DE739803C - Verfahren zur elektrischen Bilduebertragung und zum Fernsehen - Google Patents

Description

Die Güte der empfangenen Bilder ist grundsätzlich einerseits durch die Feinheit der Bildzerlegung (ZaJiI der Bildpunkte) und durch die Zahl der in 1 Sekunde zerlegten und gesendeten Bilder (Bildwedbselzahl) bestimmt, anderseits durch die Fähigkeit der Sende-, Übertragungs- und Empfangseinrichtungen, die Tönungen des Originals im empfangenen Bilde getreu wiederzugeben und die Lichtübergänge des Originals im empfangenen Bilde nicht zu verändern. Damit die Lichtübergänge der übertragenen Bilder durch Einwirkung der elektrischen Übertragungsrichtungen nicht sichtbar verwischt werden, müssen diese Einrichtungen das ganze Band von Bildfrequenzen bis zu der maximalen BiIdinhaltsfnequenz mit praktisch gleicher Dämpfung übertragen. Diese maximale Bildinhaltsfrequenz ist durch den Durchmesser des BiIdzierlegungsstra'hles und die Zerlegungsgesdiwindigkeit, d.h. bei den Systemen mit konstanter Zerlegungsgeschwindigkeit durch die Zerlegungsfeinhleit und Bildwechselzathl, festgelegt. Mit Rücksicht auf die ungedämpfte Übertragung dieser maximalen BiIdirihaltsfriequenz muß die gesamte Übertragungseinrichtung bemessen werden. Bei genügender Zerlegungsfeinheit und Bildwechselzahl ist die maximale Bildinhaltsfrequenz bereits so hoch, daß sie zur Benutzung der ultrakurzen Trägerwellen oder zur Benutzung sehr kostspieliger Spezialkabel führt.

Man bemühte sich bereits früher, jedoch bisher ohne besonderen Erfolg, die maximale Bildinhaltsfrequenz oder die Modulationsbandbreite unter Aufrechterhaltung der Bildgüte herabzusetzen,- es wurde z. B. festgestellt, daß bei der Geschwindigkeitsmodulation keine merkbare Verkleinerung der Modulationsbandbreite zustande kommt. Außerdem hat die Geschwindigkeitsmodulation den Nachteil, daß die Bildwiedergabe nicht linear ist. Die kombinierte Geschwindigkeits- und Helligkeitsmodulation hebt in gewissen Grenzen diesen Machteil auf, ermöglicht jedoch keine Herabsetzung der Modulationsbandbreite. Dagegen bietet das Verfahren laut der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit, entweder beim Aufrechterhalten der Bildgüte die maximale Bildinhaltsfrequenz herabzusetzen und damit den Übertragungskanal enger zu machen und besser auszunutzen oder Bilder mit höherer Bild-

gute bei gegebener Übertragungskanalbreite zu übertragen.

Die mit Rücksicht auf die maximale Bildinhaltsfrequenz bemessenen Bildsende-, Übertragungs- und Empfangseinrichtungen werden bei den bisher bekannten Verfahren in dieser Hinsicht nur bei der Zerlegung der kontrastreichsten Teile des Bildes voll ausgenutzt. Wenn sich also in diesen Teilen die Zerlegungsgeschwindigkeit im Sender und die Zusammensetzungsgeschwindigkeit im Empfänger automatisch verkleinern könnte, brauchte man das Übertragungssystem nur für eine kleinere maximale Bildinhaltsfrequenz zu bemessen, ohne daß die Bildgüte dadurch berührt wäre.

Die Kontrastreichheit eines Bildteils läßt sich durch die Zahl der Kontraste in diesem Bildteil definieren. Es wäre sehr schwierig oder gar unmöglich, die Zerlegungsgeschwindigkeit durch diese Eigenschaft der Bildteile zu regeln. Die Grundidee des Verfahrens nach der Erfindung liegt in der Annahme, daß man eine Herabsetzung der maximalen Bildinhaltsfrequenz dadurch erhält, daß man die Zerlegungs- und Zusammensetzungsgeschwindigkeit durch den Absolutwert des Differentialquotienten des Zeitverlaufes der Photozellenströme regelt. Unter diesem Differentialquotienten versteht man das Verhältnis des Photozellenstromzuwachses in einer unendlich kurzen Zeit (dif) zu diesem

unendlich kurzen Zeitintervall (dt), d. h. -~ .

Die Abhängigkeit der Zerlegungs- und Zusammensetzungsgeschwindigkeit von dem Absolutwert des genannten Differentialquotienten kann z." B. linear sein, so daß die Zerlegungsgeschwindigkeit und die Zusammensetzungs- geschwindigkeit mit zunehmendem Absolutwert des Differentialquotienten linear abnimmt von der Größe c_max, die einer gleichmäßigen Helligkeit der ganzen Bildfläche entspricht, bis zur Größe c_mi_n, die dem maximalen Absolutwert des Differentialquotienten der Photozellenstromzeitfunktion entspricht, welcher wiederum durch den Strahlquerschnitt und durch die Geschwindigkeit c_mi-„ gegeben ist. Eine solche Abhängigkeit wird z. B. dadurch erzielt, daß im Bildsender aus den durch Bildabtastung gewonnenen Photozellenströmen mittels einer geeigneten Einrichtung elektrische Spannungen erzeugt werden, welche dem "Absolutwert des Differentialquotienten des Zeitverlaufes dieser Ströme proportional sind. Durch diese Spannungen wird das die Zerlegungsbewegung des Abtaststrahles bewirkende Gerät beeinflußt und damit die Zerlegungsgeschwindigkeit so gesteuert, daß bei schnellen Änderungen der Photozellenströme, bei denen der genannte Absolutwert des Differentialquotienten größer wird, sich die Zerlegungsgeschwindigkeit linear verkleinert. Weil der Photozellenstromzeitverlauf übertragen und im Bildempfänger empfangen wird, kann durch den Absolutwert des Differentialquotienten der empfangenen Bildströme die Zusammensetzungsgeschwindigkeit im Bildempfänger auf die gleiche Weise geregelt werden, wie die Zerlegungsgeschwindigkeit im Sender durch den Absolutwert des Differentialquotienten der Photozellenströme geregelt wird, wodurch dann auch die ZusammensEtzungsgeschwindigkeit mit dem letztgenannten Absolutwert linear abnimmt. Die Synchronisierung der Empfänger mit dem Sender längs der Zeilen wird also automatisch dadurch erreicht; außerdem werden noch Synchronisierimpulse gesendet, die nach vollendete:Abtastung jeder Zeile den gleichzeitigen Anfang der Abtastung der nächsten Zeile und nach Ablauf jedes Bildabtastintervalls das gleichzeitige Einsetzen der Abtastung des nächsten Bildes im Sender und im Empfänger bewirken. Bei der Bildübertragung nach der Erfindung ändert sich also die Abtastgeschwindigkeit. Streicht der Abtaststrahl über einen Lichtkontrast, so beginnt der Photozellenstrom anzusteigen oder abzufallen; nach der zeitlichen Steilheit dieses anfänglichen Anstiegs bzw. Abfalls verringert sich jedoch augenblicklich die Abtastgeschwindigkeit und dadurch die zeitliche Steilheit des Stromanstiegs usw., bis sich ein Gleichgewicht einstellt. Diese Abtastgeschwindigkeitsänderungen im Sender geben so rasch vor sich, daß eine Benutzung trägheitsloser Abtastvorrichtung, vorzugsweise mit elektronenoptischen Ablenkorganen, vorausgesetzt werden muß. Die Abtastdauer einer Zeile ist verschieden und hängt vom Inhalt der Lichtkontraste längs der Zeile ab.. Gleich nach vollendeter Abtastung einer Zeile wird ein Zeilensynchronisierimpuls übertragen und damit das gleichzeitige Einsetzen der Abtastung der nächsten Zeile bewirkt. Die für die Abtastung eines Bildes vorgesehene Zeit ist dagegen konstant und durch· die Anzahl der in ι Sekunde abzutastenden Bilder festgelegt. Damit ein Bild mit zahlreichen Lichtkon-.trasten bei den dadurch bedingten Abtastgeschwindigkeitsverzögerungen während dieser Zeit vollständig abgetastet wird, muß c_maz größer sein als die konstante Abtastgeschwindigkeit bei gleicher Bildabtastdauer, so daß ein Bild ohne Lichtkontraste vor dem Ablauf der normalen Bildabtastdauer abgetastet ist. Die Abtastung des nächsten Bildes fängt jedoch erst mit dem Bildsynchronisierimpuls an, der jeweils nach dem Ablauf der Zeit gegeben wird, die die Abtastung des Bildes mit konstanter Bildabtastdauer dauern würde.

Die Intensität des Zusammensetzungsstrahles im Empfänger wird durch die übertragenen Bildinhaltströme geregelt, der der zeitlichen Folge nach durch die veränderliche Abtastgeschwindigkeit beeinflußt sind. Die durch veränderliche Zusammensetzungsgeschwindigkeit bedingten Helligkeitseinflüsse im Empfänger werden kompensiert.

Die Arbeitsweise des Verfahrens laut der

ίο Erfindung geht aus dem- Beispiel nach den Abb. ι bis 5 hervor, das einfachheitshalber für den Kurzschlußversuch, also ohne Fernübertragungseinrichtungen, z. B. drahtlosen Sender, gezeichnet ist. In den Abb. 1 bis 3 ist der Bildsender, in den Abb. 4 und 5 der Bildempfänger daxgestellt. Abb. 1 zeigt ein bekanntes trägheitsloses Bildzerlegungsgerät, Abb. 2 das Gerät zur Erzeugung der die Verzögerungen der Bildzerlegung bewirkenden Spannungen, Abb. 3 das Gerät zur Bewegung des Bildzerlegungsstrahles, Abb. 4 das Gerät zur Erzeugung der die Verzögerungen der Bildzusaminensetzung bewirkenden Spannungen und Abb. 5 das Gerät zur Bewegung des Bildzusammensetzungsstrahles. Die mit gleichen Zahlen bezeichneten Klemmen 11 bis 33 dieser Abbildungen sind miteinander verbunden.

Das Bild des auf dem trägheitslosen Schirm 5 (Abb. 1) einer Braunschen Röhre Bv leuchtenden Punktes wird auf bekannte Weise auf den Film, der sich mit einer konstanten GeschwindigkeitVp bewegt,, projiziert. Das durch den Film durchgelassene Licht fällt auf leine photoelektrische Zelle, in der dadurch elektrische Ströme entstehen. Weil der SchirmS trägheitslos ist, d.h. praktisch keine Nachleuchten besitzt, ist die Größe der bei der Bildzerlegung entstandenen Photozellenströme in jedem Zeitpunkt der Lichtdurchlässigkeit des in diesem Zeitpunkt abgetasteten Bildpunktes proportional; obwohl bei der veränderlichen Zerlegungsgeschwindigkeit die Zeitfunktion der Photozellenströme nicht denselben Verlauf aufweist wie dip Funktion der Lichtdurchlässigkeit längs einer 'Bildzeüe, drücken jedoch die momentanen Größen der Photozellenströme die Lichtdurchlässigkeit der entsprechenden Bildpunkte aus. Diese Photozellenströme werden im Verstärker Z (Abb. 2) verstärkt und dann zu dem Empfänger oder Empfängern drahtlos oder durch Kabel oder, wie im Schema dargestellt, über eine Leitung 20, 21 übertragen. Der Verstärker Z ist amplitudengetreu und bis zur maximalen, durch die Zerlegungsgesdhwiadigkeitc_OTflx und den Durchmesser des Zerlegungsstrahles gegebenen Bildinhaltsfrequenz frequenzunabhängig; das Übertragungssystem (Leitung oder drahtloser Sender und Empfänger) braucht nur bis zur maximalen, laut der Erfindung herabgesetzten Bildinhaltsfrequenz frequenzunabhängig zu sein.

Die Ablenkplatten, die an die mit k_x (Abb. 1) und Pfeilen bezeichneten Zuleitungen angeschlossen sind, besorgen die Zeilenzerlegung des Bildes mit der Geschwindigkeit Cp durch die Ablenkung des Zerlegungsstrahles. Die Zerlegungsgeschwindigkeit ist im allgemeinen veränderlich und wird durch das in Abb. 3 dargestellte Gerät geregelt. Nur wenn die zerlegte Zeile eine gleichmäßige Lichtdurchlässigkeit besitzt, z. B. in den dunklen Streifen zwischen zwei Bildern, dann ist die Zerlegungsgeschwindigkeit konstant und besitzt den höchsten Wert c_max; ein Bild ohne Lichtkontraste wird also am schnellsten zerlegt; dagegen wird die Zerlegung eines kontrastreichen Bildes- länger dauern. Weil jedoch bekanntlich das Zeitintervall für die Zerlegung jedes einzelnen Bildes konstant sein muß und i/n Sek. beträgt, z. B. ¹Z₂₅ Sek., wenn ti Bilder in 1 Sekunde zerlegt werden, muß die Zeit zur Zerlegung eines kontrastarmen Bildes kürzer sein als ι/ti Sek., damit für die Zerlegung des kontrastreichen Bildes, bei der sich die Zerlegungsgeschwindigkeit verkleinert, solche Zeitreserve vorhanden ist, daß es spätestens in i/n Sek. zerlegt wird. Das Verhältnis der Zeit 1//2 Sek. zur Zerlegungszeit 'eines Bildes ohne Kontraste wird durch den Begriff des Vorlaufskoeffizienten ρ ausgedrückt. Dieser Vorlaufskoeffizient ist das Verhältnis der höchsten Zerlegungsgeschwindigkeit c_max zu einer konstanten Zerlegungsgeschwindigkeit c_r, mit welcher das Bild in i/n Sek. zerlegt würde, d. h. ρ = c_max/c_r. Der Vorlaufskoeffizient muß also größer als 1 gewählt werden und wird bei gegebenem ti durch Einstellung von c_max mittels des in Abb. 3 dargestellten Gerätes definiert.

Die die vertikalen Ablenkungen des Zerlegungsstrahles bewirkenden Ablenkplatten, welche an die mit k_y (Abb. 1) und Pfeilen bezeichneten Zuleitungen angeschlossen sind, erhalten die Spannungsdifferenz der Kondensatoren C₆ und C₁₀ (Abb. 3). Die Verbindungsleitungien .zwischen den mit k_x,k_y (Abb. 1) bezeichneten Enden der Zuleitungen zu den Ablenkplatten der Röhre B₁- zu den anderen ixo mit k_x, ky ('Abb. 3) bezeichneten Enden dieser Zuleitungen sind einfachheitshalber nicht eingezeichnet. Die Spannung an dem Kondensator C₁₀ (Verfolgungskondensator) wächst beim konstanten Anodenstrom von L₈ linear an und würde allein die Bewegung des Leuchtfleckbildes auf dem Film mit der Geschwindigkeit Vf in der Richtung des Filmvorschubs (nach unten) erzeugen, was die relative Ruhe des Leuchtfleckbildes auf dem Bilde bedeutet (Verfolgung); die Spannung an dem Kondensator Cc (Zeilenschaltungskondensator) be-

wirkt die relative Bewegung des Leuchtfleckbildes auf dem Film in der entgegengesetzten Richtung (nach oben) mit der Geschwindigkeit Cp · r/s, wo r die Zeilenbreite und s die Zeilenlänge bedeutet. Die Tangente der relativen Bahn des Leuchtfleckbildes auf dem Film, dy-dx, bleibt also konstant, und bei einer gewissen Lage der Ablenkplatten gegen die Filmbewegungsrichtung werden die BiI-der in horizontale und parallele Zeilen zerlegt.

Bei der Zerlegung von Szenen, von unbewegten Bildern oder von ruckweise sich bewegenden Filmen kann die Braunsche Röhre im Sender wegfallen, und anstatt der Photozella kann eine trägheitslose Zerlegungseinrichtung, z. B. eine Sondenabtaströhre oder eine elektrisch speichernde Bildabtastvorrichtung, zu den Klemmen 31, 32 (Abb. 2) zugeschaltet werden, deren Kippgerät wiederum mit den Ausgangsleitungen k_y und Ic_x (vgl. Abb. 3) verbunden ist; dabei wird der Schalter POF von der eingezeichneten Lage/⁵/·' in die Lage OF umgelegt. Wenn zu der Zer- »5 legung ein mit elektrischer Bildspeicherung arbeitendes Abtastgerät verwendet wird, so ist es wegen der nicht konstanten Zerlegungsgeschwindigkeit notwendig, das bekannte Verfahren zu verwenden, welches in der zeitlichen Trennung der Belichtung des photoelektrischen Teils der Zerlegungseinrichtung von der Bildzerlegung besteht. Die mechanischen Abtasteinrichtungen können bei dem Verfahren nach der Erfindung, bei dem sehr rasche Abtastgeschwindigkeitsänderungen zustande kommen, ihrer Trägheit wegen nicht benutzt werden.

Die verstärkten Photozellenströme beeinflussen über C₁ mit Hilfe des Gitterwiderstandes R₁ das Steuergitter der Röhre L₁; der Anodenstrom von L₁ hat eine bestimmte kleine Intensität, die den dunklen Teilen des Bildes entspricht (die Trägerwelle des Senders, der die Bildströme zur Übertragung aufmoduliert werden können, ist dabei nicht vollkommen unterdrückt), und wächst während der Modulation bis zu einem Maximalwert, welcher dem maximalen Licht entspricht. Der Spannungsabfall an dem Widerstand R₂ genügt während der Zerlegung einer Bildzeile auch bei dem dunklen Bildpunkten entsprechenden Anodenstrom zur elektrischen Sperrung der gittergesteuerten Gasentladungsröhre T₁ (Abb. 3) oder einer anderen entsprechenden Entladungseinrichtung. Der Spannungsabfall an den Widerständen R₂ und R₃ (aber auch der Spannungsabfall an dem Widerstand R₃, der allein durch Entladung des Kondensators C₂ bei Zeilensynchronisierimpulsen entsteht, deren Erzeugung später geschildert wird) genügt bei dem dunklen Bildpunkten entsprechenden Anodenstrom während der Zerlegung eines Bildes zur Sperrung der gittergesteuerten Gasentladungsröhre T₂. In der Sekundärwicklung des differenzierenden Transformators Tr₁, dessen Primärwicklung mit dem Schirmgitter der Röhre L₁ verbunden ist, werden Spannungen induziert, die dem Differentialquotienten der Photozellenstromzeitfunktion proportional sind und die in den Röhren L₂ und Z.₃ doppelweggleichgerichtet werden, so daß der Spannungsabfall an R₄, dem Absolutwert des Differentialquotienten proportional ist. Durch diesen Spannungsabfall wird über C₃ die Steuergitterspannung der Röhre L^ dadurch der Ladestrom des Kondensators C₄ (Zeilenabtastkondensator) und dadurch auch die Zerlegungsgeschwindigbeit linear verkleinert. Gleichzeitig wird über das Potentiometer R₅, R₆ die Steuergitterspannung der Röhre L₅, dadurch der Ladestrom des Zeilenschaltungskondensators C₆ und damit der vertikale, nach oben gerichtete Zerlegungsverschub des Leuchtfleckbildes so vermindert, daß das Verhältnis dieser vertikalen und der horizontalen Zerlegungsgeschwindigkeit konstant bleibt. Nach der vollendeten Zerlegung einer Zeile wird bei dem der Dunkelheit (dunkle Seitenrahmen der Bilder) entsprechenden Anodenstrom der Röhre L₁ die Spannung an dem Zeilenabtastkondensator C₁ so groß, und dadurch rückt das Potential der Kathode der gittergesteuerten Gasentladungsröhre T₁ zu solchem negativeren Wert, daß die negative, durch den Spannungsabfall an R₂ dabei bedingte Gittervorspannung an T₁ nicht mehr zur Sperrung von T₁ genügt, so daß sich der Zeilenabtastkondensator C₄ über T₁ entlädt und der Strahl zum Zeilenbeginn zurückkehrt. Während der Entladung wird der Verstärker Z über den Leiter a so gesperrt, daß der Anodenstrom der Röhre L₁ und die Trägerwelle des Senders ganz unterdrückt wird (Zeilensynchronisierimpuls). Diese Sperrung wird durch die Zeitkonstante C₅ · R₉, die durch das Produkt der Größe des Kondensators C₅ und der Größe, des Widerstandes R$ gegeben ist, auf eine gewisse, immer gleiche Dauer verlängert, so daß alle Empfänger, wenn auch die Entladeströme durch ihre gittergesteuerten Gasentladungsröhren T₃ nicht ganz gleich dem Entladestrom, der durch T₁ im Sender fließt, sind, die nächste Zeile gleichzeitig mit dem Sender beginnen. Während der ganzen Dauer des Zeilensynchronisierimpulses fließt durch R₂ kein Strom, und T₁ ist nicht gesperrt. Die gittergesteuerte Gasentladungsröhre T₂ bleibt dabei durch den Spannungsabfall, welcher an R₃ von C₂ während des Zeilensynchronisierimpulses aufrechterhalten wird, gesperrt; erst nach der vollendeten Zerlegung des Bildes bei dem der

Dunkelheit entsprechenden Anodenstrom von L₁ (dunkle Streifen zwischen zwei Bildern) wird die Spannung an dem Zeilenschaltungskondensator C₆ so groß, und dadurch rückt das Potential der Kathode von T₂ zu solchem negativeren Wert, daß dabei die negative, durch den Spannungsabfall an R₃ bedingte Gittervorspannung an T₂ nicht mehr zur Sperrung von T₂ genügt, so daß sich auch der Zeilenschaltungskondensator C₆ über T₂ während des Zeilensynchronisierimpulses entlädt. Durch den Spannungsabfall an R₁₂ bei der Entladung über T₂ wird über C₇ und R₁₃ der Strom, welcher durch L₆ und R_xi fließt, kleiner, und damit wird über C₈ und R₁₅ ein positiver Impuls auf das Gitter der Röhre L₁₀ gebracht, deren Anodenstrom sonst Null ist. Dadurch lädt sich der Kondensator C₁₃ (Zeitintervallkondensator) auf eine solche Spannung, daß der Verstärker Z über den Leiter δ von neuem gesperrt wird. Der Anodenstrom von L₁ (und damit auch die Senderträgerwelle) wird Null (Bildwechselsynchronisierimpuls), die Sperrung von T₁ und T₂ wird aufgehoben, der Strahl kehrt zurück zum Anfangspunkt der ersten Zeile des eben zerlegten Bildes, und dieser Zustand bleibt so lange aufrechterhalten, bis über · L₇, T₃ und L₉ die Sperrung der gittergesteuierten Gasentladungsröhre^ aufgehoben wird und der Zeitintervallkondensator C₁₃ sich entlädt. - Das geschieht in jedem i/ß-Teil der Sekunde. Das Gitter der Zeitintervallröhre L₁, die durch den Spannungsabfall an R₁₁ die gittergesteuerte Gasientladungsröhre T_s sperrt, bekommt bei jedem Bildwechsel über das Potentiometer R₁₆ negative Impulse und daneben noch kleine negative Impulse von R₉ über C₉ bei jedem Zeilensynchronisierimpuls. Der Anodenstrom von L₁ ist so bemessen, daß. nach i/n Sek. bei dem negativen Impuls über R₁₆ (und zugleich bei dem Zeilensynchronisierimpuls in dem Fall, der in dem nächsten Abschnitt besprochen wird) eine Entladung durch T₃ ein-

_4g tritt. Die negativen Impulse an R_ie werden durch den Filmvorschubmechanismus erzeugt oder dem Stromnetz entnommen. Bei dieser Entladung des Verfolgungskondensators: C₁₀ über T₅ springt der Strahl zum Anfangspunkt des nächsten Filmbildes zurück, und gleich-

^s° zeitig wird durch den Spannungsabfall an R₂₀ über C₁₂, R₂₁ der Anodenstrom, welcher durch L₉ und R₂₂ fließt, vermindert und dadurch auch die Sperrung von Γ₄ aufgehoben. Der Zeitintervallkondensator C₁₃ entlädt sich über Γ₄, dadurch wird die Sperrung des Verstärkers Z aufgehoben, die durch die Spannung an C₁₃ ausgeübt wurde. Der Strahl ist nun am Anfang der ersten Zeile des nächsten Bildes, und die Zerlegung beginnt von neuem,, denn T₁ und T₂ werden wieder gesperrt. Die

Widerstände R₁ und R₈, R₁₀ und R₁₁, R_1S und R_ls dienen zum Erzielen der Schirmgitterspannungen der Röhren L₄, L₅, L₈.

Wenn einerseits wegen allzu großer Kontrastreichheit der Bilder und daraus resultierender Verzögerungen bei der Bildzerlegung, anderseits wegen des zu niedrig gewählten Vorlaufskoeffizienten ρ die Bildzerlegung in i/n Sek. nicht vollendet wäre, erfolgt die Entladung des Verfolgungskondensators C₁₀ vor der Entladung des Zeilenschaltungskondensators C₆, und zwar bei dem negativen Impuls über R₁₆ und bei dem¹ Zeilensynchronisierimpuls; bei der Entladung von C₁₀ durch T₃ wird der Verstärker Z über den Leiter c gesperrt (und damit auch die Senderträgerwelle unterdrückt); die Sperrung wird durch die Zeitkonstante C₁₁-R₂₀ so verlängert (der Korrektionssynchronisierimpuls), daß die Zeit nicht nur zur Entladung des Kondensators C₁₇ durch T₅ (vgl. Abb. 5), sondern auch zur Entladung des Kondensators C₁₈ durch die gittergesteuerte Entladungsröhre T₆ ausreicht; T₅ ist sonst während des Zeilensynchronisierimpulses durch den wegen der Zeitkonstante C₁₅ · R₂₅ verlängerten Spannungsabfall an dem Widerstand R₂₅ gesperrt. Auf diese Weise erfolgt die Rückkehr des Strahles im Empfänger in den Anfangspunkt der ersten Zeile go des Bildes. Zugleich sinkt wegen der verlängerten Sperrung des Verstärkers Z im Sender der Spannungsabfall an dem Widerstand R₃ so tief, daß sich nicht nur der Zeilenabtastkondensator C₄ durch T₁, sondern auch der Zeilenschaltungskondensator C₆ durch T₂ entlädt; damit kehrt auch der Strahl im Sender in den Anfangspunkt der ersten Zeile des nächsten Bildes zurück. Die Zeitkonstante R₃ · C₂ ist etwa gleich der Zeitkonstauten R₂₅ · C₁₅. Die Dauer des Korrektionssynchronisierimpulses ist durch die Zeitkonstante C₁₁ · R₂₀ festgelegt, welche größer als die Zeitkonstante C₂ · R₃ ist. Bei der wiedereintretenden Aufhebung der Sperrung des Verstärkers Z werden die Röhren T₁, T₂ und T₅, T₆ gesperrt, und zwar durch die Spannungsabfälle an den Widerständen R₂, R₃ und R₂₁, R₂₅ ; damit b eginnt die Zerlegung des nächsten Bildes im Sender zugleich mit der Zusammensetzung im Empfänger.

Das Schaltbild des Empfängers ist in den Abb. 4 und 5 dargestellt. Die Wirkungsweise der Röhren Z₁₁, L₁₂, L₁₃, L₁₄ und L₁₅ mit den zugehörigen Kondensatoren und Widerständen im Empfänger ist analog der Wirkungsweise der Röhren L₁, L₂, L₃, L₄ und L₅ mit den zugehörigen Kondensatoren und Widerständen in dem Sender. Sowie im Sender die horizontale und vertikale Zerlegungsgeschwindigkeit durch die Änderungen der Ladeströme der Kondensatoren C₄ und C₆ infolge der

negativen Vorspannungen an dem Potentio meter R₅ R_s geregelt werden, so werden auch im Empfänger die horizontale und vertikale Zusammensetzungsgeschwindigkeit durch die Änderungen der Ladeströme der Kondensatoren C₁₇ und C₁S infolge der negativen Vorspannungen an dem Potentiometer R₂₁ R₂₈ geregelt. Diese Vorspannungen sind dem Absolutwert des Differentialquotienten der auf ίο der Leitung 20, 21 zum Eingang C₁₄, R₂₅ des Empfängers übertragenen Bildströme proportional. Diese Vorspannungen werden mit Hilfe von Tr₂, L₁₂, L₁₃ erzeugt und mittels ^₂₆ und C₁₆ an das Potentiometer R₂₇, R_2S ge bracht. Das Verhältnis der Größen der Widerstände R_e, R₅ ist gleich denr Verhältnis der Größen der Widerstände R_2S, R₂₇. Während der Zeilensynchronisierimpulse sinkt der Anodenstrom der Röhre L₁₁ und zugleich der Spannungsabfall an dem Widerstand R_2i auf Null; der Kondensator C₁₇ entlädt sich durch T₅, und der Strahl kehrt durch Einwirkung der mit den Zuleitungen k_x (Abb. 5) verbundenen Ablenkplatten der Braunschen Röhre B₁, zum Anfang der Zeile zurück. Die Verbindungen zwischen den mit k_x, k_s (Abb. S) bezieichneten Enden der Zuleitungen zu den Ablenkplatten der Röhre B_p und den anderen mit k_x (bei C₁₇), k_y (bei C₁₈) bezeichneten Enden dieser Zuleitungen sind einfachheitshalber nicht eingezeichnet. Während der Dauer des Zeilensynchronisierimpulses wird die Sperrung von T₅ aufgehoben, und die Zusammensetzung der nächsten Zeile beginnt erst nach dem Abschluß des Zeilensynchronisierimpulses gleichzeitig mit dem Beginn der Zerlegung der nächsten Zeile im Sender. Der Spannungsabfall an dem Widerstand R₂₅ (und dabei auch die Sperrung von T₆) bleibt durch das Einwirken der Zeitkonstanten C₁₅ · -/?₂ü erhalten. Erst nach der vollendeten Zerlegung des ganzen Bildes und bei der infolge der Entladung des Kondensators C₆ (oder C₁Q) verlängerten Sperrung des Verstärkers Z erfolgt auch die Entladung des Kondensators C₁₈ durch T₆; dadurch kehrt der Strahl mittels Einwirkung der mit den Zuleitungen^, verbundenen Ablenkplatten der Braunschen Röhre B₁, zum Anfang des Bildes zurück. Während der ganzen Dauer des Bildsynchronisierimpulses sind die Röhren T₅ und T₆ nicht gesperrt, und die Zusammensetzung des nächsten Bildes fängt erst nach dem Aufheben der Sperrung des VerstärkersZ gleichzeitig mit dem Sender an. Auf die beschriebene Weise wird die synchrone Bewegung des Zusammensetzungsstrahles in der Braunschen Röhre Bp mit dem Zerlegungsstrahl der Braunschen Röhre ZJ₁, erzielt. Die den Lichtdurchlässigkeitswerten der abgetasteten Bildpunkte im Sender entsprechenden Helligkeitswerte der Büdpunkte auf dem Schirm der Braunschen Röhre B_p entstehen durch Beeinflussung der Intensität des Zusammensetzungsstrahles mittels Spannungen an der Steuer- elektrode W (z. B. Wehnelt-Zylinder) der Röhre B_p. Diese Spannungen werden durch die Bildspannungen erzeugt, welche von R₂₃ dem Steuergitter der Hexode L_ie und dann über C₁₉, L₁₇, C₂₀; Rn zur Elektrode W geführt werden. Die Helligkeitswerte der empfangenen Bilder entstehen also durch Intensitätsmodulation des Zusammensetzungsstrahles und nicht durch Änderungen der Zusammensetzungsgeschwindigkeit.

Die Hexode L₁₆ dient zugleich zum Kompensieren des Einflusses, den die Änderungen der Zusammensetzungsgeschwindigkeit wegen der Trägheit des Schirmes der Braunschen Röhre B_p und der Augen auf die scheinbaren Bildpunkthelligkeiten im Empfänger ausüben könnten. In demselben Verhältnis, in dem sich die Helligkeit der Bildpunkte infolge der linearen Verzögerung der Zusammensetzung (durch die Verringerung der Ladeströme der Kondensatoren C₁₇ und C₁₈) vergrößern würde, verkleinert sich gleichzeitig linear der Anodenstrom der Hexode L₁₆ durch die negativen Vorspannungen, die vom Potentiometer R₂₇, R₂₈ dem Gitter G₄ der Hexode L₁₈ zügeführt werden. Diese Vorspannungen sind den negativen, verzögernden Zusatzvorspannungen an den Steuergittern der Röhren L₁₄ und L₁₅ proportional. Der Spannungsabfall an dem Widerstand /?₃₆ steuert über C₁₉, R₃₇ die Röhre L₁₇ über die Kopplung R_i0, C₂₀, R₁₁, die Modulationsspannungen des Wehnelt-ZylindersW der Braunschen Röhre B„, und die Abnahme der Strahlintensität erfolgt in demselben Verhältnis, in welchem die :oo Zusammensetzungsgeschwindigkeit abnimmt. Wenn die Röhrenkennlinien linear sind, bleibt die Reproduktion linear. Die Widerstände ^29> ^30; R?,t> R3& Rs3> ^34> ^35> ^38' -^39 ^C-sorgen die Schirmgitterspannungen der Rohr en L₁₄, L₁₅, L₁₆, L₁₇.

Zu der Regelung der Zerlegungs- bzw. Zusammensetzungsgeschwindigkeit kann man auch die in der Abb. 6 eingezeichnete Kombination von Widerständen R₅₁, R₅₅, R₅₆ und Kondensatoren C₂S, C₂₆ verwenden; denn mittels dieser Kombination können anstatt mittels des Transformators Tr₁ (vgl. Abb. 2) die Näherungswerte des Differentialquotienten der Photozellenströme erzeugt werden. Die Spannungsabfälle an den Widerständen R₅₅,

₆ werden zum Zwecke der erwähnten Regelung· gleichgerichtet.

Die Herabsetzung der maximalen BiIdnhaltsfrequenz durch das Verfahren laut der Erfindung ist deutlich in den Abb. 7 bis 9 zu rkennen. In der Abb. 7 ist die Verteilung

der Leuchtdichte in einer Zeile des gesendeten Bildes als Funktion der Zeilenkoordinate x, d.h. der Entfernung von dem Bildrand in der Zeilenrichtung, dargestellt. Der Zerlegungsstrahl RP hat die eingezeichnete Quer- »schnittgröße q. In der Abb. 8 ist die Zerlegungsgeschwindigkeit bei dem Verfahren laut der Erfindung ais Funktion der Koordinaten mit voller Linie dargestellt, wobei der

ίο Vorlaufskoeffizient ρ =1,5 und das Verhältnis der Grenzwerte der Zerlegungsgesdhwindigkeiten Cmax/Cm^= 10 gewählt wurde. Bei der gewählten Größe des Vorlaufskoeffizienten p=i,S hätte die konstante Zerlegungsgeschwindigkeit c_r die mit punktierter Linie in der A"bb. 8 gezeichnete Größe. Zwischen den in Abb. 7 und 8 eingezeichneten Funktionen und dem Zeitverlauf der Photozellenströme bei der Bildzerlegung laut der Erfindung besteht keine lineare Beziehung, weil diese Funktionen als abhängig von der Zeilenkoordinate χ und nicht der Zeit'/ gezeichnet sind und weil die Zerlegung längs der Koordinaten nicht zeitlich gleichmäßig fortschreitet. Deswegen kann der Zeitverlauf der Pnotozellenströme und die übertragenen Bildfrequenzen nicht direkt nach der Abb. 7 beurteilt werden, wie es der Fall bei der Zerlegung mit konstanter Zierlegungsgeschwindigkeit c_r wäre, wobei die Zeilenkoordinateχ linear von der Zeit/ abhängt, nämlich x = c_r't. Dementgegen ist in der Abb. 9 die Größe der Photozellenströme if bei dem Verfahren laut der Erfindung mit voller Linie und zugleich die Größe der Photozellenströme // _Bom bei konstanter Zerlegungsgeschwindigkeit c_t mit der punktierten Linie als Zeitfunktion eingezeichnet. Die Intensität if norm ist der in Abb. 7 eingezeichneten HelEgkeitsverteilung proportional; durch die' endliche Größe des Zerlegungsstrahlquersohnittes q sind zwar die Lichtübergänge abgerundet, was jedoch als getreue Wiedergabe betrachtet wird. Die Intensitätskurve i/ weist dieselben Größen wie If norm auf, die jedoch anderen Größen der Zeitkoordinate/ zugeordnet sind. Bei synchroner Bewegung des Zusammensetzungsstrahles mit dem Zerlegungsstrahl werden jedoch diese Stromgrößen auf dem Empfängerschirm wieder ,den. entsprechenden Bildpunkten zugeordnet. Diese Kurve// setzt früher an als if norm, wegen der c_max in der linken Zeilenhälfte (Differentjalquotient Null); sie steigt langsam, während inzwischen c_max bis zu c_mi_a sinkt (Maximalwert des Absolutwertes des Differentialquotienten), dann aber bei weiterem Ansteigen der Kurve zum Höchstwert wieder c_max. wird. Ähnliches wiederholt sich hei den zwei folgenden Lichtkontrasten; im 60· rechten Teil der Bildseite wird die Zerlegungisgeschwindigkeit wieder c_max. Die Zeile ist früher als bei konstanter Zerlegungsgeschwindigkeit c_r zerlegt, obwohl sie drei größtmögliche Lichtkontraste besitzt. Durch Vergleich der Kurven für // und // _norm geht die Herabsetzung der Bildinhaltsfrequenz hervor. Das Verfahren laut der Erfindung unterscheidet sich also von den bisher bekannten Systemen dadurch, daß die Zerlegungs- und Zusammensetzungsgeschwindigkeit nicht durch irgendeine Eigenschaft der abgetasteten Bildelemente, sondern durch den Absolutwert des Differentialquotienten der Zeitfunktion der Photozellenströme geregelt wird, wobei die vom Absolutwert des Differentialquotienten in der zeitlichen Zuordnung der Stromgrößen beeinflußte Zeitfunktion der Photozellenstromwerte selbst und nicht eine davon abgeleitete Funktion übertragen wird, ohne daß jedoch die Strukturfeinheit des zu übertragenden Bildes geändert wird. Dadurch wird gegenüber den bisher bekannten Systemen eine erhebliche Herabsetzung der maximalen Bildfrequenz beim Aufrechterhalten der Bildgüte bzw. eine viel bessere Ausnutzung des Übertragungssystems erzielt.

Die im vorstehenden Beispiel beschriebene Lösung des Grundgedankens der Erfindung, daß nämlich die dem Absolutwert des Differentialquotienten des Photozellenströmezeit-Verlaufes proportionalen Spannungen direkt die Bewegung des Zerlegungsstrahles und daß die dem Absolutwert des Differentialquotienten des Zeitverlaufes der empfangenen Bildfrequenzströme proportionalen Spannungen direkt die Bewegung des Zusammenset-, zungsstrahles beeinflussen, ist vorteilhaft für die Bildübertragung auf Leitungen und mittels frequenzmodulierter drahtloser Sender; bei Benutzung von amplitudenmodulierten ioo drahtlosen. Sendern jedoch nur in den Fällen, wo kein Schwund und keine übermäßigen Störungen zu "befürchten sind. Wenn bei der Bildübertragung nach der beschriebenen Art mittels eines amplitudenmodulierten drahtlosen Senders Schwunderscheinungen oder starke Störungen auftreten würden, wären durch die dabei entstandenen Amplitudenverzerrungen nicht nur die Helligkeitswerte der übertragenen Bildpunkte verzerrt, sondern auch die Bildpunkte der Lage nach im Bild verschoben. Diesen Nachteil hätten allerdings alle Bildübertragungsverfahren mit Amplitudeneinwirkung auf die Zusammensetzungsgeschwindigkeit, also z. B. auch das Ge- schwindigkeitsmodulationsverfahren, bei Benutzung der amplitudenmodulierten Funksender. Die Lageverschiebung der übertragenen Bildpunkte durch Schwund oder Störungen läßt sich bei dem Verfahren gemäß der Erfindung dadurch beseitigen, daß die Abtastung durch den Absolutwert des Diffe-

rentialquotienten nicht unmittelbar^ sondern mittels einer Hilfsfrequenz geregelt wird. Die dem Absolutwert des Differentialquotienten des PhotazeUenströmezeitverlaufies proportionalen Spannungen beeinflussen im Sender auf an sich bekannte Weise die Schwingungszahl einer Hilfsfrequenz, die mit den Bildfrequenzen übertragen und von ihnen in den Empfängern getrennt wird. Die Schwingungszahl-Schwankungen der Hilfsfrequenz werden im Sender und in den Empfängern auf an sich bekannte Weise in Amplitudenschwankungen umgesetzt, womit die Zerlegungs- bzw. Zusammensetzungsgeschwindigkeit weiter auf die im Beispiel beschriebene Art gesteuert wird. Die letztere Art der Synchronisierung der Empfänger mit dem Sender hat zwar den Nachteil, daß gleichzeitig mit dem Bildfrequenzband das Hilfsfrequenzband übertragen wird, welches jedoch bedeutend enger sein kann als das Bildfrequenzband bei Übertragung derselben Bilder mittels der bisher be-

■ kannten Verfahren bei derselben Güte der übertragenen Bilder. Dagegen ist die Synchronisierung unabhängig von den Amplitudenänderungen der übertragenen Bildsignale, was bei der drahtlosen Bildübertragung vorteilhaft ist, weil die Synchronisierung durch Schwund und Störungen nicht beeinflußt werden kann, da dabei die Bildzusammensetzungsgeschwindigkeit von der Schwingungszahl und nicht von der Amplitude abhängt.

Bei der Bildübertragung durch Kabel nach der Erfindung wird durch die Herabsetzung der maximalen Bildfrequenz der Preis solcher Kabel verringert.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Vierfahren zur elektrischen Bildübertragung und zum Fernsehen, bei dem die in ihrer zeitlichen Folge durch veränderliche Bildzerlegungsgeschwindigkeit beeinflußten, in trägheitsloser Abtastvorrichtung entstehenden Photozellenstromwerte mit Zeilen- und Bildwechselsynchronisierimpulsen übertragen werden, gekennzeichnet durch die gleichzeitige Anwendung folgender Merkmale: 1. im Sender wird die Bildzerlegungsgeschwindigkeit mittels des Absolutwertes des Differentialquotienten ides Zeitverla,u:fes; dier Photozellenströme so ,geregelt, daß sich die Bildzerliegungsgeschwindigkeit von einem dem Absolutwert dies Differentialquotienten Nullentsprechenden Höchstwert (c_max) aus, der größer als die konstante Bildzerlegungsgeschwindigkeit (tv) bei gleicher Bildwechselzahl ist, mit zunehmendem Absolutwert verringert;
2. 2. in dem Empfänger wird der Gleichlauf längs der Zeilen mit dem Sender durch die gleiche Art der Regelung der Bildzusammensetzungsgeschwindigkeit mittels des Absolutwertes des Differentialquotienten des Zeitverlaufes der den Photozellenströmen entsprechenden Empfangsströme erzeugt.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildzerlegungsgeschwindigkeit und die Bildzusammensetzungsgeschwindigkeit mit dem wachsenden Absolutwert des Differentialquotienten des Zeitverlaufes der Photozellenströme linear abnimmt.
3. 3. Anordnung zur Durchführung des · Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Bildzerlegungsgeschwindigkeit bzw. der Bildzusammensetzungsgeschwindigkeit ein differenzierender Transformator benutzt wird, dessen Primärwicklung mit dem Schirmgitter einer Pentode,, deren Steuergitter durch die verstärkten Photozellenströme bzw. empfangenen Bildströme gesteuert wird, verbunden ist, und daß die in der Sekundärwicklung des Transformators in· duzierten Spannungen in Doppelweggleichrichtung gleichgerichtet werden.
4. 4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer zur Regelung go der Bildzerlegungsgeschwindigkeit bzw. der Bildzusammensetzungsges chwindigkeit verwendeten Kombination von Widerständen (R₅₁, /?55, /?₅₆ in Abb. 6) und Kondensatoren (C₂₃, C₂₆) die Spannungsabfälle an den Widerständen (/?₅₅, R₅₆) doppelweggleichgerichtet werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfluß der Bildzusammensetzungsgesch windigkeitsänderungen auf die Bildpunkthelligkeiten in den Empfängern durch die Änderung der Kennliniensteilheit der die empfangenen Bildströme verstärkenden Hexoden (L₁₆ in Abb. 5) mittels Vorspannungen, welche den Bildzusammeinsetzungsgeschwindigkeitsänderungen proportional sind, kompensiert wird.

   Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren in Betracht gezogen worden:

   schweizerische Patentschrift.. Nr. 123 830;

   französische - .. - 727571;

   Fernsehen 1930, S. 273; Funkbastler 1930, S. 517 ff.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   BERLIN. GEDIiUCKT IN DEIi