DE538297C - Verfahren zur punktweisen Bilduebertragung mittels eines umlaufenden optischen Systems - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur punktweisen Bildübertragung, bei dem die Bildabtastung mittels eines umlaufenden optischen Systems erfolgt. Man hat für die Bildübertragung Senderanordnungen vorgeschlagen, bei denen längs einer Bildzeile die Sendefrequenz von Bildpunkt zu Bildpunkt fortschreitend \^rerändert wird, und zwar mittels eines mit dem optischen System umlau-

to fenden oder damit gekuppelten elektrischen Abstimmgliedes, z. B, eines Stellkondensators. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine brauchbare Bildübertragung auf diesem Wege nur im Zusammenarbeiten eines derartigen Senders mit einem geeigneten Empfänger zu erzielen ist, und sie gibt insbesondere eine Gesamtanordnung, bei der Sender und Empfänger störungsfrei zusammen arbeiten.

ao Gemäß der Erfindung wird an der Empfangsstelle die ankommende Welle den Bildpunkten entsprechenden Hochfrequenzresonatoren zugeführt, deren Periode klein ist im Vergleich zur Übertragungszeit eines BiIdpunktes. Diese Resonatoren werden längs einer entsprechenden Bildzeile angeordnet und nach Maßgabe der Frequenz der ankommenden Welle nacheinander in Schwingung versetzt. Durch ihre Resonanzschwingung machen sie in geeigneten optischen Systemen einen Lichteindruck möglich. Die Amplitude der empfangenen Schwingungen steuert gleichzeitig die Helligkeit des Lichteindruckes. Um die Zahl der Frequenzen und die Zahl der Resonatoren in praktisch gut durchführbaren Grenzen zu halten, werden an Sendestelle und Empfangsstelle zweckmäßig die Zeilen zu einer Bildfläche durch bekannte Mittel, z. B. durch synchron schwingende oder rotierende Mittel, zusammengesetzt.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnungen beispielsweise beschrieben.

Abb. ι ist ein Schema einer Senderanordnung,

Abb. 2 das Schema einer entsprechenden Empfangsanordnung.

Abb. 3 ist eine Abänderungsform der Abb. ι mit Verwendung zweier Stromkreise,

Abb. 4 eine Abänderung zu Abb. 2 mit zwei Stromkreisen.

Abb. 5, ist ein Schema, das erkennen läßt, wie man zwei Stromkreise auf das gleiche piezoelektrische Blättchen einwirken lassen kann.

Abb. 6 zeigt eine abgeänderte Empfängeranordnung.

Abb. 7 veranschaulicht einen Frequenzmesser, der die gleichen Erscheinungen wie die vorher angeführten Empfangseinrichtungen nutzbar macht.

Im folgenden werden zunächst die Einrichtungen zum Abtasten und Zusammensetzen einer Bildzeile beschrieben. Bei dem

in Abb. ι gezeigten Sender wird das zu sendende' Bild I in bekannter Weise durch eine Linse I¹ auf ein Spiegelrad R geworfen, durch das alle Punkte des Bildes I nacheinander mittels der Spiegel m und der Linse P auf eine Öffnung/ projiziert werden, hinter der sich eine photoelektrische Zelle c oder ein anderes lichtempfindliches Element befindet. An Stelle des Spiegelrades R kann in bekannter Weise eine Lochscheibe treten.

Auf der Achse des Rades R (oder in sonstiger Weise damit gekuppelt) ist eine veränderliche Kapazität C oder ein anderes elektrisches Organ, z. B. eine veränderliche Selbstinduktion, angeordnet, die in den elektrischen Sendekreis eingeschaltet ist und von * der die Sendefrequenz abhängt, derart, daß jeder Stellung des Rades R eine bestimmte Sendefrequenz entspricht.

Die die lichtelektrische Zelle c durchfließenden Ströme wirken nach Verstärkung bei a¹ auf den Sendekreis mittels der Selbstinduktion / und modulieren die Sendestärke, Der Sendekreis ist in der Abbildung nur schematisch dargestellt; er kann durch jeden anderen Schwingungskreis ersetzt werden. Dieser Kreis wirkt mittels des Verstärkers α² auf die Sendeantenne 2. Die Frequenz der vom Sender ausgesandten Ströme ist veränderlich nach Maßgabe der Stellung des Elementes C, und ihre Amplitude ändert sich entsprechend der Helligkeit des auf die Zelle c fallenden Lichtes.

An der Empfangsstelle in Abb. 2 wird durch eine Kondensatorlinse L¹ das Bild einer Lichtquelle J? in einem Spalt f₀ erzeugt. Dieses Bild, das sich im Brennpunkt einer Linse L? befindet, ergibt ein Bündel von parallelen Strahlen, die einen Polarisator P *4o durchlaufen. An der Ausgangsseite des Polarisators ist in der Ebene des Spaltes bzw. Lichtbündels ein Satz von piezoelektrischen Kristallblättern Q vorgesehen, die zwischen Armaturen derart eingesetzt sind, daß sie. eine Kondensatorgruppe bilden.

Jedes Kristallplättchen Q liegt in der Bahn eines einem Bildelement entsprechenden Strahlenbündels. Nach dem oben Gesagten entspricht jedes Bildelement einer Sendefrequenz. Demnach werden die Kristallblättchen derart ausgebildet, daß jedes Blättchen eine eigene Frequenz hat und daß es Resonanzschwingungen ausführt, wenn es durch ein elektrostatisches Wechselfeld erregt wird, dessen Frequenz der des Bildelements entspricht. Wenn das polarisierte Licht durch die Plättchen Q hindurchgegangen ist, so gelangt es zu den Kompensatoren Q¹, die beispielsweise durch Plättchen des gleichen Kristalls, der gleichen Länge oder Dicke gebildet sind (je nachdem das Licht die piezoelektrischen Plättchen in der Längsrichtung oder in der Dickenrichtung durchläuft). Die Achsen dieser Kristallblättchen des Kompensators Q¹ sind um 90⁰ gegenüber den entsprechenden Achsen der Plättchen Q verschoben, derart, daß in bekannter Weise die Kompensationswirkung auf die Lichtstrahlenbündel eintritt. Das Licht trifft dann auf einen Analysator A, der so angeordnet ist, daß ein »Auslöschen« (Dunkelheit) erzielt wird, wenn alle Plättchen in Ruhe sind. Das Lichtbündel wird durch eine Linse L³ auf den Schirm / geworfen.

Alle Armaturen der Kondensatoren der piezoelektrischen Plättchen Q sind parallel in den Stromkreis 3 eingeschaltet, der mit dem Empfangskreis 4 gekoppelt ist, der selbst mit dem Luftleiter 4' gekoppelt ist. Falls der Empfängerkreis 4 eine Resonanzkurve hat, die zu schmal ist, um alle Frequenzen zu umfassen, nach denen die Platten Q schwingen müssen, so kann man ihm weitere Empfangskreise 5, 6 usw. zuordnen, die gleichfalls mit dem Kreise 3 gekoppelt sind.

Wenn an der Sendestelle das Rad R das Lichtbündel und ein Bildelement auf die lichtelektrische Zelle wirft, schwingt am Empfänger ein entsprechendes Kristallplättchen Q go (die Schwingungsperiaden dieser Elemente sind äußerst klein). Infolgedessen wird die Löschwirkung an dieser Stelle aufgehoben und Licht an der Ausgangsseite des Analysators A auftreten. Die Lichthelligkeit ist abhängig von den Schwingungsamplituden, die proportional denen des von der Antenne 4' aufgenomenen Stromes sind.

Die Vielzahl der piezoelektrischen Blättchen kann gegebenenfalls durch einen oder mehrere keilförmige piezoelektrische Kristalle ersetzt werden, die an den verschieden dicken Stellen mit verschiedenen Frequenzen zu schwingen vermögen (s. Abb. 4).

Im Falle man an der Empfangsstelle 10g (Abb. 2) eine oder mehrere piezoelektrische Platten verwendet, wird die Tatsache, daß die Kristallschwingungen nicht sofort aufhören, nicht störend sein, weil man hier eine Abklingdauer von der gleichen Ordnung zu- n₀ lassen kann wie die Zeit der Bildübertragung (von der Größenordnung ¹J₁₀ oder ^a/₂₀ Sekunde); die Abklingzeit, die annähernd die gleiche für alle Plättchen ist, stört nicht und verdeckt hier die Beziehungen der durch die verschiedenen Plättchen übermittelten Lichteindrücke nicht. Im Gegenteil trägt sie dazu bei, das Bild besonders hell zu machen. Statt am Sender einen einzigen Frequenzkreis veränderlicher Intensität zu haben, kann man zwei verschiedene Kreise benutzen, in deren einem die Stromstärke-konstant bei

veränderlicher Frequenz ist, während im anderen die Frequenz konstant ist und die Stromstärke durch die lichtelektrische Zelle moduliert wird. Diese Anordnung wird schematisch durch Abb. 3 dargestellt. Der Stromkreis 60, in den der Kondensator C eingeschaltet ist, bewirkt durch die Antenne 61 die Ausstrahlung elektrischer Wellen von gleichbleibender Stärke und veränderlicher Frequenz. Die Zelle c dagegen ist in einen unabhängigen Stromkreis 62 gelegt, der durch die Antenne 63 die Aussendung von elektrischen Wellen gleichbleibender Frequenz und veränderlicher Stärke verursacht.
An der Empfangsstelle kann man einen oder zwei Stromkreise vorsehen. Im Falle zweier Stromkreise kann der eine von ihnen die Wellen veränderlicher Frequenz aufnehmen, die von dem Luftdraht 61 ausgesendet werden und die piezoelektrischen Plättchen beeinflussen, die die Wiederzusammensetzung des Bildes hervorrufen. Der andere Stromkreis dagegen, der die vom Luftdraht 63 gesendeten Wellen empfängt, moduliert die Lichtstärken. Diese Anordnung ist schematisch in Abb. 4 wiedergegeben. Der erste Empfangskreis 71 wirkt auf eine Anordnung analog der bei Abb. 2 beschriebenen. Die Lichtquelle 6" der Abb. 2 ist im dargestellten Falle durch einen Spalt J2 ersetzt, der durch das Licht einer Quelle 73 beleuchtet wird, die durch den Strom des zweiten Empfangskreises 82 moduliert wird, der die Ausstrahlungen des Luftleiters 63 der Abb. 3 empfängt.

Der Kreis 82, der die Ausstrahlung des Luftleiters 63 der Abb. 3 empfängt, kann aber auch auf einen Kreis veränderlicher Frequenz wirken, der außerdem vom Luftdraht 61 aus durch bekannte Mittel beeinflußt wird.

Ein Nachteil dieser Anordnung kann darin

bestehen, daß die Modulation der Starke, die sich aus der Einwirkung des Kreises 82 auf den Kreis veränderlicher Frequenz ergibt, eine Frequenzmodulation in einem bestimmten Augenblick hervorrufen kann, und daraus würde sich eine Bildverwischung ergeben, weil die piezoelektrischen Platten, die der Platte benachbart sind, die in diesem Augenblick allein schwingen müßte, gleichfalls in Tätigkeit treten würden. Um klare Bilder zu erzielen, soll deshalb der Kreis veränderlicher Frequenz soviel wie möglich vom Kreis veränderlicher Stärke getrennt werden. Zu diesem Zwecke kann man die Kreise getrennt auf eine piezoelektrische Platte wirken lassen. Der Stromkreis veränderlicher Frequenz wirkt darauf in gewöhnlicher Weise, um das in Schwingung zu versetzende Plättchen zu bestimmen und den Lichtfleck richtig zu lagern. Der andere Kreis veränderlicher Intensität dagegen wirkt derart, daß er die Schwingungsbewegung des Plättchens mehr oder weniger bremst, derart, daß, je nachdem er die Bewegung erleichtet oder bremst, die Lichtstärke mehr oder weniger groß ist.

Diese Anordnung ist in Abb. 5 schematisch wiedergegeben. Das bei g angedeutete piezoelektrische Kristall, das beispielsweise eines der Plättchen Q der Abb. 2 sein kann, hat hier zwei Paar Armaturen. Das eine Armaturpaar 45 und 46 ist in den Kreis 3 der Abb. 2 eingeschaltet. Das andere Paar 39 und 40 ist an die Kathode und die Anode einer Dreielektrodenröhre 43, einen Widerstand oder eine veränderliche Impedanz angeschlossen, die z. B. durch den Gitterkreis dieser Dreielektrodenröhre gebildet ist, der mit dem Empfangskreis 44 gekoppelt ist, der von der Antenne 82 abzweigt, die die Ausstrahlung der Sendeantenne 63 empfängt. Der Kreis der Armaturen 39 und 40 enthält einen Widerstand von beispielsweise der Größenordnung des inneren Widerstandes der Dreielektrodenröhre 43. Dieser Widerstand ist veränderlich infolge der Potentialschwankungen des mit dem Kreise 44 gekoppelten Gitters. Der piezoelektrische Kristall g erzeugt, wenn er unter der Einwirkung der Armaturen 45 und 46 schwingt, elektrische Schwingungen in den Armaturen 39 und 40. Diese Schwingungen verwandeln einen Teil der mechanischen Energie des Kristalls in elektrische Energie, und infolge der Widerstandsschwankungen des Kreises, der die Armaturen 39 und 40 verbindet, wird die Menge der erzeugten elektrischen Energie moduliert, was die Schwingungen des Stückes g mehr oder weniger bremst.

Um die Zahl der Sendefrequenzen und die Zahl der Resonatoren in praktisch gut ausführbaren Grenzen zu halten, wird, wie oben gesagt, im Sender nur eine Bildzeile nach verschiedenen Frequenzen aufgeteilt und im Empfänger durch eine Resonatorenreihe (bzw. den Kristallteil o. dgl.) wiedergegeben. Die Zeilenzusammensetzung zu einer Bildfläche erfolgt durch bekannte Mittel, z. B. synchron schwingende oder rotierende Spiegel, sie bedarf keiner zeichnerischen Darstellung und näheren Erläuterung.

Es gibt viele piezoelektrische Kristalle, z. B. Quarz,, Seignette-Salz und Turmalin. Das Seignette-Salz ist sehr empfindlich. Quarz ist empfindlich und widerstandsfähig und auch im hohen Maße doppelbrechend. Man wird demnach meistens einen dieser beiden Kristalle wählen, doch können auch die übrigen Anwendung finden.

Im vorangegangenen ist der Deutlichkeit halber angenommen, daß die Veränderung der Frequenz der empfangenen Ströme aus-

schließlich darauf wirkte, das Element des zusammenzusetzenden Bildes an die richtige Stelle zu bringen. Aber tatsächlich trägt diese Frequenzveränderung auch dazu bei, eine Veränderung der Helligkeit zu erzeugen. Demnach ist es möglich, daß in den .verschiedenen Bildzonen, denen die verschiedenen Frequenzen entsprechen, die Helligkeit für die gleiche Wellenamplitude verschieden ist. ίο Man wird diese Helligkeitsschwankungen berichtigen, indem man an der Empfangsstelle die Lichtbündel durch Plättchen ungleicher Durchsichtigkeit fallen läßt.

In Abb. 6 ist eine Ausführung wiedergegeben, bei der man an der Empfangsstelle für die Kristalle eine mit Edelgas, z. B. Neon, gefüllte Röhre t setzt; die Wand 21 dieser flachen Röhre ist an der Innenseite metallisiert, jedoch für Licht durchlässig. Die anao dere gegenüberliegende Wand trägt elektrische Kontakte, die bis in das Innere der Röhre führen, und jeder dieser Kontakte entspricht einem Bildelement. Die Wand 22 kann als Schirm betrachtet werden, der dem wiederzugebenden Bilde bzw. der Bildzeile entspricht. Jeder der Kontakte der Wand 22 ist in einen elektrischen Stromkreis 23, 24, 25 usw. eingeschaltet, der je einen Kondensator 26 enthält. Alle diese Kreise 23 bis 26 enthalten außerdem je eine Selbstinduktion 27 in Verbindung mit der Selbstinduktion 28 des Empfangskreises und endigen: an einem Punkt 29, den ein einziger Leitungsdraht 30 mit der Metallfläche 21 der Röhre verbindet. Auf diese Weise hat man so viel Schwingungskreise, als Kontakte vorhanden sind. Jedem Bildelement entspricht ein Kreis 23, 24, 25 ... usw. Die Kreise treten in Resonanzschwingung und lassen Entladungen zwischen den entsprechenden Kontakten und der Belegung 21 eintreten. Die Stärke der Entladung hängt von der empfangenen Amplitude ab, so daß man das Bild wiedergegeben sieht, wenn man die Leuchtentladung im Innern der Röhre t beobachtet.

Die einzige Röhre t kann auch durch eine Vielzahl von Gasentladungslampen ersetzt werden, die in eine Vielzahl von elektrischen Resonanzkreisen eingeschaltet sind und mit piezoelektrischen Frequenzstabilisatoren versehen sein können und eine Folge von gesonderten Eigenfrequenzen haben. Diese Kreise werden nacheinander durch die periodischen Frequenzschwankungen des Empfangsstromes zur Wirkung gebracht.

Für die genaue Frequenzuntersuchung bei Herstellung der Apparatur kann vorteilhaft ein Frequenzmesser oder Wellenmesser verwendet werden, der schematisch in Abb. 7 wiedergegeben ist. . . -.

Man bildet mittels der Lichtquelle S, einer Linse oder eines Objektivs Γ, einer Blende ei, eines Objektivs I" und eines Polarisators P ein polarisiertes Lichtbündel. Das Licht fällt durch eine, piezoelektrische Platte g von ungleicher Dicke, einen Kompensator q' und einen Analysator^ und wird mittels einer optischen Einrichtung, z. B. einer Linse /'", auf eine eingestellte Skala e geworfen, wo es mittels eines Okula.rs beobachtet wird. Man erhält im Ruhezustande eine mehr oder weniger völlige Auslöschung des Lichts. Wenn die Platte g in ein elektrisches Feld von zwischen bestimmten Grenzen beliebiger Frequenz gelegt wird, so zeigt sich, daß jeder Frequenz ein leuchtender Fleck auf einem bestimmten Teilungspunkte des Schimes entspricht Daraus ergibt sich ein bequemes Verfahren, die Frequenzen zu messen.

Die Vorrichtung kann verschiedene Meßbereiche haben, da jede Stelle einer bestimmten Dicke nach der Grundfrequenz und nach deren Harmonischen zu schwingen vermag.

Die gleiche Vorrichtung, vervollständigt durch eine photometrische Anordnung, kann als Amperemeter oder Voltmeter für Hochfrequenzen dienen.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur punktweisen Bildübertragung mittels eines umlaufenden optischen Systems, bei dem die Sendefrequenz von Bildpunkt zu Bildpunkt längs einer Bildzeile fortschreitend durch mit dem optischen System umlaufende elektrische Abstimmglieder verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß an der Empfangsstelle die ankommende Welle auf den Bildpunkten entsprechende Hochfrequenzresonatoren einwirkt, deren Periode klein ist im' Vergleich zur Übertragungszeit eines Bildpunktes und die längs der entsprechenden " Bildzeile angeordnet sind, nach Maßgabe der Frequenz nacheinander in Schwingung versetzt werden ■ und durch die Amplitude ihrer Schwingung die Lichthelligkeit steuern.
2. 2. Empfänger zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit Übertragung einzelner Bildzeilen, dadurch ge- no kennzeichnet, daß in Richtung der Bildzeile aus piezoelektrischen Kristallen verschiedener Schwingungsfrequenz bestehende Resonanzelemente angeordnet sind, die nacheinander, von den bei Abtastung der Bildzeile ausgesendeten Frequenzen in Schwingung versetzt weiden und dadurch einen Lichteindruck durch bekannte Mittel auslösen.
3. 3. Empfänger nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonatoren durch, einen langgestreckten piezo-

   elektrischen Kristall veränderlicher Dicke ersetzt sind.
4. 4. Empfänger zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit Übertragung einzelner Bildzeilen, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von elektrischen Resonanzkreisen, die in festgelegter Folge an Edelgasstrecken angeschlossen sind und darin Entladungen hervorrufen, die den Bildeindruck vermitteln.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder den folgenden, gekennzeichnet durch an Sende- und Empfangsstelle angeordnete synchron schwingende oder rotierende Spiegeleinrichtungen o. dgl., die die Bildzeilen zu einer Bildfläche zusammensetzen.
6. 6. Frequenzmesser mit einer linienförmigen Reihe von piezoelektrischen Kristallen, stufenweise sich verändernder Frequenz, dadurch gekennzeichnet, daß die Kristalle (g) in einem Felde polarisierten Lichtes zwischen dem Polarisator (P") und einem Analysator angeordnet sind und daß das durch das System an der in Resonanz tretenden Stelle hindurchfallende Licht auf einer geeichten Skala empfangen wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen