DE977485C

DE977485C - Anordnung zur Abtastung bei der drahtlosen Bilduebertragung durch Wasser

Info

Publication number: DE977485C
Application number: DER26625A
Authority: DE
Inventors: Manfred Seiffert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-10-30
Filing date: 1959-10-30
Publication date: 1966-08-18

Description

AUSGEGEBEN AM 18. AUGUST 1966

R 26625 VIII a/2i&

durch Wasser

Bekannt sind elektrische Bildübertragungssysteme sowohl für langsame als auch für schnelle Bildfolge, wobei bei letzteren ein Bewegungseffekt erzielt wird. Derartige Bilder können sowohl über Draht als auch drahtlos mit Hilfe hochfrequenter elektromagnetischer Wellen übertragen werden. Der diesbezügliche Stand der Technik wird realisiert bei der Bildübertragung im Zeitungswesen und beim Fernsehen. Als Beispiel hierfür sei auf die deutsche Patentschrift 720 115 hingewiesen, in welcher ein trommeiförmiger mechanischer Bildabtaster beschrieben ist, der aus zwei Trommeln besteht und bei dem die eine Trommel innerhalb der anderen Trommel angeordnet ist und beide Trommeln durch ein starres Übertragungsgetriebe gekoppelt sind.

Weiterhin sind drahtlose Signal verfahren im Medium Wasser bekannt, insbesondere das Stromlinientelegraphieverfahren, bei welchem die Signale dem Wasser mittels Elektroden in Form von elekirischen Strömen zugeführt werden.

Naheliegend wäre es daher für den Fachmann, die Videosignale eines bekannten elektrischen Bildaufnahmegerätes mit Hilfe eines bekannten drahtlosen Unterwassersignalmittels durch das Wasser zu übertragen, insbesondere als sich dadurch ein bedeutender technischer Fortschritt bezüglich der schnellen Informationsübermittlung an Unterseeboote erzielen ließe. Die Durchführung dieses Vorhabens scheitert aber an der zu geringen Bandbreite, die mit den bekannten Unterwassersignalmitteln übertragen werden kann. Bei Ultraschallverfahren ist die Bandbreite durch die Eigenresonanz der verwendeten elektroakustischen Wandler begrenzt. Auch sind Ultraschallverfahren schon deshalb nur bedingt anwendbar, weil es wegen der

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Richtwirkungseffekte der elektroakustischen Wandler kaum gelingt, ein radialsymmetrisches Feld zu erzeugen. Weiterhin sind die Ausbreitungsbedingungen des Ultraschalls im Wasser auch infolge von Strömungen und Temperaturschichten zuwenig konstant, so daß nur in bestimmten Fällen mit einer einwandfreien Übertragung der Videosignale gerechnet werden könnte.

Demgegenüber bieten Unterwasserstromliniensignale den Vorteil einer annähernd radialsymmetrischen Ausbreitung und einer hohen Konstanz der Empfangsfeldstärke; jedoch ist auch hier wie beim Ultraschallverfahren die übertragbare Bandbreite begrenzt. Die höchste übertragbare Frequenz ist abhängig vom Salzgehalt des Wassers und von der geforderten Eindringtiefe der Stromliniensignale in das Wasser. So ist z. B. in der Nordsee bei einer Videosignalbandbreite von 5 kHz mit einer Eindringtiefe von 30 m zu rechnen. Um mit möglichst geringer Videosignalbandbreite auszukommen, muß man sich mit einer niedrigen Bildfolgefrequenz und einer geringen Bildzeilenanzahl begnügen. Dies könnte aber in Kauf genommen werden, weil das Erkennen genauer Einzelheiten nicht unbedingt erforderlich ist. Auch die Standortveränderung der auf der Wasseroberfläche befindlichen Objekte erfolgt nicht so schnell, daß hierdurch eine hohe Bildfolgefrequenz bedingt würde. Die sich bei der langen zur Abtastung erforderlichen Zeit durch die vom Wellengang verursachte Relativbewegung zwischen dem Bildaufnahmegerät und dem abzubildenden Objekt ergebende Unscharfe des Bildes auf dem Empfangsschirm kann dadurch vermieden werden, daß — wie schon in der französischen Patentschrift 884191 vorgeschlagen wurde — das Bild in vertikale Zeilen zerlegt wird. Man erhält dann trotz stärksten Wellenganges absolut scharfe Bilder, wobei jedoch die Horizontlinie nicht mehr waagerecht, sondern wellenförmig verbogen erscheint. Dieser Nachteil kann jedoch in Kauf genommen werden, da hierdurch die Deutlichkeit der abgebildeten Objekte nicht beeinträchtigt wird.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Abtastung +5 von auf einer Wasseroberfläche befindlichen Gegenständen zur Erzeugung von Videosignalen mit der geforderten Maximalfrequenz von 5 kHz ist dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch um einen elektrooptischen Wandler α zwei senkrecht stehende Zylinder b und d, die durch ein starres Übersetzungsgetriebe gekoppelt sind, rotieren und der langsamer rotierende Zylinder b mit einem schmalen senkrechten Spalt versehen ist, während der schneller rotierende Zylinder d eine Anzahl schräg eingearbeiteter Schlitze besitzt.

A^ersuche haben ergeben, daß es zweckmäßig ist, zunächst einen Bildwinkel von 360⁰ aufzunehmen, wobei die Abtastung eines Bildes etwa 7 bis 8 Sekunden in Anspruch nehmen kann. Nachdem ein interessantes Ziel aufgefunden wurde, empfiehlt es sich, von nun an nur noch den Teil, in dem das Ziel gesehen wurde, beispielsweise einen Bildwinkel von ungefähr 45 °, aufzunehmen, wobei dann bei gleichbleibender Videosignalfrequenz die Bildfolgefrequenz so weit erhöht werden kann, daß etwa pro Sekunde ein Bild abgetastet wird. Wenn man pro Sekunde etwa hundert senkrechte Zeilen abtastet und jede Zeile in etwa fünfzig Punkte auflöst, so kommt man auf die geforderte Videosignalfrequenz von etwa 5 kHz, d. h., daß mit einer Eindringtiefe von etwa 30 m zu rechnen ist.

Die schematische Anordnung eines derartigen Bildaufnahmegerätes zeigen die Abb. 1 und 2. Die Abb. ι zeigt ein Bildaufnahmegerät von oben gesehen, welches für eine Horizontalabtastung von 360'⁰ geeignet ist.

Bekannte Linsen- und Spiegelanordnungen, welche zur Erhöhung der Lichtstärke und der Bildschärfe dienen können, sind nicht wiedergegeben worden. Konzentrisch um den elektrooptischen Wandlern (z.B. Fototransistor) rotiert ein senkrecht stehender Zylinder b, der mit einem schmalen senkrechten Schlitz c versehen ist. Bei jeder ganzen Umdrehung dieses Zylinders wird ein Bild abgetastet, so daß sich also aus der Umdrehungszahl dieses Zylinders die Bildfolgefrequenz ergibt. Ein zweiter, konzentrisch um den elektrooptischen Wandler α rotierender Zylinder d, der die Zeilenauflösung bewirkt, besitzt eine Anzahl schräg eingearbeiteter schmaler Schlitzee. Die Abb. 2 stellt eine Seitenansicht desselben dar. Ein Zahlenbeispiel möge die Wirkungsweise der Anlage und die erforderlichen Umdrehungszahlen der Zylinder erläutern. Da nur Licht, welches den Schlitz e passiert hat, den elektrooptischen Wandler α erreichen kann, wird bei jeder ganzen Umdrehung des Schlitzes c ein Bild von 360° abgetastet. Man nehme an, daß pro Minute acht Bilder abgetastet werden sollen, d. h., daß der Zylinder b mit dem Schlitz c in 7V2 Sekunden eine ganze Umdrehung ausführt. Der zweite Zylinder d mit den Schrägschlitzen e bewirkt eine Punktauflösung der durch den Schlitz c gegebenen Zeilen. Beispielsweise sei dieser- Zylinder d mit zwanzig Schrägschlitzen, e versehen. Man nehme weiterhin an, daß die Bildbreite von 360⁰ in sechshundert vertikale Zeilen aufgelöst werden soll. Demzufolge muß nun der Zylinder d eine entsprechend der Zeilenauflösung 6oomal höhere Umdrehungsgeschwindigkeit besitzen als der Zylinder b mit dem Schlitz c, dividiert durch die Anzahl seiner Schrägschlitze e. Da der Zylinder b acht Umdrehungen pro Minute ausführt, ergibt sich für den Zylinder d eine Umdrehungszahl von 8 · 600, dividiert durch 20, also 240 Umdrehungen pro Minute. Es handelt sich um einen technisch leicht zubeherrsehenden Wert. Um die Anzahl der Bildzeichen pro Bild zwangläufig konstant zu halten, empfiehlt es sich, die Zylinder b und d durch ein starres Übersetzungsgetriebe miteinander zu koppeln. Die Signale des elektrooptischen Wandlers α werden in bekannter Weise mit Hilfe des Verstärkers f verstärkt und den Elektroden g und h zugeführt.

Empfangsseitig erfolgt die Sichtbarmachung der Bilder in bekannter Weise mit Hilfe einer Braunschen Röhre. Es ist besonders vorteilhaft, wenn der bei der Aufnahme verwendete fotoelektrische

Wandler für langwelliges infrarotes Licht, etwa von der Wellenlänge 20 μ, besonders empfindlich ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Anordnung zur Abtastung von auf einer Wasseroberfläche befindlichen Gegenständen zur Erzeugung von Videosignalen mit einer Maximalfrequenz von 5 kHz, dadurch ge kennzeichnet, daß konzentrisch um einen elektrooptischen Wandler (a) zwei senkrecht stehende Zylinder (Jb und d), die durch ein starres Übersetzungsgetriebe gekoppelt sind, rotieren und der langsamer rotierende Zylinder (b) mit einem schmalen senkrechten Spalt (c) versehen ist, während der schneller rotierende Zylinder (d) eine Anzahl schräg eingearbeiteter Schlitze besitzt.
2 Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete elektrooptische Wandler für langwelliges Licht empfindlich ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 720 115;
französische Patentschrift Nr. 884191;
ViIbig, Lehrbuch der HF-Technik, 2. Auflage, 1939, S. 973, Zeilen 10 bis 14.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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