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Verfahren zur Verringerung des Einflusses von Teilungsfehlern bei
der lichtelektrischen Erzeugung periodischer Impulsreihen mittels Loch- oder Schlitzscheiben
Bei .der Übertragung von Fernsehbildern mit hoher Zeilenzahl, beispielsweise bei
der jetzt üblichen Norm mit 441 Zeilen, wird die Zeilensynchronisierung mit Hilfeeines
Taktgebers vorgenommen, der eine der Zeilenfrequenz entsprechende Signalfolge auslöst.
Man benutzt hierzu neben Frequenzerzeugern in Form von besonders geschalteten Elektronenröhren
auch mechanische Geräte, die z. B. aus einer umlaufenden Scheibe mit einer bestimmten
Anzahl von öffnungen> einer Lichtquelle zur nacheinander erfolgenden Ausleuchtung
dieser öffnungen, einem Synchronmotor für den Antrieb der Scheibe und einer Photozelle
zur Umwandlung der Lichtimpulse in elektrische Zeichen bestehen.
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Bei den bekannten Impulserzeugern dieser Art für ein q.41-Zeilen-Bild
befinden sich beispielsweise in reiner Leichtmetallscheibe, auf ihrem Umfange verheilt,
441 kleine Schlitze mit einer Abmessung von o, i X 2 mm. Über jeden einzelnen Schlitz
wirkt bei der Ausleuchtung eine gemeinsame Lichtquelle auf die hinter der Scheibe
befindliche Photozelle ein, so,daß ,dadurch jeweils einelektrischer Impuls im anschließenden
Stromkreis entsteht. Die gesonderte Ausleuchtung jedes einzelnen Schlitzes findet
z. B. dadurch statt, daß durch die Lichtquelle das Bild einer schlitzförmigen Blende,
die hinter dem Kondensator angeordnet ist, über eine Optik auf den Schlitz in der
Scheibe geworfen wird. Sämtliche 441 Schlitze ,der Scheibe müssen in 1/1, 5 Sekunde
ausgeleuchtet sein. Die Scheibe läuft daher mit i 5oo Umdr./Min.
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Damit der zeitliche Abstand der Einwirkung der Lichtquelle auf die
Photozelle konstant ist, müssen die q:41 Schlitze der Scheibe mit sorgfältigster
Genauigkeit angeordnet sein. Die Herstellung einer derartigen Scheibe ist
aber
mit großen Schwierigkeiten verbunden, da die geringste Abweichung der Abmessungen
eisfies Schlitzes oder der Lage des Schlitzes zum Mittelpunkt der Scheibe oder zu
den benachbarten Schlitzen die Phasenverschiebung des Impulses und damit eine Bildverzerrung
zur Folge hat. Es wurde zwar schon vorgeschlagen, derartige Schlitze mit einem besonders
geeigneten Werkzeug auf einer mit dem gleichen Werkzeug hergestellten Matrize zu
stanzen. Trotzdem reicht die erzielte Teilungsgenauigkeit nicht aus. Es ergeben
sich Fehler an einzelnen Schlitzen, deren Beseitigung kaum möglich ist. Solche mühsam
hergestellten Scheiben sind dann schon wegen eines einzigen Fehlers unbrauchbar.
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Es ist ferner bekannt, durch eine im Ausgang der Photozelle angeordnete
Schwingschaltung den zeitlichen Abstand der Impulse und damit die Phasenkonstanz
zu verbessern. Diese Anordnungen führen praktisch jedoch nicht zu einem befriedigenden
Ergebnis; der dabei zu tre?tende Aufwand ist auch gegenüber der Anordnung nach der
Erfindung wesentlich höher.
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Die Aufgabe, durch geringe Stanzfehler u. dgl. bedingte Ungleichmäßigkeiten
in- der Impulsfolge auszugleichen, wird erfindungsgemäß in einfacher Weise dadurch
gelöst, daß man eine optische Berichtigung der .auftretenden Fehler vornimmt, indem
jeder einzelne Impuls der Impulsreibe durch Summenwirkung aus zwei oder mehreren
an verschiedenen Stellen der umlaufenden Loch-Scheiben praktisch gleichzeitig erzeugten
Impulsen gebildet wird. Zu diesem Zweck ordnet man im Strahlengang zwischen der
Lichtquelle für die Ausleuchtung der konzentrisch an,leordneten öffnungen der umlaufenden
Lochscheibe und der die Impulse erzeugenden Photozelle eine feststehende Blende
mit einer so großen Zahl von öffnungen an, wie auf der Lochscheibe zur Erzeugung
eines Synchronisierimpulses praktisch gleichzeitig ausgeleuchtet werden sollen.
Beispielsweise läßt man gleichzeitig i o bis i oo Schlitze auf die Photozelle einwirken.
Hierdurch erreicht man, daß bei fehlerhafter Gestaltung oder Anordnung eines Schlitzes
der Fehler sich nicht mehr voll auswirken kann, da die Beleuchtung der Photozelle
durch eine Mittellichtw ertbildung sämtlicher gleichzeitig ausgeleuchteter Schlitze
erfolgt. Die Einwirkungsmöglichkeit eines Schlitzfehlers wird damit auf einen der
gleichzeitig ausgeleuchteten Schlitzzahl entsprechenden Bruchteil der bisher üblichen
Einwirkung herabgesetzt, dadurch also praktisch unschädlich gemacht.
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Die Blende kann im Strahlengang der Lichtquelle entweder kurz vor
der Lochscheibe, kurz hinter dem Kondensor oder auch kurz vor der Photozelle angeordnet
sein.
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Es ist bei Anbringung weiterer derartiger Blenden an bestimmten Stellen
der Scheibe auch möglich, andere Unregelmäßigkeiten der Scheibe, die infolge von
Verwerfungen oder nicht ganz zentraler Lagerung der Scheibe auftreten, auszugleichen.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsmäßig dargestellt, und
zwar zeigt-Abb. i eine schematische Darstellung der Scheibenausleuchtung mit einer
Blende vor der Lochscheibe.
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Das Licht der Lichtquelle wird nach Durchgang durch den Kondensor
2 auf die feststehende Blende 3 geworfen. Diese Blende hat die Gestalt eines Kreissektors
gemäß Abb.3 und zeigt beispielsweise 6o Einzelschlitze 4 von gleichen Abmessungen
undgleicher gegenseitiger und radialer Anordnung wie die Einzelschlitze auf dem
Umfang der Lochscheibe 5. Der Blendenstreifen 3 ist in sehr geringer Entfernung
von der Scheibe 5 in einem Halterahtre-i Lerausnelimbar re`estigt und so justiert,
daß die 6o Schlitze des Streifens bei bestimmter Lage der Scheibe sich mit 6o auf
der Scheibe nebeneinander befindlichen Schlitzen. aus der Gesamtzahl von 441 Schlitzen
genau decken. Im Strahlengang der Lichtquelle i liegt hinter der Scheibe 5 eine
Sammellinse 6 oder ein entsprechendes optisches System, welches das gleichzeitig
durch 6o Schlitze der Blende und der Scheibe fallende Licht auf die Photozelle 7
sammelt.
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Das Licht von i wird durch den Kondensor 2 in annähernd parallelen
Strahlen auf sämtliche 6o Schlitze des feststehenden Blendenstreifens 3 geworfen
und durchdringt diese gleichzeitig. Die Scheibe 5 bewegt sich nun mit ihren 441
Schlitzen so an dem Blendenstreifen 3 vorbei, daß jeder der 441 Schlitze bei einer
Umdrehung der Scheibe einmal an jedem der 6o Schlitze des Blendenstreifens 3 vorüberkommt.
Immer dann, wenn die 6o feststehenden Schlitze des Blendenstreifens 3 genau in Deckung
sind mit 6o Schlitzen der rotierenden Scheibe, gelangt das durch die 6o Schlitze
des Streifens fallende Licht auf die Photozelle 7 und löst dort bzw. in dem anschließenden
Verstärkerstromkreis einen Zeilensynchronisierimpuls aus. Durch die Zwischenräume
der Scheibenschlitze wird jeweils das den B1endenstreifen ständig durchdringende
Licht abgeblendet. Wie schon erwähnt, werden die .14t Zeilensynchronisierimpulse
in i/#,5 Sek. erzeugt. Für die Erzeugung jedes einzelnen Impulses verbleibt somit
eine Zeit von nur etwa 1.,10000 Sek* Nach einer anderen Ausführungsform (s. Abb.2)
befindet sich der Blendenstreifen
3 dicht hinter dem Kondensor
2. Durch eine Optik 8 wird das durch die Schlitze des feststehenden Streifens 3
fallende Licht auf die umlaufende Scheibe 5 geworfen. Die Schlitze des Blendenstreifens
können in desem Falle größer oder kleiner sein als die Schlitze der Taktgeberscheibe,
auch die Entfernung der Schlitze voneinander. Es muß dann nur eine optisch verkleinerte
oder vergrößerte Abbildung der Schlitze des Blendenstreifens auf die Scheibe 5 erfolgen,
damit die Blendenschlitze mit denen der Scheibe 5 zur Deckung kommen können. Aufbau
und Wirkungsweise entsprechen im übrigen der Anordnung nach Abb. r.
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Es ist auch möglich, die Schlitze des Blendenstreifens .so auszubilden,
daß sie nur einen Bruchteil, beispielsweise 1/40, der Breite der Scheibenschlitze
aufweisen. Bei einem demartigen Unterschied in den Abmessungsverhältnissen von Scheiben-
und Blendenöffnungen wird .die Erzeugung von für Zwecke der Fernsehübertragung besonders
gut geeigneten rechteckförmigen Impulsen ermöglicht. Besitzt beispielsweise ein
Schlitz der Blende die Breite eines Bildpunktes, also ungefähr 1/100 mm und weniger,
ein Schlitz der Scheibe jedoch eine Breite von q.o Bildpunkten, also ungefähr 2/s
mm, so entsteht eine Lichteinwirkung auf die Photozelle von steilem Anstieg, langer
Geradlinigkeit und steilem Abstieg, wenn sich die ganz schmale Schlitzöffnung der
Blende über die breite Schlitzöffnung der Scheibe hinwegbewegt. Der Grad der Steilheit
und die Dauer der Geradlinigkeit der Lichteinwirkung und damit jedes Stromimpulses
läßt sich durch Änderung der Breitenverhältnisse von Blenden- und Scheibenschlitz
regeln.
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Bei allen. Ausführungsarten, fällt nun immer ein aus der Ausleuchtung
von vielen (6o) Schlitzen vereinigtes Lichtbündel auf die Photozelle. Dadurch wird
also die schädigende Wirkung -einer Unregelmäßigkeit, die eineinzelner Schlitz trotz
sorgfältiger Herstellung noch aufweisen kann, auf einen Bruchteil derjenigen herabgesetzt,
die im Falle gesonderter Ausleuchtung jedes Schlitzes eintreten würde. Brei 6o Schlitzen
ist ,also die schädigende Wirkung nur 1/s0 von der bei der Einzelausleuchtung.
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Die Anfertigung der Schlitze in der Scheibe und im Blendenstreifen
geschieht, wenn die Schlitze gleiche Abmessungen haben, mit dem gleichen Stanzwerkzeug
und auf der gleichen Matrize, die gleichfalls mit dem Stanzwerkzeug hergestellt
wurde, damit eine möglichst große Genauigkeit der Abmessungen erzielt wird. Blenden
mit geringen Schlitzbreiten können in bekannter Weise auch so hergestellt werden,
daß man eine geschwärzte oder verspiegelte Glasplatte mit feinen Ritzungen entsprechend
adererforderlichen Schlitzzahl versieht.
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Die umlaufende Lochscheibe mit den 44.1 Zeilensynchronisierschlitzen
weist zweckmäßigerweisie auch noch Öffnungen für die Bildwechselsynchronisierung
auf. Es ist ferner zweckmäßig, außer den Öffnungen für die Bildwechselsynchronisierung
Öffnungen anderer Art mit anderen Abmessungen auf der Scheibe anzuordnen, z. B.
Öffnungen in anderer radialer Entfernung zur gleichzeitigen Erzeugung anderer Signalfolgen.
Desgleichen ist es zweckmäßig, auch auf :der festen Blende durch zusätzliche Schlitze
anderer radialer Länge ebenfalls die Erzeugung anderer Signalfolgen zu ermöglichen.
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Eine weitere Vergleichsmäßigung der zu erzielenden Impulsfolge und
ein günstiger lichtoptischer Wirkungsgrad können dadurch erzielt werden, daß die
Schlitze radial möglichst lang ausgeführt werden. Da jedoch die Stabilität der Scheibe
bzw. die Herstellung der Schlitze in der Scheibe bei einer gewissen Länge derselben
im Verhältnis zu ihrer Breite, z. B. 2o-fache Breite, hier eine Grenze setzt, ist
es zweckmäßig, mehrere gleichartige Schlitze von geringer Länge mit geringen Zwischenräumen
radial. aneinanderzusetzen. Bei dieser Ausführungsform gleichen sich schon einige
bei ,der Herstellung unvermeidbare Lagefehler innerhalb der Schlitze auf gleichem
Radius aus.
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Wenngleich es wünschenswert ist, eine möglichst große Steilheit schon
im optischen Signal zu erzielen, indem man, wie erwähnt, den Blendenschlitz enger
macht als den der Scheibe, so hat sich doch herausgestellt, daß die Blendenschlitzbreite,
die praktisch für die Anstiegszeit der Impulsflanke maßgebend ist, zweckmäßig ein-
bis zweimal so groß ausgeführt wird, wie die maximale Abweichung der Lage oder der
Größe der Schlitze der Lochscheibe voneinander beträgt.
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Die Verhältnisse werden mit den schmematischen Abb. q. und 5 verdeutlicht.
An der Blende Bi bewegen sich Schlitze S1 und S1' entsprechend dem Pfeil »Zeit«
vorüber. Zwischen den Schlitzen S, und S1' sei ein Teilungsfehler a angenommen.
Wenn Üie Blendenbreite vernachlässigbar klein ist gegenüber der Schlitzbreite S1
und Si , ergibt sich ein Signalverlauf entsprechend der Kurve a. Die Vorderflanke
b dieser Kurve entspricht dem Signaleinsatz von S1, die Vorderkante c ;dem Signaleinsatz
von S.,'.
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In Abb.5 sind die Verhältnisse bei endlicher Breite der Blendenöffnung,
also für wirklich praktisch vorkommende Fälle, erörtert. An der Blende B2 bewegen
sich wieder die Schlitze S2 und S2 vorüber. Sobald die
Vorderkante
des Schlitzes S. über d:e Blendenöffnung läuft, also im Zeitpunktti, beginnt Licht
auf die Photozelle zu fallen; die durch den Schlitz S. fallende Lichtmenge ist durch
die Kurve d dargestellt. In entsprechender Weise wird vom Zeitpunkt t. an durch
den Schlitz S," Licht auf die Photozelle fallen, wie dies durch die Kurve e angedeutet
ist. Durch Addition der beiden Kurvend und e ergibt sich der Kurvenverlauf f, der
in seinem mittelsten Stück wesentlich steiler ist als am Anfang oder am Ende. Um
eine möglichst große Steilheit im Mittelbereich zu erzielen, ist es also, wie aus
dem Vergleich der Abb.:1 und 5 klar erkennbar ist, notwendig, dad die Breite des
Blend,nschlitzes größer ist als die maximale Lagenabweichung der Schlitze S.@ und
S,' auf der Lochscheibe. In dem mittleren Bereich des Kurvenstückes i ist also die
größte Steilheit des Anstieges vorhanden und daher der Einfluß der Teilungsfehler
am kleinsten. Es ist daher besonders zweckmäßig, den weiterzuleitenden Impuls etwa
in der mittleren Höhe des Summensignals durch entsprechende Beeinflussung der nachgeschalteten
Verstärker oder des Amplitudensiebes zur Auslösung zu bringen.
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Eine besonders günstige Anordnung wird durch die Verwendung einer
Glühlampe mit bandartigem Leuchtkörper als Lichtquelle dadurch erzielt, daß dieser
Leuchtkörper bei einer Anordnung ähnlich der nach Abb. t vergrößert in der Blendenebene
abgebildet wird. Die Abmessungen des Leuchtkörpers werden dabei der radialen Länge
und der Anzahl der zur Fehlerberichtigung erforderlichen Schlitze angepaßt.
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Ein Phasenfehler der Synchronisierimptilse, der sich besonders als
Krümmung des Rasterrandes bei Fernsehempfängern bemerkbar macht, entsteht, wenn
an Stelle von mit Gleichstrom gespeisten Lichtquellen mit Wechselstrom gespeiste
Lichtquellen verwendet werden. Bei einer Auswahl geeigneter Wechselstromlichtquellen
bezüglich ihrer restlichen Lichtintensitätsschwankungen bei Wechselstromheizung,
die etwa i bis 250,!o der Lichtmenge ausmachen, kann die restliche Amplitudenschwankung
z. B. dadurch beseitigt werden, daß bei Verwendung zweier Lichtduellen (Glühlampen)
diese mit um 9o° in der Phase gegeneinander verschobenen Wechselströmen gespeist
werden. Die dazu erforderlichen Mittel sind beim Vorhandensein eines Drehstromnetzes
wesentlich geringer als die sonst erforderlichen Schaltelemente eines Gleichrichters
zur Heizung der Lichtquelle mit Gleichstrom.
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Die erwähnte Amplitudenschwankung ist abhängig vom Aufbau der leuchtenden
Fläche der Glühlampe, z. B. der Drahtspiralen; sie hängt außer von der Stromstärke
vom Abstand der einzelnen Glühdrähte voneinander ab. Aus den gleichen Gründen ist
auch die schon erwähnte Glühlampe mit bandförmigem Leuchtkörper besonders günstig.
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Bei Impulsgebern gemäß der Erfindung kann man die Lichtströme, welche
die einzelnen Zeilenimpulse und die Bildwechselimpulse erzeugen, in bekannter Weise
der gleichen Photozelle zuleiten und so mit besonders geringen Mitteln ein Synchronisiergemisch
erzeugen, wie es ,für die Einkanalmodulation bei der Senkung erforderlich ist. Wenn
für die Erzeugung der Zeilen- und Bildwechselimpulse die gleiche Lichtquelle verwendet
wird, muß durch eine entsprechende Lichtbündelung für den einen Blendenschlitz der
BildwechselimpulEe eine entsprechend der gleichzeitig beleuchteten Schlitzzahl der
Zeilenimpulse stärkere Lichtintensität erzielt werden.