisch erläutert. Der Auslösestrahl η tritt in den Polarisator^ des Lichtrelais ein und passiert als polarisierter Strahl die Röhre r, die mit einer doppelbrechenden Substanz, z. B. Nitrobenzol, gefüllt ist und entweder elektrostatisch (Kerreffekt) oder elektromagnetisch s durch

Kopplung des Relaisstromkreises mit dem Sendestromkreis beeinflußt wird, so daß die Schwingungsebene des polarisierten Strahls mehr oder weniger gedreht wird, dieser also von dem Analysator t mehr oder weniger durchgelassen wird und demnach die Auslösezellen je nach dem Helligkeitswert der ihnen zugehörigen Bildzelle variiert mehr oder weniger erregt.

ίο Dadurch, daß bei_ der vorstehend beschriebenen Erfindung keinerlei Masseteile bei der Einschaltung der einzelnen Bildzellen in den Sendestromkreis zu betätigen sind, ist es möglich, die Frequenz der zu übertragenden Strom-

impulse derart zu steigern, daß die Übertragung lebender Bilder gelingt, d. h. durch Übertragung von etwa zehnEinzelphasen in der Sekunde im Empfänger den Eindruck eines bewegten Bildes zu erzeugen. Wesentlich trägt auch dazu bei, daß bei der Vielzellenplatte nur eine einzige Stromzu- und eine -ableitung benutzt werden und bei der Einschaltung der einzelnen Bildzellen in den Sendestromkreis keinerlei Kontaktwiderstände zu überwinden sind.

Die Mittel zur Erzielung der Auslösestrahlbewegung im Sendeapparat sind im Prinzip dieselben, die im Empfänger zum Wiederaufbau des übertragenen Bildes vermittels eines in seiner Lichtstärke veränderlichen Lichtstrahls benutzt werden: z.B. kann, wie Skaupy ausgeführt hat, die Eigenschaft verschiedener Substanzen, wie z. B. Nitrobenzol usw., unter elektromagnetischem oder elektrostatischem Einfluß den Brechungsexponenten zu ändern, zur Erzielung sowohl der primären als auch der sekundären Strahlbewegung benutzt werden. Eine derartige Vorrichtung arbeitet völlig masse- und trägheitslos, da der Breehungsexponent der Flüssigkeit sich momentan und in demselben Maße mit der Änderung des elektrischen Feldes ändert. Aber auch durch mechanische Vorrichtungen sind trägheitslos arbeitende Mittel zu dem gedachten Zweck zu erzielen, vorausgesetzt, daß keine schwingenden Teile benutzt, also Umkehrpunkte in der Mechanik vermieden werden, z. B. Weillersches Spiegehrad.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vielzellenplatte für Bildübertragungsund Fernsehzwecke, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitweise Einschaltung der einzelnen während des Sendeprozesses dauernd erregten Zellen (Bildzellen) in den entsprechend ihrem Helligkeitswert zu beeinflussenden Sendestromkreis bewerkstelligt wird durch mit den Bildzellen verbundene Auslösezellen, die beim Auftreffen eines wandernden, in geregelter Reihenfolge die Auslösezellen abtastenden Energiestrahls,

z. B. Licht, ultraviolettes Licht, elektrisch leitfähig werden.

2. Bildzelle einer Vielzellenplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer undurchsichtigen und einer durchsichtigen Elektrode sensibiliertes Selen in entsprechender Stärke so angeordnet wird, daß das die durchsichtige Elektrode durchdringende Licht die Selenschicht in ihrer ganzen Ausdehnung und Stärke beeinflussen kann.

3. Vielzellenplatte nach Anspruch I und 2, dadurch weiter gekennzeichnet, daß sämtliche Bildzellen eine gemeinsame durchsichtige Elektrode besitzen, durch die hindurch das zu übertragende Bild auf die lichtempfindliche Zellensubstanz geworfen wird, und ebenso sämtliche Auslösezellen eine gemeinsame für den Auslösestrahl durchlässige Elektrode (Anode), so daß die Umwandlung der Helligkeitswerte der einzelnen Bildpunkte in entsprechend starke So Stromimpulse für sämtliche Bildpunkte sich zwischen diesen beiden flächenförmigen Elektroden abspielt.

4. Vielzellenplatte nach Anspruch 1 bis 3, dadurch weiter gekennzeichnet, daß unter Zuhilfenahme eines elektrostatisch oder elektromagnetisch beeinflußbaren Lichtrelais die Intensität eines polarisierten Auslösestrahls entsprechend dem Helligkeitswert der jeweilig eingeschalteten Bildzelle durch Verkopplung des Relaisstromkreises mit dem Sendestromkreis variiert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Ergänzungsblatt

zur Patentschrift 512 644 Klasse 21a¹ Gruppe 32.

Das Patent 512 644 ist durch Entscheidung des Reichs·* Patentamts vom 29.April 1937, abgeändert durch Urteil des Reichsgerichts vom

9.Dezember 1938, dadurch teilweise für nichtig erklärt, daß im Patentanspruch 1 hinter dem Wort "Energiestrahls" die Worte "der nicht Kathodenstrahl ist*, eingeschaltet werden.