DE2344040C3 - System zur Übermittlung von Bildern - Google Patents
System zur Übermittlung von BildernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein System zur Übermittlung von Bildern der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen
Gattung.
Werden Bilder mittels eines herkömmlichen Fernsehsystems übermittelt, so muß ein Elektronenstrahl,
der durch ein Videosignal moduliert worden ist, auf eine fluoreszierende Schicht produziert werden, so daß
der Beobachter das dadurch entstehende Bild betrachten kann. Bei einem solchen System sind jedoch die
Sende- und Empfangseinrichtungen relativ groß, so daß sich ein komplizierter Aufbau ergibt; außerdem sind die
Herstellung, Einstellung und Wartung dieser Einrichtungen mit Schwierigkeiten verbundea
Schließlich bereitet auch die Handhabung der BiIdröhre
Schwierigkeiten, da sie sehr zerbrechlich ist und nur eine kurze Lebensdauer hat Diese Nachteile gelten
in verstärktem Maße auch für ein Farbfernsehsystem, das einen noch aufwendigeren Aufbau mit komplizierten
Schaltkreisen hat, so daß Handhabung, Einstellung
ίο und Wartung noch schwieriger werden.
Auch die Herstellung einer Farbbildröhre erfordert eine sehr fortschrittliche Technik. Werden schließlich
die Fernsehbilder durch Radiowellen übertragen, so kann die Übertragung durch elektrische Wellen gestört
werden, obwohl im Prinzip die Übertragung von Fernsehbildern
über große Entfernungen möglich ist
Aus »Electronics« vom 8. Februar 1965, S. 75 bis 78 ist ein Fernsehübertragungs- und Empfangssystem bekannt,
bei dem statt elektromagnetischer Wellen Laserstrahlen verwendet werden. Der Laserstrahl wird durch
Videosignale in einem Sender moduliert an einer entferiiten Stelle empfangen und in elektrische Signale
umgesetzt; das Fernsehbild kann dann mittels eines herkömmlichen Fernsehempfängers betrachtet werden.
Aus »Electronics« vom 11. Mai !970 ist ein mehrkanali£es
Aufzeichnungssystem bekannt bei dem ein Argon-Laserstrahl, der mit den ankommenden Daten moduliert
ist mittels eines sich mit hoher Geschwindigkeit drehenden Spiegels auf einen 16 mm breiten Film aufgenommen
wird.
Schließlich ist aus der DT-AS 18 00 665 ein System der angegebenen Gattung bekannt, das bei einem Faksimile-Farbbildempfänger
verwendet wird. Dabei werden den Farbkomponenten Rot Grün und Blau entsprechende
Farbsignale empfangen, welche von einem bestimmten Punkt im Farbbild im Sendeteil stammen.
Die drei Farbsignale werden über Empfangs- und Verstärkungseinheiten zu Lichtsteuerungseinheiten weitergeleitet
welche jeweils eine Xenon-Entladungslampe enthalten. Die Ausgangslichtstrahlen dieser Entladungslampen
werden durch die entsprechenden Farbsignalausgänge der zugehörigen Empfangs- und Verstärkungseinheiien
gesteuert wobei die Intensität der Lichtstrahlen entsprechend den jeweiligen Farbsignalen
geändert wird.
Die Ausgänge der Lichtsteuerungseinheiten werden dann mittels eines Halbspiegelsystems zu einem einzigen
Lichtstrahl zusammengesetzt Dieser zusammengesetzte, helligkeitsmodulierte Lichtstrahl wird anschließend
durch ein Fokussiersystem bzw. durch einen in diesem System angeordneten Schwingspiegel, der synchron
mit der Abtastperiode des Sendeteils schwingt und durch Sägezahnimpulse angetrieben wird, in horizontaler
Richtung abgelenkt; zur Abtastung in Längsrichtung kann das Aufzeichnungsmaterial, beispielsweise
ein lichtempfindlicher Film, entsprechend verschoben werden.
Es ist schließlich noch bekannt, die durch das Abtasten eines Originalbildes erhaltenen Lichtstrahlen aufnahmeseitig
durch Rot-, Blau- und Grün-Filter auf Photovervielfacher und dann an die Übertragungsleitung
weiterzugeben.
Das bekannte System zur Übermittlung von Bildern hat einen relativ komplizierten Aufbau, da beispielsweise
verschiedene Lichtsteuerungseinheiten mit jeweils einer Xenon-Entladungslampe sowie Farbfilter vorgesehen
sind; außerdem muß zur Aufzeichnung bzw. Wiedergabe entweder ein lichtempfindlicher Film oder
eine Projektions-Fläche bzw. ein -Schirm vorgesehen sein.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, qai System zur Übermittlung von Bildern der angegebenen
Gattung zu schaffen, bei dem sowohl der Sendeteil als auch der Empfangsteil einen einfachen Aufbau,
em geringes Gewicht und verhältnismäßig kleine Abmessungen haben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeiclifienden Teil des Anspruchs l aufgeführten
Merkmale gelöst
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß sich dieses System auf Grund seines
einfachen Aufbaus insbesondere für Einsätze im privaten Bereich eignet; es kann jedoch ebenfalls auch für
Obermittlungen im Freien eingesetzt werden, da beispielsweise auch geheime Informationen nur zwischen
zwei bestimmten Personen übertragen werden können. Außerdem kann das System dazu verwendet werden,
die Richtung zwischen einem Sendeteil und einem Empfangsteil zu ermitteln. Das System ist sehr handlich,
leicht zu transportieren und hat einen niedrigen Energieverbrauch. Seine Herstellungskosten sind gering,
es läßt sich leicht bedienen und warten.
Selbst wenn der Lichtstrahl relativ schwach ist, wie es beispielsweise dann der Fall ist, wenn der Empfangs
teil weit vom Sendeteil entfernt ist, kann mit Hilfe von Adaptergeräten, wie beispielsweise einem Teleskop, in
dem Empfangsteil ohne große Schwierigkeit ein helleres,
lichtstärkeres Bild erhalten werden. Deshalb kann die Lichtquelle in dem Empfangsteil auch klein sein, es
kann also beispielsweise eine punktförmige Lichtquelle mit hoher Strahlungsdichte eingesetzt werden. Dadurch
kann wiederum der Energieverbrauch des Systems selbst dann verringert werden, wenn eine hohe
Helligkeit errorderlich ist so daß auch kleine Lichtquellen,
wie beispielsweise eine Licht emittierende Diode oder eine Laserquelle eingesetzt werden können; die
Lichtstrahlen solcher Quellen können ohne weiteres mit hochfrequenten Signalen moduliert werden.
Schließlich weist das System noch den besonderen Vorteil auf, daß selbst bei Tageslicht Bilder einwandfrei
übermittelt werden können, da die Lichtverhältnisse in der Umgebung von Sendeteil und Empfangsteil die
Übermittlung nicht beeinflussen. Es wird also nur die Information empfangen, die auf die Abtastung des Bildes
im Sendeteil zurückgeht
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen
Zeichnungen näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 den Aufbau eines Systems zur Übermittlung von Bildern nach der Erfindung,
F i g. 2 eine zur Erläuterung dienende Ansicht eines Bildrasters, wie er in den Augen eines Beobachters im
Empfangsteil eines Systems zur Übermittlung von BiI-dem
nach der Erfindung auftritt,
F i g. 3 eine zur Erläuterung dienende Ansicht mit einer Adaptereinheit, die im Empfangsteil einer weiteren
Ausführungsform eines Systems zur Übermittlung von Bildern nach der Erfindung vorgesehen ist,
F i g. 4 eine zur Erläuterung dienende Ansicht des Aufbaus einer Ablenkeinrichtung, die im Empfangsteil
gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist,
F i g. 5 eine zur Erläuterung dienende Ansicht, welehe
die Wirkungsweise der in F i g. 4 gezeigten Ablenkeinrichtung darstellt, und
F i ε. 6 den Aufbau eines Systems zur Übermittlung von Farbbildern gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Gemäß F i g. 1 besteht das System aus einem Sendeteil 1 und einem Empfangstefl 2.
In dem Sendeteil 1 ist eine Lichtquelle 5 vorgesehen,
die einen Lichtstrahl aussendet, dessen Licht helligkeitsmoduliert
werden soll. Der Lichtstrahl von der Lichtquelle wird durch ein Videosignal helligkeits.noduliert
das selektiv durch einen Videoverstärker 4 von einer Fernsehkamera, einem Video-Bandaufnahmegerät
(VTR) oder anderen Quellen zur Übermittlung von Bildern zugeführt worden ist Der von dem Sendeteil 1
abgegebene helligkeitsmodulierte Lichtstrahl 11 wird von dem Empfangsteil 2 empfangen, der sich in einiger
Entfernung von dem Sendeteil befindet Der dort empfangene Lichtstrahl 11 wird durch eine Objektivlinse 6
in den Empfangsteil 2 weitergegeben, durch einen Halbspiegel 19 geführt und dann nacheinander an
einem ebenen Reflektorspiegel 9, an einem vertikalen, drehbaren, vielflächigen Umlenkspiegel 13, an einem
horizontalen, drehbaren, vielflächigen Umlenkspiegel 12 und an einem Reflektorspiegel 10 reflektiert: anschließend
wird der Lichtstrahl durch ein Okular 7 auf die Augen 18 eines Beobachters geleitet. Ein Teil des
durch die Objektivlinse 6 geführten Lichtstrahls 11 wird an dem Halbspiegel 19 reflektiert und in einem
photoelektrischen Umwandler 14 erfaßt. Aus dem Ausgangssignal des Umwandlers 14 wird in einer Schaltung
15 ein Synchronisiersignal abgetrennt, das in einem Aniriebsverstärker
16 verstärkt wird; dadurch kann das Ausgangssignal des Antriebsverstärkers 16 einen Motor
17 synchron in einer Drehbewegung antreiben.
Durch die synchrone Drehung des Motors 17 drehen sich der horizontal umlenkende, drehbare, vielflächige
Spiegel 12 und der vertikal umlenkende, drehbare, vielflächige Spiegel 12 in einer synchronen Beziehung zu
dem Videosignal des Sendeteils 1.
Dadurch wird der von dem Sendeteil 1 ausgehende Lichtstrahl sowohl in die horizontale als auch in die
vertikale Richtung abgelenkt, so daß eine bestimmte synchrone Beziehung beibehalten wird; auf diese Weise
entsteht ein Abtastraster der Lichtquelle 5 auf der Netzhaut eines Beobachters 18.
Wenn ein Beobachter die Lichtquelle 5 des Sendeteils betrachtet, indem er in das Okular 7 des Empfangsteils
blickt, dann kann ein Raster 21 der Lichtquelle 5 visuell als zweidimensional entwickeltes Bild erfaßt
werden, das auf Grund eines physiologischen Nachbild-Effektes auf der Netzhaut und eines Gedächtniseffektes
beim Beobachter entsteht; auf diese Weise erhält man ein klares Bild 22 im Raum, wie in F i g. 2 gezeigt ist.
Das zugrundeliegende Prinzip kann leicht an folgendem Fall erläutert werden: Wenn eine punktförmige
Lichtquelle, wie z. B. eine Taschenlampe, im Dunkeln in vertikaler und horizontaler Richtung geschwungen
wird, dann erscheint im Raum ein zweidimensionales Bild.
Betrachtet man andererseits den Sendeteil durch den Empfangsteil, so wird die Umgebung auf Grund der
oben erwähnten Ablenkabtastung vollkommen gestört; der von der Lichtquelle 5 des Sendeteils gebildete visuelle
Ort stellt also ein kennzeichnendes Bild dar, das keinem Einfluß durch die Umgebung ausgesetzt ist
Das System zur Übermittlung von Bildern nach F i g. 1 ermöglicht also die Übertragung einer Bildinformation
auf relativ große Entfernung, wenn im Empfangsteil statt der Objektivlinse 6 ein Teleskop verwendet
wird; damit kann man auch Übermittlungen bei
noch größeren Entfernungen auf See oder nachts vornehmen.
Wenn der von dem Sendeteil ausgehende und vom Empfangsteil aufgenommene Lichtstrahl, relativ
schwach ist, wie in F i g. 3 dargestellt ist, dann kann der
Empfangsteil mit einer als Adapter dienenden Vorrichtung 23 zur Lichtverstärkung versehen werden; hierzu
kann z. B. eine Bildverstärkerröhre hinter der Objektivlinse 6 verwendet werden.
Weiterhin kann eine Infrarotstrahlungsquelle als Lichtquelle 5 in dem Sendeteil benutzt werden, während
als Adapter im Empfangsteil eine Vorrichtung zur Lichtumwandlung eingesetzt werden kann, die nichtsichtbares Licht in sichtbares Licht umwandelt; dazu
eignet sich beispielsweise eine Bildwandlerröhre.
Weiterhin kann als Lichtquelle 5 im Sendeteil ein Laseroszillator eingesetzt werden, während eine Vorrichtung
zur Lichtumwandlung, die nicht-sichtbares in sichtbares Licht umwandelt, wie z. B. eine Bildwandlerröhre,
zum Schutz der Augen als Adapter im Empfangsteil eingesetzt werden kann. In diesem Fall kann
je nach Bedarf eine Lichtverstärkervorrichtung wie z. B. ein Bildverstärker in Kombination mit einem
Lichtverstärker benutzt werden.
Im folgenden soll F i g. 4 erläutert werden, die eine
weitere Ausführungsform der Erfindung darstellt; bei ihr wird ein piezoelektrisches Element als Ablenkeinrichtung
für den Lichtstrahl statt des drehbaren, vielflächigen Spiegels verwendet, wie er oben beschrieben
wurde.
Der Lichtstrahl 11 von der Lichtquelle 5 wird durch die Objektivlinse 6 geführt und an dem ebenen reflektierenden
Spiegel 9 reflektiert; anschließend wird er zweidimensional an einer vertikalen Ablenkeinrichtung
24 und einer horizontalen Ablenkeinrichtung 25 unter Verwendung eines elektrischen Deformationselementes,
wie z. B. eines piezoelektrischen Elementes, entwikkelt;
danach wird der so entwickelte Lichtstrahl an dem reflektierenden Spiegel 10 reflektiert und anschließend
so, wie es im Zusammenhang mit der vorherigen Ausführungsform erläutert wurde, zu den Augen 18 eines
Beobachters geführt.
Der Aufbau der vertikalen Ablenkeinrichtung 24 und der horizontalen Ablenkeinrichtung 25, die piezoelektrische
Elemente verwenden, ist in F i g. 5 dargestellt. Mit anderen Worten zeigt F i g. 5 die vertikale Ablenkeinrichtung
24 nach F i g. 4, wobei jedoch die horizontale Ablenkeinrichtung 25 den gleichen Aufbau hat, wie
er in F i g. b dargestellt ist Hierbei wird der durch die Objektivlinse 6 geführte Lichtstrahl 11 an einem reflektierenden
Spiegel 27' reflektiert, der auf der Oberfläche einer Seite einer Elektrodenplatte 27 des piezoelektrischen
Elementes 26 vorgesehen ist; das so reflektierte Licht wird dann an einem, dem Spiegel 27' gegenüber-
reflekäert,
Abtenketnrich-
oad SS
,Bigigere Mate zwxsc&en
reflektieren-Warn auf die Qewinii
<L h, die durch wird der Lichtstrahl 11 in vertikaler Richtung
entwickelt. Das so entwickelte Licht wird an der horizontalen Ablenkeinrichtung 25 in F i g. 4, die der in
F i g. 5 gezeigten entspricht, zweidimensional entwikkelt; anschließend wird das an dem reflektierenden
Spiegel 10 reflektierte Licht durch die Okularlinse 8 auf das Okular 7 gegeben und auf der Netzhaut des Beobachters
18 zweidimensional entwickelt, wie es oben unter Bezugnahme auf F i g. 2 erläutert wurde.
ίο In F i g. 6 ist eine Ausführungsform des Systems zur
Übermittlung von Bildern nach der Erfindung dargestellt die zur Übertragung eines Farbbildes geeignet
ist; hierbei ist in dem Übertragungsteil 1 eine Lichtquelle 30 vorgesehen, die lichlausstrahlende Elemente R, G
und B enthält, welche die drei Grundfarben ausstrahlen; diese Lichtquelle 30 ersetzt die Lichtquelle 5 im
Sendeteil 1 nach Fig. 1. Die drei lichtausstrahlenden
Elemente der Lichtquelle 30 sind, von vorne gesehen, Seite an Seite angeordnet; ihr Licht wird durch ein
Dreigrundfarbensignal helligkeitsmoduliert, das von einer Fernsehkamera, einm Video-Bandaufnahmegerät
oder einer anderen Quelle von Videosignalen über einen Eingang 3 und einen Verstärker 4 zugeführt wird.
Das Licht der drei Grundfarben von der Lichtquelle 30, deren Licht durch das Dreifarbensignal helligkeitsmoduliert
ist wird zweidimensional als ein klares Farbbild auf der Netzhaut der Augen 18 eines Beobachters entwickelt
als würde es sich im Raum in Richtung des Sendeteils 1 befinden.
Wenn eine Diffusorplatte 31 vor der Lichtquelle 30 aus den drei Farben abstrahlenden Elementen im Sendeteil
1 vorgesehen wird, so ergibt sich ein besserer Farbmischeffekt d. h. das gewonnene Farbbild, wie es
von den Augen eines Beobachters erfaßt wird, hat nahezu die natürlichen Farben.
Bei allen vorgenannten Ausführungsformen wird das Bild im Empfangsteil 1 z. B. in einem Zeilen und Spalten
aufweisenden Raster, ähnlich wie ein Fernsehbild auf dem Bildschirm eines üblichen Fernsehempfängers,
wiedergegeben. Die Helligkeit der einzelnen Bildsignale (z. B. Raster-Bildpunkte oder Bildzeilen) wird jeweils
durch den Videoverstärker 4 im Sendeteil 1 gesteuert Die Lage der einzelnen Videosignale (z. B. Raster-Bildpunkte
oder Bildzeilen) wird jeweils durch die drehbaren vielflächigen Umlenkspiegel 12 und 13 bzw. die piezoelektrischen
Einrichtungen 24 und 25 beeinflußt welche ihrerseits wiederum durch die Schaltung zur Abtrennung
des Synchronisiersignals 15 und den Antriebsverstärker 16 gesteuert werden.
Zum Beispiel wird bei den Ausführungsformen nach den F i g. 1, 3 und 6 der vielflächige Umlenkspiegel 12
direkt durch den Motor 17 angetrieben, wohingegen der vieiflächige Umlenkspiegel 13 durch den Motor 17
Ober einen mit gestrichelten Linien gezeichneten ScfaaeA«affin<rif^ anffitriefcea^wffdtsedaft!
zahl des Spiegels Kj * " _
Spiegels 12 iSU Sd e|ner sole&en Ante«;
stell beide SpiE£§cILll
zahl des Spiegels Kj * " _
Spiegels 12 iSU Sd e|ner sole&en Ante«;
stell beide SpiE£§cILll
die gesQricbeilicatstnibl
11 wegoog eines
darcbden
foe abgetastet
darcbden
foe abgetastet
!geführten Lichtstrahl wird zweckmäßigerweise so isgelegt, daß ihre Drehzahl und Phasenlage mit der
ister-Bildpunktaufnahmefrequenz und Aufnahmephanlage übereinstimmen bzw. dieser entsprechen, damit
is Bild richtig wiedergegeben wird.
Hierzu 5 Blatt Zeiclmuncen
Claims (6)
- Patentansprüche:^ I. System zur Übermittlung von Bildern, bei dem das zu übertragende Bild abgetastet und mit dem so erhaltenen Videosignal ein Lichtstrahl in seiner Helligkeit moduliert und von einem Sendeteil aus auf ein Empfangsteil gerichtet wird, wo der Lichtstrahl mittels einer Ablenkeinrichtung, die von aus dem empfangenen helligkeitsmodulierten Lichtstrahl gewonnenen Synchronisiersignalen gesteuert wird, eine horizontale Ablenkung erfährt, dadurch gekennzeichnet, daß nur der Sendeteil (1) eine den helligkeitsmodulierten Lichtstrahl aussendende Lichtquelle (5, 30) und der Empfangsteil (2) ein Okular (7) zur unmittelbaren Betrachtung des empfangenen, helligkeitsmodulierten Lichtes aufweisen, wobei der Lichtstrahl (11) im Empfangsteil (2) zuvor nicht nur horizontal sondern durch eine weitere Ablenkeinrichtung (13, 24), gesteuert durch die Synchronisiersignale, auch vertikal abgelenkt wird.
- 2. System zur Übermittlung von Bildern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (30) die drei Grundfarben abgebende Strahlungselemente (R. G, B) aufweist, wobei der Lichtstrahl (II) von dem Dreigrundfarbensigna) als Farbbildsignal helligkeitsmoduliert wird.
- 3. System zur Übermittlung von Bildern nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtungen einen vertikalen, drehbaren, vielflächigen Umlenkspiegel (13) und einen horizontalen, drehbaren, vielflächigen Umlenkspiegel (12) aufweisen, die sich synchron mit dem Videosigna! drehen.
- 4. System zur Übermittlung von Bildern nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtungen elektrische Deformationselemente (26) aufweisen, die durch eine mit dem Videosignal synchronisierte Spannung gesteuert werden.
- 5. System zur Übermittlung von Bildern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiersignale durch ein photoelektrisches Umwandlungselement (14) in dem helligkeitsmodulierten Lichtstrahl (11) erfaßt und durch eine Schaltung (15) abgetrennt werden.
- 6. System zur Übermittlung von Bildern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangsteil (2) zur Erfassung des Lichtstrahls (11) vom Sendeteil (1) mit einer Teleskoplinse (23) versehen ist
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