DE543571C - Fernsehgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Fernsehen und insbesondere auf die Übertragung von lebenden Bildern.

Ein erfolgreiches Fernsehen ist davon abhängig, daß die Zerlegung des Gegenstandes rasch und punktweise erfolgt, ferner davon, daß die Umsetzung der Bildelemente in entsprechend elektrische Spannungsänderungen, die Übertragung von Strom, der mit diesen Änderungen übereinstimmt, und die Rückumsetzung des empfangenen Stromes in Lichtwirkungen (die mit den zuerst aufgefangenen Lichtelementen übereinstimmen) ohne merkbare Verzerrung des empfangenen Bildes erfolgen kann.

Die Umwandlung des von den Flächenelementen ausgesandten Lichtes in Spannung oder Strom mit entsprechenden elektrischen Änderungen wird gewöhnlich durch eine photoelektrische Zelle vorgenommen. In dem Ausgangskreis der photoelektrischen Zelle fließt ein Gleichstrom, dessen Intensität sich im Rhythmus der Lichtschwankungen der verschiedenen Bildteile ändert. Diesen pulsiereniden Gleichstrom kann man sich als Gleichstrom mit überlagerten Wechselströmen verschiedener Frequenzen und Intensitäten vorstellen.
Erfindungsgemäß wird an der Sendeseite einer Fernsehanordnung die Gleichstromkomponente in dem Ausgiangskreis der photoelektrischen Zelle oder einer gleichwertigen Vorrichtung unterdrückt, und zwar durch ein Filter oder eine Siebvorrichtung, welche in dem Auegangskreis der photoelektrischen Zelle oder in dem damit verbundenen Verstärker eingeschaltet ist. Die Unterdrückung der Gleichstromkomponente am Sender wird am Empfänger dadurch wieder ausgeglichen, daß die Lichtquelle so eingestellt wird, daß sie bei Nichtvorhandensein des Empfangsstromes einen mittleren Lichtwert ergibt, der zwischen den hellsten und den tiefsten hervorzubringenden Tönungen liegt.

Vorzugsweise werden auch durch zweckmäßige Ausbildung des erwähnten elektrischen Filters oder Siebes diejenigen Stromkomponenten, welche Teile eines Wechselstromes sind und eine niedrige Frequenz haben, beispielsweise unter 10 Hertz, auf der Sendeseite ausgeschieden. Diese niedrigen Wechselstromkomponenten brauchen im Empfänger nicht kompensiert zu werden, weil sie für die Bildwiedergabe ohne Bedeutung sind.

Es folgt nun eine Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung, die in der beiliegenden Abbildung dargestellt ist.

Diese zeigt eine Schaltungsanordnung mit den hauptsächlichen Verstärkerteilen, um den Bildstrom von der Sendtestation zu der Empfangssteile zu übertragen.

Die variierende Lichterregung der licht-

empfindlichen Zelle 202 bewirkt, daß der von der Batterie 203 durch den Widerstand 204 fließende Strom verändert und ein variierendes Potential dem Gitter der ersten Verstärkerröhre 205 zugeführt wird. Infolge der Kapazität der Verstärkerröhre 205 bei den Frequenzen des oberen Teiles der zu übertragenden Reihe muß der Widerstand· 204 so beschaffen sein, daß die Zeitkonstante des

ίο Stromkreises verringert wird. Hierdurch wird die von der lichtempfindlichen Zelle gelieferte Energie herabgesetzt. Die Anode des Verstärkers erhält ihren Strom von der Batterie 206, die über den Widerstand 207 zwischen dem Heizfaden und der Anode der Verstärkerröhre eingeschaltet ist. Diese erste Verstärkerstufe steht über den Kondensator

208 mit mehreren ähnlichen Verstärkerstufen 210, 215, 220 und 225 in Verbindung, die untereinander über einen Kondensator und Widerstand gekoppelt sind. Der Anodenstromkreis der Verstärker erhält von der gemeinsamen Batterie 226 den Strom. Im Nebenschluß zu dieser Batterie ist ein Kondensator227 geschaltet, der den Durchgang des Hochfrequenzstromes erleichtert und die Wirkungen der Spannungsänderungen der Batterie aufhebt. Die gemeinsame Batterie

209 liefert den Heizstrom für die Verstärker. Mit Ausnahme der ersten ist für jede weitere Verstärkerstufe eineGittervorspannungsbatterie vorhanden. Hinter den beschriebenen Verstärkerstufen sind weitere vorgesehen, deren Röhren eine etwas größere Kapazität besitzen. Die Stufen 230, 235 und 240 vervollständigen . den Verstärker der Sendestation. Die Anodenstromkreise dieser Verstärker werden von der gemeinsamen Batterie 241 mit Strom versehen. Im Nebenschluß zu dieser Batterie ist ein Kondensator 242 angeordnet, um den Durchgang des Hochfrequenzstromes zu erleichtern und die Wirkungen der Spannungsänderungen der Batterie aufzuheben. Der Heizfadenstrom wird von der gemeinsamen Batterie 233 geliefert. Die abgegebene Leistung des Verstärkers 230 wird durch die veränderliche Verbindung 231 gesteuert. Jede Verstärkerstufe besitzt Vorspannungsbatterien, und jede Stufe hat im Ausgangsstromkreis einen Kondensator, z. B. 208, welcher den nachfolgenden Gitterstromkreis gegen den Gleichstrom im Ausgangsstromkreis absperrt. Diese Kondensatoren (zumindest bei einigen Stufen) sind so bemessen, daß die Gleichstromkomponente und diejenigen niedrigen Frequenzen, welche in dem Strom, der durch die photoelektrische Zelle 202 geht, enthalten sind, unterdrückt werden. Dies muß erfindungsgemäß erfolgen. Die Vorspannung der letzten Stufe 240 kann mittels der Verbindung 243 geändert werden.

Der Ausgangskreis des Verstärkers in der Sendestation ist über die Übertragerspule 251 mit der Sendeleitung 250 gekoppelt.

Die Übertragungsleitung ist über die Übertragerspule 252 mit den Empfangsstromkreisen verbunden. Das empfangene Signal wird hier auf einen Wert verstärkt, der ausreicht, um die Glimmlampe zu betätigen. Die Verstärkereinricntung der Empfangsstation ist ähnlich angeordnet, wie die letzten Stufen der Verstärkereinrichtung in der Sendestation. Es werden ebenfalls zwei Stufen 260 und 265 verwendet. Den Anodenstrom erhält man von der Batterie 266, zu welcher ein Kondensator 267 parallel geschaltet ist. Derselbe erleichtert den Durchgang des Hochfrequenzstromes und eliminiert die Wirkungen der Spannungsänderungen der Batterie. Den Heizfadenstrom für jede Stufe liefert die gemeinsame Batterie 261. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 260 kann mittels des Potentiometers 262 eingestellt werden. Eine Gittervorspannung von einem bestimmten Betrag wird an jede Stufe angelegt, und in Verbindung mit der letzten Stufe ist die Vorspannung einstellbar, wie dies durch den beweglichen Kontakt an der Vorspannungsbatterie 268 angedeutet ist. Die letzte Stufe des Verstärkers steht in unmittelbarer Ver- go bindung mit der Empfangsglimmlampe 310, und mittels der einstellbaren Gittervorspannung dieser Stufe kann der durch die Glimmlampe fließende Gleichstrom auf den richtigen Betrag eingestellt werden.

Die Erfindung besteht also in der Unterdrückung der Gleichstrom- und Niederfrequen'zkomponenten im Sender und in einer Einrichtung im Empfänger, mittels welcher ein Ausgleich für die Wirkung dieser Unterdrückung geschaffen wird. Die Unterdrükkung erfolgt in erster Linie durch den Kondensator 208 und in ähnlicher Weise durch andere Kondensatoren, die im Sendeverstärker angeordnet sind.

Bei früheren Versuchen, ein praktisches Fernsehsystem zu schaffen, wurde ein modulierter Trägerstrom verwendet, um die Änderungen entsprechend dem Tonwert der Flächenelemente des Gegenstandes oder des no Bildes zu übertragen. Theoretisch erschien es notwendig, eine Sendeausstattung zu verwenden, die, in Abhängigkeit von der maximalen Punkt-zu-Punkt-Variation des Tonwertes des Gegenstandes, sämtliche Frequen- zen von ο bis zu etwa 40 000 Perioden pro Sekunde bewältigen kann. Auf Grund dieses weiten Bereiches haben die Untersuchenden angenommen, daß ein modulierter Trägerstrom mit hoher Frequenz notwendig sei, selbst wenn die Übertragung über Leitungen und nicht drahtlos erfolgt. Es ist klar, daß

auf Grund der hohen Maximalfrequenzen und des weiten Bereiches der Frequenzen in dem Modulationsstrom zur Ausführung des Verfahrens ein Trägerstrom mit sehr hoher Frequenz und die Übertragung eines sehr breiten Frequenzbandes notwendig sein wurden, so daß die Übertragung über Draht mit großen Schwierigkeiten verknüpft sein würde.

Bei vorliegender Erfindung sind infolge der

ίο geringen Lichtmenge, die in jedem Augenblick von einem Flächenelement des zu übertragenden Bildes in die lichtempfindliche Zelle hineinfällt, die durch die Lichtveränderungen erzeugten Stromvariationen äußerst gering.

Dieser schwache veränderliche Strom wird nur durch eine vielfache, aufeinanderfolgende Verstärkung brauchbar. Es wurde gefunden, daß, wenn diese hohe Verstärkung verwendet wurde, das Bild im Empfänger für eine bestimmte Zeit klar war und darauf allmählich undeutlich wurde, weil die Einzelheiten in den

■ hellen Teilen oder in den dunklen Teilen des Bildes verschwanden. Man erkannte ferner, daß diese Verzerrung durch die hohe Verstärkung der sehr kleinen, langsamen Potentialveränderungen der Batterien der ersten Verstärkerstufen hervorgerufen wurde. Diese Änderungen auf Grund der hohen Verstärkung riefen eine schädliche Vorspannung in den nachfolgenden Verstärkerstufen hervor. Ein praktisch brauchbares Fernsehsystem, welches sowohl in Verbindung mit Telephonleitungen wie auf dem Radiowege wirksam ist, wurde gefunden, als man feststellte, daß jeder gesehene Gegenstand einen mittleren Beleuchtungsgrad aufweist, der in der photoelektrischen Zelle einen mittleren Gleichstromwert erzeugt. Demselben ist ein pulsierender Strom überlagert, der durch die punktweisen Änderungen in der Reflexionskraft des Gegenstandes oder der Dichte eines beweglichen Bildfilms hervorgerufen wird. Dieser mittlere Gleichstrom oder die Gleichstromkomponente· haben keinen konstanten Wert, sondern ändern sich von Zeit zu Zeit während der Übertragung in Übereinstimmung mit den Änderungen des allgemeinen Zustandes des Bildes. Wenn die hellen Flächen im Feld zunehmen, nimmt auch der Strom zu, und wenn die dunklen Flächen vorherrschen, sinkt derselbe.

Das Problem wurde gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Gleichstrom und die Niederfrequenzkomponenten im Sender unterdrückt werden und daß eine kompensierende Gleichstromkomponente am Empfänger wieder eingeführt wird. Dies erfolgt durch eine passende Polarisierung der Lichtquelle 310 oder ihres Äquivalentes und durch die Vernachlässigung der übrigen vorhandenen niederen Frequenzen. Der unterdrückte Niederfrequenzbereich erstreckt sich gewöhnlich von ο bis 10 Perioden. Da innerhalb dieses Bereiches auch die langsamen, störenden Potentialveränderungen der mit den Sendeverstärkern verbundenen Batterien liegen, wird erfindungsgemäß auch die Übertragung dieser Störungen durch eine zweckmäßige Anordnung der Unterdrückungseinrichtung verhindert. Die Unterdrückung der Niederfrequenz- und der Gleichstromkomponenten wird vorzugsweise mittels Siebkondensatoren in den Ausgangskreisen der ersten Verstärkerstufen, beispiels\veise mittels des Kondensators 208, bewirkt, der derart eingerichtet ist, daß unterhalb der 10 Perioden eine allmähliche Absperrung stattfindet. Da viele Verstärkerstufen vorhanden sind, so kann es erforderlich werden, eine ähnliche Siebeinrichtung in den Ausgangskreisen anderer Verstärker stuf en oder in besonderen Fällen in sämtlichen Verstärkerstufen anzuordnen. Gewöhnlich kön-" nen aber die Kondensatoren in den letzteren Stufen so bemessen sein, daß sie Frequenzen unter 10 Perioden durchlassen.

In der Empfangsstation erfolgt die Einstellung vorzugsweise wie folgt:

Das Potentiometer 262 wird in eine derartige Stellung gebracht, daß kein Potential von dem Bildstrorn dem Verstärker 265 aufgedrückt wird. Die Vorspannungsbatterie 268 wird dann derart eingestellt, daß die Gittervorspannung in den Bereich des mittleren Teiles im geraden Abschnitt der Eingangsspannungs-Ausgangsstromkennlinie kommt. Die Glimmlampe 310 sendet dann ein gleichmäßiges Licht aus. Die Einstellung des Potentiometers 262 wird daraufhin langsam geändert, um die Amplitude der dem Verstärker 265 aufgedrückten Bildpotentiale zu erhöhen. Dabei wird zuletzt ein Wert erreicht, bei welchem die Einzelheiten in den hellen oder den dunklen oder in beiden Teilen des Bildes zu verschwinden anfangen. Findet diese Abnahme gleichzeitig sowohl in den dunklen als auch in den hellen Stellen statt, so ist dies ein Zeichen dafür, daß die Batterie 268 richtig eingestellt ist, d. h. daß sie der Mitte des geraden Teiles der Verstärkerkennlinie entspricht. Wird aber das Verblassen der Einzelheiten zuerst in den dunklen Teilen bemerkt, so weiß man, daß das Vorspannungspotential von der Batterie 268 weniger negativ sein soll. Werden zuerst die Einzelheiten in den hellen Teilen unklar, so muß das Potential stärker negativ gemacht werden. Wenn eine solche Einstellung vorgenommen ist, daß das Vorspannunngspotential in der Mitte des geraden Teiles der Verstärkerkennlinie liegt, so kann die Spannung von dem Potentiometer um einen kleinen Betrag verringert werden, so daß eine Verzerrung weder

in den hellen noch in den dunklen Teilen auftreten wird. ■ ■·'■*■

Bei dieser Einrichtung ist nicht berücksichtigt worden, daß die Lampe etwas Belichtung haben wird, wenn schwarz dargestellt werden soll. Die Lampe 310 hat eine bestimmte Grenzfrequenz, unterhalb welcher kein Glimmlicht auftritt. Es ist vorteilhaft, dauernd oberhalb dieser Grenzspannung¹ zu arbeiten, d. h. eine ganz schwache Beleuchtung auch dann zuzulassen, wenn die Bild'spannung ihren geringsten Wert haben und der dunkelste Teil des Bildes wiedergegeben wird. Durch 'die zweckmäßige Wahl des Verstärkers und der Grenzspanung der Lampe kann diese Bedingung verwirklicht werden, ohne daß die Güte des Bildes merkbar beeinträchtigt wird.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Fernsehgerät, dessen Sender Ströme entsprechend den aufeinanderfolgenden Lichtwerten des zu übertragenden Bildes erzeugt und dessen Empfänger eine auf die übertragenen Ströme ansprechende Lichtquelle enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in> dem Ausgangskreis der Photozelle oder einer gleichwertigen Einrichtung ein Filter (z. B. Kondensator 208) geschaltet ist, um die von den Photozellenetrömen herrührenden, dem mittleren Bildbeleuchtungsgrad entsprechenden Gleichstrom- und Niederfrequenzkompomenten zu unterdrücken, und daß die Glimmlampe im Empfänger von einer zusätzlichen, örtlichen Gleichstromquelle gespeist wind, deren Spannung so einreguliert ist, daß die Lichtintensität der Glimmlampe im bildstromlosen Zustand des Empfängers den Mittelwert zwischen den dunkelsten und hellsten hervorzubringenden Tönungen darstellt.
2. 2. Fernsehgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter die Wechselstromkomponenten von etwa 10 Hertz und weniger unterdrückt.
3. 3. Fernsehgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter einen Teil eines Mehrstufenverstärkers, der zur Verstärkung der von der photoelektrischen Zelle erzeugten Ströme dient, darstellt oder diesem zugeteilt ist.
4. 4. Fernsehgerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter aus Kondensatoren besteht, die in die Ausgangsstromkreise, zumindest der ersten Stufen, des Verstärkers geschaltet sind.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen