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Vorrichtung zur Korrektur der Bildlage in mit Zerlegerröhren ausgestatteten
Bildaufnahmeapparaten Es wurde schon vorgeschlagen, wenn ein Bildaufnahmeapparat
nicht vollkommen standfest aufgestellt ist, in den optischen Weg der Lichtstrahlen
eine Spiegelvorrichtung einzuschalten, welche durch eine Kreiselvorrichtung angetrieben
wird, die die Aufgabe hat, die Stabilisierung der optischen Achse in bezug auf den
Bildmittelpunkt zu bewirken.
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In gewissen Bildaufnahmeapparaten und insbesondere in Fernsehkameras
können solche Verstellungen auftreten, wenn der Apparat auf einem unebenen Boden
bewegt wird öder wenn er mit der Hand gehalten wird, z. B. bei Bildaufnahmen für
Reportagen. Bei solchen Bildaufnahmeapparaten wird dann das von dem optischen System
erzeugte Bild durch den Fleck eines Elektronenbündels nach einem Gesetz abgetastet,
welches durch die den Vorrichtungen für die Ablenkung des Elektronenbündels zugeführten
Spannungen bzw. Ströme bestimmt wird.
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In einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine Kreiselvorrichtung
dazu verwendet, um dem Elektronenbündel, außer seinen normalen Abtastverschiebungen,
eine solche Gesamtbewegung zu erteilen, daß, wenn sich das Bild wegen einer zufälligen
Bewegung der Kamera verstellt, das Elektronenbündel eine entsprechende Bewegung
erfährt, und zwar in der Weise, daß die durch das Bündel bestrichene Zone mit dem
gleichen Teil des Bildes während der Bewegungen oder der Verstellung der Kamera
übereinstimmt.
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Zu diesem Zweck wird ein Kreisel mit drei Freiheitsgraden in dem beweglichen
Gehäuse des Bildaufnahmeapparats kardanisch um seinen Schwerpunkt aufgehängt. Die
horizontalen und vertikalen
Abweichungen gegen eine Bezugsrichtung,
welche die optisdhe Achse' des Aufnahmeapparats sein kann, werden dabei- mit Hilfe
von elektrischen Meßinstrumenten bekannter Bauart gemessen, welche der Kreiselabweichung
proportionale Spannungen bzw. Ströme liefern. Diese Spannungen oder Ströme werden
in bekannter Weise den dem Abtastelektronenbündel schon zugeführten Spannungen oder
Strömen überlagert. Durch richtiges Einstellen dieser Spannungen bzw. Ströme kann
man eine Ablenkung des Elektronenbündels erhalten; welche die zufälligen Bewegungen
des Bildes genau ausgleicht. .
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Die Fig. i bis 3 erläutern eine mögliche Ausführungsform der Erfindung,
welche lediglich beispielsweise angeführt wird.
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In der Fig. i ist io ein Kreisel in seinem Gehäuse. Seine Drehachse
ist zur Ebene der Figur senkrecht. Das Gehäuse ist nm seinen Schwerpunkt drei drehbar
durch eine kardanische Vorrichtung aufgehängt, welche einen Ring i i aufweist, .der
in einem mit dem Gehäuse des Bildaufnahmeapparats starr verbundenen Gestell 12 gelagert
ist. Die eigene, Drehachse 13 des Kreiselgehäuses trägt den beweglichen Teil eines
'elektrischen Geräts 14 zur Feststellung der Abweichungen. Dieser bewegliche Teil
wird durch den Läufer 15 eines Spannungsteilers dargestellt, aber jede andere Einrichtung
zur Feststellung der Abweichung kann die aus dem Läufer 15 und dem Spannungsteiler
bestehende Anordnung ersetzen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Der Ahweichungsmesser
14 kann ein Variometer; ein Kreuzspulgerät mit induktiver Kopplung, eine veränderbare
Kapazität, eine differential geschaltete'- phbfoelektrische Zelle oder irgendeine
übliche Vorrichtung sein, welche eine von (lein Drehwinkel der Achse 13 abhängige
Spannung bzw. Stromstärke liefert. Ebenso betätigt die Drehachse des Kardanrings
auf seinem Gestell 12 das bewegliche Element 17 eines Abweichungsmessers, dessen
Prinzip dem des Abweichungsmessers 14 ähnlich ist. Als Beispiel bestalt auch dieser
Abweichungsmesser aus einem Spannungsteiler.
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Die von den Abweichungsmessern 14 bzw. 18 gelieferten Spannungen bzw.
Ströme werden je einer von zwei Regelvorrichtungen i9 bzw. 2o zugeführt, welche
im einfachsten Fall nur zwei Einstellpotentiometer sein können. Sie können jedoch
auch aus verwickelteren Stromkreisen bestehen, die insbesondere Elektronenröhren
enthalten. Die von den Reglern ,i9 und 20 gelieferten Spannungen bzw. Ströme werden
den Organen 21 und 22 für die rechtwinkelige Ablenkung des Elektronenbündels zugeführt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. i ist dieses Bündel dasjenige
eines in dem Gehäuse einer Fernsehkamera fest eingebauten Ikonoskops 23 mit magnetischer
Ablenkung, auf dessen Mosaik 24 ein Objektiv 25 das Bild des Gegenstands der Bildaufnahme
erzeugt. Wenn das Gehäuse der Kamera eine zufällige Bewegung erfährt, wird der Kreisel
eine im Raum feststehende Richtung beibehalten, und die Abweichungsmesser 14 und
18 werden Spannungen oder Ströme entsprechend den in zwei zueinander senkrechten
4,benen liegenden Komponenten der Winkelabweichung des Kreisels zum Gehäuse einregeln:
Die in i9 und 20 eingestellten und den Ablenkorganen des Elektronenbündels zugeführten
Spannungen oder Ströme Nverden eine Verschiebung des Flecks dieses Bündels auf dein
Mosaik verursachen. Wenn die Regler i9 und 20 zweckmäßig eingestellt sind, wird
die Verschiebung des Flecks gleich sein der Verschiebung des von dem Objektiv ayf
dem Mosaik erzeugten Bildes, welche von der zufälligen Bewegung des Gehäuses der
Kamera herrührt, und infolgedessen wird die letztere Bewegung .nicht wahrnehmbar
sein.
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In der Fig. 2 ist der Kreisel io mit seiner Achse 26 in der Ebene
der Figur dargestellt. Diese Achse 26 trägt eine konvexe, kugelförmige, zum Schwerpunkt
des Kreisels io zentrisch angeordnete Schale 27. Diese Schale schleift in einer
konkaven Schale 28 von gleichem Radius, deren innere Oberfläche mit einem Stoff
versehen ist, der einen beträchtlichen Reibungskoeffizient besitzt (Leder, Gummi,
plastisches Kunstmaterial u. dgl.). Diese Schale wird von einem Motor 29 angetrieben,
dessen Achse 30 ein kleines Längsspiel besitzt. Ein Gabelhebel 31 übt auf
die Achse 3o einen durch die Feder 32 und die Schraube 33 regelbaren Druck aus.
Diese Druckregelungsvorrichtung ist jedoch lediglich als Beispiel angegeben, und
jede andere das gleiche Ergebnis erzielende Vorrichtung 'könnte auch verwendet werden.
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Wegen der Reibung zwischen den beiden Schalen bewirkt der Motor 29
die Drehung der Ringscheibe des Kreisels, welcher infolgedessen keinen inneren '.Motor
besitzt. Der in dem Gehäuse 12 des Bildaufnahmeapparats fest eingebaute Motor 29
hat eine solche Lage, daß, wenn seine Achse mit der Drehachse des Kreisels gerade
ausgerichtet ist, die Abweichungsmesser 14 und 18 keine Abweichung verzeichnen,
und somit das Elektronenbündel nicht abgelenkt wird. Wenn eine verhältnismäßig schnelle
zufällige Bewegung des Bildaufnahmeapparats stattfindet, behält der Kreisel auf
Grund seiner Eigenschaften eine feste Richtung im Raum, die Abweichungsmesser werden
entsprechend der Bewegung eingestellt, und das Elektronenbündel wird so abgelenkt,
daß es mit dem ebenfalls verschobenen Bild übereinstimmt. In dem Fall einer zufälligen
Bewegung (durch Stoß od. dgl.) nimmt, wenn die Ursache der Bewegung verschwunden
ist, die Kamera ihre Anfangslage wieder ein, und der Kreisel richtet sich erneut
mit der Achse des Motors gerade aus. . Wenn dagegen die Bewegung fortdauert, insbesondere
wenn sie absichtlich entstand, hat die Achse des Kreisels eine zur Achse des Motors
schräge Lage eingenommen, und daraus ergibt sich durch die unsymmetrische Reibung
der Schalen ein auf den Kreisel ausgeübtes Drehmoment. Dieses Drehmoment ist zu
der augenblicklichen Drehung des Kreisels senkrecht gerichtet und verursacht seine
Präzession in einem solchen Sinn, daß er seine gerade Ausrichtung mit dem Motor
wiederherzustellen sucht. Die Geschwindigkeit der Rückkehr in die ausgerichtete
Lage ist dem die Präzession verursachenden Drehmoment und daher der Reibung der
zwei
Schalen proportional. Daher kann diese Rückführungsgeschwindigkeit in der Weise
geregelt werden, (laß der Druck zwischen den Schalen eingestellt wird, z. 13. indem
die den Druck der Feder 32 ändernde Schraube 33 eingestellt wird. Wie ersicht-lich,
wird bei ziemlich schnellen zufälligen Bewegungen (las von dem Bildaufnahmeapparat
übertragene Bild (fiese Bewegungen nicht anzeigen, aber bei absichtlichen dauernden
Bewegungen, z.B. bei Rundsichtaufnahmen, wird das übertragene Bild der Bewegung
der Kamera folgen, wobei jedoch die während der Bewegung der Kamera auftretenden
Stöße, und zwar in einem von dem Druck der beiden Schalen abhängigen Maße, gedämpft
werden.
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In den vorhergehenden Ausführungen wurde vorausgesetzt, daß die Reibung
zwischen den beiden Schalen an den Oberflächen stattfindet. Es kann jedoch jede
bekannte Kupplungsvorrichtung zur Verbindung der beiden Schalen verwendet werden.
In Fig. 3 ist eine Kupplung elektromagnetischer Bauart gezeigt, wobei die Schale
27 zwischen den mit dem Anker des Motors 29 verbundenen gabelförmigen Elektromagnetpolen
34 gehalten wird. In (fiesem Fall wird die Reibung durch die in der Schale 27 entstehenden
Wirbelströme erzeugt. Die Reibung kann dann durch den Erregerstrom der Elektromagnete
34 geregelt werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in jedem Fall anwendbar, wo das
durch ein optisches Gerät erzeugte Bild zur Weiterübertragung durch ein Elektronenbündel
abgetastet wird. In gewissen Fällen kann der Bildaufnahmeapparat schon eine Kreiseleinrichtung
besitzen, welche eine feste Bezugslage herstellt. Die Anwendung einer solchen, schon
vorhandenen Vorrichtung zur ausgleichenden Ablenkung des Elektronenbündels liegt
im Rahmen der Erfindung, z. B. kann die Bildaufnahmeeinrichtung auf einem Flugzeug
oder einem Schiff angebracht werden, welches schon eine Kreiselzentralstelle besitzt,
uni seine Stabilität zu erreichen. In diesem Fall kann man gemäß der Erfindung die
von den Anzeigeapparaten dieser Kreiselstelle gelieferten Spannungen benutzen, um
die ausgleichende Ablenkung des Elektronenbündels zu bewirken.