DE977904C - Verfahren und Anordnung zur Abtastung und Wiedergabe bei der drahtlosen Bilduebertragung durch Wasser - Google Patents

Description

Bekannt sind elektrische Bildübertragungssysteme, sowohl für langsame als auch für schnelle Bildfolge, wobei bei letzteren ein Bewegungseffekt erzielt wird. Derartige Bilder können sowohl über Draht als auch drahtlos mit Hilfe hochfrequenter, elektromagnetischer Wellen übertragen werden. Der diesbezügliche Stand der Technik wird realisiert bei der Bildübertragung im Zeitungswesen und beim Fernsehen.

Weiterhin sind drahtlose Signal verfahren im Medium Wasser bekannt, insbesondere das Stromlinientelegraphieverfahren, bei welchem die Signale dem Wasser mit Hilfe von Elektroden in Form von elektrischen Strömen zugeführt werden.

Naheliegend wäre es daher für den Fachmann, die Videosignale eines bekannten elektrischen Bildaufnahmegerätes mit Hilfe eines bekannten Unterwassersignalmittels durch das Wasser zu übertragen, insbesondere, da sich dadurch ein bedeutender technischer Fortschritt bezüglich der schnellen In- ao formationsübermittlung an Unterseeboote erzielen ließe. Die Durchführung dieses Vorhabens scheitert aber an der zu geringen Bandbreite, die mit den bekannten Unterwassersignalmitteln übertragen werden kann. Bei Ultraschallverfahren ist die Bandbreite durch die Eigenresonanz der verwendeten elektroakustischen Wandler begrenzt. Auch sind Ultraschallverfahren schon deshalb nur bedingt anwendbar, weil es wegen der Richtwirkungseffekte der elektroakustischen Wandler kaum gelingt, ein radialsymmetrisches Feld zu erzeugen. Weiterhin sind die Ausbreitungsbedingungen des Ultraschalls im Wasser auch infolge von Strömungen und Temperaturschichten zu wenig konstant, so daß nur in bestimmten Fällen mit einer einwandfreien Bild-Übertragung der Videosignale gerechnet werden

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könnte. Demgegenüber bieten Unterwasserstromliniensignale den Vorteil einer annähernd radialsymmetrischen Ausbreitung und einer hohen Konstanz der Empfangsfeldstärke. Jedoch ist auch hier wie beim Ultraschallverfahren die Bandbreite begrenzt. Die höchste übertragbare Frequenz ist abhängig vom Salzgehalt des Wassers und von der geforderten Eindringtiefe der Stromliniensignale in das Wasser. So ist z. B. in der Nordsee bei einer ίο Videosignalbandbreite von 5 kHz mit einer Eindringtiefe von 30 m zu rechnen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht

darin, die Bandbreite noch weiter einzuengen, so daß Eindringtiefen von über 100 m erzielt werden können, ohne daß die Bildfolgefrequenz noch weiter herabgesetzt wird.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine vertikale Zeile das Bildfeld in horizontaler Richtung periodisch abtastet, so daß der mittlere Helligkeitsinhalt der senkrechten Zeilen zu einem Empfangsgerät übertragen wird, welches die mittleren Helligkeitswerte in vertikale Lagewerte auf dem Empfänger umsetzt.

Wie Versuche gezeigt haben, läßt sich auch mit einem derartig einfach aufgenommenen Videosignal ein scharfes, wenn auch schemenhaftes Bild der Wasseroberfläche empfangsseitig reproduzieren. Die schematische Anordnung eines derartigen vereinfachten Bildaufnahmegerätes zeigt die Abb. 1. Das eigentliche Bildaufnahmegerät, welches in der Draufsicht dargestellt ist, ist für eine Horizontalabtastung von 360⁰ geeignet. Bekannte Linsen- und Spiegelanordnungen, welche zur Erhöhung der Lichtstärke und der Bildschärfe dienen, sind nicht wiedergegeben worden. Konzentrisch um den elektrooptischen Wandler α (ζ. Β. Fototransistor) rotiert ein senkrecht stehender Zylinder b, der mit einem schmalen, senkrechten Schlitz c versehen ist. Bei jeder ganzen Umdrehung dieses Zylinders wird ein Bild abgetastet, so daß sich also aus der Umdrehungszahl dieses Zylinders die Bildfolgefrequenz ergibt. Die mittlere Helligkeit des durch den schmalen, senkrechten Schlitz c auf den elektrooptischen Wandler a einfallenden Lichtes wird von diesem in eine entsprechende elektrische Energie umgewandelt und nach entsprechender Verstärkung mit Hilfe des Verstärkers f den Elektroden g und h zugeführt. Ein Zahlenbeispiel möge erläutern, mit welchen höchsten zu übertragenden Frequenzen gerechnet werden muß. Wir wollen annehmen, der vertikale Spalt c habe eine Breite, die es gestattet, 15 Winkelminuten aufzulösen. Die Gesamtzahl der vertikalen Zeilen beträgt dann bei einer 36o°-Abtastung 360 · 4 = 1440 Zeilen. Bei einer Bildfolgefrequenz von Ve Hertz ergibt sich dann 240 Hertz als höchste zu übertragende Frequenz. Demgemäß ist damit zu rechnen, daß ein Unterseeboot in der Nordsee die Signale bis zu einer Tauchtiefe von über 100 m empfangen kann.

Die Abb. 2 a zeigt ein Original des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu übertragenden Bildes. Es handelt sich hier um einen Bildausschnitt. Die Abb. 2 b zeigt die Wiedergabe dieses Bildausschnittes mit Hilfe eines normalen Empfängers (senkrechte Zeilenauflösung). Hier werden, wie die Abb. 2 b zeigt, die mittleren Helligkeitswerte der vertikalen Zeilen reproduziert, wobei die Objekte auf dem Bild nicht mehr erkennbar sind. Die Abb. 2 c hingegen zeigt ein Bild, bei welchem die mittleren Helligkeitswerte in Höhenwerte umgesetzt worden sind. Hier ergibt sich ein schemenhaftes und verfälschtes, aber scharfes Bild des Objektes. Ein derartiges Bild kann auf einfachste Weise mit Hilfe eines gewöhnlichen Kathodenstrahloszillographen sichtbar gemacht werden. Der übliche Sägezahngenerator für die Zeitablenkung wird mit der Bildfolgefrequenz synchronisiert, und das Videosignal wird nach entsprechender Verstärkung dem Plattenpaar für die senkrechte Punktablenkung zugeführt. Man erhält nun ein zur Zeitachse symmetrisches Doppelbild, wie es die Abb. 2 d zeigt. Durch einfaches Verschieben der Nullinie oder durch Gleichrichtung des Signals läßt sich daraus ein Bild, wie Abb. 2 c zeigt, herstellen.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn der bei der Aufnahme verwendete 'fotoelektrische Wandler für langwelliges, infrarotes Licht etwa von der Wellenlänge 20 u besonders empfindlich ist.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Abtastung und Wiedergabe von auf der Wasseroberfläche befindlichen Gegenständen zur Erzeugung extrem niederfrequenter Videosignale, dadurch gekennzeichnet, daß eine vertikale Zeile das Bildfeld in horizontaler Richtung periodisch abtastet, daß der mittlere Helligkeitsinhalt der senkrechten Zeilen zu einem Empfangsgerät übertragen wird, welches die mittleren Helligkeitswerte in vertikale Lagewerte auf dem Empfänger umsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß empfangsseitig die Nullinie verschoben oder das Signal gleichgerichtet wird.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch um einen elektrooptischen Wandler («) ein senkrecht stehender Zylinder (b) rotiert, der mit einem schmalen, senkrechten Schlitz versehen ist. n₀

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildaufnahmegerät kardanisch aufgehängt wird, so daß Kippbewegungen vermieden werden.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der im Aufnahmegerät verwendete elektrooptische Wandler für langwelliges infrarotes Licht empfindlich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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