DE676487C

DE676487C - Arrangement for light beam scanning of three-dimensional objects in television

Info

Publication number: DE676487C
Application number: DEF74667D
Authority: DE
Inventors: Dr Rolf Moeller
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1932-12-14
Filing date: 1932-12-14
Publication date: 1939-06-13

Description

Anordnung zur Lichtstrahlabtastung dreidimensionaler Gegenstände beim Fernsehen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fernsehserndeverfahren mittelsI;ichtstralilabtastung. Hierbei wird bekanntlich ein intensiver Lichtstrahl normalerweise in zeilenweiser Abtastung über den zu übertragenden Gegenstand herübergeführt und das reflektierte Licht von einer oder mehreren Photozellen aufgenommen. Diese Art der Abtastung besitzt zwar gegenüber dem Verfahren, bei dem die ganze zu übertragende Fläche gleichzeitig voll ausgeleuchtet wird (Tageslichtsender, Bühnensender), den großen Vorzug verminderter Blendwirkung, doch mußte man andererseits dafür verschiedene Nachteile in Kauf nehmen.Arrangement for light beam scanning of three-dimensional objects at Television The present invention relates to a television broadcasting method by means of ichtstralil scanning. As is well known, this creates an intense beam of light normally in a line-by-line scan over the object to be transferred and the reflected light is received by one or more photocells. These The type of scanning has compared to the method in which the whole to be transmitted Area is fully illuminated at the same time (daylight transmitter, stage transmitter), the great advantage of reduced glare, but on the other hand you had to use different ones Accept disadvantages.

So ergeben sich begreiflicherweise Störungen, z. B. akustischer Natur, wenn die Photozellen in unmittelbarer Nähe des zu übertragenden Gegenstandes angeordnet werden, was in den meisten Fällen notwendig ist, um den Raumwinkel, welcher maßgebend ist für den den Photozellen zugeführten Lichtstrom, zu vergrößern und so die an und für sich schon geringe Lichtausbeute zu verbessern.Understandably, this results in disturbances, e.g. B. acoustic nature, if the photocells are placed in the immediate vicinity of the object to be transmitted which in most cases is necessary to determine the solid angle, which is decisive is for the luminous flux supplied to the photocells, to increase and so the on and to improve already low luminous efficacy.

Im Zusammenhang hiermit steht auch ein weiterer Nachteil. Der für die Lichtausbeute maßgebende Raumwinkel zwischen Photozelle und abgetastetem Gegenstand ändert sich nämlich mit der gegenseitigen Entfernung, und zwar in quadratischer Abhängigkeit, so daß die Helligkeit eines Punktes des Gegenstandes im selben Maße mit seiner Entfernung von der Photozelle schwankt. Man hat zwar bereits versucht, durch seitlich vom zu übertragenden Gegenstand angeordnete spiegelnde Flächen in dieser Beziehung eine Abhilfe zu schaffen, .doch ist, wie noch später des näheren ausgeführt wird, der hierdurch °rzielte Erfolg sehr .gering.There is also another disadvantage associated with this. The for the light yield decisive solid angle between the photocell and the scanned object namely changes with the mutual distance, namely in a quadratic manner Dependence, so that the brightness of a point of the object is the same varies with its distance from the photocell. One has already tried by reflecting surfaces arranged to the side of the object to be transferred in To remedy this relationship, .but is, as will be discussed later is carried out, the resulting success is very low.

Es wurde auch vorgeschlagen, eine Fernsprechzelle als Raum für die Lichtstrahlabtastung zu benutzen. Dabei zeigt sich aber als weiterer Mangel, daß bei den normalerweise übertragenen, räumlich ausgedehnten Gegenständen Schattenwirkungen vorgetäuscht werden, wenn Teile des abzubildenden Gegenstandes den Lichtstrahl zwischen momentan abgebildetem Gegenstandspunkt und z. B. seitlich angeordneter Photozelle abdecken.It was also proposed to use a telephone booth as a room for the To use light beam scanning. However, a further shortcoming is that shadow effects in the normally transferred, spatially extended objects be simulated when parts of the object to be imaged the light beam between currently imaged object point and z. B. laterally arranged photocell cover.

Die Verwendung von Reflektoren nach Art der Ulbrichtschen Kugel ist für verschiedene Zwecke bekannt. In erster Linie für Meßzwecke, um das Integral der Lichtintensität einer Lichtquelle zu bestimmen, und auch zur Erzeugung indirekten Lichtes als Äquivalent zu einer Mattscheibe.The use of reflectors like the integrating sphere is known for various purposes. Primarily for measurement purposes to get the integral to determine the light intensity of a light source, and also to generate indirect Light as the equivalent of a screen.

Gemäß der Erfindung werden die obenerwähnten Mängel des Lichtstrahlabtastverfahrens dadurch beseitigt, daß ,der zu übertragende dreidimensionale Gegenstand in einem allseitig geschlossenen Raum angeordnet ist und daß sämtliche Innenflächen des Raumes mit einem Werkstoff von hohem Reflexionsvermögen, wie Zinkweiß, versehen sind,, derart, daß mindestens ein solcher Teil des vom abzutastenden Gegenstand reflel@-' tierten Lichtes, der ausreicht, im Empfängr.= Bild vorgetäuschte Schattenbildungen zu vermindern und/oder schwankende Helligkeit bei Ortsveränderung ,des Gegenstandes im Raum zu beseitigen, ein photoelektrisches Organ erst erreicht, nachdem das Licht wie in einer Ulbrichtschen Kugel durch die Innenflächen des Raumes einmal oder mehrere Male reflektiert worden ist Dabei können die Innenflächen des Raumes -diffus und bzw. oder teilweise gerichtet reflektieren. Wie eingehende Versuche ergeben haben, erreicht man hiermit nicht nur Lichtausbeuten bis zum fünffachen Betrag gegenüber den bisher bekannten Anordnungen, sondern beseitigt auch falsche Schattenwirkungen und die Abhängigkeit der Bildhelligkeit der Bildpunkte von ihrem Abstand von der Photozelle. Bei den Versuchen zeigte sich, und das ist- ein wesentlicher Bestandteil der vorliegenden Erfindung, daß der Aufnahmeraum unbedingt allseitig geschlossen und mit solchen Innenflächen versehen sein muß, die ein kleines Absorptionsvermögen besitzen. Beispielsweise sinkt die Lichtausbeute bereits bis auf die Hälfte herab, wenn man in einem würfelförmigen Abtastraum nur eine Seitenwand irgendwie lichtabsorbierend ausführt. Der erfindungsgemäße Aufnahmeraum muß also im Idealfall die Eigenschaften einer Ulbrichtschen Kugel aufweisen.According to the invention, the aforementioned shortcomings of the light beam scanning method are addressed eliminated in that, the three-dimensional object to be transferred in one space closed on all sides is arranged and that all inner surfaces of the Space are provided with a material of high reflectivity, such as zinc white, such that at least one such part of the object to be scanned reflel @ - ' directed light, which is sufficient, in the receptor = image simulated shadow formations to reduce and / or fluctuating brightness when changing the location of the object To eliminate in space, a photoelectric organ only reaches after the light like in an integrating sphere through the inner surfaces of the room one or more times Times has been reflected The inner surfaces of the room -diffuse and or reflect partially directed. As detailed tests have shown, one not only achieves luminous efficacies up to five times the amount the previously known arrangements, but also eliminates false shadow effects and the dependence of the image brightness of the pixels on their distance from the Photocell. The tests showed, and that is, an essential component of the present invention that the receiving space must be closed on all sides and must be provided with such inner surfaces that have a small absorption capacity own. For example, the light output drops by half, if you only have one side wall somehow absorbing light in a cube-shaped scanning room executes. The receiving space according to the invention must therefore ideally have the properties an integrating sphere.

Man setzt dann die eingangs geschilderten Fehler der schwankenden Helligkeit bei ortsveränderlichen Gegenständen und dieSchattenwirkungen bei: seitlicher Anordnung .der Photozellen auf ein sehr kleines Maß herab.The errors described at the beginning are then set to the fluctuating Brightness with movable objects and the shadow effects with: lateral Arrangement of the photocells to a very small size.

Das Prinzip der Ulbrichtschen Kugel beruht bekanntlich darauf, daß die Lichtstrahlen in sich immer wiederholender Reflexion so lange im Raum umherwandern, bis sie einmal von der Photozelle aufgefangen worden sind. Obwohl an und für sich diese vielfache Reflexion eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt, besteht bei den derzeitigen Bildpunktzahlen trotzdem keine Gefahr, daß eine Bildpunktüberlagerung dadurch eintritt, daß noch nicht alles Licht eines Bildpunktes in die Photozelle gelangt ist, wenn bereits der nächste Bildpunkt abgetastet und übertragen wird.As is well known, the principle of the integrating sphere is based on the fact that the rays of light wander around the room in repetitive reflection for so long, until they have been picked up by the photocell. Although in and of itself this multiple reflection, which takes a certain amount of time, is the case with the current ones Pixel numbers still no risk of pixel overlaying that not all of the light from a pixel has reached the photocell when the next pixel is already scanned and transmitted.

Zu diesem Zweck wird man den Aufnahmeraum nicht zu groß .dimensionieren. Man muß aber bedenken, daß der zu übertragende Gegenstand naturgemäß selbst etwas Licht absorbiert. Es ist daher zweckmäßig, das Verhältnis zwischen .der Oberfläche des abzutastenden Gegenstandes und der Oberfläche der Innenflächen des Aufnahmeraumes möglichst klein zu halten. Es wird sich aber in allen Fällen ein Verhältniswert finden lassen, der beiden Gesichtspunkten Rechnung trägt.For this purpose, the recording room will not be too large. But one must bear in mind that the object to be transferred is naturally something itself Absorbs light. It is therefore useful to determine the ratio between .the surface of the object to be scanned and the surface of the inner surfaces of the receiving space to keep it as small as possible. In all cases, however, there will be a proportional value can be found that takes both aspects into account.

Im übrigen wird man die das abtastende eifbtstrahlenbüschelhindurchlassendeöffnung @@xt'lichst klein halten, also z. B. das abbil-de Objektiv direkt in die Wandung des aumes einlassen.Otherwise one will keep the scanning eifbtstrahlbüschelhindurchlassendeachse @@ xt'lichst small, so z. As the abbil- de Lens engage directly into the wall of Aumes.

Die Eigenschaften der Ulbrichtschen Kugel machen es auch möglich, daß die Photozelle ausschließlich von indirektem Licht getroffen wird. Eine solche Anordnung, die ein weiteres wesentliches : Kennzeichen der vorliegenden Erfindung darstellt, beseitigt jegliche Gefahr einer Schattenwirkung und gewährleistet völlige Unabhängigkeit von. Lagenveränderungen des übertragenen Gegenstandes.The properties of the integrating sphere also make it possible that the photocell is only hit by indirect light. Such Arrangement that is another essential feature of the present invention represents, eliminates any danger of a shadow effect and ensures complete Independence of. Changes in the position of the transferred object.

Die Form und Ausstattung des Aufnahmeraumes müß, wie bereits gesagt, sich möglichst der Idealform einer Ulbrichtschen Kugel nähern. Es genügt aber meist, wenn normale, z. B. winklig gestalteteRäume mit stark reflektierenden Innenflächen versehen werden, wenn auch eine Verbesserung beispielsweise bei zylindrischer Form des Raumes eintritt. Als Wandanstrich wird man Stoff mit hohem Albedo; wie z. B. Zinkweiß, Titanweiß, Magnesiumoxyd üsw., vorsehen. Unter Umständen kann man auch Teile der Innenflächen als bis zu einem gewissen Grade gerichtet reflektierende oder spiegelnde Flächen ausbilden: Die Anordnung der Photozellen kann eine beliebige sein. Man kann sie entweder ganz aus dem direkten Strahlenbüschel herausnehmen und sie beispielsweise auf der Rückwand der Aufnahmekulisse anbringen oder sie auf der Vorderseite der aufzunehmenden Szene einzeln oder zu mehreren anordnen; evtl. kann man einen Teil der Photozellen von :direktem; einen anderen Teil von indirektem Licht beeinflussen lassen. Normalerweise wird man .die Photozellen im Aufnahmeraum oder an seinen Innenflächen anordnen; es ist aber auch möglich, in die Wand eine lichtdurchlässige Öffnung anzubringen und durch diese Öffnung hindurch die außerhalb des Raumes aufgestellten Photozellen zu beeinflussen. Als Photozellen wird man unter Umständen zweckmäßig solche verwenden, die beiderseitig mit lichtempfindlicher Schicht versehen sind.The shape and equipment of the recording room must, as already mentioned, as close as possible to the ideal shape of an integrating sphere. But it is usually sufficient if normal, e.g. B. Angled rooms with highly reflective interior surfaces be provided, albeit an improvement, for example in the case of a cylindrical shape of the room. When painting on the wall, one becomes fabric with a high albedo; such as B. Provide zinc white, titanium white, magnesium oxide etc. Under certain circumstances you can too Parts of the inner surfaces as to some extent directionally reflective or create reflective surfaces: The arrangement of the photocells can be any be. You can either remove it completely from the direct bundle of rays and attach them, for example, to the rear wall of the recording backdrop or to the Arrange the front of the scene to be recorded individually or in groups; possibly can one part of the photocells from: direct; another part of indirect Let light influence. Usually one becomes .the photocells in the recording room or arrange on its inner surfaces; but it is also possible to have one in the wall to attach translucent opening and through this opening through the outside to influence the photocells installed in the room. As photocells you will be under In some circumstances it is advisable to use those that have a light-sensitive layer on both sides are provided.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin; die Innenflächen ganz oder teilweise zu färben, um beispielsweise eine ausgeprägte Farbenempfindlichkeit der Photozellen zu kompensieren.Another embodiment of the present invention is; to color the inner surfaces in whole or in part, for example to create a pronounced To compensate for the color sensitivity of the photocells.

Claims

PATENT CLAIMS: i, arrangement for light beam scanning three-dimensional Objects in television, characterized in that the object to be scanned in one all-round closed space is arranged and that all Interior surfaces of the room with a material of high reflectivity, such as zinc white, are provided in such a way that at least one such part d @: it from the object to be scanned Reflected light, which is sufficient, simulated shadow formations in the reception image to reduce and / or fluctuating brightness when moving the object to eliminate in the room, a photoelectric organ can only be reached after that Light like in an integrating sphere through the inner surfaces of the room once or has been reflected several times.

2. Arrangement according to claim i, characterized characterized in that the surface of the object to be scanned is small compared to the total surface area of the interior surfaces of the room.

3. Arrangement according to claim i and 2, characterized in that the photoelectric elements are arranged in such a way that they are only struck by light reflected from the interior surfaces of the room will. q ..

Arrangement according to claim i to 3, characterized in that one part of the inner surfaces designed as directionally reflecting or specular surfaces is.

5. Arrangement according to claim i to q., Characterized in that the inner surfaces of the room are wholly or partially colored.