DE961031C

DE961031C - Photoelektrische Vorrichtung zur Umwandlung von Lichtintensitaetsaenderungen in Stromaenderungen

Info

Publication number: DE961031C
Application number: DEN2228D
Authority: DE
Inventors: Maximiliaan Julius Otto Strutt; Aldert Van Der Ziel
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1943-04-06
Filing date: 1944-04-04
Publication date: 1957-03-28
Also published as: GB618976A; US2591977A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung des Photozellenstroms bei Photozellenverstärkern in Abhängigkeit von der Signalspannung einer nachgeschalteten Verstärkerstufe.

Bei der Anwendung einer Vorrichtung zur Umwandlung von Liditintensitätsänderungen in Stromänderungen in einer Photozelle bei der Schallwiedergabe sind den Stromänderungen Schwankungen überlagert, welche auf die unregelmäßige

Elektronenemission der lichtempfindlichen Elektrode der Photozelle zurückzuführen sind. Diese Schwankungen sind unter anderem die Ursache für das sogenannte Rauschen im wiedergegebenen Signal. Wenn / der durch die Photozelle fließende mittlere Strom ist, so ist die Rauschspannung proportional zu /^1/2 und also die Rauschenergie proportional zu /. Wenn AJ die vom Signal bewirkte Stromschwankung ist, so ist die Signalenergie proportional zu A J². Das Signal-Rausch-

Verhältnis ist demnach A PjJ. Bei einem starken Signal wird daher das Signal-Rausch-Verhältni groß, d. h. günstig sein. Bei einem schwachen Signal aber wird dieses Verhältnis klein und daher ungünstig.

Durch Anwendung der Erfindung ist es möglich, bei derartigen Vorrichtungen eine wesentliche Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses auch für schwächere Lichtsignale zu erzielen. An sich ist ίο es bereits bekannt, bei kleinen Amplituden der Signalspannung diese zu überhöhen. Bei Schallaufzeichnungen wurde zur Verminderung des Grundgeräusches, insbesondere des Nadelgeräusches bei Schallplatten, zu diesem Zweck in der Weise vorgegangen, daß man vor der Schallaufzeichnung die Energie der kleinsten wiederzugebenden Amplituden über das zu erwartende Nadelgeräusch anhob. Dieses an sich bekannte Prinzip einer Kompression wird bei der Erfindung benutzt, um bei Photozellenverstärkern, vorzugsweise bei Tonfilmwiedergabegeräten, eine wesentliche Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses zu erzielen.

Nach der Erfindung wird zu diesem Zweck eine durch Gleichrichtung der verstärkten Signalspannung gewonnene Regelspannung dazu benutzt, um den Photozellenstrom so zu beeinflussen, daß das Verhältnis zwischen der Photozellenstromschwankung und der Lichtsignalamplitude mit dem Kleinerwerden der Amplitude anwächst. Es ist auch bereits eine Vorrichtung zur Wiedergabe eines Tonfilmes mittels Photozelle mit angeschlossenem Verstärker bekannt, bei der eine Rückkopplung vom Ausgang des Verstärkers auf seinen Eingang vorgesehen ist. Die Wirkung dieser bekannten Schaltungsanordnung ist eine Entdämpfung; eine Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses hingegen wird mit dieser bekannten Schaltung nicht erreicht.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist eine Einrichtung vorgesehen, mittels der die von der selbsttätigen Regelung herbeigeführte Kontrastkompression behoben wird. Dabei kann es zweckmäßig sein, die Anordnung so zu treffen, daß die Regelspannung die Lichtintensität der Tonlampe eines Tonfilmverstärkers regelt, und mit Vorteil wird die Regelspannung einer Elektrode der Photozelle zugeführt, wobei die Photozelle derart eingestellt ist, daß eine Abnahme der auf die Zellen fallenden Lichtschwankungen eine Erhöhung der Spannung an den Elektroden der Zellen herbeiführt.

An Hand von Fig. 1 wird ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung näher erläutert. Es handelt sich hier um eine Vorrichtung für Schallwiedergabe bei einem Tonfilm. Das von der Lichtquelle ι herrührende Licht wird von der Schallspur des Filmbandes 2 moduliert und fällt auf die in den Eingangskreis 5, 6 des Verstärkers 4 aufgenommene Photozelle 3. Den Eingangsklemmen 7,8 wird das verstärkte Signal entnommen. Diese Signalspannung wird vom Gleichrichter 9 gleichgerichtet und mit dieser gleichgerichteten Spannung wird die Lichtquelle 1 so gesteuert, daß bei einem schwachen Signal, d. h. bei einer kleinen Lichtintensitätsänderung des auf die Photozelle fallenden Lichtsignals, die Intensität der Lichtquelle zunimmt. Dadurch ist die Stromänderung in der Photozelle im Vergleich zur Änderung des einfallenden Lichtstromes für kleinere Lichtintensitätsänderungen größer als für größere. Infolge dieser Kontrastkompression wird der Photostrom bei schwächeren Signalen größer als es ohne die selbsttätige Regelung der Fall wäre, und das Signal-Rausch-Verhältnis ist dann also günstiger (größer).

Es ist nicht notwendig, die Lichtintensität der Lichtquelle mittels der gleichgerichteten verstärkten Spannung selbst zu regeln; es ist auch sehr gut möglich, daß diese Spannung eine Vorrichtung, beispielsweise eine Blende, steuert, welches die Lichtintensität des auf den Film auffallenden Lichtes regelt. Eine Abänderung der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Die gleichgerichtete Spannung wird hier der Photozelle 3 zugeführt, und sie verschiebt den Arbeitspunkt der Photozelle so, daß eine Abnahme des auf die Zelle fallenden Lichtstromes eine Zunähme der Photozellenspannung mit sich bringt, wodurch die Empfindlichkeit der Zelle zunimmt. Auf diese Weise wird wieder das Signal-Rausch-Verhältnis größer. Sowohl bei gesteigerter Intensität der Lichtquelle als auch bei gesteigerter Photo-Zellenempfindlichkeit wachsen Δ J und / im gleichen Verhältnis, verbessert sich also der Wert von Δ P(J.

Die infolge der Rauschabnahme entstandene Kontrastkompression läßt sich, falls dies für die richtige Wiedergabe des Schallsignals erforderlich ist, beispielsweise dadurch ausgleichen, daß ein auf den Verstärker 4 folgender Verstärker mit Kontrastexpansion vorgesehen wird, der von der gleichgerichteten. Spannung am Widerstand 10 gesteuert loo wird. Hierdurch werden die schwächeren Signale gegenüber den stärkeren Signalen abgeschwächt, während der Vorteil der Rauschabnahme infolge der Kontrastkompression erhalten bleibt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

I.Vorrichtung zur Regelung des Photozellen-Stroms bei Photozellenverstärkern in Abhängigkeit von der Signalspannung einer nachgeschalteten Verstärkerstufe, vorzugsweise bei Tonfilmwiedergabegeräten, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch Gleichrichtung der verstärkten Signalspannung gewonnene Regelspannung den Photozellenstrom so beeinflußt, daß das .Verhältnis zwischen der Photozellenstromschwankung und der Lichtsignalamplitude mit dem Kleinerwerden der Amplitude anwächst.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, mittels der die von der selbsttätigen Regelung herbeigeführte Kontrastkompression behoben wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Tonfilm-

verstärker die Regelspannung die Lichtintensität der Tonlampe regelt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelspannung einer Elektrode der Photozelle zugeführt wird, wobei die Photozelle derart eingestellt ist, daß eine Abnahme der auf die Zelle fallenden Lichtschwankungen eine Erhöhung der Spannung an den Elektroden der Zelle herbeiführt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 579 784, 580 638, 663973, 632958, 611 613, 535881, 719395·

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 844 3.57