DE450454C

DE450454C - Verfahren zur elektrischen Bilduebertragung

Info

Publication number: DE450454C
Application number: DEC36920D
Authority: DE
Original assignee: Clausen & Von Bronk
Current assignee: Clausen & Von Bronk
Priority date: 1925-07-08
Filing date: 1925-07-08
Publication date: 1927-10-15
Also published as: FR618960A; FR39751E; GB374015A; NL19841C; FR38530E; GB277761A; US2072658A; US1670757A

Description

Verfahren zur elektrischen Bildübertragung. Die Schwierigkeiten, die sich einer sehr schnellen elektrischen Bildübertragung bisher entgegenstellten, und die zahlreichen Vorschläge zur Beseitigung dieser sind aus der Spezialliteratur und aus Patentschriften hinreichend bekannt, so daß hier im einzelnien auf die Nachteile der bisherigen Anordnungen nicht eingegangen zu werden braucht.
Zwar bieten die Umwandlung der Bildelemente in elektrische Pulsströme mittels Photozellen und die Übertragung dieser Impulse längs Leitungen oder drahtlos mittels Trägerwellen sowie eine völlig ausreichende Lichtsteuerung am Empfänger der heutigen Hochfrequenz- und Verstärkertechnik keine Schwierigkeiten mehr. Jedoch sind die Bildzerlegung am Sender und die synchrone Zusammensetzung der Bildelemente am Empfänger die Klippen, an denen die technische Durchbildung einer brauchbaren Apparatur zur Moment-Fernphotographie oder gar zum elektrischen Fernsehen scheiterte: Die vorliegende Erfindung betrifft einneues Verfahren und eine neue Einrichtung zur schnellen Zerlegung eines Bildes in seine einzelnen Flächenelemente und zur synchronen Zusammensetzung der Bildelemente am Empfänger. Zu diesem Zweck wird zur Bildzerlegung und Wiederzusammensetzung nicht wie bei den bisher bekannten Verfahren ein hewegter Lichtstrahl oder eine mechanische Abtastvorrichtung verwendet, sondern stillstehende Gitter, deren Stäbe nacheinander elektrisch gesteuert werden. Je zwei solcher Gitter werden am Sender und am Empfänger angeordnet und synchron mit den gleichen Frequenzen gesteuert. Das Licht des zu übertragenden Bildes wird dabei durch die beiden Gitter des Senders geleitet, bevor es, zur Photozelle gelangt. Ebenso werden die Strahlen der von den elektrischen Impulsen der Photozelle beeinflußten Lichtquelle des Empfängers durch die dort angeordneten beiden Gitter geleitet und von diesen in gleicher Weise gesteuert. Zu dieser Steuerung wird das bekannte Keusche Phänomen der elektrischen Doppelbrechung benutzt, in der Weise, daß die Gitterstäbe die Kondensatorplatten einer Kerrzelle bilden, wobei aber Vorsorge getroffen wird, daß die einzelnen Kondensatorplatten nacheinander elektrisch beeinflußt werden. Durch den Kerrelekt kann dann erreicht werden. daß sowohl die horizontalen als auch die vertikalen 'Bildreihen nur nacheinander durch die Kerrzelle bindurchtreten. Ist dabei die Frequenz der elektrischen Beeinflussung des einen Gitters vielfach größer als die des zweiten, senkrecht dazu stehenden Gitters, so wandert der jeweilige Kreuzungspunkt der Bildreihen über 'die ganze Bildfläche und zerlegt somit das Bild punktweise.
Auf der Zeichnung ist in Abb. r zur Erläuterung der Erfindung das Prinzip der Bildzerlegung mittels Kerrzelle schematisch dargestellt. -Von der durch den Pfeil r angedeuteten Bildebene gehen parallel gemachte Lichtstrahlen durch den Polarisator 2, das Vertikalgitter 3, das Horizontalgitter .4 und den Analysator 5 der Kerrzelle hindurch und werden mittels der Linse 6 zum Brennpunkt 7 gebrochen. Beim Sender befindet sich hier die Photozelle, die in an sich bekannter Weise die Lichtwirkungen in elektrische Stromunterschiede umformt, so daß diese in ebenfalls bekannter Weise mittels Leitungen oder drahtlos zur Empfangsstation übertragen werden können.
Die Empfangsstation besitzt, wie bereits erwähnt, eine ebensolche Kerrzelle mit den beiden Gittern 3 und 4, wie in Abb. i'dargestellt. Der Unterschied zwischen dem Sender besteht lediglich darin, daß am Empfänger in dem Brennpunkt 7 der Linse 6 statt einer Photozelle eine Lichtquelle (beispielsweise eine P-unkt-ZVolfram-Lamp,e) angeordnet ist, die von den ankommenden Photoströmen des Senders beeinflußt werden kann. Als solche Lichtbeeinflussungsvorrichtung kann am Empfänger bei 7 eine weitere Kerrzelle angeordnet sein, die natürlich die übliche, bekannte Ausführungsform haben kann, da sie hier nur die Aufgabe hat, eine starke Lichtquelle mittels der vom Sender kommenden Photoströme zu steuern. Die derart bei 7 des Empfängers in ihrer Intensität veränderten Lichtstrahlen werden durch die Linse 6 parallel gemacht und gehen durch den Nikol 5 hindurch. Dieser -wirkt beim Empfänger als Polarisator. Dann passieren die Strahlen die beiden Gitter 4 und 3 und Niko12, der nun als Analysator wirkt, und gelangen zu dem Schirm r. Da die Gitter 4 und 3 des Empfängers synchron mit den Gittern 3 und 4 des Senders elektrisch gesteuert werden, hat der jeweilige Kreuzungspunkt des Empfängers stets die gleiche räumliche Lage wie der des Senders und läßt daher nur die dem Originalbilde entsprechenden Lichtintensitäten an diesen Stellen zu dem Auffangschirm i gelangen.
Bei dem rein schematischen Beispiel der Abb. r ist !das Dielektrikum zwischen den Kondensatorplatten (z. B. -Nitrobenzol) fortgelassen. und der Übersichtlichkeit wegen sind auch nur je sechs Kondensatorplatten dargestellt. Natürlich sind für die Bildzerlegung weit mehr Platten erforderlich. So müssen beispielsweise bei einer Zerlegung in ro ooo Punkte die beiden Gitter je ror Platten besitzen, was sich jedoch technisch bei -:leinen Plattenabständen leicht ausführen läßt. «-obei das durch die engen Schlitze entstclicnde feine Raster den grol;en Vorteil besitzt, daß zur Erzielung des Kerreffektes nicht zri hohe Spannungen an den Kondensatoren erforderlich sind. Die Polarisatoren bzw. Analysatoren 2 und 5 der herrzelle bestehen zweckmäßig nicht aus natürlichem Kalkspat, sondern aus den künstlichen Kristallen von 1Vatriumnitrat (N atronsalpeter), die einen höheren Brechungsexponenten besitzen und neuerdings in sehr großen cinwandsfreien Stücken technisch hergestellt werden können.
Wenn am Empfänger bei 7 der Abb. r zur trägheitslosen Lichtsteuerung ebenfälls eine Kerrzelle verwendet wird, kann der Analysator dieser Zelle oder der Polarisator 5 der Bildzerlegungs-Kerrzelle in Fortfall kommen, da das aus der Kerrzelle 7 kommende Licht bereits polarisiert ist.
In Abb. z ist, ebenfalls schematisch, die elektrische Verbindung eines der Steuergitter mit einer Wechselstromquelle dargestellt.
Das Plattenpaket a ist direkt mit dem einen Pol der Wechselströmquelle U% leitend verbunden. Von dem anderen Pol der Wechselstromquelle W geht die Leitung nicht direkt zu den Platten des anderen Paketes, sondern über Spulen oder Widerstände c, d, e, f, deren Größe verschieden abgestuft ist. Nur bei der Zuleitung b zur ersten Platte dieses Systems kann ein solcher Widerstand fehlen. Es ist nun ersichtlich, daß innerhalb einer Periode des Wechselstromes W die einander gegenüberstehenden Kondensatorplatten zweimal, und zwar mit entegengesetztem Vorzeichen, geladen werden.' Es wird also, sieht man zunächst von den Widerständen c, d, e, f ab, die optische Wirkung des elektrischen Feldes, da die Doppelbrechung des Di,elektriktuns von der richtigen Einstellung der Polarität an den Kondensatorplatten abhängt, in der einen Halbperiode die paarigen und in der zweiten Halbperiode die unpaarigen Schlitze optisch öffnen. Die jeweilige falsch,: Feldrichtung bei der einen Hälfte der Schlitze macht dabei nichts aus, da diese keine optische Offnung der Schlitze, auf die es allein ankommt, herbeiführt. Selbstverständlich müssen die Polarisatoren und Analysatoren der Kerrzellen so eingestellt werden. daß bei unbeeinflußten Kondensatoren kein Licht durch das System geht.
Die Beeinflussung der einzelnen Platten der Kondensatoren geschieht aber, da die Widerstände c, (l, e, f eine Phasenverschiebung verursachest, nicht gleichzeitig, sondern mit einer zeitlichen Verschiebung. Diese hängt von. der Größe der eingeschalteten Wechselstromwiderstände b, c, il, e, f ab. Um die Amplitude der Spannung an den einzelnen Kondensatorplatten annähernd gleich zrs halten, können außer den Ohmschen noch induktive Widerstände in die Leitungen zu deal Kondensatorplatten eingeschaltet werden. Es ist auch nicht erforderlich, alle Kapazitätsflächen einander gleich zu machen. Ferner kann es zweckmäßig sein, die Kurve des Rtechselstromes zu verzerren. Die Verzerrung des Wechselstromes, um wirksame Spannungsspitzen zu erzielen, kann in an sich bekannter Weise erfolgen, wie z. B. durch Hinzufügung von Eisenspulen oder Kathodenröhren, bei denen man auf den geeigneten Punkt der Charakteristik arbeitet. Ferner ist es möglich, um eine zweckmäßige Form der Wechselspannungskurve zu erzielen, nicht eine einwellige Spannung zu verwenden, sondern eine mehrwellige, z. B. die Kombination einer Grundwelle mit der dritten Harmonischen, wobei bekanntlich eine eckige Spannungskurve erzielt wird.
Es ist bereits erwähnt, daß die Frequenz des einen Gitters, beispielsweise des Gitters .1, ein Vielfaches der Frequenz sein muß, mit der das Gitter 3 - beeinflußt wird. Beträgt die Frequenz des Gitters 3 beispielsweise 50 pro Sekunde, und die Plattenanzahl rund aoo, so kann die eine Frequenz zoomal größer, also 50oo, sein. Diese Frequenzen könnest, um einen Synchronismus zu erzielen, sowohl die Gitter des Senders als auch die Gitter des Empfängers steuern. Selbstverständlich können zur Ausführung der Erfindung alle bisher bekannten übrigen Einrichtungen der Phototelegraphie und Hochfrequenztechnik hinzugezogen werden, insbesondere können die aus der drahtlosen Telephonie mit Röhrensendern gemachten Erfahrungen über die Verwendung von Trägerfrequenzen mitberücksichtigt werden. Wesentlich für den Erfindungsgedanken -ist, daß die Amplitude der -Steuerschwingungen eine genügende und für die einzelnen Zellenschlitze annähernd gleich große ist, was gegebenenfalls auch durch. induktive starke Kopplung der einzelnen Kreise an die Spannungsquelle erreicht werden kann. Die Kondensatorplatten können zweckmäßig, damit sie möglichst wenig Licht absorbieren, aus ganz dünnen Lamellen, z. B. beiderseitig mit einem galvanischen Überzug versehenen Glimmerstreifen, bestehen.
Um eine leichte Leitungsführung zu ermöglichen, können die Kondensatorplatten, wie aus der Abb. 2 ersichtlich, an den äußeren Kanten strahlenförmig gebogen oder ririt Ansätzen versehen sein.
Es ist nicht in allen Fällen erforderlich; daß die Steuerung der Gitter, sei es auf beiden Stationen oder nur auf einer Station, rein elektrisch erfolgt. Es kann zweckmäßig sein, die zwei verschobenen elektrischen Spannungen an den Gitterplatten durch zwei rotierende Schalter, die zwangläuf g miteinander gekoppelt sind, anzulegen.
Es ist auch nicht unbedingt erforderlich, daß die Steuerspannungen für die Gitter mit übertragen werden. \-lan kann auf der Empfangsseite den Synchronismus durch ernpirisches Einstellen der Apparatur herstellen, indem man, ähnlich wie bei der drahtlosen Telegraphie, mit Hilfsfrequenzen am Empfängef tinen bestimmten Ton einstellt und die Steuerfrequenz für die Empfangsgitter so lange einreguliert, bis das Bild scharf erscheint.
Die Gitter brauchen nicht senkrecht zueinander angeordnet werden, sondern es kann vorteilhaft sein, die Gitter schiefwinklig zu kreuzen. Das Bildraster erhält dann die in Abb.3 dargestellte Form, bei der die einzelnen Flächenelemente eine rhombenförmige Gestalt haben. Bei Verwendung derartig angeordneter Kondensatorplatten ist eine geringere Drehung der Polarisationsebene durch die an den Platten vorhandenen Spannungen erforderlich.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur elektrischen Bildübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zerlegung oder Zusammensetzung des Bildes eine aus mehreren dünnen Schichten eines optisch veränderlichen Mediums bestehende Lichtsteuerzelle benutzt wird, deren einzelne Schichten durch elektrische Spannungen zeitlich nacheinander in ihren optischen Eigenschaften verändert werden.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Gitter zur Zerlegung und Zusammensetzung des Bildes Kondensatorplatten benutzt werden, zwischen denen das hindurchtretende polarisierte Licht des Bildes nach dem Kerreffekt durch elektrische Doppelbrechung gesteuert wird.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gekreuzte Gitter verwendet werden, die mit verschiedenen Frequenzen gesteuert werden. q.. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Sender und Empfänger gleichartige Gitteranordnungen besitzen und die Empfangsgitter synchron mit -den Frequenzen der Sendergitter gesteuert werden. 5. Verfahren nach Anspruch i bis 4., dadurch gekennzeichnet, daß die Gittersteuerung durch rotierende Schalter erfolgt, die die elektrische Steuerspannung an die Kondensatorplatten einzeln und nacheinander anlegt. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierenden Schalter zwangläufig miteinander gekoppelt sind. 7. Verfahren nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Gittersteuerung durch verschobene elektrische Phasen erfolgt. B. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Verschiebung der Steuerspannungen für .die Kondensatorplatten durch- Einschaltung von Widerständen verschiedener Größe hervor-,gerufen: wird. g. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung annähernd gleicher Spannungsamplituden an den einzelnen Belegungen der Kondensatoren Obmsche Widerstände und induktive Widerstände in Serie geschaltet sind. io. Einrichtung nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Kondensatorplatten abgestuft ist. i i. Einrichtung nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, da.ß die Kondensatorplatten mit Ansätzen versehen oder strahlenförmig nach außen gebogen sind, um bei kleinstem Abstand eine leichte Leitungsführung zu gestatten. r2. Verfahren nach Anspruch i bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerfrequenzen am Sender erzeugt werden und zur Betätigung sowohl der eigenen Gitter als auch der Gitter der Empfangsstation dienen. 13. Verfahren nach Anspruch i bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerfrequenzen am Empfänger durch Hilfsschwi bgungen nach Art des in der drahtlosen Telegraphie bekannten Oberlagerungsempfanges erzeugt werden. 14- Verfahren nach Anspruch i bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß die Gittersteuerung des Senders nach dem Verfahren gemäß Anspruch 5 und 6 durch rotierende Schalter und die Gittersteuerung des Empfängers geniiiß Anspruch 7 durch phasenverschobene Spannungen erfolgt. r5. Einrichtung nach Anspruch i bis cl, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorplatten der beiden gekreuzten t bitter nicht senkrecht, sondern schiefwinklig zueinander angeordnet sind. 16. Einrichtung nach Anspruch i bis :.1. dadurch gekennzeichnet, daß als optische Polarisatoren und Analysatoren künstliche Itristalle von Natriuninitrat (Natronsalpcter) %,erwendet werden.