-
Lichtstrahlabtaster mit einer Glühlampe als Lichtquelle, einer Abtastscheibe
und einer Projektionsoptik Bei den bisher verwendeten Lichtstrahlabtastern, insbesondere
beim Gegenfernsehen, wurde der Lichtstrom mit Hilfe von Hochleistungsbogenlampen
erzeugt. Der hohe Stromverbrauch der Bogenlampen sowie die hierbei stets erforderliche
Wartung wurden als außerordentlich störend empfunden. Es wurde daher vorgeschlagen,
statt der Bogenlampen Glühlampen zu verwenden, doch ergaben sich hierbei infolge
der geringen Leuchtdichte dieser Lampen große Schwierigkeiten. Man bemühte sich
daher, die zur Abtastung zur Verfügung stehende Lichtmenge mit allen Mitteln zu
vergrößern. Zu diesem Zwecke wurden auf der Abtastscheibe verhältnismäßig große
Bildfelder (von etwa .4o ,< q:0 mm und mehr) möglichst stark .ausgeleuchtet.
Durch die verhältnismäßig große Bildfläche auf der Scheibe ergab sich bei den üblichen
Abmessungen der Geräte jedoch eine sehr geringe Tiefenschärfe, d. h. schon verhältnismäßig
geringe Bewegungen der abzutastenden Person nach vorn oder nach rückwärts verursachten
eine erhebliche Unschärfe des zii übertragenden Bildes.
-
Dem Aufbau des gesamten optischen Systems gemäß der Erfindung liegt
nun der Gedanke zugrunde, durch Verwendung einer kurzbrennweitigen Projektionsoptik
dieTiefenschärfe ohne übermäßig große Baulängen der gesamten Anlage zu steigern,
so daß die zu übertragende Person sich innerhalb des gegebenen Raumes frei bewegen
kann. Der durch den Gewinn an Tiefenschärfe bedingte Lichtverlust wird dadurch kompensiert,
.daß für die Optik zwischen Lichtquelle und Projektionsobjektiv
ein
großes Öffnungsverhältnis gewählt wird. Hierzu bedient man sich des aus der Filmprojektionstechnik
bekannten Vereinigung gedrängten Zusammenbauesciner Projektionsglühlampe verhältnismäßig
kleiner Leuchtfläche in Verbindung mit einem asphärischen Kondensator verhältnismäßig
großer Öffnung. Dieses Aggregat wird vor der Abtastlochscheibe mit der dahinterliegenden
Projelztionsoptik in der Weise angeordnet, daß der Kondensor die Lichtquelle in
der-Eingangsebene der Projektionsoptik etwa im Verhältnis i : i abbildet und der
Lichtstrom in der Ebene der zwischen Kondensor und Projektionsoptik angeordneten
Bildzerlegereinrichtung praktisch den gleichen Querschnitt besitzt wie in der Eingangsebene
der Projektionsoptik, die eine verhältnismäßig kurze Brennweite hat und das ausgeleuchtete
Bildfeld der Abtastscheibe vielfach vergrößert auf dem abzutastenden Gegenstand
abbildet. Ztveckmäßiger@.>eise wird die der Glühlampe zugewandte Begrenzungsfläche
der Kondensoroptik möglichst unmittelbar an der Wandung der Glühlampe angeordnet
und damit an die Leuchtkörperfläche soweit als möglich angenähert. Der Kolbendurchmesser
der Glühlampe muß derart gewählt sein, daß die in der Lampe auftretende Wärme das
Glas des Kolbens nicht so erhitzt, daß seine Widerstandsfähigkeit gegen den äußeren
Luftdruck gefährdet wird. Durch Verwendung intensiver Kühlung kann das Verhältnis
zwischen Wendelfläche und Kolbenhalbmesser verkleinert und damit günstiger gestaltet
werden, so daß man Lampen benutzen kann, deren Wendel so sehr der Glaswand angenähert
ist, daß diese nur durch Kühlung vor übermäßiger Erwärmung und damit vor Zerstörung
geschützt wird. Die Glühlampe, die Kondensoroptik und gegebenenfalls auch die Bildzerlegervorrichtung
werden daher durch Druckluft gekühlt.
-
Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels
und der Zeichnung erläutert.
-
Die Glühlampe i von etwa. 5oo Watt mit der Wendel z besitzt ein dem
Bildfeld auf der Zerlegerscheihe in der Größe,entsprechendes Wendelfeld von etwa
o '- -9 mm. Die Kondensoroptik 3, die aus einem asphärischen Linsensystem besteht,
wird mit ihrer vordersten Glasfläche dein leuchtenden Wendelfeld auf ungefähr 15
mm genähert. Sie hat eine Brennweite von ungefähr i 5 mm und ein Üffnungsverhältnis
von -ungefähr i : o,6, eine vordere Hauptebene H' und eine hintere H. Diese Ebenen
sind zwar in Wirklichkeit bei einem derartigen Linsensystem gekrümmt, hier aber
der Einfachheit halber linear gezeichnet. Die in verhältnismäßig geringer Entfernung
von der Kondensoroptik 3 befnidliche Spirallochscheibe .l besitzt ein Bildf(-id
5 für ein i so-Zeilen-Bild in einer Gr@ißenordnuitg von etwa ; 1 ; 7 mm.
-
Dies läßt sich bei einer Einfachspirail )chsc.heibe, die mit 1500
Umdrehungen in der Minute läuft, bei einem Lochscheibendurchmesser von etwa
400 mm erreichen. Die Lochgröße dieser Scheibe entspricht der theoretischen
Auflösung in gleich viele Bildelemente in Bild- und Zeilenrichtung, in diesem Falle
also i So. Der Lochdurchmesser beträgt etwa 0,035 mm.
-
Die Kondensoroptik 3 ist so ausgebildet, daß das Bildfeld auf der
Scheibe möglichst gleichmäßig ausgeleuchtet wird. Es wird ein nur wenig vergrößertes
ungefähres Abbild der Wendel z durch die Kondensor optik 3 in der Nähe der Eingangsöffnung
7 des Objektivs 6 bzw. in der Nähe der vordersten Hauptebene HI' des Objektivs 6
erzeugt. Die hintere Hauptebene des Objektivs 6 ist Hl.
-
Das Objektiv 6 dient zur Abbildung des Bildfeldes 5 der Lochscheibe
.4 auf die :'i£btastebene, also auf die abzutastende Person oder den abzutastenden
Gegenstand, der auch ein Film, Diapositiv oder ein anderes feststehendes Bild sein
kann. Das Objektiv 66 besitzt eine kurze Brennweite von etwa 2 5 bis 5 mm und eine
Öffnung von etwa o,9. Es ist für die Farben korrigiert, die im Empfindlichkeitsspektrum
der Photozelle im wesentlichen auftreten.
-
Die Kühlung der Glühlampe bei der beschriebenen Anordnung erfolgt
mit Druckluft. Der entsprechende Druckluftereuger kann z. B. vom gleichen Motor
wie die Abtastscheibe angetrieben werden und gleichzeitig den Motor und. das Scheibengehäuse
gründlich lüften, was bei Dauerbetrieb sehr wfinschenswert ist. Bei den Glühlampen
mit verhältnismäßig geringen Lichtleistungen kann durch die Luftkühlung bereits
eine übermäßige Erwärmung der Scheibe bzw. des Scheibengehäuses vermieden werden.
Bei den bisherigen Anordnungen war stets Wasser bzw. Wasser und Luft für die Kühlung
erforderlich.
-
Der kleine Durchmesser und die geringe Umdrehungszahl der Lochscheibe
geben die Möglichkeit, die Scheibe in einem mit atmosphärischem Luftdruck gefüllten
Raum laufen zu lassen, im Gegensatz zti den Gehäusen im Vakuum, die für größere
Scheiben mit hohen Umdrehungszahlen erforderlich sind.
-
Durch die erfltidungsgemäf.')e Anordnung der optischen Elemente und
ihre Bemessung ergibt sich ein verhältnismäßig sehr kleines Bildfeld auf der Abtastscheibe
und dadurch die Möglichkeit, die Abtastung mittels einer Einfachspirale durchzuführen.
Damit entfällt
die Blendenscheibe, die bei Verwendung großer Bildfelder
infolge der dadurch bedingten Mehrfachspirallochscheibe stets erforderlich ist.
Dies ergibt eine erhebliche Verringerung des gesamten baulichen Aufwandes. Das Gesamtgewicht
einer so ausgestatteten Gegensehstation beträgt nur etwa x!5 bis 1/1o der bisher
für denselben Zweck verwendeten Anlagen. Die hierbei benutzten kurzbrennweitigen
Objektive sind im allgemeinen in größerem Öffnungsverhältnis herstellbar und überdies
billiger als langbrennweitige Objekte mit gleichem öffnungsverhältnis.
-
Die Einrichtung ist nicht nur für Zwecke des Gegenfernsehens verwendbar,
sondern auch für alle anderen Zwecke, bei denen Lichtstrahlabtaster benutzt werden.