-
Verfahren zur fernsehmäßigen Abtastung von Filmen mit elektronischen
Bildzerlegerröhren Die Erfindung .betrifft ein Verfahren und Vorrich:tungen zur
Abt:astung von Filmen mi-t Hilfe von Bil-dfängerröhren. Während die normalen Kinofilme
und Projektoren mit 2,5 Bildern je Sekunde arbeiten, ist für Fernsehisendungen
eine höhere Bild:wechselzahl erwünscht, um .das F.l'i@mmern des Bildes herabzusetzen.
Bei der :mechanischen Abtastung und Zerlegung der Bilder nach ,dem Zwischenzeidenverfahren
z. B. ist diese Vervielfachung ider Einzelibil,der weitgehend gelöst; bei den rein
elektriisc=h arbeitenden Zwieche.n:zeilenverfahren jedoch treten noch erhebliche
Schwierigkeiten auf.
-
Es :bieten sich zunächst mehrere allgemeine Möglichkeiten der Abtastung;
die Bilder können au.f der Fotoschicht optisch 2um, Stehen gebracht und in der .üblichen
Weise elektrisch abgetastet werden. Da die Fortschaltzeit im allgemeinen nur etwa
5% der Zerlegungszeit sein darf, sind koinplizierte Projektionsverfahren nach Art
ides Mechau-Projektors notwendig, die das Gerät sehr verteuern.
-
Bei einer zweiten Art der Bildzerlegung wird ,der Fi,l,m kontinuierlich
bewegt, und- es wird z. B. ibei. Verwendung einer Röhre mit fest,stehen.der Sonde
das Elektronenlbild dadurch zum St-e'hen gel>racht, dafi idie mechanische Bildverschiebung
,durch eine elektrische Bildverschiebung aufgehoben wird. Für ein @salches Verfahren
be.nötigt.man. drei Kippfrequenzen, nämlich die Zei:lenwe@ch-selifrequ"°nz,
die
Bildwechselfrequenz- und eine Frequenz, .die der halben Bildwechselfrequenz entspricht.
-
Bei einem dritten Verfahren wird, um gleichzeitig die notwendige Vervielfachung
!der Bilder zu erzielen, das auf der Fotokathode gleichförmig vorbeilaufende Bild
durch einen gegenläufig ab: gelenkten ,Strahl abgetastet. Sind z. B. 25 Bilder je
Sekunde auf dem Film vorhenden und wird der Abtaet.strahl mit 25 Wechseln je Sekunde
dem Bild entgegen über die Fotokathode geführt, so wird jedes Bild zweimal abgetastet.
Dieses Verfahren hat .aber den Nachteil, d'aß die Amplitude der Bildwechsel,frequenz
außerordentlich genau konstant gehalten werden mu ß,, damit die Ine.inanderfügung
der Zeilen in der richtigen Weise eintritt. Die hierbei auftretenden Schwierigkeiten
seien an folgendem Beispiel' erläutert. .
-
Auf der Sendeseite wird während des ersten Teiles der Ablenkbewegung
des Strahles, das heißt während der ersten 1/5o Sekunde das erste Bild des Films
abgetastet. Es schließt sich daran ohne Unterbrechung der Albta-stbewegung die Abtastung
des zweiten Bildes des Films an. Wenn die Amplitude der Bildablenkung nicht auf
iBruchteile einer Zeilenbreite genau sich mit der Höhe des zu übertragenden. Bildes
deckt, wird der Bildinhalt der auf der Empfan:bsseite nebeneinanderliegenden Zeilen
nicht wirklich nebeneinanderliegenden Bildelementen entsprechen, sondern ,es werden
Bildzeillen nebeneinander aufgezeichnet, die in Wirklichkeit weiter auseinanderliegen.
Dies kommt dadurch, zustande, daß auf der (Empfangsseite die 1/z5 Sekunde dauernde
Bildwechsel-zeit zur Herstellung der Zwischenzei-lernbilder genau halbiert wird,
auch wenn auf der Sendeseite in der 1/z5 Sekunde die beiden Bilder nicht ganz bis
zu Ende abgetastet werden.
-
Fig. i zeigt in starken Linien ausgezogen die beidein zur Abtastung
bestimmten Bildfelder a und b. Der Bildinhalt ist in beiden Bildern .eine schräge
Linie C. Es sei :angenommen, daß die Ablerkamplitude etwas zu klein ist und daß
das erste Bild nur bis zur Linie d und das zweite Bild bi's zur Linie e abgetastet
wird. Auf ider F-mp'fa.ngsseite werden dann zwei: Teilbilder aufeinandergezeichnet,
die sieh nicht genau entsprechen, sondern bei denen wohl das erste Bild .die schräge
Linie e zeigt; das zweite Bild jedoch gibt erst noch das obere Ende des ersten Sendebildes
wieder und dann erst !den Inhalt des zweiten Bildes. die Bi-fd.°r erscheinen daher
vollkommen verwaschen.
-
Gemäß der Erfindung werden, diese Schwierigkeiten dadurch beseitigt,
daß auf der Sendeseite @dieselbe Abtastfrequenz ;benutzt wird wie auf der Empifangsseite,
das heißt da.ß die Ablenkfrequenz der Zahl der Teilbilder und nicht der Zahl der
vollständigen Bilder entspricht.. Hierzu ist es zweckmäßig, den optischen Strahlengang
zwischen Filmbildehene und Bildzerlegerröhre durch optische Mittel, z. B. Doppel-
oder Mehrfachprisma, .derart aufzuspalten, daß die verschiedenen. Strahlengänge
in Richtung der Filmfortbewegungsrichtung ;gegeneinander versetzt -werden, und Mittel
anzuwenden, idie bewirken; @daß jeweils n:ür ein öptiseher Strahlengang ;zur Bildzerlegung
wirksam verwendet wird. In vielen Fällen ist es vorteilihaft, wenn bei der Aufsp'al'tung
des optischen Strahlenganges von jedem Bild zwei oder mehrere Abbildungen entstehen,
die sich teilweise überdecken. Dies wird dadurch erreicht, daß auf optischem Wege
n je um i/n Bildhöhe gegeneinander versetzte Bilder auf die liehtempfindlidhe Schicht
projiziert werden, Ton denen jeweils nur eines der Reihe nach durch eine Absperreinrichtung,
z. B. eine Blende oder Spiegelanordnung, zur Zerlegung freigegeben wird. Die Abtastung
erfolgt mit einer Ablenkamplitude, die nur i/n so groß ist wie die Höhe des Bildes,
während .die Frequenz jedoch das zi-fache der durch: die Anzahl der Filmbi,1'der
gegebenen Bildwechselzahlen beträgt. Das Verfahren hat .den Vorteil, daß die hohen.Anforderungen
an den elektrischen Kippschwingungserzeuger in ibezug auf Konstanthaltung der -Abilemlz.amplitude
entfallen, da die Genauigkeit des Ineinandergreifens der Teilbilder nur von der
optisch-inechanischen. Einstellung abhängt. Diese optische Einstellung ist aber
sehr viel leichter mit der erforderlichen Genauigkeit @zu erzielen als die elektrische
Konstanthaltung. Außerdem ist es möglich, -auch in den Fällen -mit kontinuierlichem
Fi-lmtvorschub zu, arbeiten, in. denen abwechselnd aufeinanderfolgende Bilder verschieden
Haft abgetastet werden.
-
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Fig. 3 und
q. zeigen ein Ausführungsbeispiel-, 'bei- dem mit einem ruhenden Doppelprisma und
einer Blendenscheibe gearbeitet wird. Die Blendenscheibe ist in Fig. 5 dargestellt.
Fig. 6 zeigt ein Schema der Gesamtanordnung und Fig. 7 und $ eine .weitere Ausführungsform.
-
Der Filia i der Fig. 3 und q. läuft kontinuierlich in Pfeilrichtung
durch das Bildfenster 2 und wird auf die Fotoschieht 3 einer Bildfängerrähne d.
abgebildet. Hinter einem Objektiv 5 befindet sich ein Doppelprisma 6, welches das
Bild auf der Fotokathode in 'zwei um 1/2 Bildhöhe gegeneinander versetzte Bilder
aufspaltet. Eine Blendenscheibee 7 läuft vor dem Doppelprisma um und gibt abwechselnd
je .das eine oder ras. andere Prisma frei. Es sei angenommen, daß ein Film mit 2@5
Bildern je Sekunde für eine .Sendung mit 5o Teilbildern. je Sekunde und je Zoo Zeilen
benutzt werden soll. Fig. 3 zeig,#t die Anfangs- und' Endlage des Films bzw. eines
Einzelbildes während 1/5o .Sekunde und Fig. q. .die Anfangs-- und Endlage des nächsten
Bildes während der nächsten 1/5o Sekunde. Das Filmbild, das sich zu Anfang des Vorgangs
im Bildfenster befindet, ist durch. den Pfeil 8 angedeutet. Der Rfeil9 gibt die
Abbildung dieses Bildes wieder. Während der Zeit von 1/5o Sekunde bewegt sich das
Filmbild in die durch den gestrichelten Teil io angedeutete Lage, so daß das Abbild
von der Steillung 9 in die Stellung i i wandert. Während derselben Zeit läuft der
Abtaststrahl aus der Stellwng 12 in die Stellung 13, so daß er sich in entgegengesetzter
Richtung wie @da!s Bild des Films bewegt. Während dieses ganzen Vorganges 'hat
die
Blendenscheibe 7 das obere Prisma 6 freigegeben. In dem Augenblick, wo der Abtaststrahl
die Lage 13 erreicht hat und zurückkippt, ändert sich die Lage der Durchtrittsö
ffnung der Blende 7, so daß das untere Prisma freigegeben wird. Der weitere Vorgang
ist in Fig. 4,dargestellt. Das Ab-
bild des nächsten Filmbildes 14 entsteht
an der Stelle 15 und wird durch den .Strahl 12 abgetastet, während es .sich während
der nächsten 1/5o Sekunde in die Lage 16 bewegt. Am Ende des Vorganges .befindet
sich also das nächste Filmbild in der Stellung 17 im Bildfenster 2. Dieses Bild
wird nun in der gleichen Weise noch einmal abgetastet wie das Bild 8, so daß jedes
Bild zweimal zerlegt wird. Wird ein ungeradzähl@iges Zwischenzeilenverfahren benutzt,
so müssen die beiden Teilbilder genau um 1/2 Bildhöhe gegeneinander versetzt sein;
bei einem geradzahligen Verfahren jedoch um 1/2 Bildhöhe und 1/2 Zeilenbreite. Die
genaue Einstellung der Teilbilder wird durch eine entsprechende Justierung der einen
oder beider Pris,men:hälften mechanisch-optisch erzeugt. Das Prisma bzw. die eine
Hälfte ist däher auf einer Einstellvorrichtung befestigt, die ein Nachstellen mit
der erforderlichen Genauigkeit ermöglicht. Die Kippfrequenzen sind stets unverändert
und können ein ganzzahliges oder unganzzahliges Verhältnis miteinander haben.
-
Die Blenden.scheibe ist in Fig. 5 in. der Ansicht gezeigt. Das Doppelprisma
6 erscheint als Rechteck, von dem jeweils eine Hälfte durch den .Schlitz i8 und-
i9 abwechselnd freigegeben wird. Die Breite des Schlitzes ist derart bemessen, daß
die geradlinig verlaufenden Prismenkanten 2o mit abgedeckt werden. ,Der Umfang der
Scheibe ist dadurch gegeben, daß der Übergang von dem einen Prisma auf das andere
nicht länger dauern soll als die Rücklaufzeit des Abtaststrähles, das heißt etwa
5 bis ioo/o der Abtastzeit. Es muß also der halbe Um-fang des Kreises 21 mindestens
zehnanal so lang sein wie die Breite 22 :des Prismas. Die Blendenscheibe läuft im
vorliegenden Fall mit 1500 U/min um..
-
An Stelle des .Doppelprismas kann auch eine Spiegelanordnung oder
eine Prismenanord:numg -treten, die eine Umlenkung des Strahles zur Folge hat. Dies
ist besonders zweckmäßig, wenn die Bildabtastung mit Hilfe einer Bildfängerröhre
mit feststehender .Sonde erfolgt, !bei der sich die Sonde auf der nach dem. Film
zu liegenden Seite der Fotohat'h!o.de befindet. In diesem Fall wird die Umlenkung
der .Strahlen gleichzeitig dazu. benutzt, um die Sonde seitlich zu umgehen. Ein
Ausführungsbeispiel ist in Fig.6 dargestellt. Die Aufteilung des Bildes erfolgt
durch ein Doppelprisma 23., das gleichzeitig eine seitliche Versetzung der Strahlengänge
bewirkt. Das Doppelprisma ist einstellbar befestigt, und es sind zweckmäßig die
beiden Prismenteile auch gegeneinander verstellbar, so daß das .auf der Fotokathode
entstehende Bild um Bruchteile einer Zeilenhöhe genau eingestellt werden kann. Die
Sonde 24 der Zerlegerröhre 26 liegt senkrecht zur Zeichenebene außer-.halb ;des
optischen Strahlenganges. Das Bild entsteht auf der Fotokathode 25.
-
Um eine einwandfreie Sendung zu erhalten, m.uß außer dem genauen Gleichlauf
zwischen Filmbe.wegung, Blendenscheibenbewegung und. elektrischer Abtastu;ng auch
die richtige P,hasenliage eingehalten werden. .Der Gleichlauf zwischen dem Film
und der Blendenscheibe kann durch gemeinsamen mechanischen Antrieb oder auch durch
getrennte Antriebe -vom gleichen Netz erzielt werden. Die Phaseneinstellung erfolgt
durch eine Einstellvorrichtung 27, die zwischen dem Antrieb 3o der Scheibe und dem
Antrieb 31 des Films vorgesehen ist. Um die Bildkippung am Bildfänger ebenfalls
in Phase !mit .dem Filmantrieb einzustellen, ist eine Einstellvorrichtung
22 vorgesehen. Für diesen Zweck kann z. B. ein Motor verwendet werden, dessen
Stator von ,außen verstellbar ist. Das Kippgerät z9 wird ebenso wie der Motor vom
Netz gespeist.
-
Die Abbildung des Filmfensters auf die Fotokathode kann im Maßstab
i : i oder .zweckmäßig im vergrößerten Maßstab erfolgen. An Stelle der rotierenden
Blendenschei:bekann auch ein hin und her bewegtes Prisma treten, das nach je 1/5o
,Sekunde seine Lage wechselt. Auch ein schwenkbarer ,Spiegeloder ein umlaufendes
Ringprisma kann an Stelle der dargestellten. Vorrichtung benutzt werden.
-
Statt die Prismen abzudecken, kann man auch eine Abdeckung des Films
durch eine in unmittelbarer Nähe des Bildfensters oder bei einer Zwischenabbildung
des reellen Bildes befindliche Blende Tornehmen. Eine solche Einrichtung ist in
Fig.7 .beispielsweise dargestellt. Es sei angenommen, daß durch den. Abtaststrahl
45 gerade die Zeile 46 abgetastet wird. Damit an dieser Stelle der lichtempfindlichen
Schicht nur das eine Teilbildsichtbar ist, wird mit Hilfe der Blende 38 der Teil47
dies abgedeckt, so daß die gestrichelt gezeichneten Stellen der beiden Teilbilder
dunkel sind. Damit die Deckung zwischen abgetasteter Zeile und abgedecktem Bildabschnitt
gewahrt bleibt, imuß jeder Abschnitt 39 in der Zeit eines Bildwechsels über das
Bildfenster laufen.
-
Die .schräge Lage der Blen:den.scheiibe hat den Vorteil, daß sich
die Einrichtung leichter in der Nähe des Bildfensters unterbringen läßt und daß
die Bewegung der einzelnen Abschnitte 3-g in größerer Annäherung parallel zur Filmbewegung
verläuft und die Abschnitte ,annähernd Rechteckform schon bei kleinen Scheiben haben.
An Stelle der Blendenscheibe 38 kann auch eine .Spiral.blende benutzt werden:, die
jeweils den Teil des Bildes abdeckt, der nicht abgetastet werden soll.
-
Die Anordnung der Blende in unmittelbarer Nähe des Bildfensters ist
zweckmäßig, weil man wegen des kleinen Filmformats mit einer Scheibe wesentlich
geringeren Durchmessers auskommt als bei der Anordnung nach Fig.3 und 4 und weil
auch die Drehzahl der Scheibe. bei Anbringung einer entsprechenden Anzahl von Albschnitten
39 sehr niedrig gewählt werden kann.
Das Verfahren ist nicht auf
die als Beispiel genannten Bildwe@chselzaklen von 2i5 bzw. 5,o beschränkt, sondern
ist mit entsprechender Abändi.-rung auch z. B. bei einer Zahl von 24 Filmlbildern
je Sekunde und 6o Sendebildern anwendbar. Die hierbei auftretenden Verhältnisse
seien an Hand der Fig. 9 näher erläutert.
-
Während 1/6o Sekunde bewegt sich der Film um 2/s Bildhöhe weiter.
Damit je@desmal ein vollständiges Bild abgetastet wird, muß der Abtaststrahl der
Bewegung des Films in dieser Zeit um 3/s Bildhöhe entgegenlaufen. .Der Abtasts.trahl
hat also eine Ablenkfrequenz von 6o je Sekunde und eine Ablenkamplitude von 3/s
Bildhöhe. Um! alle Bilder des Films auszunutzen, wird nun abwechselnd immer ein
Bild dreimaf und. das nächste Bild zweimal- abgetastet. Die Bewegung .des Films
wird dabei auf folgende Art durch eine ruhende Optik ausgeglichen. Däs erste Bild
des Films befindet sich zunächst in der Lage ioi. Sein Abbild entsteht bei iii,
wenn ein Abbildungsverhältnis von i : i angenommen wird. Das Abbild wird jedoch
mit Hilfe eines Prismias 1a1 aus der Lage iii so weit nach .unten gerückt, daß der
Rand .des Bildes (die Spitze des Pfeiles) in der Höhle der Linie io6 liegt, das
heißt .an der Stelle, wo der Abtraststrahf 12 seine Abtastung beginnt. Die Blendenscheibe
7 hat während der ersten 1/6o Sekunde eine solche Lage, daß das Licht, welches das
Objektiv 5 durchsetzt, nur durch das Prisma i2:1 fallen kann, w"a:hrend alle anderen
Prismen abgedeckt sind. Durch das Prisma wird das Abbild um 2/s Bildhöhe nach unten
verschoben. Der Abtaststrahl 'bewegt sich während der ersten 1/6o;Sekunde aus der
Lage 12 in die Lage 13. In dem Augenblick, in dem der Strahl zurückkippt, befindet
sich das Filmbild an der Stelle io2. Es wird während der nächsten 1/6o Sekunde ohne
Verschiebung durch ein Prisma auf die Fotokathode abgebildet. Das Abbild ist durch
den Pfeil 112- wiedergegeben. Am Ende der zweiten 1/co Sekunde hat das Filmbild
die Lage 103
erreicht. Während der dritten 1/6o Sekunde tritt das Prisma 123
in Tätigkeit und verschiebt das Abbild i 13 auf der Fotokathode um 2/s Bildhöhe
nach oben. Am Ende der dritten 1/oo Sekunde kommt .das nächste Bild des Films zur
A.btastung, das inzwischen die Lage i o4 eingenommen hat. Das erste Filmbild ist
durch den gestrichelten Pfeil 104' dargestellt. Das Abbild 114 des zweiten Filmbildes
wird durch das Prisma 124 um 1/s Bildhöhe nach unten verschoben. und während der
vierten 1/6o Sekunde abgetastet. Während der fünften 1/6o Sekunde gelangt das zweite
Filmbild, das sich anfangs in der Lage 105 .befindet, nochmals zur Ahtastung. Sein
Abbild 115 wird durch ,das Prisma 125 um 1/s Bildhöhe nach oben verschoben. Nach
Ablauf der fünften 1/6o Sekunde kommt das dritte Filmbild an die Reihe, das wieder
wie das erste Filmbild dreimal abgetastet wird.
-
Dias Bildfenster hat eine Höhe von 7/s Bilidhöhe und damit eine für
.die Abbildung durchaus günstige. Form. An Stelle der dargestellten Prismen kann
eine Anordnung entsprechend der in, Fig. d dargestellten treten; auch kann zur Abdeckung
wieder eine Blende in der Nähe des Films verwendet werden, wie diese im Zusammenhang
mit Fig. 7 und 8 erläutert wurde.
-
Das Verfahren hat gegenüber den, üblichen Abtas.tverfahren den Vorteil,
daß trotz der verschieden häufigen Abtastung der Bilder der Film mit stets gleichbleibender
@Geschwihdigkeit bewegt werden kann, wodurch .die Fortschaltzeiten des Films nicht
mehr stören, die aus mechanischen Gründen meist wesentlich länger sind als die Rücklaufzeiten
der elektrischen Kippung.