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Elektrooptische #Ubertragungsanordnung Die Erfindung bezieht sich
auf Fernseh- und ähnliche Anlagen. In der erfindungsgemäßen Anlage sollen sämtliche
Bildpunkte gleichzeitig übertragen werden, so daß ein Abtasten wegfällt. An sämtlichen
Punkten des Bildes wird die Lichtintensität für einen Bruchteil einer Sekunde, beispielsweise
etwa '/', Sekunde, integriert, und die durch das integrierte Licht entstandene Gesamtwirkung
wird für eine entsprechende Zeitspanne übertragen. Diese Vorgänge können gleichzeitig
vor sich gehen, d. h. bestimmte Elemente können integrieren, während andere
Elemente übertragen. Zur Durchführung wird jedem Bildpunkt ein piezoelektrischer
Kristall zugeordnet, und erfindungsgemäß soll jeder dieser Kristalle je
Bildpunkt,
eine besondere Eigenfrequenz haben und eine seiner Belegungen wird durch Einwirkung
von Licht veränderlicher Intensität in dieser Eigenfrequenz zu Schwingungen erregt,
deren Größe (Amplitude) der Intensität des auffallenden Lichtes entspricht, und
die von allen Kristallen gesteuerten Schwingungen werden einem Empfänger vermittelt,
der sich aus Kristallen mit den Sendekristallen entsprechenden Eigenfrequenzen zusammensetzt.
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Das Bild kann auch in eine bestimmte Anzahl Teile zerlegt werden,
und letztere können gleichzeitig über mehrere Leitungen oder nacheinander über eine
Leitung mit dem Empfänger in Verbindung gebracht werden. Im letzten Falle kann die
Integrierung immer während der gleichen Zeit (1/25 Sekunde) stattfinden,
wobei jedoch. diefürffieübertragung zur Verfügung stehende Zeit verringert wird.
Zur gleichzeitigen Übertragung sämtlicher den verschiedenen Punkten des Bildes oder
eines Teils des Bildes entsprechenden Zeichen über eine einzige Leitung muß für
jedes Zeichen ein Trägerstrom verwendet werden, dessen Frequenz genugend von der
nächstliegenden Frequenz abweicht, uni Störungen auf ein Mindestmaß herabzusetzen.
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Erfindungsgemäß wird eine Anlage vorgeschlagen, die, den obenerwähnten
Bedingunggen entsprechend, praktisch ausgeführt werden kann.
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Im nachstehenden sind einige erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele
an Hand der Ab-
bildungen näher beschrieben.
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Die Abb. i zeigt das Prinzip der erfindungsgemäßen Fernsehanlage.
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Die Abb.:2, 3 und 4 zeigen geeignete Kurven .zur Erklärung
der Wirkungsweise der in der Abb. i dargestellten Vorrichtung.
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Die Abb. 5 und 6 zeigen Anordnungen für eine ununterbrochene
Übertragung unter Verwendung piezoelektrischer Kristalle.
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Die Abb. 7 zeigt ein Verfahren zum Schneiden eines piezoelektrischen
Kristalls.
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Die Abb. 8, 9, 1 o und i i zeigen verschiedene Gitterkonstruktionen
für die obengenannten Anordnungen.
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Die Abb. 12, ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
-Fernsehempel fängers. Die Abb.
13 zeigt die gesamte Fe--inisiehanlage. Die
Abb. 14A ist ein Frequenzspektrum der Fernsehzeichen, und die Abb. i4B zeigt ein
anderes Fernseh-
| spektrum, das gegenüber dein Spektrum in |
| Abb. i-tA versetzt ist. |
| Die Abb. i zeigt einen piezoelektYischen |
| Kristall i, der in einem evakuierten Kolben |
| eingeschlossen ist. Die eine Fläche2 dies.- |
| Kristalls, die senkrecht zur elektrischen Achs(# |
| liegt, ist mit einer photoelektrischen Schicht, |
| z. B. einer Schicht, in der ein Metall, beispiels- |
| weise Kalium oder Cäsium, enthalten ist, über- |
| zogen, die bei Belie htung durch einen Licht- |
| strahl L Elektronen freimacht. Die andere |
| Fläche des Kristalls und die mit diesem verbun- |
| dene Elektrode 3 stehen mit einer Stromquelle
B |
| inVerbindung. Die durch dieEleltrocle:2 frei- |
| gemachten EI ektronen werden von einerAnode-i |
| angezogen, so daß die Elektrode 2 eine posi- |
| tive Ladung annimmt, die von der Intensität |
| und der Dauer der Belichtung abhängt. Es eilt- |
| steht somit zwischen den Elektrodell 2 und .3 |
| eine erhöhte Spannungsdifferenz, die dem Kri- |
| stall eine bestimmte mechanische Spannun- |
| auferlegt. In einem gegebenen Augenblick |
| wird ein Kathodenstrahlenbündel FC von der |
| Kathode 6 auf die Elektrode 2 gerichtet, die |
| somit augenblicklich entladen wird. Durch die |
| plötzlich aufgehobene mechanische Spannung |
| beginnt der Kristall zu schwingen. Die Fre- |
| quenz dieser Schwingung ist umgekehrt pro- |
| portional der Länge des zwischen den Elektro- |
| den 2 und 3 liegenden Kristalls, und durch |
| diese Schwingungen erfolgen Änderungen der |
| elektrischen Spannungsdifferenz zwischen den |
| Elektroden 2 und 3. Wird eine aus einer fei- |
| nen leitenden Schicht bestehende Elektrode q |
| oder ein entsprechendes Gitter, das durchsich- |
| tig sowohl für Lichtstrahlen als auch für Ka- |
| thodenstrahlen ist, in der Nähe derElektrode2 |
| angebracht, so können diese Veränderungen |
| in it k# Hilfe der Verstärkerröhre
7 verstärkt |
| werden. |
| Die Kurve a in der Abb. 2 zeigt die Span- |
| nungsschwankungen der Elektrode 2 der Ka- |
| thode 3 gegenüber bei konstanter Belichtung |
| der Elektrode 2 in der Zeit tl. Die Zeit ist als |
| Abszisse und die Amplitude A als Ordinate |
| dargestellt. Die Kurve a zeigt die Schwankun- |
| gen der Amplitude der Spanilungsdifferenz der |
| Elektrode 2, zunächst während der Belichtung |
| (Kurve I) und dann während der Entladung |
| (Kurve II). Die Kurve b ist an allen Punkten |
| ähnlich der Kurve a, zeigt jedoch die Schwin- |
| gungen des Kristalls i' am Empfänger. |
| Die in dem Ausgangskreis der Elektronen- |
| röhre 7 erzeugten Strome können dein entfernt |
| liegenden Empfänger zugeführt -werden, der |
| aus dem Verstärker 8 und einem Kristall i' |
| von gleicher Größe wie der Kristall i besteht |
| und der in einem Kolben eingeschlossen ist, |
| der mit einem Gas, beispielsweise Neon, niedri- |
| gen Druckes gefüllt ist. Der Kristall i' be- |
| ginnt beim Empfang eines Stromes von dem |
| ZD |
| Sender bei derselben Frequenz wie der Kri- |
| ,)l |
| stall i (siehe Kurve b) zu schwingen und Ial' |
| Licht durch, wenn die Schwingungen eine ge- |
| iiü-Icnde Intensität besitzen. |
| Wenn die Belichtung des Sendekristalls i |
| stärker oder schwächer -wird, so wird die Inten |
| sität der Schwingungen dieses I,:-ristalls sowit |
| des Empfan..gskristalls i' ebenfalls größer oder |
| kleiner, so daß sich- das von dein Kristall i' |
| durchgelassene Licht in Übereinstimmung |
| init dein bei i einfallenden Licht ändert. |
| Zur Aufrechterhaltung dieser Schwingungeii |
| st es erforderlich, daß die Elektrode 2 regel- |
| mäßi1- entladen wird. Sollen -sehr schnelle |
| Lichtänderungen wiedergegeben werden, so ist |
| es zweckmäßig, die Schwingungen des Sende- |
| kristalls etwas züi dämpfen, bevor ein neuer |
| Stromstoß gegeben wird, um somit eine gegen- |
| seitige Störung zwischen den vorhergehenden |
| und den neuen Schwingungen zu vermeiden, |
| da es schwierig oder unmöglich ist. diese züi |
| svticlironisieren. Um diese Dämpfung zu be- |
| wirken, genügt eine kurzzeitige Verbindung |
| der beiden Elektroden 5 und 3 über einen |
| Widerstand R mit Hilfe einer Kommutator- |
| anordnung C. Das daraus entsteliunde Ergeb- |
| nis zeigt die Kurve in der Abb. 3. |
| Es wurde bisher angenommen, daß die Be- |
| lichtung im Augenblick der Entladung unter- |
| broeben, wurde. Wird die Belichtung. die als |
| feststehend anzusehen ist, verlängert, so ent- |
| steht eine Wirkung, die die Kurve a in der |
| Abb- 4 darstellt. |
| Die Kurve b zeigt die Schwingungen des |
| Einpfangskristalls in dem Fall, in dem auch |
| dieser kurz vor der Entladung gedämpft wird. |
| Wenn sich die Belichtung ändert, so ändert sieh |
| die Intensität von Periode zu Periode. je nach |
| dem Wert der Integrierung des Lichts w.qb- |
| rend der Periode vor der Entladung. |
| Zur Erhöhung der Lichtintensität am Emp- |
| fanger werden die Schwingun-en des Kristalls |
| zur Modulation der Lichtströme einer unab- |
| hängigen Lichtquelle verwendet. Zu diesem |
| Zwecke kann der Kristall z. B. zwischen zwei |
| Nicolschen Prismen oder deren Äquivalenten |
| in einer solchen Richtung liegen, daß das Licht |
| «elöscht ist, wenn sich die Anlage in Ruhe be- |
| findet. Sobald der Kristall schwingt, läßt die - |
| ser jedesmal eine gewisse Menge Licht durch, |
| wobei die Lichtmenge von der Intensität der |
| Schwingungen abhängt. |
| Für die fortdauernde Übertragun- #ler Be- |
| lichtung der Bildpunkte kann der Sender ande- |
| rer Ausführung sein. |
| Zu diesem Zwecke liegen zwei Kristalle |
| gleicher Abmessungen ineinem Sender(Abb.5). |
| Der Kristall i wird mit Hilfe der Elektronen- |
| röhre 7 in Schwingung gehalten und liegt zwi- |
| sehen zwei Nlicolschen Prismen 9 und io oder |
| deren Äquivalenten. |
Der erste Kristall i moduliert den Lichtstrahl L bei seiner eigenen
Frequenz, und dieses modulierte Licht wird auf einen zweiten Kristall:2 geworfen,
der in Schwingung versetzt wird. Diese Schwingungen werden stärker,
je höher
die Lichtintensität ist.
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Die mechanischen Schwingungen rufen Spannungsveränderungen zwischen
den Elektroden des Kristalls:2 hervor, die zweckmäßig von der Röhre 7" verstärkt
werden.
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Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sie ohne Unterbrechung unter
Vermeidung der durch die wiederholte Entladung oder Dänipfung des Kristalls entstehenden
Schwierigkeiten arbeitet. Wenn die Dämpfung der Kristalle verringert werden muß,
können diese wieder in einem evakuierten Kolben untergebracht werden.
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Ein drittes Ausführungsbeispiel des Senders zeigt die Abb.
6. Der Kristall i wird mit Hilfe der Elektronenröhre 7 dauernd in
Schwingung gehalten. Wie in den vorhergehenden Fällen liegt der Kristall zwischen
zwei Nicolschen Prismen 9 und io oder deren Äquivalenten.
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Das Licht, das bei einer durch den Kristall bestimmten Frequenz modulliert
ist, fällt auf die photoelektrische Zelle ii, die somit einen Strom hervorruft,
dessen Frequenz das Doppelte der des Kristalls i beträgt, da das Licht zweimal pro
Periode durchgelassen wird. Die Amplitude dieses Stromes ist von der Belichtungsintensität
des Strahles L abhängig. Diese Lösuno, besitzt dieselben Vorteile wie die der Abb.
5, hat jedoch einen höheren Wirkungsgrad.
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Für die Übertragung von Fernsehbildern muß die oben beschriebene Anordnung
für die Übertragung der Lichtintensität einer großen Anzahl Punkte eingerichtet
sein. Für jeden einzelnen Punkt erhält der Kristall eine bestimmte Länge, so daß
die Frequenzen genügend unterschiedlich gemacht werdenkönnen. Zur Verringerung der
für die Übertragung eines Bildes erforderlichen Anzahl Kristalle können ziemlich
große Kristalle hergestellt werden und die beiden großen Flächen durch Einschnitte
mittels einer Säge aufgeteilt werden, wie die Abb. 7 im Schnitt und die Abb.
8
von vorn zeigt.
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Wenn die Kristalle nach zwei Seiten mit einer gleichmäßig abnehmenden
Stärke hergestellt werden, wird das Schneiden der Kristalle wesentlich vereinfacht,
da diese durch zwei spitzwinklig verlaufende Flächen begrenzt sind.
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Die Abb. 7 zeigt bei i, i"' usw. die Flächen, die mit einer
photoelektrischen Schicht, beispielsweise Cäsium, Kalium usw., versehen sind. Eine
teilweise durchsichtige gemeinsame Elektrode 2, die eine erhöhte Leitfähigkeit und
größere Festigkeit durch ein Gitter erhält, dessen Form der Ouerteilung des in der
Abb. 8
gezeigten Kristalls entspricht, und eine gemeinsaine E,1ektrode
3 liegen in der unmittel 1)aren Nähe des Kristalls i.
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Die durchsichtige Elektrode 2, kann nur von dem Gitter oder durch
eine zusätzliche feine Schicht Cellulose-Acetat oder aus ähnlichem Material getragen
werden, welche für Lichtstrahlen durchsichtig ist und geringe Dichte und Stärke
mit Rücksicht auf ein leichtes Durchdringen der Kathodenstrahlen aufweist. Die durchsichtige
leitende Elektrode kann nach einem der bekannten Verfahren hergestellt werden und
besteht vorzugsweise aus einem Metall geringer Dichte.
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Um die Anbringung einer durchsichtigen Elektrode 2 zu vermeiden, kann
die Anordnung so getroffen werden, wie die Abb. i i zeigt. Die Teile 12 entsprechen
den Abschnitten der phatoelektrischen Schicht, z. B. Cä_ sium, Kalium usw., die
auf demTräger 13 angebracht ist. Dieser Aufbau ist mit B bezeichnet. Der
Teil A besteht aus einem Metallgitter, das beispielsweise kreisrunde oder
viereckige Löcher 15 besitzt und das von einer isolierenden Schicht 16 abgedeckt
ist. Die Teile A und B werden einzeln vorbereitet und dann mit Hilfe
eines Isolierlackes, welcher in die Spalten 17 der photoelektrischen Schicht 12
eindringt, zusammengeklebt. Nach dem Trocknen wird 27 der Träger 13, falls erforderlich,
durch Auflösung entfernt. Die ganze Fläche des Gitters 14 kann lackiert werden.
Ein Kristall, das nach dem jetzt beschriebenen Verfahren hergestellt worden ist,
kann in den Anordnungen nach Abb. 1, 5 und 6 Verwendung finden. Bezüglich
der Abb. i kann ein Kristall ähnlich wie in Abb.7 den Kristall i ersetzen, wobei
das zu übertragende Bild durch die durchsichtige Elektrode:2 auf die mit dem photoelektrischen
Material bedeckte Fläche geworfen wird.
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Hinsichtlich der Abb. 5 und 6 kann ein ähnlicher Austausch
stattfinden. In diesem Falle ist es jedoch nicht notwendig, den Kristall mit einem
photoelektrischen Material zu überziehen.
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Wie das von einer Sendeanordnung nach Abb. 5 oder
6 zu übertragende, Bild auf dem Empfangskristall entsteht, ist an Hand der
Beschreibung der Abb. 13 näher erläutert.
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Die Anordnuhgen in Abb. 1, 5 und 6 übertragen nur die
Belichtungsänderungen eines einzigen zu übertragenden Punktes; die Verwendung eines
Kristalls, wie in Abb. 7 gezeigt, i gestattet jedoch die gleichzeitige Übertragung
einer Anzahl Punkte, die der Anzahl Flächenelemente i', i", i""» usw., mit denen
der Kristall i versehen ist, entspricht.
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Es ist leicht ersichtlich, daß eine Anzahl i Kristalle nach Abb.
7 den Kristall i in den Abb. 1, 5 und 6 ersetzen kann.
Die
durch die oben beschriebene Anordnung erzeugten Fernsehzeichen können an der Empfangsstation,
die beispielsweise wie in Abb. 12 oder 13 gezeigt angeordnet ist, ausgenutzt
werden.
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In der Abb. 12 werden die empfangenen Zeichen über einen Verstärker
8 den gemeinsamen Elektroden --' und 3" eines Kristallaufbaues i`
zugeführ#t.
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Dieser Kristallaufbau i' liegt zwischen einer Anordnung 18 zur Polarisierung
des Lichtes von der Lichtquelle:2i und einer Anordnung ig, die das übertragene Licht
analysiert. Diese beiden Anordnun - gen können als Träger der Elektroden:2
und 3 dienen. Die Anordnun- ig kann lichtdurchlässig und durch ein metallisches
Gitter, wie oben beschrieben, verstärkt sein, das vorzugsweise die Flächen des Kristalls
deckt. Die Öffnungen des Gitters sollen kleiner als die Flächen der einzelnen Kristalle
sein.
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Bei der Verwendung des in der -AM. 6 dargestellten Verfahrens
wird der erste Kristall so angeordnet, wie bereits beschrieben wurde, so daß das
durchgehende Licht auf eine photoelektrische Zelle i i, wie in der Abb. 13
gezeigt, gerichtet wird.
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Kommt ein Kristallenipfänger zur Verwendung, so wird zweckmäßig die
oben beschriebene Polarisationsplatte benutzt. Das Gitter verhindert, daß die Lichtstrahlen
zwischen den Kristallelementen durchdringen, was sonst ein unklares Bild hervorrufen
würde. Die Polarisationsplatte liegt auf der der Lichtquelle zugekehrten Seite und
ist durchsichtig, während die auf der anderen Seite des Kristalls angebrachte Platte
durchscheinend ist, so daß das Bild direkt auf dieser Platte sichtbar werden kann.
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Die Empfangsanordnung ist in Abb. 1:2 dargestellt. Das Bild kann direkt
auf der Scheibe ig wiedergegeben werden, falls diese durch-,cheinend ist, kann aber
auch auf den Schirm 2o projiziert werden.
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Die Lichtquelle,2i in der Abb. 12 kann sehr stark sein. Die Kondensatorlinsen
22 sollen das Licht jedoch nicht parallel ausstrahlen, da die Kristalle die Strahlen
lenken. Es ist auch möglich, gänzlich ohne Kondensatorlinsen auszukommen.
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Die ganze Anlage, die aus dem Sender
6 und dem Empfänger 12
besteht, zeigt die Abb. 13-Das, wie oben beschrieben, zu übertragende Bild wird
auf den Kristall i in der Abb.
13
projiziert. Die Bildströme werden in dem
Verstärker 7'verstärkt und einer Verbindungsleitung i zugeführt, die in der Lage
ist, ein Frequenzband zu übertragen, dessen Breite später erörtert ist. An der Empfangsseite
werden die Ströme in dem Verstärker
8 verstärkt, der den Kristallaufbau i'
steuert, der den
| Lichtfluß von der Lichtquelle 21 regelt, so daß |
| das Bild auf der Fläche ig erscheint. Das |
| Bild kann auch auf den Schirm 20 projiziert |
| werden. |
| In der oben beschriebenen Anordnung wird |
| eine große Anzahl Kristallelemente verwendet. |
| Gemeinsame Elektroden sind in Erwägung |
| gezogen, zum mindesten für eine Gruppe von |
| Elementen, wobei diese Elektroden die Form |
| eines Gitters oder einer durchsichtigen Elek- |
| trode haben sollen. Bei dieser Anordnung |
| schwingt der Kristall in Übereinstimmung mit |
| der elektrischen Achse, und die Lichtstrahlen |
| bewegen sich entlang dieser Achse. Der |
| Kristall kann auch einer neutralen Achse |
| Ue genüber zum Schwin., -en gebracht werden. |
| Die Elektroden können auch in der Richtung |
| der Lichtstralilen angeordnet werden. Bei der |
| Verwendung polarisierten Lichtes kann der |
| Kristall wieder so geschnitten werden. daß |
| die optische und die neutrale Achse einen |
| spitzen Winkel zu der Richtung der Strahlen |
| bilden. |
| In solchen Fällen, wo die Elektroden par- |
| allel zum Lichtweg lie-en, können diese aus |
| einem Metallblech hergestellt sein und in den |
| die Kristallelemente tragenden Rillen ange- |
| bracht werden. An Stelle dieser Anordnuin# |
| können die seitlichen Flächen metallisiert wer- |
| den. |
| Da die elektrostatische Kapazität dieser |
| Elektroden sehr hoch sein würde- wenn diese |
| für sämtliche Kristallelemente gemeinsam |
| wären, so können sie, beispielsweise in Über- |
| einstiiiimung mit der großen Teiluii,-- des Bil- |
| des, witerteilt werden. lede Kristallelernent- |
| 111ruppe kann mit einer '\#>alzuumriilire verhun- |
| den sein. Auch. können diese Gruppen mit der- |
| selben Röhre über elektrische Netzwerke ver- |
| bunden sein, die sie elektrisch tragen, so daß |
| die Wirkungsweise einer Gruppe nicht wesent- |
| ]ich durch die Kapazität der anderen Gruppen |
| beeinflußt wird. Am einfachsten werden eine |
| Selbstinduktivität und ein Kondensator, die |
| auf die Mittelfrequenz der Gruppe abgestimmt |
| sind, in Reihe mit jeder Gruppe verbunden. |
| Eine größere Unterteilung ist jedoch, wie die |
| Abb. 9 zeigt, möglich. |
| Die Linien 2,2, 23 usw. zeigen die gemein- |
| samen Elektroden einer Reihe von Kristall- |
| eleinenten einer bestimmten Gruppe. |
| Die geraden Elektroden sind beispielsweise |
| alle mit einer gemeinsamen Leitung-4 ver- |
| bunden. |
| Die ungeradzahligen Elektroden sind dann |
| mit einem Kondensator C und einer Selbst- |
| induktivität L verbunden und auf die -Mittel- |
| frequenz der zwei Reihen von Kristalleleinen- |
| ten, die durch diese Elektrode bedient werden. |
| abgestimmt. So können z. B. der Kon(leii- |
| sator C und die Selbstinduktivität L"i die auf |
die Mittelfrequenz einer Gruppe abgestimmt, sind, wie bereits beschrieben,
verwendet wer-.den.
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Die LeitungenA-undB sind für sämtliche Gruppen gemeinsam.
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An Stelle des einfachen Resonanzkreises können kompliziertere Netzwerke
eingeschaltet werden, die dem betreffenden Frequenzband eine niedrige Impedanz und
den nächstliegenden Frequenzen eine hohe Impedanz bieten.
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Die Trennung kann durch gegenseitige Verbindung der geradzahligen
Trennkreise einerseits und der ungeradzahligen Kreise andererseits, wie in der Abb.
io gezeigt, vergrößert werden.
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Nachstehend wird das Abschneiden der Kristalle und die Wahl der Frequenzen
näher erläutert. .
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Um ein klares Bild hervorbringen zu können, ist es zweckmäßig, daß
die Breite des Einschnittes, die den Kristall in Elemente aufteilt, nur einen Bruchteil
der Stärke eines Kristallelements beträgt. Wenn die Stärke des Einschnittes
0,3 mm beträgt, kann die Stärke des Kristallelements beispielsweise o,7 mm
sein.
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Bei einem Bild von 240 X:240 Punkten ist eine Kristallfläche von 24
X 24 cm erforderlich. Diese Fläche wird zweckmäßig zur Vereinfachung unterteilt.
Wird eine Unterteilung 4 X 8 vorgenommen, so betragen dieUnterteilungen
6X3 cm, was annehmbar ist. jeder dieser Teile kann so geschnitten werden
daß sie von zwei spitzwinkelig verlaufenden Flächen be-
grenzt sind, und diese
werden in i8oo Einzelelemente aufgeteilt.
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Nachstehend wird der komplizierteste Fall in Erwägung gezogen, in
dem die Kristalle am Ende einer jeden Schwingungsperiode gedämpft werden und
25 dieser Perioden in einer Sekunde auftreten.
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Sämtliche Elektroden i.des Senders können 25mal in der Sekunde gleichzeitig
entladen werden, entweder mittels einer kurzzeitigen Belichtung durch ein zerstreutes
Kathodenstrahlenbündel oder durch ein schnelles Überstreichen der Fläche mittels
eines konzentrierten Strahlenbündels. Unmittelbar vorher sind die vorhergehenden
Schwingungen durch Verbindung der beiden gemeinsamen Elektroden:2 und
3 mittels eines Widerstandes oder auf mechanischem Wege (durch einen schwingenden
oder einen rotierenden Schalter) oder mittels eines Kathodenstrahlenbündels einer
Vakuumröhre oder einer Gasröhre gedämpft worden.
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Elektrodengruppen können auch nacheinander entladen und gedämpft werden,
was ge-
wisse Vorteile bietet, jedoch zu komplizierteren Sende- und Empfangsanordnungen
führt.
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Der hauptsächliche Vorzug, der durch die Einführung einer besonderen
Dämpfung am Ende jeder Schwingtingsperiode entsteht, besteht darin, daß sehr geringe
Dämpfung und dadurch eine sehr hohe Selektivität der Kristalle verwendet werden
kann. Eine Abweichung zwischen den Frequenzen zweier benachbarter Elemente von etwa
120000 der Mittelfrequenz eines dieser Elemente und ein Dekreinent von
6 X io-5 z. B. für ein Kristall von ioo kH sind annehmbar. Der letzte Wert
ist leicht zu erreichen, wenn der Kristall im Vakuum eingeschlossen und zweckmäßig
angebracht ist. Damit die Kristalle nicht so groß werden sollen, kann die niedrigste
Frequenz mit ioo kH eingesetzt werden. Ein Einzelkristall deckt dann ein Frequenzband
von i 8oo X 5 = 9 kH. Wird eine dementsprechende Abweichung zwischen
den benachbarten Frequenzen beibehalten, so entsteht für die anderen Kristalle eine
maximale Frequenz, die gleich i oo ooo X i,o93-9' ist und in dem angeführten Beispiel
16oo kH beträgt.
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Das gesamte Frequenz ' band ist somit etwa iSoo kH und vergleichbar
mit dem Frequenzband, das gegenwärtig für Bilder mit 240 X 240 Bildpunkten bei einer
Wiederholung von 50
Bildern pro Sekunde verwendet wird. Die Zahl von 5o Bildern
pro Sekunde ist notwendig, um einFlimmerndesBildes zuvermeidieal. In der oben beschriebenen
Anlage schwankt die Helligkeit in der Zeit eines Bildes bedeutend weniger, so daß
25 Bilder pro Sekunde verwendet -werden können. Im Falle einer fortlaufenden
Übertragung verschwindet das Flimmern offensichtlich.
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Die Kristalle können auch in einer anderen Weise geschnitten werden.
So kann z. B. eine Gruppe von vier Kristallen als ein einziger Kristall, der in
vier Teile geteilt worden ist, betrachtet werden. Dies würde eine andere Neigung
der schrägen Flächen des Kristalls erforderlich machen. Im Falle einer nicht gleichzeitigen
Entladung kann jeder Kristall mit einer Verstärkerröhre verbunden werden..
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Unter Anwendung des Prinzips der fortlaufenden Übertragung entsteht
folgende Situation: Hierbei genügt es, die Veränderungen der Lichtdichte eines kinematographischen
Bildes zu berücksichtigen, indem das Bild :25mal pro Sekunde projiziert wird. Im
äußersten Falle wechselt ein gegebener Punkt zwischen Schwarz und Weiß, und diese
Frequenzveränderungen entsprechen 12,5 Hz.
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Die Frequenz eines jeden KristlIelements kann somit mit dieser Frequenz
von 12,5 Hz inoduliert werden, und dies führt allgemein zu einer Trennung zwischen
den Frequenzen der Elemente, die mindestens :25 Hz betragen. Werden die Kristalle
so gewählt, wie oben angedeutet, so wird diese Trennung nicht für alle Elemente
durchgeführt. Dies ist jedoch nicht von besonderer Bedeutung, da die daraus
entstehende
Wirkung die sich bewegenden Gegenstände nur wenig beeinträchtigt. Außerdem können
Kristalle, die diese Abweichung nicht besitzen, um das Bild herni-nplaeiert werden,
wo eine maximale Abgrenzung von ge-
ringer Bedeutung ist.
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In solchen Fällen, wo die Herabsetzung des verwendeten Frequenzbandes
erwünscht ist, besteht die Möglichkeit Kristallgruppen hintereinander mit dein Übertragungskaiial
mit Hilfe von Synchronschaltern mechanisch oder elektronisch zu verbinden. Zur Vermeiduneiner
absolut gleichen Betriebsgeschwindigkeit bei solchen Schaltern können diese so angeordnet
werden, daß zwei Kristallgruppen immer gleichzeitig mit der Leitung verbunden sind,
wobei die Frequenzen so gewählt werden, daß die beiden Gruppen nicht gleiche Frequenzen
enthalten.
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Diese Schalter können auch Verbindungen herstellen, über die die Kristalle
entladen werden, z. B. durch Regelung eines Kathodenstrahlenbündels in der bekannten
Weise. In der gleichen Weise kann die Dämpfung der Kri stallgruppen mit Hilfe des
Kontaktes C in der Abb. i durch Einschaltun- des Widerstandes -le in den
Elektrodetilzreis des Kristalls geregelt werden, wobei der Kontakt durch die obeiigenannten
Schalter gesteuert wird. Die Entladung soll vorzugsweise unmittelbar nach Aufschaltung
der Kristallgruppe auf die Leitung erfolgen. Die Dämpfung kann zu jeder Zeit erfolgen,
solange die Gruppe von der Leitung abgetrennt ist.
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Im folgenden ist eine Anordnung beschrieben, in der der Frequenzbereich
sehr wirksam ausgenutzt wird.
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Es ist bekannt, daß das Zeichenfrequenzspektrum beim Fernsehen nicht
einheitlich ist, sondern daß gewisse Frequenzgruppen bedeutend größere Amplituden
als andere Gruppen haben. Für feststehende Bilder ist nur eine Reihe von Komponenten
der Grundzeichen bei #'ielfachfrequenzen der Zeilenabtastung vorhanden, und diese
Frequenzen werden von Frequenzen begleitet, die an Punkten verteilt sind, die der
Wiederholungsfrequenz des Bildes entsprechen. Bei sich bewegenden Bildern sind die
Grundzeilen moduliert, und das Spektrum ist weiter ausgedehnt, behält jedoch die
,gleiche Form.
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Zwischen den Gruppen mit wirksamen Komponenten liegen Zonen, die praktisch
keine wirksamen Zeichen enthalten, wie in der Abb. i4A gezeigt, in der die Zonen
f,-f2, j,-f" f,-f" usw. ohne Zeichen sind, während die Zonen i,-f" f,-f5 usw. Fernselizeichen
enthalten.
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Der Zweck der vorliegenden Anordnung dient zur Ausnutzung der vorhandenen
leeren Zonen, wie z.B. fl, usw., für die Übertragung anderer Zeichen. In diesem
besonderen Falle können diese zusätzlichen Zeichen einer einfachen oder zusammengesetzten
Frequenz, ,#vie z.B. in der Telegraphie, der Teleplionie, der Bildübertragting,
und auch beim Fernsehen, sein.
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Es soll zunächst angenommen werden, daß eine einzige Hilfsfrequenz
übertragen -,verden soll.
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Bei der Übertragung von Fernsehzeichen über eine lange Leitung ist
eine Verschiebung des Frequenzbandes notwendig, so daß die niedrigste Frequenz ausreichend
erhöht wird. Dies kann durch doppelte Modulation und Demodulati#on in der bekannten
Weise geschehen. In den meisten Fällen, in denen ein einziges Seitenband übertragen
-wird, brauchen nur die Trä'gerwellen übertragen zu werden, die die Demodulation
erfordert, aber im Falle von Fernsehzeichen müssen die Frequenzen von einigen Hz
übertragen werden, und wenn die deinodulierten Trägerwellen beispielsweise nur
Z>
Von der ursprünglichen, die etWa 20 #is 5o Hz beträgt, abweichen,
-würden sämtliche Frequenzen durch diesen Wert abgeleitet werden, so daß die niedrigsten
Frcquenzen des übertragenen ursprünglichen Fernsehfrequenzbandes bei weitem nicht
richtig wiedergegeben lb kn werden würden.
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Diese Trägerfrequenz oder eine Frequenz, die drei- bis fünfmal schwächer
ist, kann jetzt ,gleichzeitig mit den Fernsehzeichen übertragen werden, falls diese
so gewählt ist, daß sie in eine der leeren Zonen fällt.
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In solchen Fällen, wo die gleiche Fernsehanlage dazu verwendet wird,
Bilder mit einer anderen Anzahl von Zeilen zu übertragen, entstehen immer Zonen,
die für alle Bilder frei sind, und diese sollen vorzugswuise benutzt werden.
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Die übertragene Frequenz kaim von den Fernselizeichen durch scharf
abgestimmte Kreise erfolgen, vorzugsweise durch Filter, in denen Ouarzkristalle
enthalten sind.
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Ein anderer Fall bezieht sich auf einen Apparat, der ferngesteuert
werden muß und StromstoßÜbertragung erfordert.
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Z, c
Mehrere modulierteTrägel#,.-ellerilöiinenzu diesem Zwecke
verwendet werden. Der Gleichlaufstroinstoß, der in der Fernsehanlage zur Verwendung
kommt, kann ebenfalls in dieser Weise mit Hilfe modulierter Trägerwellen übertragen
werden.
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In ei nein anderen Falle werden Telegraphierapparate mit Hilfe einer
oder mehrerer Trägerwelleii gesteuert.
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Eine telephonische übertragung als solche el ZD ist denkbar, da mit
einem Begrenzung-.;vurhältnis von 24o Zeilen bei 25 Bildern pro Sekunde das
leere Band zwischen den aufeinanderfolgenden Gruppen der Zeichenelernente
25X240:2,=3oooHz
beträgt. In diesem Falle können Kristallbandfilter zur Trennung der telephonischen
Übertragung von der Fernsehübertragung ver-,vendet werden.
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Die Abb. 14B zeigt ein Frequenzspektruin eines Fernsehkanals, das
sich von dem in der Abb. 14A dadurch unterscheidet, daß das Zeichenband in die freien
Zwischenräume fl-f2, fs-f.1, f5-fc, des in derAbb. 14A gezeigten Spektrums fällt,
wobei sich die beiden Spektren überlagern und somit im wesentlichen denselben Frequenzbereich
einnehmen wie ein einzelnes Spektrum.
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Die Zonen, die für die angegebenen übertragungen verwendet werden,
sind in der Praxis nicht frei von Fernsehkomponenten. Einige dieser beruhen insbesondere
auf der Unvollkommenheit der Abtastung und können relativ groß genug den wirksamen
Zeichenfrequenzen des oberen Teils des Spektrums gegenüber sein. Im Falle einer
telephonischen oder Tonübeftragung würden solche Zeichen mit Geräusch übertragen
werden, so daß es erwünscht ist, diese unangenehmen Zeichen soweit wie möglich zu
verringern. Dies kann dadurch geschehen, daß Bandfilter parallel zu dem Kreis angebracht
werden, die praktisch die Leitung für die obengenannten Frequenzen vor den Verbindungspunkten
der telephonischen Kanäle Moder der zusätzlichen Tonübertragung auf der Sendeseite
kurzschließen.
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Die Übertragung der wirksamen Zeichen eines zweiten Fernsehkanals
in den leeren Zonen des ersten ist auch möglich. Die Schwierigkeiten bestehen in
deren Trennung am Empfangsende. Diese ist jedoch nicht ganz unmöglich. Eine Reihe
von Kristallen oder ein einziger Kristall, der in mehrere Teile aufgeteilt ist,
kann für jeden Kanal sowohl am Sender wie am Empfänger verwendet werden. Ersterer
läßt nur die wirksamen Zonen des ersten Kanals durch, während letzterer nur die
wirksamen Zonen des zweiten Kanals durchläßt.
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Die Trennung des Feresehkanals in zwei Teile kann vermieden werden,
und zwar durch Modulation, wobei sich die wirksamen Zonen und die leeren Zonen der
beiden Teile gegenseitig decken. Das gesamte erforderliche Band wäre somit auf die
Hälfte herabgesetzt.
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In diesem Falle werden die Ebenen vorzugsweise so gewählt, daß sie
für das benachbarte Frequenzband der beiden Teile des Bandes nahezu gleich sind,
um Störungen zu verringern.
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Die oben beschriebenen Anlagen können für das Fernsehen und für die
Wiedergabe von farbigen Bildern durch Aufeinanderlegen von drei Bildern in der bekannten
Weise oder durch Ausnutzung eines einzelnen Bildes verwendet werden, von dem einDrittel
derZeilen den Grundfarben oder deren Komplementärfarben entspricht.
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Diese Anordnungen beziehen sich auch auf unsichtbare, z. B. infrarote
Strahlen. Insbesondere soll auf die Anwendung dieser Anordnungen mit infraroten
Strahlen hingewiesen werden, um das Auftauchen eines Hindernisses zu vermeiden oder
den Abstand und die relative Lage zweier Gegenstände zueinander, beispielsweise
bei Nebel, anzudeuten, wo eine direkte Sicht nicht möglich ist. Das infrarote Bild
des Hindernisses oder von zwei oder mehreren konzentrierten Ouellen wird mittels
eines optischen Systems i7uf ein Kristallmosaik, beispielsweise io X io projiziert.
Der Empfänger projiziert dann das Bild des Hindernisses auf einen Schirm mit Hilfe
von Lichtstrahlen.
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In solchen Fällen, wo die Bestimmung der relativen Lage eines Fahrzeuges
einem anderen oder einem anderen Gegenstand gegenüber notwendig ist, genügen zwei
infrarote Strahlenquellen. Das Fahrzeug befindet sich in angemessener Lage, wenn
die zwei Lichtpunkte auf dem Empfangsschirm in bestimmten Zonen liegen.
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Die oben beschriebenen Anordnungen, die mitHilfe vonBeispielen erläutert
wurden, gestatten erhebliche Abänderungen, ohne von dem Sinn und Zweck der Erfindung
abzuweichen.