Wiedergabevorrichtung für Lichttonfilme mit einer photoelektrischen Widerstandszelle. Die Wiedergabe von Lichttonfilmen ge schieht bekanntlich in der Weise, dass die Tonspur von einem Lichtstrahl durchleuchtet wird und der in seiner Intensität, durch die Tonspur modulierte Lichtstrahl eine Photo zelle beaufsehlagt, die die Lichtschwankungen in entsprechende Schwankungen eines elektri schen Stromes verwandelt, der nach Verstär kung einem Lautsprecher zugeführt wird.
Bei den liehtelektri.ssehen Zellen unter scheidet man drei Hauptt@-pen, nämlich Wi derstandszellen, Sperrschichtzellen und Al kali-Photozellen. Von diesen Typen werden beute für die Tonwiedergabe fast ausschliess lich die den äusseren lichtelektrischen Ef fekt nutzenden Alkali-Photozellen verwendet. Sperrsehichtzellen Seheiden für diesen Zweck aus, da. sie den Alkalizellen in bezug auf Emp- findliehkeit weit. unterlegen sind.
Die bisher bekannten, auf dem innern lichtelektrischen Effekt beruhenden Widerstandszellen, die in den ersten Anfängen des Tonfilms verwendet wurden, zeigen eine hohe Spannungsempfind lichkeit, das heisst eine verhältnismässig grosse Spannung je Einheit des Lichtstromes, die jedoch praktisch nicht. ausgenutzt werden kann, da die durch Belichtung der Zelle aus gelöste elektrische Spannung keine lineare Abhängigkeit vom Lichtstrom zeigt;
ferner weisen sie einen ungünstigen Frequenzgang, das heisst ein sehr starkes Absinken der rela tiven Empfindlichkeit bei Zunahme der zu übertragenden Frequenz auf und verursachen ein im Vergleich ztt Alkalizellen beträchtliches Rauschen, Aus diesen Gründen kommen Wi derstandszellen nach dem Urteil der Fachwelt für Tonfilmzwecke heute nicht mehr in Frage.
In neueren Veröffentlichungen ist über die lichtelektrischen Eigenschaften von Ein kristallen von Verbindungen des Kadmiums finit Schwefel, Selen oder Tellur berielitet. wor den, die durch Reaktion von Kadmiumdanipf mit Schwefel- bzw.
Selen- bzw. Tellurw asser- stoff gewonnen werden und bei denen beobach tet wurde, dass die gleichfalls auf den innern lichtelektrischen Effekt zurückzuführende Änderung der Leitfähigkeit bei Änderung des die Zelle beaufschlagenden Lichtstromes er lieblich grösser ist. als bei den bisher bekann ten Widerstandszellen. Dieser Umstand lässt zwar die Anwendung derartiger Einkristalle als Photowiderstände aussichtsreich erschei nen, legt jedoch ihre Verwendung zur Wieder gabe von Lichttonfilmen wegen des auch an ihnen beobachteten ungünstigen Frequenz ganges und Rauschens nicht nahe.
Das gleiche gilt. von Einkristallen anderer Verbindungen zweiwertiger Metalle, vorzugsweise Zink oder Quecksilber, mit. andern Elementen der Gruppe V Ib des periodischen Systems, insbe sondere auch mit Sauerstoff.
Die Erfindung beruht auf der durch ein gehende Versuche bestätigten Erkenntnis, dass es möglich ist, durch verhältnismässig einfache Massnahmen die auch diesen Widerstands zellen eigenen ungünstigen Eigenschaften zu beseitigen oder ihre Auswirkungen zu elimi nieren, ohne auf die günstigen Eigenschaften, vor allem auf die gegenüber andern Wider standszellen und gegenüber Alkalizellen um ein Vielfaches grössere Nutzleistung verzich ten zu müssen.
Es wurde festgestellt, dass die Empfind lichkeit derartiger Kristalle, insbesondere von Kadmiumsulfidkristallen, so gross ist, dass die belichtete Fläche des Kristalles, das heisst der zwischen den beispielsweise durch Aufdamp fen aufgebrachten Elektroden befindliche Teil desselben, sehr kleine Abmessungen haben kann, wodurch die Zahl der Störungsquellen, die im Kristall selbst liegen, weitgehend ver ringert wird.
Ferner wurde ermittelt, dass die von dem Kristall abgegebene, zum Rauschen Anlass gebende Störspannung nicht propor tional der Beleuchtungsstärke ansteigt, son dern nach anfänglichem Anstieg von einem bestimmten Wert an etwa gleichbleibt, wäh rend die Nutzspannung angenähert geradlinig ansteigt. Durch Steigerung der mittleren Be- leueht.ungsstärke über das bei andern Wider standszellen übliche Mass hinaus kann das Verhältnis der Nutzspannung zur Störspan nung so vergrössert werden, dass der Einfluss der letzteren nicht mehr ins Gewicht fällt und eine einwandfreie Tonwiedergabe erzielbar ist.
Aueh der Frequenzgang der Zelle erfährt durch Erhöhung der Beleuchtungsstärke eine wesentliche Verbesserung.
Unter Ausnutzung der durch diese Unter suchungen gewonnenen Erkenntnisse ist die erfindungsgemässe Wiedergabevorrichtung für Liehttonfilme mit einer photoelektrischen Wi derstandszelle dadurch gekennzeichnet, dass das lichtempfindliehe Element der -'Wider- standszelle aus einem Einkristall einer Ver bindung eines zweiwertigen Metalles, vorzugs weise Zink, Kadmium, Quecksilber, mit, einem Element der Gruppe VIb des periodischen Systems, vorzugsweise Sauerstoff, Schwefel, Selen,
Telhzr, insbesondere aus Kadmiumsul- fid, besteht, dass die Breite des lichtbeauf- schlagten Spaltes der Zelle kleiner als 0,5 mm, vorzugsweise noch kleiner als 0,1 mm ist, und dass der durch den abgetasteten Teil der Ton- spur gehende Lichtstrom auf die:;en Spalt konzentriert. wird.
Die Konzentration des Liehtstrahles auf die belichtete Spaltfläehe des Kristalles ge schieht in der einfachsten Weise dadurch, dass diese Fläche am Ort, der optischen Abbildung der Tonspur angeordnet wird.
Im Gegen patz zu den mit. Alkalizellen versehenen Tonwieder- gabeeinrichtungen, bei denen die von der Ton lampe beleuchtete Filmstelle auf einem meeha- nisehen Spalt abgebildet wird und der Licht strahl nach Durchgang durch den Spalt bis zum Auftreffen auf der in einem >grösseren Abstand vom Spalt angeordneten liehtemp- findlichen Schicht divergiert, wird also vor zugsweise der belichtete Teil des Filmes auf der Zelle selbst,
und zwar auf dem von den Elektroden freigelassenen Teil des Kristalles, abgebildet.
Die quer zur Laufrichtung- des Filmes C-e- inessene Breite der zti belichtenden spaltför migen Fläche des Kristalles kann bei den vor geschlagenen sehr geringen Abmessungen unter Umständen kleiner sein als. die Abbil dung der Tonspur.
Um das gesamte durch den Film gehende Licht. auf .den liehtempfind- lichen Teil der Zelle zu konzentrieren, kann die optische Abbildung der Tonspur in diesem Falle gemäss der Längenausdehnung- des Zel lenspaltes verformt werden, zu welehem Zweck eine anamorphotisehe Optik in den Tonbildliehtweg eingeschaltet werden kann. Als einfachste ana.morpliotisclie Optik kann eine zylindrisehe Linse dienen.
Bei den üblichen Tonfilmwieder-abean.- lagen wird die von der Photozelle abgegebene Wechselspannung zunächst dem sogenannten Photozelleriverstärker zugeführt, an den sich der den Lautsprecher betreibende Hauptver stärker anschliesst.
Der we.#entliclie Vorteil der Erfindun, besteht. darin, dass wegen der um ein Vielfaches grösseren Ausga.ngsweehsel.- spannung der praktiseh in Frage kommenden Einkristallzellen der angegebenen Art. der Photozellenvorverstärker viel kleiner als sonst üblich sein kann, also weniger Stufen aufzu- weisen braucht. und unter Uniständen über haupt wegfallen kann.
Es ist. beispielsweise möglich, die Tonwiedergabe ohne Zwischen- selialtunf- eines besonderen Verstärkers ledig lieh mittels de.@ Niederfrequenzteils eines nor malen Rundfunkempfängers durchzuführen, was insbesondere für die Heimtonfilmwieder- gabe von grosser Bedeutung ist..
Daneben zeich nen sich diese Einkristallzellen gegenüber den mit einer Glashülle versehenen Alkalizellen dui-eli überaus geringe Abmessungen, weisent- lichgeringere Herstellungskosten und bedeu tend ;geringere Empfindlichkeit gegenüber mechanischer Beanspruchung aus.
Diese Einkristallzellen weisen zwar eben falls eine gewisse Frequenzabhängigkeit, und zwar im Sinne einer Abnahme der abgege benen Spannung bei zunehmender Tonfre quenz auf, die jedoch wesentlich geringer ist als bei andern Widerstandszellen und etwa in der Bleiehen Grössenordnung liegt wie die der Alkalizellen.
Die Einkristallzelle wird vorzugsweise an den Verstärker mittes eines Transformators gekoppelt, der einen steigenden Frequenzgang aufweist. Durch diese -Massnahme gelingt, es, die auf der Frequenzabhä.naligkeit der Zelle beruhende Verringerung der Lautstärke bei hohen Tonfrequenzen auszugleichen oder zu mindest auf ein erträgliches@Mass herabzuset zen.
Weiterhin kann, gegebenenfalls zus,ät.z- lich ztt dieser Massnahme, ein Ausgleich des fallenden Frequenzganges der Einkristallzelle auch durch einen. parallel zur Sekundärseite des Transformators geschaltetem, zweckmässig veränderlichen Widerstand bewirkt werden.
In der Zeichnung ist ein Aiusführungsbei- spiel der Erfindung schematisch dargestellt., und zwar zeigt Abb. 1 die Widerstandszelle in einem Längsschnitt, Abb. 2 und 3 ihre Anordnung in der Wiedergabeeinriehtung in einer Seitenansicht und in Draufsicht.
Abb. 4 zeigt das Sehaltungsscliema der Wiedergabevorrichtung.
Die Zelle besteht. beispielsweise aus einem liadiniumsulfideinkristall von etwa 2X10 mm Flächenausdehnung und einer Dicke von 0,01 111m, auf den die beiden, einen Spalt. von 0,1 mm freilassenden Elektroden 2 aufge dampft sind. Der Kristall 1 wird von den beiden Metallfedern 3, deren Spannung mit tels der Schrauben 4 geändert werden kann, auf die Unterlage 5 gedrückt. Die Federn 3 stehen mit den auf dem äussern Umfang an geordneten Ansehlusskontakten 6 in leitender Verbindung.
Die Wendel der Tonlampe 7 wird mittels des Kondensers 8 auf .dem Film 9 abgebildet. Das hinter dem Film 9 befindliehe Objektiv 10 bildet die beleuchtete Filmstelle auf dem Kristall 1, und zwar auf dem von den Elek troden 2 freigelassenen Spalt. desselben ab. Zwischen dem Objektiv 10 und der Kristall zelle ist eine Zylinderlinse 11 angeordnet, die, wie Abb. 3 erkennen lässt, die Abbildung des belichteten Filmteils auf die quer zur Lauf richtung des Filmes gemessene Breite des Zel lenspaltes verformt.
Die Elektroden 2 der Zelle sind über die Stromquelle 12 mit .der Primärwicklung des Transformators 13 verbunden, dessen Sekun- däiwicklung den Verstärker 14 speist, an den der Lautsprecher 15 angeschlossen ist. Der Transformator wird vorzugsweise so bemes sen, dass er einer steigenden Frequenzgang aufweist und so den fallenden Frequenzgang der Zelle mindestens zum Teil ausgleicht. Die Bemessung erfolgst auf empirischem Wege.
Parallel zur Sekundärseite des, Transforma tors 13 ist ein variabler Widerstand 16 ge schaltet, der gleichfalls zur Herabsetzung der bei tiefen Tonfrequenzen von der Zelle abge gebenen Nutzspannung lind damit zum Aus- gleieh des Frequenzganges der Zelle dient. Die Funktion dieses variablen Widerstandes kann wie folgt erklärt werden: Bei einer Lei stungsübertragung erhält man eine optimale Übertragung dann, wenn der Belastungs widerstand gleich dem Innenwiderstand der Photozelle ist.
Nun ist die von der Photozelle abgegebene Wechselspannung bei gleicher Be- leuehtungss.t.ärke von der llodulationsfre- quenz des Lichtes abhängig, und zwar sinkt sie mit steigender Frequenz.
Wird der Trans formator sekundärseitig mit einem Ohmschen Widerstand belastet., so dass er bei einer be- stimmten, relativ hohen Frequenz optimal an gepasst ist., so wird für diese Frequenz eine gewisse Anhebung des Frequenzganges er folgen.