DE687206C - ecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bildzusammensetzung mit Hilfe rotierender und schwingender Spiegel für Fernsehzwecke. Die Einrichtung kann auch zur Bildzerlegung zum Senden von Bildern abgeändert werden.

Die bis jetzt bekannten Vorrichtungen zur Bildzusammensetzung bzw. Bildzerlegung waren nicht zufriedenstellend, da die BiIdstrahrzerlegung nicht mit genügender Schärfe durchgeführt werden konnte. Die in den bekannten Ausführungen verwendeten Spiegelräder haben eine geringe Anzahl von Spiegelflächen, wodurch eine störende Krümmung der Lichtpunktbahn verursacht wird, die von der während des Durchlaufens der Bildzeile stattfindenden Drehung der optischen Einfallsebene auf dem Sekundärspiegel herrührt. Außerdem treten in den bekannten Vorrichtungen durch Getriebefehler Bildverzerrungen auf.

Die Bildgröße ist notwendigerweise bestimmt durch den Abstand zwischen Bildwand und Spiegelrad und dem Winkel des Licht-

kegeis, der von dem Rad kommt (bestimmt durch die Anzahl der Spiegelflächen). Um ein größeres Bild in kurzem Abstand zu erhalten, benutzen die bekannten Vorrichtungen ein Rad mit wenig Spiegelflächen. Dies brachte den weiteren Nachteil, daß das Rad außerordentlich rasch gedreht werden mußte, um eine größere Anzahl von Bildzeilen zu erhalten, und zwar konnte das Bild infolge ίο des weiten Winkels nicht scharf an den Seiten und im Zentrum einer ebenen Bildwand erhalten werden. Es entstand eine Brennpunktfolge in einer gekrümmten Bahn oder mit zwei Spiegelrädern eine Brennpunktfolge von sphärischer Gestalt. Der Lichtkegel, der von der Ebene eines Bildes ausgeht, wird auch bei einer geringen Anzahl von Spiegeln zu rasch zunehmen, um durch eine Linse aufgenommen zu werden; denn eine solche Linse zo würde optisch unmöglich groß werden.

Gemäß der Erfindung durchsetzt ein intensitätsmodulierter Lichtstrahl eine Blende und eine Sammellinse, gelangt über ein zum Zellenaufbau bestimmtes Spiegelrad mit einer großen Anzahl von tangential angeordneten Spiegeln und über einen zum Bildaufbau dienenden Schwingspiegel nach Durchgang durch ein Projektionsobjektiv auf eine Projektionsfläche, derart, daß in «iner Ebene im Raum unmittelbar hinter der gesamten Zusammensetzanordnung ein Bild der Blende durch die Sammellinse entsteht und damit gleichzeitig in dieser Ebene ein erstes kleines unverzerrtes Bild des gesamten zu übertragenden Fernsehbildes aufgebaut ist. Die Projektion dieses Bildes erfolgt mit Hilfe des Projektionsobjektives auf eine Bildwand. Der modulierte Lichtstrahl wird in unmittelbarer Nähe oder direkt auf die aufeinanderfolgenden Spiegel des Spiegelrades konzentriert. Der Schwingspiegel wird mit entsprechend vorher bestimmter, veränderlicher· Winkelgeschwindigkeit während eines Teiles seiner die Zerlegung des Lichtstrahles bewirkenden Schwingung bewegt. Dazu wird er von einer bestimmt geformten und auswechselbaren Nocke angetrieben. Der Schwingspiegel ist durch einen eine Rolle tragenden Arm mit der Nocke verbunden, und die Rolle ist am Arm einstellbar.

Durch das Konzentrieren des Lichtstrahles in der Nähe oder auf aufeinanderfolgende Spiegel des Rades ist es möglich, kleinere Spiegel und deshalb kleinere Spiegelräder zu verwenden, wobei überdies ein größerer optischer Wirkungsgrad erhalten wird. Durch das Aufbauen des ersten Bildes im Raum ist es ferner möglich, irgendeine der bekannten Projektionslinsen zu verwenden, um ein wirkliches Bild auf der Bildwand zu erhalten. Dadurch können bei gegebenem Abstand Bilder in verschiedener Größe auf die Bildwand projiziert werden.

Es ist nun notwendig, eine große Anzahl ' von Spiegelflächen zu verwenden, um einen Lichtkegel mit verhältnismäßig kleinem Winkel zu haben und um außerdem noch die Brennpunktfolge nahezu in eine Ebene zu bringen. Wenn aber eine große Anzahl von Spiegeln am Spiegelrad verwendet wird, so müßte, um ein quadratisches oder ähnliches Bild zu erhalten, auch das zweite Spiegelrad mindestens ebenso viele Reflektionsflächen erhalten. Das zweite Spiegelrad würde groß werden, und da es außerdem auch lang ist, würde es schwer zu behandeln sein. Es wird deshalb durch die Verwendung eines Rades mit vielen Spiegeln notwendig, einen Schwingspiegel zum Aufbau des Bildes aus den Teilen zu verwenden.

Gewöhnliche Kinoprojektionslinsen können verwendet werden, um das Licht in einem Lichtkegel mit kleinem Winkel zu sammeln. Da ferner solche Linsen gewöhnlich korrigiert sind, um große Bilder auf ebene Flächen von einer kleinen Bildfläche (Filmbild) zu projizieren, so wird das erhaltene Bild an allen Punkten im Brennpunkt sein, und zwar mit derselben Genauigkeit, welche das erste Raumbild hat.

Es ist deshalb möglich, auch auf größere Entfernungen der Bildwand Bilder zu erhalten, was mit den bekannten Anordnungen nicht möglich ist. Durch Verwendung einer großen Anzahl von Reflektionsflächen stellt die volle Breite dieser Projektionsflächen, ohne Rücksicht auf ihre Größe, nur einige Bogengrade dar, und eine flache Projektionsfläche weicht von der Brennpunktebene fast nicht ab. Der Projektionsabstand für eine Projektionsfläche gegebener Größe kann jeweils durch Verwendung einer Projektionslinse bestimmter Brennweite gewählt werden.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt. Es stellt dar:

Fig. ι eine Anordnung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein Schaubild des in Fig. 1 gezeigten Schwingspiegels mit Einstellmittel in größerem Maßstab.

In Fig. ι ist die Erfindung an einem Empfänger für fernübertragene Bilder bzw. Objekte gezeigt. Ein in der Anordnung L modulierter Lichtstrahl fällt auf ein drehbares Spiegelrad D, an dessen Umfang eine große Anzahl von Spiegelflächen angebracht sind. Der Lichtstrahl wird von diesen Spiegelflächen auf einen Schwingspiegel M geworfen, dessen Achse senkrecht zur Achse des Rades D angeordnet ist. An dem Spiegel M greift ein Arm A an, der durch die Nocke C betätigt wird. Durch die Drehung der Nocke

wird der Spiegel M um seine Achse in einer Richtung verhältnismäßig langsam gedreht und kehrt dann rasch in seine Anfangslage zurück, und zwar durch die Wirkung der Feder T. Auf diese Art wird der Lichtstrahl von zwei sich bewegenden und rechtwinklig zueinander liegenden Spiegeln reflektiert und kann jeden Teil der Projektionsfläche 5" erreichen.

ίο Der Empfänger R verstärkt die aufeinanderfolgenden elektrischen Impulse, welche von der Sendestation ausgesendet werden. Diese Impulse werden über Drähte ii zur Lichtmodulationsanordnung L gebracht.

Diese Anordnung L hat die Aufgabe, Lichtstrahlen auszusenden, deren Intensität durch die verstärkten Impulse moduliert wird. Sie enthält eine Lichtquelle, wie beispielsweise einen Lichtbogen oder eine Lichtbogenlampe

12. Eine Linse 13 oder ein konkaver Spiegel ist im Abstand von der Lichtquelle angebracht, um die Lichtstrahlen parallel durch einen Lichtmodulator zu senden. Ein solcher Modulator enthält Polarisationsmittel, wie ein Paar im Abstand voneinander liegender Nicoischer Prismen 14 und eine Kerrzelle 15, welche zwischen den Nicoischen Prismen angeordnet ist. Die Kerrzelle 15 ist so angeordnet, daß der Lichtstrahl den Raum zwisehen den Platten der Zelle passiert. Der Lichtstrahl geht von dem Modulator durch eine Blende 16, deren Öffnung einstellbar sein kann, und durch eine Linse oder ein Linsensystem 17, welches so eingestellt ist, daß ein Bild der belichteten Öffnung in einem gewissen Abstand vor der Projektionswand 6" entsteht. Mit Hilfe der Einstellschrauben 21, der Hülsen 28 und der Stangen 18 ist auch die Lage des Gehäuses L einstellbar.

Im Abstand von dem Gehäuse L und in solcher Lage, daß der Lichtstrahl darauffällt, ist das Spiegelrad D angeordnet, dessen Umfang viele tangential angeordnete Spiegelflächen 20 enthält, welche alle in Ebenen angeordnet sind, welche parallel zur Achse des Rades D liegen. Das Rad D besteht aus Metallblech, Glas oder ähnlichem Material, dessen Umfang geschliffen oder in anderer Weise eine Reihe von glatten, ebenen Flächen bildet, welche überzogen oder poliert sind. Das Rad D kann j edoch auch aus einer Nabe und Speichen und einem Radkranz bestehen, wodurch die Größe der Trägheit der Drehung verringert wird. Die Spiegelflächen können auch aus kleinen rechteckigen Glasstreifen bestehen, welche an der Rückseite einen Silberbelag besitzen und auf beliebige Weise durch Zementieren o. dgl. an dem Umfang des Rades befestigt sind.

Das Rad D wird synchron mit einer entsprechenden Scheibe oder einer entsprechenden Vorrichtung, welche in der Sendestation angeordnet ist, gedreht. Vorzugsweise ist an dem Rad ein Synchronmotor 22, welcher durch Drähte 23 mit einer Kraftanlage der gewünschten Frequenz in Verbindung steht, angebracht. Einstellmittel, wie beispielsweise Zahnrad 24, Schnecke 25 und Kurbel 26, sind mit dem Motor 22 und dem Rad D verbunden, um eine Relativbewegung zwisehen der Scheibe und den anderen Elementen der Gesamtvorrichtung zu ermöglichen. Gegebenenfalls kann der ganze Motorrahmen auf dem Lager 27 gedreht werden, oder der Motor 22 und das Rad D können auch als Einheit bewegt werden.

Wie aus Fig. 2 der Zeichnungen hervorgeht, ist ein Schwingspiegel M im Abstand einstellbar mit Bezug auf das Rad D angeordnet. Der von dem Rad D modulierte Lichtstrahl fällt auf diesen Spiegel M. Der Spiegel M ist mit der Welle 28 verbunden, wobei die Wellenachse parallel zur Spiegelachse ist. Die Welle 28 ist in den Lagern 29 und 31 schwingbar gelagert. Die Lager 29 und 31 bestehen vorzugsweise aus einem Stück mit einem Steg 32 und können auf diese Art senkrecht eingestellt werden. Gegebenenfalls kann diese Einstellung mit der in Fig. 2 schematisch gezeigten Vorrichtung erfolgen. Diese besteht aus einem Schraubenbolzen 33 und einem Hebel 34, wobei der Schraubenbolzen in den Steg 32 geschraubt ist. Gegen Verschiebung ist der Schraubenbolzen 33 gesichert, so daß, wenn er gedreht wird, sich der Spiegel mit seiner Lagerung mit Bezug auf die Führung 36 in senkrechter Richtung bewegt.

Ein Arm A ist an einem Ende mit dem Schaft 28, vorzugsweise durch ein nachgiebiges Joch 37, verbunden, welches Winkeleinstellung des Armes mit Bezug auf die AVelle 28 ermöglicht, um den Spiegel M mit Bezug auf die Bildwand 5* grob einzustellen. Eine Nockenscheibe C sitzt gegebenenfalls auswechselbar an der Welle 38 eines Hilfsmotors 39. Der Motor 39 besitzt ein einstellbares Feld, welches um die Achse in ähnlicher Weise gedreht werden kann wie beim Motor 22. Der Abstand des Motors vom Spiegel M kann geändert werden. Dies geschieht vorzugsweise durch Schienen 41, auf welchen die Motorstützen 42 gleiten. Der Motor kann festgestellt werden durch Schrauben 43. Eine Rolle 44 sitzt auf der Nockenscheibe und ist drehbar in einer Gabel 45 befestigt, welche einstellbar auf dem Arm A sitzt, um bei Änderung des Abstandes des Motors vom Spiegel die Rolle 44 entsprechend einstellen zu können. Festgestellt wird die Gabel 45 durch eine Schraube 46. Die Rolle 44 wird auf den Umfang der Nockenscheibe C

durch eine P~eder T gepreßt, die am Arm A angebracht ist und durch eine Schraube 47 in dem Unterstützungsrahmen 48 festgehalten wird.

Das Rad D, der Schwingspiegel M und das Gehäuse L sind mit Bezug aufeinander so angeordnet, daß der Lichtstrahl von den Spiegelflächen 20 des Rades D auf den Spiegel M reflektiert wird. Der Lichtstrahl wird ίο vorzugsweise nach abwärts in einer wesentlich senkrechten Ebene reflektiert und fällt auf den Spiegel M, welcher um eine Achse schwingt, die in einer Ebene liegt, die senkrecht zu der Ebene der Achse des Rades D steht. Durch die Drehbewegung des Rades D wird der Lichtstrahl aufeinanderfolgend in Längsrichtung über dem Spiegel M mit einer Frequenz bewegt, die von der Anzahl der Spiegelflächen auf dem Rad D abhängt, und mit einer Geschwindigkeit, welche von der Drehbewegung des Rades D abhängt. Es ist wünschenswert, daß das Rad wenigstens mit neunzig, vorzugsweise mit dreihundertsechzig Spiegelflächen ausgestattet ist. Je mehr Spiegelflächen vorgesehen werden, desto größer ist die Feinheit der Wiedergabe bei einer gegebenen Drehgeschwindigkeit. Zufriedenstellende Ergebnisse wurden mit einhundertachtzig Spiegelflächen auf dem Rad D erhalten bei einem Raddurchmesser von ungefähr 30 cm. In dem gegebenen Fall begrenzt jede Spiegelfläche einen Bogen von 2°, welches die Hälfte des Winkels der ausnutzbaren Strahlablenkung darstellt. Der Spiegel M muß deshalb genügend lang sein, um den von den verschiedenen Spiegeln reflektierten Strahl aufnehmen zu können, da jeder dieser Spiegel sich über einem Bogen bewegt, der auf dem Umfang des Rades D liegt. Wenn dreihundertsechzig Spiegelflächen verwendet werden, so ist der Ablenkungswinkel nur 2⁰. Je größer die Drehgeschwindigkeit ist, desto besser ist die Definition des Bildes. Es rotiere z. B. ein Rad mit dreihundertsechzig Spiegelflächen mit 3600 Umdrehungen pro Minute. In diesem Fall werden vierundzwanzig Bilder pro Sekunde, jedes mit neunhundert Zeilen, reproduziert. Wenn die Lichteindrücke auf einer Projektionsfläche von 3 m im Quadrat gebildet werden, so wird das Bild einem Beobachter, der nicht näher als 10 m vom Bild entfernt steht, vollkommen erscheinen.

Die Bildzusammensetzung aus den Zeilen wird durch Schwingen des Spiegels M er zeugt, wobei der Grad der Bewegung genau dem Bogen jeder der Spiegelflächen auf dem Rad D entspricht. In anderen Worten: wenn der Ablenkungswinkel, der von dem Rad eröo zeugt wird, 4⁰ beträgt, d. i. wenn hundertachtzig Spiegelflächen vorgesehen sind, so muß der Spiegel M nur einen Bogen von 2° machen, vorausgesetzt, daß die Projektionsfläche quadratisch ist. Die Schwingbewegung, verursacht durch die Nockenscheibe. C und die Rolle 44, besteht vorzugsweise aus einer gleichförmigen, langsamen Winkelbewegung in einer Richtung und einer schnellen Rückbewegung in der anderen Richtung. Die Bildzusammensetzung wird auf diese Weise immer im gleichen Richtungssinn durchgeführt, wie beispielsweise von unten nach oben. Nachdem der Spiegel M in geeigneter Weise mit Bezug auf das Rad D und in geeignetem Abstand zur Projektionsfläche S eingestellt ist, wird die Winkelstellung des Spiegels durch Lockern der Befestigungsmittel im Joch 37 eingestellt, damit der Strahl in die Richtung der Bildwand S abgelenkt wird. Weitere Einstellung, um das Bild richtig auf die Bildwand zu bekommen, wird'durch Betätigung der Schraube 33 erhalten, wodurch die Spiegelvorrichtung senkrecht bewegt wird. Geeignete, nicht gezeigte Mittel sind vorgesehen, um eine Axialbewegung der Schraube 33 zu verhindern. Der Schwingungsbogen des Spiegels M wird durch Verschieben des Motors 39 auf den Schienen 41 und der Rolle 44 am Arm A eingestellt. Die Nockenscheibe, welche eine senkrechte Bewegung von beispielsweise 6 mm verursacht, schwingt den Spiegel um 2⁰, wenn die Rolle 44 ungefähr 140 mm von dem Drehpunkt des Spiegels M entfernt ist. Ein größerer Bogen wird erzeugt, wenn der Motor und die Rolle näher an den Spiegel herangebracht werden. Die Nockenscheibe dreht sich mit einer Geschwindigkeit, die gleich ist der Anzahl der Bilder, welche pro Sekunde gewünscht werden. Wenn vierundzwanzig Bilder pro Sekunde gewünscht werden, arbeitet der Motor 39 mit einer Synchrongeschwindigkeit von 1440 Umdrehungen pro Minute. Der Motor 39 wird entweder mechanisch oder elektrisch mit dem Motor 22 synchronisiert. Beide Motoren werden von einer Wechselstromleitung angetrieben.

Anstatt daß der Spiegel die oben beschriebene Bewegung mit Hilfe einer Nockenscheibe durchführt, kann diese Bewegung auch mit einem Oszillographen erreicht werden. In einigen Fällen mag es wünschenswert sein, daß der Spiegel M die Bildwand zuerst von unten nach oben abtastet und darm von oben nach unten. In diesem Fall wird die Drehgeschwindigkeit des Motors 39 nur halb so groß sein gegenüber der Dreheschwindigkeit beim Abtasten in einer Richtung, und der Spiegel, Arm, Rolle u. dgl. kann aus schwererem und stärkerem Material ausgeführt werden, da die Trägheit bei geringerer Geschwindigkeit kleiner ist.

Die Nockenscheibe C ist dann symmetrisch ausgeführt, so daß die Rolle mit gleicher Geschwindigkeit auf der Scheibe geführt wird.

Nachdem der modulierte Lichtstrahl von dem Rad D und dem Spiegel M reflektiert ist, wird er um einen Winkel abgelenkt, der durch die Bewegung der Spiegel bestimmt ist. Dieser Winkel ist verhältnismäßig klein,

ίο z. B. ι bis 4°, so daß, wenn nicht andere Vorsorge getroffen wäre, es notwendig wäre, die Bildwand verhältnismäßig weit von dem Spiegel M anzubringen, damit das Bild genügend groß wird. Um dies zu vermeiden, wird, wie bereits oben ausgeführt, durch die Linse 17 ein erstes kleines Bild im Raum erzeugt, das durch die Linse 53 als reelles Bild wiederum auf dem Schirm S abgebildet wird.

Mit einer solchen Anordnung wird ein beliebig großes Projektionsbild unabhängig vom Abstand der Projektionswand von der Bildzusammensetzanordnung erhalten, und zwar ein deutliches und unverzerrtes Bild,

»5 da jeder Spiegel des Spiegelrades mit der verhältnismäßig großen Anzahl von Spiegeln den Lichtstrahl nur um einen kleinen Winkel bewegt, so daß das erste kleine, im Raum aufgebaute Bild annähernd in einer Ebene liegt.

Um die Vorrichtung in Betrieb zu stellen, wird die Lichtquelle 12 eingestellt, die Linsen 13, 17 und 53 in geeignete Lage gebracht und die Blende 16 so reguliert, daß ein schmaler Lichtpunkt auf die Bildwand S fällt. Das Rad D und der Spiegel M werden dann synchron zueinander und mit Bezug auf den Sender in Bewegung gesetzt. Hierauf wird das Bild auf der Bildwand JT eingestellt, und zwar durch senkrechte Einstellung des Lichtmodulationsgerätes L, durch Einregeln des Motors 22, des Rades D und des Feldes des' Motors 22 oder durch Drehen der Kurbel 34. Wenn das Bild nicht auf die Bildwand paßt, wird die Schwingbewegung des Spiegels M so lange eingestellt, bis das Bild in richtiger Lage auf der Bildwand erscheint, was. durch Bewegung des Motors 39 und der Rolle 45 mit Bezug auf den Spiegel M geschieht.

Die Vorrichtung kann auch für Fernsehsendung verwendet werden, und zwar durch Beleuchten des zu übertragenden Objektes, welches an Stelle der Bildwand S aufgestellt ist. Der Spiegel M und das Rad D verbleiben in ihrer Lage. An Stelle des Gehäuses L wird jedoch eine Photozelle verwendet, welche hinter der Blende 16 an Stelle des Prismas 14 angebracht wird. Die Leitungen der Photozelle werden mit Verstärkungs- und Sendevorrichtungen in geeigneter Weise verbunden. Die Nockenscheibe C kann verschieden geformt sein, um verschiedene Winkelgeschwindigkeiten zu erhalten. So kann beispielsweise die Nockenscheibe eine verschieden geformte Umfangsfläche besitzen, so daß der Empfang von ferngesendeten Signalen nur für jene möglich ist, die im Besitz einer entsprechenden Nockenscheibe C sind, welche in der Sendestation verwendet wird. Es ist dadurch Geheimhaltung der gesendeten Signale oder Bilder möglich.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur Bildzusammen-Setzung für Fernsehzwecke mit Hilfe rotierender und schwingender Spiegel, dadurch gekennzeichnet, daß ein intensitätsmodulierter Lichtstrahl eine Blende (16 J und eine Sammellinse (17) durchsetzt, über ein zum Zeilenaufbau bestimmtes Spiegelrad (D) mit einer großen Anzahl von tangential angeordneten Spiegeln und über einen zum Bildaufbau dienenden Schwingspiegel (M) nach Durchgang durch ein Projektionsobjektiv (53) auf eine Projektionsfläche (S) gelangt, derart, daß in einer Ebene im Raum unmittelbar hinter der gesamten Zusammensetzanordnung ein Bild der Blende durch die Sammellinse entsteht und damit gleichzeitig in dieser Ebene ein kleines, unverzerrtes Bild des gesamten zu übertragenden Fernsehbildes aufgebaut ist und daß die Projektion dieses Bildes mit Hilfe des Projektionsobjektives auf eine Bildwand erfolgt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der modulierte Lichtstrahl in unmittelbarer Nähe oder ioo direkt auf die aufeinanderfolgenden Spiegel des Spiegelrades konzentriert ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingspiegel mit entsprechend vorher bestimmter, veränderlicher Winkelgeschwindigkeit während eines Teiles seiner die Zerlegung des Lichtstrahles bewirkenden Schwingung sich bewegt.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 3, no dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingspiegel von einer auswechselbaren Nocke angetrieben wird, die derart geformt ist, daß der Spiegel wenigstens während eines Teiles seiner Arbeitsbewegung mit veränderlicher Winkelgeschwindigkeit sich bewegt.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingspiegel durch einen eine Rolle tragenden Arm mit der Nocke verbunden ist und die Rolle am Arm einstellbar ist.

   ό. Abänderung der Einrichtung nach Anspruch ι zur Bildzerlegung für Sendezwecke, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umkehrung des Lichtstrahlenganges bei gleicher Anordnung der Spiegel (D, M) und der Abbildungsoptiken vorgenommen ist, derart, daß statt der Bildwand der abzutastende und beleuchtete Gegenstand und an Stelle der Lichtquelle eine Photozelle angeordnet ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen