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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.