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Verfahren zur Synchronisierung und Phaseneinstellung bei bewegten
Antrieben für Bildübertragung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Einrichtungen
zur Synchronisierung und Phaseneinstellung bewegter Antriebe bei Bildübertragung,
Schnelltelegraphie und ähnlichen Anwendungszwecken. Vorausgesetzt wird, auf der
Sender- wie auf der Empfängerseite, das Vorhandensein möglichst konstanter, in ihrer
Frequenz regelbarer Taktgeber, z. B. Stimmgabeln, schwingender Quarze, oder am besten
Röhrengeneratoren, welche in rückwirkungsfreier Anordnung über die meist notwendigen
Verstärkerstufen Synchronhaltungsmotore antreiben, mit denen die zu bewegenden Antriebe
gekuppelt sind. Die Benutzung derartiger örtlicher Taktgeber auf beiden Stationen
erfolgte bisher in der Weise, daß ihre Frequenz außerhalb der eigentlichen Bildübertragungszeiten
über den Verbindungsweg (drahtlos oder über Leitungen) abgeglichen wurden. Auf diese
Weise gelingt es am leichtesten bei gut konstant gehaltenen Röhrengeneratoren, die
beiderseitigen Frequenzen übereinstimmend und damit den Synchronismus während der
ganzen Übertragungsdauer aufrechtzuerhalten. Wenn jedoch die Übereinstimmung der
Frequenzen nicht durch besondere Mittel, wie Anwendung von Luftkondensatoren, die
wenig temperaturabhängig sind, sorgfältige Konstanthaltung aller Spannungen usw.
gesichert wird, ist es schwer, wenn nicht unmöglich, den Synchronismus während der
Übertragung eines Bildes aufrechtzuerhalten. Die Erfindung sieht deshalb für Fälle,
in denen die Intritthaltung beider Taktgeber durch die örtlichen Generatoren Schwierigkeiten
bereitet, eine einfache Kontrolle und Abgleichungsmöglichkeit im Laufe der Bildübertragung
vor. Bei den Bildübertragungen müssen das zu übertragende Bild bzw. der Empfangsfilm
durch besondere Mittel auf den zur Übertragung benutzten Trommeln festgehalten werden,
wozu ein bestimmter Teil der Trommelfläche, der die Befestigungsvorrichtung trägt,
in Anspruch genommen wird. Dieser Teil der Trommelfläche bildet den sogenannten
toten Bildwinkel, d. h. beim Darübergehen der Abtastvorrichtung über diese Stellen
entstehen jedesmal zeichenfreie Perioden in der Übertragung. Man hat diese Perioden
bei der Bildübertragung bereits für gewisse Regelungszwecke ausgenutzt, indem man
z. B. Auslösestromstöße während dieser Zeiten vom Sender zum Empfänger übertragen
hat, oder indem man z. B. eine automatische Intensitätsregelung am Empfänger durch
die während dieser Zeiten vom Sender her übertragene unmodulierte Welle durchgeführt
hat. Bei der vorliegenden Erfindung wird
der tote Bildwinkel in
einer neuen Art ausgenutzt. Es wird bei der nachstehend gegebenen Darstellung der
Erfindung angenommen, daß es sich um Bildübertragung unter Benutzung eines analysierenden
Lichtstrahls für die Bildzerlegung auf der Senderseite und eines korrespondierenden
Lichtstrahls für die Bildzusammensetzung auf der Empfängerseite handelt. Die Zeiten
nun, während welcher die Lichtpunkte über den toten Bildwinkel hinwegstreichen,
werden -gemäß der Erfindung für den Vergleich der beiderseitigen Röhrengeneratoren
oder sonstigen Taktgeber benutzt, ohne daß besondere übertragungsmittel dafür vorgesehen
zu werden brauchen. Die Art, wie dies geschieht, geht am besten aus der Abbildung
hervor.
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In dieser bedeutet r die Sendertrommel, 2 die Empfängertrommel, 3
die am Sender benutzte lichtelektrische Zelle für Abtastung des Bildes mit reflektiertem
Licht. Das Licht einer Lampe 5 wird durch eine Linse 4 konvergent gemacht und trifft
als spitzer Lichtkegel, der durch den zentralen Tubus der entsprechend gestalteten
Zelle 3 hindurchtritt, auf die Bildfläche, wird von dieser als diffuses Strahlenbündel
(gestrichelt gezeichnet) reflektiert und erzeugt so durch die Änderungen seiner
Intensität, die der Hell-Dunkel-Verteilung des abgetasteten Bildes entsprechen,
proportionale Stromschwankungen, die auf den Sender übertragen werden. Auf der Empfangsseite
ist eine Lichtsteuerwelle 6 vorgesehen, die im vorliegenden Falle als Kerrzelle
nach Karolus gedacht ist. Diese Zelle ist schematisch als einfacher @ich@durchlässiger
Kondensator dargestellt, durch den der mittels der Linse 9 erzeugte Strahlenkegel
der Lampe io hindurchgesendet wird. Zwischen den Platten von 6 wird dann in bekannter
Weise die Helligkeit des Lichtes gesteuert. Die Linse 7 entwirft ein Bild des beleuchteten
Spaltes von 6 auf die Trommel 2. Zuvor aber passieren die Strahlen eine Scheibe
8, welche sich mit gleicher Geschwindigkeit wie die Trommele im Strahlengang des
Lichtes dreht. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Rand ,der Scheibe 8 für das
Licht durchlässig ist bis auf einen Teil, welcher dem toten Winkel der Trommel'
entspricht. Die Bedeutung dieser Maßnahme geht aus den später folgenden Angaben
hervor.
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i i und 12 sind Antriebsmotore für die Bildtrommeln. Sie sind als
Gleichstrom-Nebenschluß-Motore gedacht und werden mit möglicht konstanter Spannung
angetrieben. Eventuell können besondere Regler zur ungefähren Einstellung der richtigen
Drehzahl vorgesehen sein. Zur Synchronhaltung durch die örtlichen Taktgeber dienen
nach dem Beispiel des La Courschen Rades die Zahnsirenen 13 bzw. 14 mit den entsprechenden
Erregerelektromagneten i8 bzw. ig, welche mit einer Gleichstromhilfserregung und
einer zusätzlichen Erregung durch die örtlichen Frequenzgeber beschickt werden.
Es ist angenommen, daß während der Umdrehung die Trommeln i und 2 sich nicht axial
verschieben, sondern däß die beiderseitigen optischen Zerlegungs- bzw. Zusammensetzungseinrichtungen
für das Bild sich längs der Trommelachse fortbewegen, d. h. also auf der Senderseite
die Teile 3 bis 5 und entsprechend auf der Empfängerseite die Teile 6 bis io. Die
von der Photozelle 3 erzeugten Stromschwankungen bringen in dem mit ihr und einer
Batterie 2o in Reihe geschalteten Widerstand 21 entsprechende Schwankungen der Steuerspannung
der Verstärkerröhre 22 hervor, die in bekannter Weise auf den benutzten Sender einwirken.
Auf der Empfangsseite werden bei drahtloser übertragung die von dem Empfänger 23
aufgenommenen Ströme durch Verstärker 24 verstärkt und dann die erzielten Spannungen
der Kerrzelle 6 zum Zwecke ihrer Steuerung entsprechend den Schwankungen des Sen.derstromes
zugeführt.
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Das Zahnrad 17 entspricht dem Zahnrad 16 bzw. 15, so daß bei passender
mechanischer Kopplung die Scheibe 8 mit der gleichen Drehzahl wie die Trommeln i
und 2 umläuft. Im toten Bildwinkel der Sendetrommel ist nun über die ganze Länge
der Trommel hinweg eine Art Strichraster oder Figur mit periodischem Helligkeitswechsel
aufgebracht. In der hier gezeichneten Darstellung sind es einige in gleichem Abstand
voneinander befindliche schwarze Striche mit einer zweckmäßigen Abschattierung auf
hellem Grunde. Bewegt sich der tote Winkel der Trommel i, also der nicht von dem
zu übertragenden Bilde eingenommene Teil, unter dem analysierenden Lichtfleck hindurch,
so erzeugt das gezeichnete Strichraster (es können wenige ganz grobe Striche sein)
periodische Stromänderungen in der Photozelle 3, die vom Sender kurzzeitig als Ton
ausgestrahlt werden. Sieht man nun auf der Scheibe 8 ein bei gleicher Drehzahl in
der gewählten Frequenz übereinstimmendes entsprechendes Raster vor, so wird dieses
Raster, wenn es an der richtigen Stelle liegt, von der Empfangskerrzelle 6 mit der
vom Senderraster erzeugten Frequenz belichtet und scheint bei völligem Synchronlauf
eine stillstehende Figur zu bilden, wie dies bei stroboskopischen Arbeiten bekannt
ist. Weicht die Drehzahl der Trommeln i und 2 oder mit Rüchsicht auf die zwangsläufige
Verknüpfung dieser Drehzahlen mit den Frequenzen der örtlichen Taktgeber deren Frequenz
selbst
ein wenig voneinander ab, so beginnt die stroboskopische Figur auf der Scheibe 8
scheinbar in der einen oder anderen Richtung umzulaufen. Diese Wanderung wird am
einfachsten mit dem Auge verfolgt und entsprechend der Drehkondensator 26 des Taktgeber-Röhrengenerators
auf der Empfängerseite verstellt, bis die Figur auf 8 erneut stillzustehen scheint.
An Stelle der Regelung von Hand kann natürlich auch unter Benutzung bekannter Mittel
eine selbständige Regulierung von 28 treten.
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Der örtliche Generator auf der Empfängerseite besteht aus einem rückgekoppelten
Röhrensender 25 mit veränderlichem Drehkondensator 26, einer weiteren lose angekoppelten
Verstärkerstufe 27, die über eine rückwirkungsfreie Kopplung 29, 30 eine
dritte und evtl. vierte Verstärkerstufe 28 steuert. Die Rückwirkung wird verhindert,
indem 29 als Telephon, 3o als Mikrophon ausgebildet ist. An Stelle dieser Anordnung
kann natürlich auch die Rückwirkung dadurch verhindert werden, daß man die Verstärkung
mit Frequenzvervielfachung verbindet, indem man jeweils z. B. die doppelte Frequenz
auf der Anodenseite abnimmt, diese weiter verstärkt usw. Auf der Senderseite ist
natürlich ein entsprechender, hier nicht mitgezeichneter Generator vorgesehen. Die
örtlichen Generatoren werden nach Möglichkeit übereinstiminend gehalten und gemäß
der Erfindung tvährend der Übertragungsperioden nötigenfalls durch Veränderung des
empfängerseitigen Taktgebers abgeglichen. Hierfür ist es natürlich notwendig, daß
der tote Bildwinkel eine entsprechende Größe hat; zweckmäßig wird die Befestigung
des Films verdoppelt, so daß auf eine Trommelumdrehung zwei derartige Winkel, um
i8o° gegeneinander versetzt, vorhanden sind. Naturgemäß läßt sich das stroboskopische
Phänomen mittels der Scheibe 8 nur dann ausnutzen, wenn die Trommeln eine genügende
Anzahl von Umdrehungen in der Sekunde machen, so daß das Auge viele Male in der
Sekunde den stroboskopischen Effekt wahrnehmen und evtl. Umlaufserscheinungen folgen
kann.
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An Stelle der Übertragung einer Hilfsfrequenz im toten Bildwinkel
auf rein optischem Wege kann auch eine solche Frequenz elektrisch übertragen werden,
z. B. unter Benutzung passend angeordneter Kontaktsegmente in Verbindung mit rotierenden
Schaltern, die von den beiderseitigen Triebwerken in Umdrehung gehalten werden.
Man könnte beispielsweise durch ein passendes Kontaktsegment während des toten Bildwinkels
die Hilfsfrequenz, z. B. die Frequenz des Sendertaktgebers selbst, auf den Sender
übertragen, während sie auf der Empfängerleite durch ein korrespondierendes Kontaktsegment
zu einer optischen oder akustischen Vergleichungseinrichtung geführt wird. Die vorstehend
ausführlich beschriebene Anordnung ist aber besonders einfach, da sie die ohnehin
für die Bildübertragung vorgesehenen Mittel ohne wesentliche apparative Zusätze,
ferner ohne zusätzliche Wellen oder Leitungen auszunutzen gestattet.
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Die beschriebene Anordnung eignet sich gleichzeitig auch für die Phaseneinstellung
von Sender- und Empfängertrommel. Läßt man nämlich an dem zu übertragenden Bilde
einen weißen Rand frei, so überträgt in der entsprechenden Stellung die Photozelle
nur die im toten Bildwinkel durch das vorgesehene Hilfsraster erzeugte Tonfrequenz.
Man hat dann auf der Empfängerseite lediglich, unter Benutzung bekannter Schlüpfkupplungen,
die Bildtrommel 2, bzw. .die zwangsläufig mit gleicher Frequenz und Phase wie 2
umlaufende Scheibe 8 so lange in bezug auf die antreibende Achse schlüpfen zu lassen,
bis die stroboskopische Figur von 8 im Strahlengange des Lichts der Kerrzelle 6
erscheint und dort die richtige Lage einnimmt. Ist dies der Fall, so, laufen die
beiden Trommeln phasengleich. Die Schlüpfkopplung zwischen den Antrieben :2 und
8 einerseits und dem Antriebsmotor andererseits ist hier der Einfachheit halber
nicht mitgezeichnet. Der Grundgedanke der Erfindung läßt sich auch auf solche Einrichtungen
übertragen, bei denen Bildzerlegung und Bildzusammensetzung nicht durch rotierende
Trommeln erfolgen, sondern auf andere Weise, z. B. mittels Spiegelrädern, schwingenden
Spiegeln usw. Auch dann ist es stets möglich, Zonen oder Intervalle der Spiegelbewegung
für die Übertragung der Hilfsfrequenz von einem Apparat zum andern zum Zwecke der
Vergleichung und Abgleichung der örtlichen Taktgeber auszunutzen.