Bildabts stvorriehtung, insbesondere für Fernsehen und Bildtelegraphie. Die Erfindung bezieht sich auf eine Bild- abtastvorrichtttug, das heisst eine Bildzerlege- und Zusammensetzvorrichtung, die insbeson dere für Zwecke des Fernsehens und der Bildtelegraphie Verwendung findet und eine schwingende optische Vorrichtung enthält.
Zweck der Erfindung ist, die Verwen dung einer optischen Vorriehtung (zum Bei spiel eines schwingenden Spiegels) ausrei- clender Grösse zu ermöglichen, die nur eine geringe Antriebskraft benötigt und derart bewegt wird, dass die Amplitude der Schwin gung stets gleich gross ist, wie gross auch immer die Antriebskraft oberhalb eines be stimmten Mindestwertes sein mag.
Die bisher bekannt gewordenen Bild abtastvorrichtungen mit schwingendem Spie gel sind al5 Oszillographen ausgebildet. Ein gewöhnlicher Oszillograph ergibt zahlreiche Nachteile, wenn er als Bildzerlege- oder Zu- sainmensetzvo.rrichtung verwendet wird, da der Spiegel nur eine sehr kleine Fläche be sitzt und das bewegliche System auf eine sehr hohe Frequenz der Eigenschwingungen abgestimmt ist, .damit es genau dem Verlauf der Antriebsströme zu folgen vermag.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtun gen ist darin gegeben, dass die Schwingungs amplitude nicht konstant ist, sondern von der aufgedrückten Energie abhängt. Da diese Energie beim Fernsehen sich in sehr weiten Grenzen ändern kann, verursacht .die Ände rung .der Schwingungsamplitude des Spiegels eine Verzerrung des Bildes, so dass das emp fangene Bild von dem gesandten Bild wesent- lieh verschieden ist. Diese Tatsache bewirkt, dass gewöhnliche Oszillographen zur 7,er- legung und Zusammensetzung eindimensiona ler Bilder, sogenannter Stichographien, gänz lich ungeeignet sind.
Nach der vorliegenden Erfindung werden diese Mängel dadurch beseitigt, dass eine um eine feste Achse schwingende optische Vor- richturig vorgesehen ist, die ihren Antrieb mittelst einer Antriebsstange erhält, die durch eine Vorrichtung, die wie eine Kur bel wirkt, angetrieben wird und um eine senkrecht zur Schwingachse der optischen Vorrichtung stehende feste Achse dauernd umläuft.
Durch diese Ausgestaltung ergibt sich der Vorteil, dass eine gleichförmige Drehung des Antriebsmittels eine einfache harmoni sche, das heisst rein sinusförmige Bewegung der optischen Vorrichtung, beispielsweise des Spiebels, hervorruft. Die Vorrichtung unter scheidet sich hierdurch also wesentlich von den bekannten Bildabtastvorrichtungen, bei denen eine einfache Kurbel und Schubstange verwendet wird, die auf Grund der Schräg stellung der Schubstange keine einfache Har monische bei der Spiegelbewegung ergeben. Zweckmässig bildet die optische Vorrich tung einen Teil eines abgestimmten schwin genden Systems, dessen Eigenfrequenz gleich der Frequenz ist, mit der die optische Vor richtung in Schwingungen gesetzt werden soll.
Weiterhin kann der ständig umlaufende kurbelartige Teil mit einem elektrischen Synchronmotor gekuppelt sein und die me chanischen Konstanten des schwingenden Systems derart gewählt sein, dass bei Erre gung des Synchronmotors mit sinusförmig verlaufendem elektrischem Wechselstrom der Schwingungsverlauf des optischen Systems sägezahnartig ist.
In der Zeichnung ist die Erfindung bei spielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausfüh rungsform des Erfindungsgegenstandes unter Fortlassung einzelner Teile, Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung der vollständigen Vorrichtung nach Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht einer Einzelheit nach Fig. 1 und 2 in teilweisem Schnitt, Fig. 4 eine weitere Ausführungsform nach Fig. 3.
In der Zeichnung ist 1 ein Spiegelrahmen, der in einem Gestell 2 um eine Achse A-A schwingbar gelagert ist. Der an dem Rah men 1 befestigte, in der Zeichnung nicht mit dargestellte Spiegel ist zweckmässig entweder ein konkaver Spiegel, oder, was gleichwertig ist, eine konvexe Linse, deren eine Fläche versilbert ist. Beispielsweise kann eine plan konvexe Linse verwendet werden, deren plane Fläche den Spiegelbelag trägt.
In dem Spiegelrahmen 1 ist ein Kreuz kopf 3 um eine Achse B-B frei schwingbar gelagert. Die Drehzapfen des Kreuzkopfe sind so angeordnet, dass die Achse B-B rechtwinklig zu der Achse A-A steht und diese schneidet. In dem Gestell 2 ist ein An ker 4 drehbar gelagert. Der magnetisch wirksame Teil des Ankers ist als Scheibe ausgebildet, die an zwei Seiten abgeflacht ist. Die nicht abgeflachten Teile bilden zwei symmetrisch angeordnete Pole 5 und 6. Der Anker läuft zwischen den beiden Polen eines auf einer Platte 8 befestigten Elektromagne tes 7 um. Die Platte 8 kann zum Zwecke der Einstellung um die Drehachse C-C des An kers gedreht werden. Der Anker selbst kann aus Weicheisen bestehen oder als permanen ter Magnet ausgebildet sein.
Die Lagerstel len in den Achsen A-A und B-B, sowie die Lager, in denen sich der Anker dreht, sind zweckmässig als Steinlager (zum Bei spiel Achatlager) ausgebildet.
Die Kupplung zwischen dem Kreuzkopf 3 und dem Anker 4 ist im einzelnen in Fig. 3 veranschaulicht. In dem Anker ist ein ex zentrischer Stift 9 eingeschraubt, dessen Achse D-D <I>zu</I> der Achse C-C (beispiels weise um einen Winkel von 15 ) geneigt ist. Der Stift ruht in einem .Stein<B>10</B> des Kreuz kopfes 3. Zweckmässig wird, wie in Fig. 4 veranschaulicht, ein zweiter Stein 11 vor gesehen, um die feste Aufrechterhaltung der Stellung der Drehachse des Stiftes 9 gegen über dem Kreuzkopf 3 zu sichern.
Der Schnittpunkt der Achsen C-C und D-D fällt mit -dem Schnittpunkt der Achsen A-A und B-B zusammen, und die - Achse D-D steht rechtwinklig auf der Achse B -B. Um @udie Einstellung dieser Schnittpunkte zu er möglichen, sind der Spiegelrahmen und der Kreuzkopf zweckmässig längs ihrer Achsen 21-A und B-B verstellbar.
Ausserdem ist der Anker 4 in der Höhe verstellbar, das heisst längs seiner Achse C-C. Auch der Stift 9 kann mehr oder weniger in .den An ker 4 hineingeschraubt werden. Eine Spiralfeder 12 ist mit ihrem innern Ende an dem Spiegelrahmen 1 und mit ihrem äussern Ende an einem Stift 13 befestigt, der durch einen Hebel 14 getragen wird. Der Hebel 14 ist drehbar um die Achse A-A in dem Gestell 2 gelagert, um die Ruhestellung des Spiegels oder dergleichen und die Stel lung der Nullspannung der Feder in bezug auf die Stellung des Ankers 4 um seine Achse einregeln zu können.
An dem dreh baren Hebel 16 ist ein Stift 15 befestigt, der gleitend mit der Feder 12 in Eingriff steht und zur Einstellung der freien Federlänge und dementsprechend der Steifheit der Feder in ähnlicher Weise dient, wie dies bei Uhr federn bekannt ist.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Die Einstellung des Hebels 14 wird der art bewirkt, dass der Anker 4 nicht mit sei nen Polen 5 und 6 gegenüber den Polen des Elektromagnetes in der Totpunktstellung zur Ruhe kommt. Wenn auf die Wicklung des Elektromagnetes ein Wechselstrom aufge drückt wird, beginnt der Anker um die Achse C-C zu schwingen.
Wenn die Fre quenz des Wechselstromes der Eigenschwin gungsfrequenz des mechanischen Schwin- gungssystemes, die durch die wirksame Masse des Spiegels und der mit diesem ver bundene Teile und die Nachgiebigkeit der Feder bestimmt ist, gleich ist, so baut sich eine Schwingung auf, und wenn eine Am plitude von 180 erreicht ist, beginnt der Anker synchron zu den aufgedrückten Wech selströmen umzulaufen. Geringe Fehler in der Abstimmung können durch Bewegung des Hebels 16 berichtigt werden.
Da der Winkel des Stiftes 9 zu der Achse des Ankers 4 konstant ist, ist auch die Schwin gungsamplitude des Spiegelrahmens solange konstant, wie der Anker umläuft, selbst wenn die aufgedrückten elektrischen Wechsel ströme sich erheblich ändern. Die Grenze für die konstante Schwingungsamplitude des Spiegels ist durch den Punkt gegeben, in dem die aufgedrückte Energie gleich den Verlusten der Vorrichtung ist, die natur- gemäss aus elektrischen, magnetischen und mechanischen Verlusten bestehen.
Wenn die zugeführte elektrische Energie unter dieses Mass sinkt, hört der Anker auf sich zu drehen und führt lediglich eine Schwingung von einer solchen Amplitude aus, die der zugeführten Energie entspricht. Energien oberhalb .dieser Grenze bedingen je doch keine Änderung der Schwingungsampli tude des Spiegels, selbst wenn sie ein Viel faches des zum Antrieb der Vorrichtung er forderliehen Wertes darstellen, auch die.Be- wegungsgeschwindigkeit des Spiegels wird nicht anders als lediglich sinusförmig ver ändert.
Die zum Antrieb einer solchen Vorrich tung erforderliche Energie ist sehr :gering, da die Reibung durch die Steinlagerung auf einen Mindestwert herabgesetzt wird. Um zu erzielen, dass die Phase der Spiegelschwin gungen in der richtigen Beziehung beispiels weise zu den Bildstromimpulsen steht, sind die Pole und der magnetische greis durch Drehen der Platte 8 um die Achse C-C ein stellbar. Wenn die Bildstromimpulse in fester Phasenbeziehung zu den Synchronisie- rungsimpul.sen stehen, beispielsweise wenn diese beiden Arten von Impulsen miteinander untermischt sind, braucht diese Einstellung nur einmal durchgeführt zu werden.
Bei der beschriebenen Ausführung der Kupplung ergibt eine gleichförmige Drehung des Ankers 4 eine einfache harmonische Bewegung des Spiegels; für verschiedene Zwecke ist .dies die zweckmässigste Form der Schwingbewegung des Spiegels. Wenn je doch beispielsweise die Vorrichtung zur Wie dergabe eines Fernsehbildes der sogenannten eindimensionalen Form, sogenannter Sticho- graphien, verwendet wird, so ergibt sich auf diese Weise eine hellere Ausleuchtung der Kanten des Bild-es als des mittleren Teils des Bildes.
Wenn nicht eine besondere Blende zwischen Spiegel und Bildschirm zum Aus g o leich dieses Fehlers verwendet wird, ist es zweckmässig, eine Spiegelbewegung zu ver wenden, die ungefähr sägezahnartig verläuft, das heisst der Spiegel muss so bewegt werden, dass der von ihm reflektierte Liehtpunkt über eine ebene Fläche mit annähernd gleichför miger Geschwindigkeit geführt wird.
Dies kann durch geeignete Einstellung der Lage des Stiftes 9 um die Achse C-C in bezug auf die Stellung der Ankerpole 5 und 6 er reicht werden, so dass der Anker zu Phasen schwankungen neigt, das heisst, dass die An kerbewegung eine Kombination einer Dreh bewegung und einer Schwingbewegung einer Frequenz darstellt, die der Schwingungsfre quenz des Spiegels gleich, jedoch zu dieser um ungefähr 90 in der Phase verschoben ist. Die gleiche Wirkung kann naturgemäss auch durch Drehen der Platte 8 um die Achse C-C erreicht werden.
Die Achsen A-A und B-B werden zweckmässig so angeordnet, dass sie im we sentlichen durch die Schwerpunkte der zu gehörigen, um sie schwingenden Teile hin durchgehen.
Naturgemäss kann der Spiegelrahmen auch an beiden, anstatt wie dargestellt, nur an einem Ende mit Federn versehen werden. Auch kann der Synchronmotor 4, 7 in belie big anderer Weise und mit beliebigen andern Polzahlen ausgebildet sein.
Wenn die Vorrichtung zur Abtastung eines eindimensionalen Bildes verwendet wird, ergeben sich zahlreiche besondere Vor teile. Zunächst braucht der Spiegel zur Er zeugung von 20 Bildern pro Sekunde nur zehn Schwingungen pro Sekunde auszufüh ren. Die Fläche des Spiegels kann verhält nismässig gross und der Betrag des reflektier ten Lichtes gleichfalls entsprechend gross sein. Die zum Antrieb der Vorrichtung er forderliche Energie ist nur gering und das empfangene Bild erfährt eine selbsttätige Phasenstellung und Synchronisierung ohne besondere Handhabungsmassnahme.
An Stehe eines Spiegels können natur gemäss auch andere optische Vorrichtungen, wie Prismen, Linsen oder Kombinationen derselben verwendet werden.