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Sende-bzw. Empfangseinrichtung zum Fernsehen.
Der Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung mittels der Bilder, Personen, Gegenstände, Szenen etc., die sich auch in Bewegung befinden können, an einem beliebig entfernten Ort sichtbar gemacht werden können.
Die bisher bekannten Systeme, die gleichfalls diesem Zwecke dienen, sind in drei Hauptgruppen einzureihen :
1. Systeme, die mit Nipkow-Scheiben oder anderen rotierenden Blenden arbeiten. Diesen haftet der gemeinsame Fehler an, dass die entstehenden Bilder sehr lichtschwach sind, da nur der durch die Öffnung der Blende (zirka 1 M ! t) freigewordene Lichtfleck zu einem Bildpunkt verwendet wird. Bei einer Glimmlampe als Lichtquelle wäre dies bei 2000 Bildpunkten zirka 1/2000 der gesamten Lichtinten. sität pro Bildpunkt. Ausserdem sind die hiebei entstehenden Bilder klein und zur Projektion für mehrere Zuschauer wegen der geringen Helligkeit ungeeignet. Die in Verwendung gebrachten Apparate dieses Systems sind sehr unhandlich und nehmen viel Raum ein.
2. Systeme, die mittels ablenkbarer Spiegel (Spiegelgalvanometer) die Bildzerlegung bzw. Zusammen- setzung vornehmen. Diese Apparate sind wegen der ungeheuren Empfindlichkeit und kostspieligen Herstellung der Allgemeinheit unzugänglich.
3. Bildzerlegung mittels rotierender Spiegel. Es sind schon sehr brauchbare Spiegelräder konstruiert worden, die am Umfange eine Anzahl, gegen die Achse des Rades verschieden geneigter Spiegel besitzen, aber wegen der teuren Herstellung gleichfalls nicht durchdringen konnten. Neuerdings konstruierte man Spiegel, die an der Kante einer sehr flachen Scheibe angeschliffen sind und diese Scheiben, deren Anzahl gleich der der zu erzeugenden Bildzeilen ist, wurden auf eine gemeinsame Achse aneinandergereiht und gegeneinander verdreht.
Diese Spiegelwalze muss der ganzen Achse entlang durch einen Lichtspalt beleuchtet werden und somit wird bei dieser Anordnung wieder nur ein Bruchteil der gesamten Lichtquelle ausgenutzt. Auch erfordert die Herstellung solch eines Spiegelkörpers ungemeine Präzision und grossen Kostenaufwand.
Das Wesen vorliegender Erfindung besteht darin, dass eine Anzahl gleich grosser, sorgfältig polierter Metallkugeln in einem entsprechenden Kugelkäfig kreisförmig aneinander gereiht sind, derart, dass die Kugelmittelpunkte nicht in einer Ebene liegen, sondern jede Kugel der vorherigen gegenüber um ein geringes mehr aus der Ebene herausragt. Die Mittelpunkte der Kugeln beschreiben eine einer Schraubenlinie ähnliche Kurve, wobei die beiden aus der Ebene am meisten herausragenden Kugeln nicht nebeneinander, sondern hintereinander liegen (Fig. 1). Die Kugeln sollen von nun an ihrer Anzahl entsprechend (z. B. hier 40) von 1 bis 40 numeriert werden. Man denke sich eine Ebene, die senkrecht zur Achse A-A liegt und die durch den Mittelpunkt derjenigen Kugel geht, die im gleichen Abstand von den beiden Randkugeln 1 und 40 sich befindet.
In dieser Ebene liegt der einfallende Lichtstrahl u. zw. um einen geringen Betrag nach unten verschoben, parallel zu demjenigen Durchmesser der mittleren Kugel (Nr. 20), der senkrecht die Achse A-A schneidet (Fig. 2) (Aufriss.)
Fig. 3 zeigt den Aufriss des Strahlenganges bei einer Kugel, die der Deutlichkeit halber stark vergrössert gezeichnet wurde.
In Fig. 4 ist der Grundriss der Strahlenablenkung klargelegt. In beiden Figuren ist nur Strahlengang der Randstrahlen (d. i. derjenigen Strahlen, die die Ränder der Projektionsfläche bestimmen) konstruiert. Der Einfachheit halber ist in Fig. 3 (Aufriss) statt der kreisenden Bewegung der Kugel eine gerad-
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weiteres gestattet ist. Demzufolge wurden die Randstrahlen so konstruiert, als wenn der einfallende Strahl um den notwendigen Betrag zu sich selbst parallel verschoben worden wäre und nicht wie in Wirklichkeit die Kugel diese Bewegung ausgeführt hätte. Für den Grundriss (Fig. 4) gilt dasselbe, bloss ist hier die Bewegung der Kugel tatsächlich eine geradlinige.
Der Klarheit halber sei noch erwähnt, dass durch die Randstrahlen in den beiden Projektionen eigentlich nur die Achsen (senkrechte und horizontale) des projizierten Bildes dargestellt wurden.
Wegen der Einfachheit wurde immer nur der Strahlengang eines mathematischen Strahles (unbendlich dünnen Strahlenbündels) angenommen. In Wirklichkeit muss der einfallende Lichtstrahl sowohl beim Sender wie auch beim Empfänger eine Sammellinse passieren, damit der die Kugeln treffende Lichtstrahl konvergent wird. Es muss der Brennpunkt der Linse mit dem Brennpunkt der Kugeln, d. i. dem halben Radius, zusammenfallen. Der Abstand der Linse von der Kugel ist somit durch die Brennweite der Linse gegeben.
Ist jss der Halbmesser der Kugeln, 1 die wirksame Öffnung der Linse, t deren Brennweite und a der Durchmesser des Lichtfleckes der auf der Kugel entsteht und in derselben Grösse weiter
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Kugeln gerückt werden soll, um grössere Bilder zu erhalten, so muss der Lichtfleck auf der Kugel entsprechend vergrössert werden, damit bei der Divergenz der einzelnen Strahlenbündel die Lichtzeilen dennoch aneinander gereiht erscheinen. Aus der Beziehung 1. folgt, dass
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ist und da auf der linken Seite lauter konstante Grössen sich befinden, so ändeit sich a proportional mit J..
Es ist also zur Vergrösserung des Lichtfleckes bloss die Blende der Sammellinse zu vergrössern.
Da die Kugel in einem Raumwinkel von zirka 60 mit einem Rotationsparaboloid zur Deckung gebracht werden kann, werden einfallende paraxiale Strahlen vom Brennpunkt der Kugel zurüekreflek- tiert. Ein schwach konvergentes Strahlenbündel, das im Brennpunkt der Kugel sich trifft, wird dann annähernd als paralleles Strahlenbündel reflektiert, falls die Grenzen des genannten Winkels nicht überschritten werden (Fig. 5).
Rotiert nun das in Fig. 1 dargestellte Kugelrad um die Achse 1-1. wobei ein ortsfester Lichtstrahl auf die vorbeirotierenden Kugeln fällt, so beschreiben die von den einzelnen Kugeln reflektierten Strahlen auf einen an entsprechender Stelle angebrachten'Projektionsschirm lauter annähernd vertikale Lichtzeilen, die durch die richtig gewählte Kurvenform des durch die Mittelpunkte aller kreisförmig und nicht in einer Ebene angeordneten Kugeln gehenden Kreises, sieh lückenlos aneinander reihen.
Zur Bestimmung des Abstandes, den eine Kugel gegenüber der vorhergehenden, von der Mittelebene in der Richtung der Achse ji-i haben soll, gibt es mehrere Möglichkeiten. Man kann einen Kugelkranz herstellen, bei dem die Kugeln in der Richtung der Achse -i durch Schrauben verstellbar sind und stellt dann die Kugeln so ein, dass der reflektierte Lichtstrahl nebeneinander liegende Lichtzeilen beschreibt. Die räumliche Lage der Kugeln kann dann durch einen Abguss ein für allemal festgestellt werden. Eine andere Möglichkeit wäre, geometrisch die Ablenkung einiger Lichtstrahlen zu konstruieren und dann durch Interpolation die Abwicklung der gesuchten Kurve in eine Ebene bestimmen.
Auch mathe- matisch lässt sich die Kurve, die die Mittelpunkte der Kugeln miteinander verbindet, bestimmen.
Bei der Anbringung des Projektionsschirmes ist es günstig, diesen eher weiter weg von den Kugeln anzubringen, dafür aber die äussersten Strahlen in einem möglichst kleinen Winkel von den Kugeln zurückzuprojizieren ; damit wird nämlich vermieden, dass bei grösserem Winkel die Randstrahlen von der
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kleines, aber lichtstarkes Bild mit kleinen Winkelöffnungen der Grenzstrahlen und projiziert dieses Bild auf einen grösseren Schirm. Eine genügende Lichtintensität wird dadurch gewährleistet, dass die gesamte Leuchtkraft der Lichtquelle auf einen einzigen Bildpunkt konzentriert wird.
Die Einrichtung des Bildsenders besteht aus einem eben beschriebenen Kugelrad, auf das der konvergente Lichtstrahl einer starken Lichtquelle (Bogenlampe) fällt. Der durch die Rotation des Kugel-
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Menschen, Gruppen, Theaterszenen etc.) ab und der diffus reflektierte Lichtstrahl wirkt auf eine Photozelle ein. Die den Liehtintensitätsschwankungen entsprechenden Stromschwankungen werden durch Drahtleitung oder drahtlosen Sender zum Empfänger übermittelt. Hier wirken die verstärkten Strom-
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kranz entwirft durch die Ablenkungen des einfallenden Lichtbündels der beeinflussten Lichtquelle das gesendete Bild auf einem Schirm.
Der Antrieb des Kugelkranzes kann durch einen Elektromotor erfolgen, der annähernd die notwendige Tourenzahl besitzt. Das wäre bei 12'5 Bilder in der Sekunde 750 Touren pro Minute. Die genaue Synchronisation von Sender und Empfänger kann dann auf einfache Weise dadurch erreicht werden, dass man die Kugeln aus weichem Eisen verfertigt und gegenüber dem Kugelkranz in ganz kleinem Abstand von der Peripherie einen starken Elektromagneten anbringt, dessen Polschuh als Schneide ausgebildet ist. Beschickt man diesen Elektromagneten mit einem Wechselstrom von ganz bestimmter Frequenz (durch einen Stimmgabelunterbrecher leicht herstellbar), so wirkt die ganze Anordnung wie das Phonische Rad" von'la Cour.
Die als Anker wirkenden Weicheisenkugeln werden im Rhythmus der Frequenz des Wechselstromes angezogen und dadurch die Tourenzahlsehwankungen des Motors korrigiert. Zur Herstellung der Phasengleichheit zwischen Sender und Empfänger muss bloss der Elektromagnet beim Empfänger entlang der Peripherie des Kugelkranzes um einen geringen Winkel verstellt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Sende-bzw. Empfangsanordnung zum Fernsehen, gekennzeichnet durch die kreisförmige Anordnung einer Anzahl hochpolierter Kugeln, die um eine Achse rotieren, wobei ein auf sie fallender Lichtstrahl so abgelenkt wird, dass ein System von Linien auf einem Projektionssehirm entsteht.
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Send or Receiving device for television.
The object of the invention is a device by means of which images, people, objects, scenes, etc., which can also be in motion, can be made visible at any remote location.
The previously known systems, which also serve this purpose, can be classified into three main groups:
1. Systems that use Nipkow disks or other rotating diaphragms. These have the common error that the resulting images are very faint, since only the light spot released by the opening of the diaphragm (approx. 1 M! T) is used to form an image point. With a glow lamp as the light source, this would be around 1/2000 of the total light inks at 2000 pixels. sity per pixel. In addition, the resulting images are small and unsuitable for projection for several viewers because of the low brightness. The apparatus used in this system are very unwieldy and take up a lot of space.
2. Systems that use deflectable mirrors (mirror galvanometers) to decompose or combine images. These apparatuses are inaccessible to the general public because of their immense sensitivity and costly manufacture.
3. Image decomposition using a rotating mirror. Very useful mirror wheels have already been constructed, which have a number of mirrors inclined at different angles relative to the axis of the wheel, but also could not penetrate due to the expensive production. Recently, mirrors have been constructed which are ground on the edge of a very flat disk and these disks, the number of which is the same as the number of image lines to be generated, have been lined up on a common axis and rotated against each other.
This mirror roller must be illuminated along the entire axis through a light gap and thus only a fraction of the entire light source is used in this arrangement. The manufacture of such a mirror body also requires a great deal of precision and great expense.
The essence of the present invention is that a number of equally large, carefully polished metal balls are lined up in a circle in a corresponding ball cage, so that the ball centers are not in one plane, but each ball protrudes slightly more from the plane compared to the previous one . The center points of the balls describe a curve similar to a helical line, the two balls protruding most from the plane not lying next to one another, but one behind the other (FIG. 1). From now on, the balls should be numbered from 1 to 40 according to their number (e.g. 40 here). Imagine a plane which is perpendicular to the axis A-A and which passes through the center of the sphere that is at the same distance from the two edge spheres 1 and 40.
The incident light beam lies in this plane. between shifted downwards by a small amount, parallel to that diameter of the central sphere (No. 20) which perpendicularly intersects the axis A-A (Fig. 2) (elevation.)
3 shows the elevation of the beam path in the case of a sphere, which has been drawn greatly enlarged for the sake of clarity.
In Fig. 4, the outline of the beam deflection is made clear. In both figures, only the beam path of the marginal rays (i.e. those rays which determine the edges of the projection surface) is constructed. For the sake of simplicity, in Fig. 3 (elevation), instead of the circular movement of the ball, a straight
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further is permitted. As a result, the marginal rays were constructed as if the incident ray had been shifted parallel to itself by the necessary amount and not, as in reality, the sphere had carried out this movement. The same applies to the floor plan (Fig. 4), only here the movement of the sphere is actually straight.
For the sake of clarity, it should be mentioned that only the axes (vertical and horizontal) of the projected image were actually represented by the edge rays in the two projections.
Because of its simplicity, only the path of a mathematical ray (infinitely thin bundle of rays) was assumed. In reality, the incident light beam must pass a converging lens at both the transmitter and the receiver so that the light beam hitting the spheres is convergent. It must be the focal point of the lens with the focal point of the spheres, i.e. i. half the radius, coincide. The distance between the lens and the sphere is thus given by the focal length of the lens.
If jss is the radius of the spheres, 1 is the effective opening of the lens, t is its focal length and a is the diameter of the light spot that arises on the sphere and continues in the same size
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If spheres are to be moved in order to obtain larger images, the light spot on the sphere must be enlarged accordingly so that the lines of light still appear lined up when the individual bundles of rays diverge. From relation 1. it follows that
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and since there are constant quantities on the left side, a changes proportionally with J ..
In order to enlarge the light spot, it is only necessary to enlarge the diaphragm of the converging lens.
Since the sphere can be brought into congruence with a paraboloid of revolution at a solid angle of approx. 60, incident paraxial rays are reflected back from the focal point of the sphere. A weakly convergent bundle of rays which meets at the focal point of the sphere is then approximately reflected as a parallel bundle of rays if the limits of the angle mentioned are not exceeded (FIG. 5).
Now rotates the ball wheel shown in Fig. 1 about the axis 1-1. with a fixed beam of light falling on the balls rotating past, the beams reflected by the individual balls on a projection screen attached at a corresponding point describe nothing but almost vertical lines of light, which, due to the correctly selected curve shape, are arranged circularly and not in a plane through the center points of all Balls of a moving circle, see lined up without gaps.
There are several options for determining the distance that a sphere should have from the previous one, from the central plane in the direction of the axis ji-i. A spherical crown can be produced in which the spheres can be adjusted in the direction of the -i axis by means of screws and then the spheres are adjusted so that the reflected light beam describes adjacent lines of light. The spatial position of the balls can then be determined once and for all by casting. Another possibility would be to geometrically construct the deflection of some light rays and then determine the development of the desired curve in a plane by interpolation.
The curve that connects the center points of the spheres can also be determined mathematically.
When attaching the projection screen, it is advantageous to attach it further away from the spheres, but to project the outermost rays back from the spheres at the smallest possible angle; this avoids that the marginal rays from the larger angle
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small, but bright image with small angular openings of the boundary rays and projects this image onto a larger screen. Sufficient light intensity is guaranteed by concentrating the entire luminosity of the light source on a single pixel.
The device of the image transmitter consists of a ball wheel just described, on which the convergent light beam of a strong light source (arc lamp) falls. The rotation of the spherical
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People, groups, theater scenes etc.) and the diffusely reflected light beam acts on a photocell. The current fluctuations corresponding to the light intensity fluctuations are transmitted to the receiver by wire or wireless transmitter. This is where the increased current
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Through the deflections of the incident light beam from the light source influenced, kranz creates the transmitted image on a screen.
The ball ring can be driven by an electric motor which has approximately the necessary number of revolutions. At 12'5 frames per second that would be 750 tours per minute. The exact synchronization of the transmitter and receiver can then be achieved in a simple manner by making the balls from soft iron and placing a strong electromagnet with a pole piece in the form of a cutting edge opposite the ball ring at a very small distance from the periphery. If this electromagnet is fed with an alternating current of a certain frequency (which can be easily produced with a tuning fork breaker), the whole arrangement works like the phonical wheel "von'la Cour".
The soft iron balls, which act as anchors, are attracted to the rhythm of the frequency of the alternating current, thereby correcting fluctuations in the number of revolutions of the motor. To establish phase equality between the transmitter and the receiver, the electromagnet at the receiver only has to be adjusted by a small angle along the periphery of the spherical ring.
PATENT CLAIMS:
1. Send or Receiving arrangement for television, characterized by the circular arrangement of a number of highly polished spheres which rotate around an axis, whereby a light beam falling on them is deflected in such a way that a system of lines is created on a projection screen.