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Farbfernsehempfänger mit Projektionsschirm Zusatz zum Patent: 1203
820 Die Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung des im Patent 1203 820 beschriebenen
Farbfernsehempfängers. Insbesondere bezieht sich diese Weiterbildung auf den Teil
des Farbfernsehempfängers, dessen bevorzugte Ausführungsform an Hand der F i g.
2 erläutert ist. Wie in der Figurenbeschreibung zu dieser F i g. 2 ausgeführt ist,
werden auf einem Projektionsschirm ein detailliertes Bild (in Schwarzweiß) und ein
grobes farbiges Bild der fernzusehenden Szene überlagert. Das Schwarzweißbild wird
durch eine erste elektrooptische Einrichtung erzeugt, die durch ein ausgeglichenes
Leuchtdichtesignal gesteuert wird, das zugleich aus dem Leuchtdichtesignal und dem
Farbsättigungssignal abgeleitet wird. Das grobe farbige Bild wird durch eine zweite
elektrooptische Einrichtung erzeugt, die eine Quelle für weißes, paralleles Licht
enthält, das nacheinander zwei Polarisationsstufen durchläuft. Die erste Stufe enthält
zwischen dem Polarisator und einem hierzu gekreuzten Analysator ein Hilfskristallplättchen,
das dem aus dem Analysator austretenden Licht entsprechend dem Übergang vom Schwarz
zum reinen Weiß eine feste Verzögerung erteilt: Auf dieses Hilfskristallplättchen
folgt ein weiteres Kristallplättchen, dessen Doppelbrechung direkt durch das Farbtonsignal
derart gesteuert wird, daß es in Abhängigkeit von der auf dem Projektionsschirm
wiederzugebenden Farbe eine veränderliche Verzögerung erzeugt. Eine zweite Polarisationsstufe
enthält ein anderes doppelbrechendes Kristallplättchen, das durch das Farbtonsignal
gesteuert wird, das jedoch nur dann betätigt wird, wenn ein Element der Fernsehszene
wiedergegeben werden soll, das eine sehr gesättigte Farbe besitzt. Das aus dieser
zweiten Stufe austretende Licht wird durch eine Linse auf dem Projektionsschirm
in einem farbigen Fleck ; abgebildet, der durch eine Trommel mit Spiegeln abgelenkt
wird, die durch einen elektrischen Motor angetrieben wird, der durch die Bildsynchronisationssignale
synchronisiert wird.
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Der in F i g. 2 des Patentes 1203 820 dargestellte Farbfernsehempfänger
weist zwei Nachteile auf 1. Mit den zwei Polarisationsstufen (die von dem weißen
Licht zwischen dem Polarisator und dem damit gekreuzten Analysator durchlaufen werden)
kann man, wenn das Farbtonsignal an zwei Kristallplätt- 4 chen gelegt wird, um ihre
Doppelbrechung zu steuern, am Ausgang des Analysators lediglich eine wenig gesättigte
Farbe (erster und zweiter Interferenzordnung im Newtonschen Farbmaßstab) erhalten.
Es ist also unmöglich, auf dem Projektionsschirme ein 5 Element der fernzusehenden
Szene, das eine sehr gesättigte Farbe besitzt, ganz getreu wiederzugeben. 2. Wenn
ein nichtfarbiges Element (Weiß oder Grau) wiedergegeben werden soll, so ist kein
Farbtonsignal vorhanden, und es wird deshalb auch kein Farbtonsignal weder auf die
erste noch auf die zweite Polarisationsstiüe gegeben. Durch die Anwesenheit der
Hilfskristallplättchen in der ersten Polarisationsstufe durchläuft jedoch ein unerwünschter
weißer Lichtanteil die zweite elektrooptische Einrichtung, und dieser zusätzliche
Lichtanteil addiert sich auf dem Projektionsschirm zu dem erwünschten weißen Licht,
das von der ersten elektrooptischen Einrichtung herkommt, die allein ein Schwarzweißbild
der fernzusehenden Szene erzeugen sollte. Folglich werden die Kontraste der Brillanz
für die nichtfarbigen Teile dieser fernzusehenden Szene nicht auf dem Projektionsschirm
wiedergegeben.
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Diese Nachteile werden durch den erfindungsgemäßen Farbfernsehempfänger
vermieden, der sich dadurch auszeichnet, daß erstens eine elektrooptische Vorrichtung
vorhanden ist, bestehend aus dreidurchsichtigen, spannungsdoppelbrechenden Kristallplättchen,
die für die elektrische Steuerung ihrer Doppelbrechungen mit Elektroden versehen
sind und durch die zwischen einem Polarisator und einem hierzu gekreuzten Analysator
verlaufende parallele Lichtstrahlen hindurchgehen, weiterhin best,-hend aus drei
Farbfiltern,
die hinter diesen drei durchsichtigen, spannungsdoppelbrechenden Kristallplättchen
angebracht sind und jeweils nur einfarbige blaue, grüne bzw. rote Strahlung durchlassen,
die auf dem Projektionsschirm durch eine Sammellinse, die vor den drei Farbfiltern
angebracht ist, fokussiert werden, und daß aus einer elektronischen Schaltung mit
einer bereits vorgescldagenen Entschlüsselungskathodenstrahlröhre und einer Tetrode
die drei Farbsignale entnommen werden, die den Komponenten Blau, Grün bzw. Rot des
Farbtons der wiederzugebenden Farbe entsprechen, und diese Farbsignale an jeweils
die eine Elektrode der drei genannten Kristallplättchen angelegt werden, und daß
zweitens eine bereits vorgeschlagene elektromechanische Vorrichtung, bestehend aus
einer Drehspiegeltrommel mit einem Motor, vorhanden ist, die zwischen der Sammellinse
und dem Projektionsschirm angebracht ist, und daß die genannte elektromechanische
Vorrichtung weiterhin eine elektronische Differentialschaltung enthält, in der eine
elektrische Spannung mit der Frequenz der Bildzeilen und eine der Umdrehungsgeschwindigkeit
des Drehspiegels proportionale Spannung aufeinander abgestimmt werden zur Synchronisation
mit der Bildabtastung am Sender.
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Dieser erfindungsgemäße Farbfernsehempfänger, von dem vorzugsweise
Ausbildungen in den F i g. 1 und 2 gezeigt sind, besitzt den Vorteil, daß die mit
der Drehspiegeltrommel in Verbindung stehende zweite elektrooptische Vorrichtung
nur eine einzige Polarisationsstufe besitzt. Diese Stufe enthält lediglich drei
nebeneinander angebrachte Kristallplättchen Kb, K7,, Kr, die mit drei Farbfiltern
fb, fv, fr verbunden sind, die lediglich monochromatische blaue bzw. grüne bzw.
rote Strahlungen durchlassen. Die Doppelbrechungen dieser drei Kristallplättchen
werden nicht mehr direkt durch das Farbtonsignal gesteuert. Sie werden nunmehr durch
drei Farbsignale Cb, Cv, Cr gesteuert, die den blauen, grünen bzw. roten Komponenten
des Farttones entsprechen, der in jedem Augenblick auf dem Projektionsschirm wiedergegeben
werden soll. Diese mit der Drehspiegeltrommel Mt
(F i g. 1 oder 2) verbundene
»zweite elektrooptische Vorrichtung« erzeugt also immer einen sehr gesättigten Farbton,
dessen Licht sich im angemessenen Verhältnis mit dem weißen Licl.t mischt; das von
der »ersten elektrooptischen Vorrichtung« herkommt, so daß von jedem farbigen Element
des fernzusehenden Bildes eine vollkommene Farbwiedergabe erhalt,-n wird. Andererseits
wird durch diese zweite elektrooptische Einrichtung nicht mehr die Wiedergabe weißer
oder grauer Teile des fernzusehenden Bildes beeinträchtigt.
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Ein weiterer Vorteil des unten beschriebenen Farbfernsehempfängers
besteht darin, daß eine vollständige Synchronisation zwischen der Ablenkung des
durch die zweite elektrooptische Vorrichtung auf dem Projektionsschirm erzeugten
Farbfleckens mit der Erzeugung des detaillierten Schwarzweißbildes durch die erste
elektrooptische Vorrichtung gemäß der Horizontal- und Vertikalsynchronisierungssignale
erreicht wird, die von einem entfernt gelegenen Fernsehsender kommen. Zu diesem
Zweck wird, wie weiter unten ausführlich beschrieben ist, eine elektronische Differentialschaltung
benutzt, in der zwei Wellen einander gegenübergestellt werden, von denen die eine
die Horizontalsynchronisierungsfrequenz und die andere eine Frequenz besiiit, die
durch die Umdrehung der Spiegeltrommel Mt (F i g. 1 oder 2) gekennzeichnet
ist. Diese Differentialschaltung erzeugt ein elektrisches Korrektursignal, das -,auf
Elektrobremsen gegeben wird, die auf eine Magnetsubstanz einwirken, die mechanisch
fest mit dem Elektromotor verbunden ist, der die obenerwähnte Spiegeltrommel antreibt.
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Ina folgenden werden zwei Farbfernsehsysteme betrachtet. In dem ersten
System (F i g. 1, 1a und 1b) besteht das Farbartsignal chr aus einer elektrischen
Spannung, die der Zahl des Sektars proportional ist, der die wiederzugebende Farbe
in dem Farbdreieck der F i g. 1b angibt; die sehr gesättigt,-n Farben entsprechen
den Sektren 1, 4, 5, 8, 9, 12, 13, 16, die weniger gesättigten Farben entsprechen
den Sektoren 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14, 15, und das reine Weiß entspricht dem mittleren,
schraffierten Sektar 0. Die Kathodenstrahlröhre TD der F i g: 1 entnimmt dem Farbartsignal
chr das Sättigungssignal S (das also für ein reines Weiß Null ist und das für eine
sehr gesättigte Farbe ein Maximum erreicht) und ebenso drei Primärfarbsignale Cb,
Cv, Cr, die den monochromatischen Komponenten Blau (Cb) oder Grün (C2,) oder Rot.
(Cr) des Farbtonsignals entsprechen. Diese Primärfarbsignale steuern die entsprechenden
Farblichtmodulatoren Kb, Kv, K, dieser zweiten elektrooptischen Einrichtung.
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In dem zweiten Farbfernsehsystem (amerikanisches System N T.S.C.)
entsprechendden Fig. 2, 2aund2b, ist das Farbartsignal eine Sinuswelle (Farbträger),
die durch das Farbsättigungssignal S amplitudenmoduliert und durch das Farbt:)nsignal
C phasenmoduliert wird. Diese Signale werden durch den Amphtudendetektor
DA der F i g. 2 bzw. durch den Phasendetektor DP der F i g. 2, der auch den
durch den örtlichen OszillatDr O reproduzieit-,n Farbträger empfängt, getrennt.
Die Kathodenstrahlröhre TD (F i g. 2) entnimmt dem Farbtonsignal C die drei Primärfarbsignale
Cb, Cv, Cr, die entsprechend die Farblichtmodulatoren Kb, Kv, Kr dieser zweiten
elektrooptischen Vorrichtung steuern.
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Wenn in dem ersten Fernsehsystem ein weißes Element des fernzusendenden
Bildes wiedergegeben werden soll, ist das Farbartsignal chr Null. Das elektronische
Bild der geradlinigen vertikalen Kathode C der Röhre TD befindet sich dann auf einer
Vertikalen des linken Teiles der Elektrode ED der F i g. 1c, wo keine Schlitzes,
cb, cv, Cr vorhanden sind, so daß das Farbsättigungssignal S ebenso wie die Primärfarbsignale
Cb, Cv, Cr Null sind und die zweite elektrooptische Vorrichtung s Kb, Kv, K, der
F i g. 1 kein farbiges Licht auf den Projektionsschirm EP wirft. Während das Signal
S wegen der Triode in umgekehrter Richtung a Null ist, ist dagegen das Gitter der
Pent:)de L nicht mehr negativ vorgespannt, so daß die Verstärkung dieser Penthode
maximal wird. Man erhält auf dem Schirm EP ein reinweißes Bildelement, dessen Leuchtdichte
von dem Teil 1', von großer Energie, des empfangenen Leuchtdichtesignals abhängt.
Wenn in dem zweit-,n System N.T.S.C. (F i g. 2) ein weißes oder graues Element des
fernzusendenden Bildes reproduziert werden soll, wird der Farbträger weder in der
Phase durch das Farbtgnsignal C noch in der Amplitude durch das Farbsättigungssignal
S moduliert. Es tritt somit weder eine elektrische Spannung C am Ausgang des Phasendetekt:)rs
DP noch eine elektrische Spannung S am Ausgang des Amplitudendetektors
DA auf. DieTetrode AZ ist durch die negztive Vorspannung gesperrt, die durch
die Batterie b erzeugt wird. Die Pentde L hat sodann ihre maximale
Verstärkung. Die beiden Anteile
des Frequenzbandes B3 und B2 (F
i g. 2a) des Leuchtdichtesignals gelangen sodann über den Mischer M auf den Wehneltzylinder
w' der Kathodenstrahlröhre O', und man erhält auf dem Projektionsschirm EP ein nicht
farbiges Bildelement, d. h. ein Bildelement in einem reinen Weiß oder Grau.
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Wenn ein Element des fernzusendenden Bildes in einer sehr gesättigten
Farbe wiedergegeben werden soll, wird das Sättigungssignal S ein Maximum, so daß
die Verstärkung der Pentode L so weit reduziert wird, daß die Kathodenstrahlröhre
O' kein weißes Licht auf dem Projektionsschirm EP erzeugt. Andererseits ist das
Sättigungssignal S dann größer als die negative Vorspannung, die durch die Batterie
b an dem zweiten Gitter g1 der Tetrode Al (F i g. 1 oder 2) erzeugt wird,
und die Sperrung dieser Tetrode wird aufgehoben. Das erste Gitter g der Tetrode
Al wird durch die beiden Teile l' und l" des Leuchtdichtesignals
(Bänder B3, B2 des in der F i g. 1 a oder 2 a dargestellten Spektrums, die durch
das Frequenzfilter F1 der F i g. 1 oder 2 getrennt werden) gespeist, und die Ausgangsspannung
dieser =Tetrode Al steuert die Verstärkungen der Verstärker A b',
Av und Ar'. Dadurch werden die Modulationsspannungen Cb, Cv, Cr, die die Farblichtmodulatoren
Kb, Kv, Kr steuern, gleichzeitig in Abhängigkeit von dem empfangenen Leuchtdichtesignal
verändert, wobei jedoch immer die genauen relativen Verhältnisse für die Reproduktion
des sehr gesättigten Farbtons des betreffenden Elementes des fernzusendenden Bildes
erhalten bleiben. Man erhält also auf dem Projektionsschirm EP ein Element mit der
gewünschten einheitlichen, sehr gesättigten Farbe mit den gewünschten Veränderungen
der Bildschärfe, entsprechend den hauptsächlichen Einzelheiten des Musters des fernzusendenden
Bildes. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich also sowohl immer ein
reines Weiß wie auch eine sehr gesättigte Farbe fehlerfrei auf dem Projektionsschirm
wiedergeben.
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Dies stellt eine vorteilhafte weitere Ausbildung des im Patent 1203
820 beschriebenen Farbfernsehempfängers dar, der zwei optische Polarisationsstufen
mit spannungsdoppelbrechenden KriEtillen (z. B. Monoammoniumphosphat oder -arsenfit,
NH,HZP04 oder NH,H,As04) enthält. Gemäß F i g. 2 dieses Patentes enthält die erste
Stufe eine Kristallscheibe L, die zwischen gekreuztem Polarisator und Analysator
eine konstante Verzögerung- (oder Wegdifferenz) von 269 mp. ergibt, was dem Durchgang
von reinem Schwarz zu Weiß entspricht, so daß, wenn an die nach ; dem Monoammoniumphosphatkristall
angeordnet Kristallscheibe K keine Spannung angelegt ist, ein weißer Lichtarom auftritt,
wodurch der Kontrast der Leuchtdichte in den nichtfarbigen Bildteilen vermindert
wird.
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Bei der im folgenden beschriebenen Variante , (F i g. 1) enthält der
elektrische Farbenmodulator die spannungsdoppelbrechenden Kristalle Kb, Kv, Kr,
denen Farbfilter fb, f", fr zugeordnet sind, die jeweils praktisch nur eine
monochromatische Primärstrahlung (Blau, Grün oder Rot) durchlassen, die, in gewünschten
Verhältnissen gemischt, den- gesättigten Farbton der wiederzugebenden Farbe ergeben.
Zur Wiedergabe einer nicht gesättigten Farbe addiert man zu der gesättigten Farbe
des gleichen Farbtones Weiß.
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Bei dem im folgenden beschriebenen Farbfernsehempfänger können, um
die an die Kristalle Kb, K", Kr anzulegenden Spannungen zur Erzielung der gewünschten
Farben herabzusetzen und um schließlich eine sich daraus ergebende Verringerung
der Leistungen der Verstirkerröhren zu erhalten, an Stelle einzelner Kristslle Gruppen
von n solchen Kristallen (z. B. Monoammoniumphosphat) verwendet werden, die in optischer
Reihe (so daß sich die durch sie erzeugten »Verzögerungen« oder »Wegdifferenzen«
addieren) angeordnet und elektrisch parallel geschaltet werden, wodurch die Spannung
(die gleichzeitig an alle n Kristille einer Gruppe angelegt wird, um die gewünscht--
Gesamtwegdifferenz zu erhalten) herabgeset 4i werden kann. Die F i g. 1 d stellt
als Beispiel eine Gruppe von zwei Kristallen Kb und K5 dar. Die optimale Anzahl
n der Kristalle einer Gruppe ist ein Kompromiß zwischen dem Wunsch, die zur Erzeugung
der hohen, an die Kristalle anzulegenden Farbenmodulationsspannung erforderliche
Leistung zu verringern (sehr stark variabel), und dem Wunsch, die Abweichungen von
der Parallelitit der durch die in optischer Reihe angeordneten Kristalle tretenden
Lichtstrahlen gering zu halten, da ihr aasnutzbarer Winkelbereich gering ist. Der
Winkelbereich ist der Dicke des Kristalls umgekehrt proportional, jedoch maß die
Dicke aus Gründen der mechanischen Festigkeit wenigstens 1 mm betragen.
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Die F i g. 1 b stellt das Farbendreieck dar, auf dem die Codierung
der Farbe sendeseitig beruht, und es sind in F i g. 1 a die ineinandergeschobenen
Spektren . der Leuchtlichte l (voll ausgezogen) und des Farbartsignals chr (punktiert)
dargestellt, die das zusammengesetzte übertragene Videosignal h bilden, das das
Band B, bildet. Das Band Bz ent'iält den Farbträger der Farbe (nur amplit-adenmodulieri,
mit einem kleineren Seitenband), der durch das Farbartsign3l chr moduliert ist,
dessen Größe der Zahl des ent>prechen= den Sektors des Farbendreiecks (F i g. 1b)
propDrtional ist, wobei dieses Signal chr gleichzeitig die Information des »Farbtins«,,a
und die Information des »Sättigungsgrades« S der wiederzugebenden Farbe enthält.
Das Band B3 (F i g. 1 a), das ebenso breit ist wie das Band B2 , enthält den größten
Teil der Leuchtdicht°energie, jedoch enthalten die Binder B, und Bz in geringerem
Maß Informationen für die Wiedergabe der Detiils der Zeichnung des übertragenen
Bildes.
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In F i g. 1 ist der Videodet:kt )r des Farbfermehempfängers mit DV
und der Projektionsschirm mit EP bezeichnet. SYS ist der Video-Synchro-Sepirater,
d. h. ein herkömmliches Amplit-zdenfilt:r, das die Einheit aus dem Leuchtlichtesignal
und dem Far'oartsignal von dem Horizontal- t1 und Verti'_calsynchronisationssignalen
t1 abtrennt, die auf den 0szillat)r Oh für die horizontale sowie auf den Oszillatar
0v für die vertikale Abtistung des weiden Fluoreszenzschirm°s Fl' des Katiodenstrahloszillographen
O' einwirken, durch den (mittels der Schmidtschen OptPz A?'p') ein detailliertes
Schwarzweißbild des empfangenen Bildes auf den Projekti3hnsschirm geworfen wird.
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Der Detekt-)r D, der durch das Filter FZ versorgt wird (durch das
das Band Bz abgetrennt wird, das den durch das Farbart3ignal farbenm3dulierten Farbträger
enthält), ist vor dem VerstIrker A; angeordnet, dessen Ausgang auf omatisch durch
ein »Farbsynchronsignal« sr geregelt wird (das auf der Flanke des Synchronisationssignals
t1 zu Beginn jeder Abtt.stzeile übertragen wird und bei konstznter Amplitude aus
einigen Perioden des Farbträgers besteht). Dieses Signal sr wird durch den Verstärker
As,. abgetrennt
(mit schmalem laufendem Band in die Mitte auf die
Frequenz des Farbträgers eingestellt), dessen Schirmgitter g,. durch das Zeilensynchronisationssignal
ta gesteuert wird. Am Ausgang des Verstärkers Asr wird das Signal sr durch den Gleichrichter
Rd gleichgerichtet und steuert dann die Verstärkung des Verstärkers A2, an dessen
Ausgang das Farbartsignal chr mit derjenigen Amplitude wiederhergestellt wird, die
äs beim Sender hatte, gleichgültig, wie groß die (zeitabhängigen) Schwankungen des
Dämpfungsgrades auf der Verbindung zwischen Sender und Empfänger sind.
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Das Farbartsignal chr (das gleichzeitig die Information über den »Farbton«
Ad und die Information über den »Sättigungsgrad« S der Farbe eines Elements des
ferngesendeten Objekts enthält) wird an die horizontalen Ablenkplatten P für das
elektronische Bild der vertikalen Fadenkathode C der Röhre TD mit laminarein Strahlenbündel
angelegt, und dieses Bild wird hierdurch längs einer speziellen Vertikalen der Decodierungselektrode
ED verschoben, die in F i g. 1c dargestellt ist und vier Schlitze s, cb, c7, und
c, aufweist, wobei der Schlitz e, aus weiter unten zu erläuternden Gründen zweiteilig
ist.
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Durch die Elektroden aes, acb, acv und acr der Röhre TD werden die
Elektronen gesammelt, die durch die Spalt-- der Elektrode ED gelangen, und man erhält
so (nach dem Durchgang durch die Verstärker As, Ab, Av und Ar) ein
als »Sättigungssignal« bezeichnetes Signal S sowie als »Farbt:)nsginale« bezeichnete
Signale (cb, cv, c,), deren Momentenwerte den Breiten der entsprechenden Schlitze
ED (F i g. 1c) proportional sind, längs deren vertikaler Ausdehnung durch das Farbartsignal
ehr das elektronische Bild der Kathode C abgebildet Wird. Die Abszissen
(ehr) von 1 bis 16 in F i g. 1 c sind den Zahlen der Sektoren des Farbendreiecks
der F i g. 1b proportional, und auf die Form der Schlit#es, cb, ev und
er wird spät-,r eingegangen. Die Schlitze sind so breit, daß man einerseits
das Signal S proportional dem gewünscht-,n Maß der Sättigung und andererseits die
gewünsc_Zten Signale Cb; Cv und Cr erhält, wie sie für die Steuerung der Spannungsdoppelbrechung
der Kristille Kb, Kv und Kr, die zwischen dem Polarisator P und dem AnalysatorA
angeordnet sind, erforderlich sind, die mit den Farbfiltern fb, fv und fr verbunden
sind, um auf dem Projektionsschirm EP (im Brennpunkt der Linse L2 nach Reflexion
auf den Spiegeln der Trommel Mt, die durch den Elektromotor Mo gedreht wird)
einen Fleck in der gesättigten Farbe zu erhalten, die die Hauptwellenlänge ,d der
Farbart des betreffenden ferngesendeten Objekts hat, wobei das Licht von der Lichtquelle
E mit dem Energiespektrum E (A.) ausgesandt wird.
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Die Hauptwellenlänge Ad einer »Farbart«; die einem bestimmten Sektor
des Farbdreiecks der F i g. 1b entspricht, wird einerseits von der Skala (in Millimikron)
des Spektrums abgelesen, wenn es sich um eine Spektralfarbe handelt, oder von der
Geraden der Purpurfarben, wenn es sich um eine Purpurfarbe handelt (d. h. um eine
Mischung aus Blau imd Rot), und andererseits von der Verbindungsgeraden der Mitte
E (Koordinaten x = y = 0,33 des Farbdreiecks, Spektrum gleicher Energie) mit der
Mitte des betreffenden Sektors des Dreiecks der F i g. 1b. Das Maß der Sättigung
S der betreffenden Farbart ist eine Funktion des Abstindes des Punktes E von der
Mitte des entsprechenden Sektors mit dieser Farbart. So sieht man z. B. aus der
F i g. l b, daß die beiden Farbarten, die den Sektren 5 und 6 entsprechen,
das gleiche dominierende Rot, jedoch verschiedene Sättigungsgrade (hohe Sättigung
für den Sektor 5, niedrige Sättigung für den Sektor 6), entsprechend den Nummern
der Nachbarabschnitte und infolgedessen sehr nahe beieinanderliegende Werte des
Farbartsignals chr haben, wodurch für den oberen Rand des Spaltes s der Farbdecodierungselektrode
eine Sinusform vorgeschrieben ist.
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Nach dem Verstärker A, wird durch das Filter das Band B3 des zusammengesetzten
Videosignals Y abgetrennt, das auf das Steuergitter der Pentode L gegeben wird,
die die Funktion des »Leuchtdichteausgleichs« ausübt, weil dieser Pent:)de durch
das Sättigungssignal S über die Widerstände r, r' eine Polarisation erteilt
wird, die so von S abhängt, daß die Spannung des Ausgangs li entsprechend dem niederfrequenten
Teil l' der Leuchtdichte, die auf dieses Steuergitter gegeben wird, um so viel größer
ist, als S (also der Sättigungsgrad der wiederzugebenden Farbe) kleiner ist. Die
Intensitlt des Kathodenstrahls der Röhre O' (bei weißem Fluoreszenzschirm FZ') wird
durch den Wehneltzylinder w' gesteuert, auf den die Spannung des Ausgangs des elektronischen
Mischers M gegeben wird, durch den diel Spannung l,' des Ausgangs der Pent:)de
L mit der Spannung l" gemischt wird, die den Bändern B2 und B2' des
Spektrums des Videosignals entspricht, d. h. dem Teil der Leuchtdichte, der die
Details der Zeichnung des ferngesendeten Objekts wiedergibt. Infolgedessen strahlt
die Röhre O' um so mehr weißes Licht auf den Projektionsschirm, je kleiner das Signal
S ist (also der Grad der Sättigung der wiederzugebenden Farbe). Mit diesem weißen
Licht (erzeugt durch den Fluoreszenzschirm FZ') vermischt sich auf dem Projektionsschirm
EP das Licht einer sehr gesättigten Farbe, das von der Lichtquelle E aus durch die
Linse h, die Kristalle Kb, K", Kr, die Filter fb, fv, fr, die Linse
1, geht und auf den Drehspiegel Mt fällt. Dieser Drehspiegel hat z.
B. an seinem Umfang viermal weniger Spiegel, als Abtastzeilen für das ferngesendete
Objekt vorhanden sind. Diese Spiegel schließen zunehmend größere Winkel mit der
Trommelachse ein, so daß der farbige Leuchtpunkt (nach Reflexion an diesen Spiegeln)
horizontal über den Schirm streicht. Auf diese Weise wird ein (verhältnismäßig grobes)
Farbbild einem sehr detsillierten Schwarzweißbild überlagert, das durch die Kathodenstrahlröhre
O' auf den Fluoreszenzschirm Fl' geworfen wird.
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Die Ausbildung der Schlitze cb, cv, er der Decodierungselektrode
ED (F i g. 1 c) beruht auf folgenden Überlegungen: Wenn zwischen einem Polarisator
P und einem Analysator A (gekreuzt mit dem Polarisator) in einem Parallellichtbündel,
das von einer Lichtquelle r für weißes Licht ausgeht, dessen spektrale Energieverteilung
durch die Funktion E(A) in Abhängigkeit von der Wellenlänge A, dargestellt wird,
ein doppelbrechender Körper angeordnet wird, dessen Hauptrichtungen im Winkel von
45° zu denen des Polarisators verlaufen, und wenn man anschließend an den Analysator
ein Farbfilter f, mit der Durchlässigkeit T(2.) anordnet, durch das nur eine praktisch
monochromatische Strahlung, deren Wellenlängenbereich in einem kleinen Intervall
(2,-a., Zo+ao') liegt, hindurchgeht, dann entspricht der Ausdruck für die Farbe
des Lichtes, das von diesem Filter fo ausgeht,
einer Lichtintensität
wobei E (2) die Intensität am Eingang des Polarisators P bedeutet und 8 die »Wegdifferenz«
ist; die durch den doppelbrechenden Körper verursacht wird. ö = e (n -n),
wobei e die Dicke des Körpers längs des Weges der Lichtstrahlen ist und h und
n' die Brechungsindizes dieses Körpers für die beiden Schwingungen sind,
die sich ohne Deformation ausbreiten. Wenn ein Beobachter, anstatt direkt diesen
von dem Filter f, ausgehenden Farblichtstrom zu- betrachten, den Farbfleck auf dem
Projektionsschirm beobachtet, dessen Reflexionsvermögen einer Funktion R(@) entspricht,
dann ist die scheinbare Lichtintensität dieses Farbflecks gegeben durch
Wenn der doppelbrechende Körper ein spannungsdoppelbrechender Körper ist (z. B.
ein Monoammoniumphosphatkristall, der senkrecht zur Kristallachse geschnitten ist
und an dessen Schnittflächen eine elektrische Spannung V angelegt ist, wobei die
Lichtstrahlen die Richtung des elektrischen Feldes haben), dann ist die Wegdifferenz
ö, die durch den Kristall erzeugt wird, unabhängig von der Dicke des Kristalls,
praktisch unabhängig von der Wellenlänge und proportional der angelegten elektrischen
Spannung V. Es gilt dann die Beziehung: ä=au13V, wobei co der übliche Brechungsindex
und a eine von der Art des Kristalls abhängige Konstante ist.
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Bei Monoammoniumphosphat ist c) = -1,5246. Wenn man die Wellenlänge
in Zentimetern und die elektrische Spannung V in Kilovolt ausdrückt, dann ist a
= 8,2 -10-7 cm/kV.
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Es gilt mit den oben angegebenen Einheiten ungefähr p = a co3 = 27,88
- 10-'.
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Die scheinbare Lichtintensität des Farbfleckens auf dem Schirm EP
ist dann
In F i g.1 sind ein Polarisator P und ein dazu gekreuzter Analysatohr A dargestellt.
X ist eine Lichtquelle mit der spektralen Energieverteilung E(,.), die im Brennpunkt
einer Linse l,. angeordnet ist. EP ist der Projektionsschirm mit dem Reflexionsvermögen
R(%), der im Brennpunkt der Linse 1, (nach Reflexion am Drehspiegel Mt) angeordnet
ist. Kb, K, und K, sind nebeneinanderangeordnetespannungsdoppelbrechende Kristalle,
z. B. die obenerwähnten Monoammoniumphosphatkristalle. fb, f, und fr sind
nebeneinander angeordnete, in einem lichtundurchlässigen Halter gelagerte Farbfilter,
die bezüglich der Kristalle Kb, K2, und K, nur sehr schmale Banden durchlassen,
deren Wellenlängenbereich so ist, daß man sie praktisch als monochromatisch bezeichnen
kann, z. B. für fr ein Rot [R] von (2r - a,) bis (2r -f- ar) mit Är
= 700,00 m#t, für fv ein Grün [V] von (.1v - av) bis (Av + a,) mit
A,= 546,1 m#t, für fb ein Blau [B] von (4-ab) bis (-.b + ab) mit
Ab = 435,8 m#t.
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Für die drei monochromatischen Strahlungen der Wellenlängen 1r,
2" und Ab geben die Kurven r, v, b der F i g. 1e die Intensität des
Lichtstromes einer jeden der drei Strahlungen, die zu den Intensitäten der Lichtströme
der beiden anderen hinzuzufügen ist, um eine Einheit der monochromatischen Strahlung
zu erhalten (Spektralfarbe), deren Wellenlänge A, als Abszisse abzutragen ist, wobei
angenommen wird, daß der durch die Internationale Komission für Beleuchtung definierte
Beobachter sich eines Kolorimeters bedient, das drei regelbare Lichtquellen für
die monochromatischen Strahlungen für Rot, Grün und Blau enthält, wobei die spektrale
spezifische Ausstrahlung der Seite »unbekannte Farbe« dieses Kolorimeters für alle
Wellenlängen konstant angenommen werden soll. Die Ordinaten rd, va und 6d der Kurven
der F i g. 1 e für die Abszisse Zd (Hauptwellenlänge der wiederzugebenden Farbart)
sind die Anteile der Mischung, die der Beobachter einstellt, um ein kolorimetrisches
Gleichgewicht mit einer monochromatischen Strahlung (mit sehr gesättigter Farbe)
der Wellenlänge @d zu erhalten. Der negative Teil der Kurve r ist punktiert eingezeichnet,
da er für die folgenden Betrachtungen nicht verwendet werden kann. Diese Näherung
ist in der Praxis unvermeidlich. Die Geraden b', r , in der F i g.
1 e punktiert gezeichnet, geben die relativen Anteile für Rot und Blau für die verschiedenen
Purpurfarben, deren »komplementäre Wellenlänge A.,' die Abszisse ist.
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In dem Beispiel der F i g. 1 kommt das Licht der drei Primärfarben
(Rot [R], Grün [V] und Blau [B]), wie sie nach den Filtern fr, f, und fb
mit den Transparenzwerten T, -(#), T, (A.) und Tb (A.) erhalten werden, von der
Lichtqu E ellemit der spektralen Energieverteilung E (,Z.), und man nimmt an, daß
der »Normalbeobachter« ihre Mischung (im Brennpunkt der Linse l2) auf dem Projektionsschirm
EP mit dem Reflexionsvermögen R (2,) betrachtet.
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Die elektrischen Spannungen Vra, Vva und Vbt, die an die Kristalle
Kr, Kv und Kb angelegt werden müssen, damit der auf dem Projektionsschirm EP erhaltene
Farbfleck von einer = praktisch monochromatischen Strahlung der Wellenlänge Az (oder
reines Purpur der Komplementärwellenlänge A,d) stammt, die einem speziellen Wert
(chr)d des Farbartsignals entspricht, sind durch die folgenden Beziehungen gegeben:
In diesen Beziehungen bedeutet lc eine Konstante. Unter der Annahme, daß die aus
den Filtern fr, f, und fb austretenden Lichtbündel eine praktisch
monochromatische
Strahlung der Wellenlänge Ar, Av, Ab
sind, sind die Größen Ar, Av,
Ab durch die folgenden Formeln gegeben: Ar = E(Ar) ' Tr(Ar)-'
R(Ar), A" = E(Av) ' _T"(2") ' R (Av) ,
Ab = E(Ab)
' Tb(Ab) - R(Ab).
-
Aus diesen Formeln leitet sich ab
Die Größen 7(2d), v(2a); b(Aa) sind Zahlen, die am Ordinatenmaßstab der Kurven oder
Geraden der F i g. 1 e abgelesen sind. Die Breiten 1"d, lba und lva der Schlitze
Cr, Cv und Cb der Decodierungselektrode KD (F i g. 1c) längs einer Vertikalen zur
Abszisse (chr)d, entsprechend einer vorgegebenen, sehr gesättigten Farbe (praktisch
monochromatische Strahlung der Wellenlänge Ad oder Purpur für die Komplementärwellenlänge
A"j), müssen den numerischen Werten Vra, Vvd und Vba proportional sein, die den
obigen Beziehungen entnommen sind. Diese Relationen dienen als Grundlage für die
Festlegung der Decodierungselektrode ED (F i g.1 c) als Funktion des Farbendreiecks
der F i g. 1b.
-
In F i g. 1 sind nach den Verstärkern Ab, Av, Ar, die
durch die Sammelelektroden des- Decodierungs-Kathodenstrahlrohres TD gespeist werden,
Verstärker Ab', A,; und Ar' vorgesehen, durch die als Funktion der
Leuchtdichte l die Brillanz der verschiedenen Teile des auf dem Schirm EP erzeugten
Farbflecks moduliert wird, wenn es sich um ein Element des ferngesendeten Objekts
handelt, das eine sehr gesättigte, auf der ganzen Oberfläche gleichmäßige Farbe
hat, jedoch Teile verschiedener Brillanz enthält. In einem ähnlichen Fall hat das
Sättigungssignal S, das auf der Sammelelektrode as der Röhre TD aufgenommen wurde,
ein höheres positives Potential als das absolute Potential b der negativen Polarisation
des Schirmgitters g1 der Tetrode Al, deren Steuergitter g die Bänder B3 und
B2 (F i g. 1 a) des durch das Filter F, durchgelassenen Leuchtdichtespektrums l
aufnimmt. Durch den Ausgang der Tetrode Al wird dann die Verstärkung der
Verstärker Ab', Av, Ar' gesteuert. Die Spannungen Vb, V", Vr, die auf die
Kristalle Kb, K" und K, gegeben werden, behalten die gleichen relativen Verhältnisse,
schwanken jedoch im Rhythmus der Leuchtdichte 1.
-
Die Änderung einer der elektrischen Spannungen V gemäß der gesättigten,
auf dem Projektionsschirm EP wiederzugebenden Farbe der Wellenlänge A, entspricht
der Änderung einer sin2-Funktion. Für eine Wegdifferenz 8 = p V ist
wenn
und = 0, wenn V = 0 ist.
-
Die Modulation der Farbe bei der Anordnung gemäß F i g. 1 verlangt
also folgende Maxima der elektrischen Spannung: Für die Spannung V" an den Klemmen
des Kristalls Kr, der dem Filter fr zugeordnet ist, das nur rote, monochromatische
Strahlung .1r = 700 m#t oder Ar = 700 - 10-' cm passieren lassen soll, gilt:
für die Spannung Vv, entsprechend dem Grün mit einer Wellenlänge von A, = 546,1
m#L, gilt:
Für die Spannung Vb, entsprechend dem Blau mit einer Wellenlänge von Ab =
435,8 mV., gilt:
Wie in F i g. 1 d dargestellt ist, können an Stelle von einzelnen Kristallen auch
mehrere in optischer Reihe angeordnete Kristalle verwendet werden.
-
Die folgenden Überlegungen zeigen den Vorteil (vom Standpunkt der
elektrischen Leistung, die zur Steuerung der spannungsdoppelbrechenden Kristalle
erforderlich ist), der sich bei der Verwendung einer Gruppe optisch hintereinander-
und elektrisch parallelgeschalteter Kristalle an Stelle eines einzigen Kristalls
ergibt. at sei die Zeit, die zwischen Beginn und Ende der Abtastung von zwei nebeneinanderliegenden
Bildelementen vergeht, deren verschiedene Farben von Extremwerten eines der Signale
des Farbtons Cb, Cl, C, entsprechen, und v sei die Differenz zwischen diesen Extremwerten.
-
Wenn die Breite der Bande B2 (F i g. 1 a), die das Farbartspektrum
enthält, z.B. 1 MHz und t = 10-esec ist und wenn man den unwahrscheinlichen Fall
einer schachbrettartigen Anordnung der beiden, den Extremwerten eines Farbtonsignals
-entsprechenden Farben ausschließt, dann kann man für a z. B. den Wert 5 zulassen.
Die Frequenz der Variation eines Bestandteils (Rot, Grün oder Blau) des Farbtons
2,d der Farbe liegt also während der Abtistung des ferngesendeten Objekts zwischen
10s/5 = 200 kHz und etwa 20 kHz, wobei die Frequenz der Abtastzeilen nach den französischen
Normen für das Fernsehen (bei 50 Bildern je Sekunde mit 819 Zeilen je Bild oder
eine Gruppe von zwei aufeinanderfolgenden Bildern) 20 475 Hz ist.
-
Wenn an Stelle eines einzigen Kristalls, der eine maximale Modulationsspannung
Vmax = f(v) be-
nötigt, n Kristalle optisch in Reihe und elektrisch
parallel verwendet werden, dann genügt es, da sich die auftretenden Wegdifferenzen
addieren, an die Gruppe den n-ten Teil dieser Spannung anzulegen.
Da die Widerstände zwischen den Kristallelektroden sehr hoch und die Ströme in den
Verstärkerröhren immer sehr stark sind, können bei einer Verringerung der zu erzeugenden
Maximalspannung weniger Verstärkungsstufen verwendet werden und die Verstärkungseinrichtungen
dementsprechend billiger werden.
-
Die Monoammoniumphosphatkristalle Kb, Kv, K, gemäß F i g. 1 d tragen
an ihren Parallelflächen ringförmige Metallniederschläge, durch die die von der
Lichtquelle 1 ausgehenden Parallellichtstrahlen hindurchgehen. Für jedes Farbelement
des ferngesendeten
Objekts werden auf diese Elektroden elektrische
Spannungsimpulse gegeben. Da der Widerstand zwischen den Elektroden sehr hoch ist,
müssen sich diese Spannungen zu Beginn eines jeden Impulses sehr rasch aufbauen
- sie können bis zur Dauer der Abtastung einer Zeile erhalten bleiben -, und sie
müssen am Ende des Impulses sehr rasch abklingen. Dazu kann die Schaltung der F
i g. 1d für die letzte Stufe der Verstärkerkette zwischen der Röhre TD und den Kristallen
Kb (oder K, oder K,-) der F i g. 1 d verwendet werden. Diese Schaltung enthält die
Spannungsverstärkerpentode L' und die Doppeltetrode Dt (deren beide Elemente
parallel geschaltet sind). Im Ausgangskreis von Dt ist ein Widerstand r parallel
zur Induktanz der Primärwicklung eines Transformators tr (der ein Band mit entsprechender
Breite verzerrungsfrei überträgt) geschaltet. Durch diese Induktanz wird der Strom
bei einem kurzen Impuls (kurzes Farbenelement) begrenzt, während er durch den Widerstand
bei einem verhältnismäßig langen Impuls (ausgedehnte farbige Stelle) begrenzt wird.
Am Ausgang des Transformators tr liegt ein Kreis (bestehend aus einem Kondensator
C und einem Widerstand R), dessen Zeitkonstante CR etwas größer als die Abtastdauer
einer Bildzeile ist. Eine Diode Dz (an die Spannungen von einigen tausend Volt angelegt:
werden können) ist zwischen der Stelle b und Masse a (Potential Null) angeschlossen.
Durch diese Diode DZ erhält man an der Stelle b für jedes Farbelement des Bildes
ein hohes positives Potential, das sich zu Beginn des Impulses sehr rasch aufbaut
und am Ende des Impulses ebenso rasch abklingt.
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Diese Impulse treten nur bei den farbigen Stellen des Bildes auf.
Bei reinem Weiß oder Schwarz ist das Farbartsignal chr Null, da man sich im schraffierten
Gebiet der F i g. 1b befindet. Die Signale S, Cb, C, und C,. sind ebenfalls
Null, da man sich in dem links schraffierten Gebiet der Decodierungselektrode ED
der Decodierungskathodenstrahlröhre TD (F i g. 1 und 1 c) befindet. Wenn das Signal
S Null ist, dann ist die Spannung li am - Ausgang der Pentode L (Leuchtdichteausgleich)
maximal, so daß die gesamte Leuchtdicrte auf den Wehneltzylinder W' des Kathodenstrahloszillographen
O' einwirkt, der auf dem Projektionsschirm EP ein Schwarzweißbild der detaillierten
Zeichnung des ferngesendeten Bildes erzeugt. Wenn die Signale Cb, C, und C, Null
sind, dann dringt das Licht der Lichtquelle E nicht durch den Analysator A, der
gekreuzt mit dem Polarisator P ist. An Stelle von plattenförmigen Monoammoniumkristallen
(wie oben als Beispiel angegeben) können auch andere spannungs- oder magnetisch
doppelbrechende Körper verwendet werden. Zum Beispiel kann Monoammoniumarsenat,
NH4H2As04, oder Kaliumdihydrogenphosphat oder auch ein ferroelektrischer Körper
wie Bariumttanat, BaTi03, verwendet werden.
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Bei Bariumtitanat kann der transversale oder der longitudinale elektrooptische
Effekt ausgenut ,twerden. Beim Transversaleffekt wird eine elektrische Spannung
V auf die beiden senkrecht zur Kristallachse C angeordneten Elektroden gegeben,
die voneinander den Abstand 1 haben, während ein Parallellichtstrahlenbündel (der
Wellenlänge #) parallel zur Achse a oder b ist und eine Bahn (gleich
d) durch den Bariumtitanatkristall beschreibt. Die für eine Änderung des optischen
Weges von
d. h. für eine maximale Variation der Lichtintensität zwischen gekreuztem, den Kristall
einschließendem Polarisatar und Analysator erforderliche elektrische Spannung ist
durch die Formel
gegeben. Für R = 500 m#t (grünes Licht), d = 1 mm und 1= 5 mm ist
nur 2000 Volt.
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Bei dem Longitudinaleffekt, bei dem das Lichtstrahlenbündel parallel
zu dem an den Kristall angelegten Feld ist, ist die elektrische Spannung, die für
eine maximale Änderung der Lichtintensität erforderlich ist, von der Dicke der Kristallplatte
unabhängig; und die Elektroden können leichter auf die großen Kristallflächen (anstatt
wie beim Transversaleffekt auf die schmalen Ränder) aufgelegt werden. Im Gegensatz
dazu absorbieren diese Elektroden jedoch wenig Licht.
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Bei dem elektrooptischen Transversaleffekt können Mosaiks aus Bariumt_tanatkristallplatten
verwendet werden, die längs der Metallelektroden ausgerichtet sind, durch die sie
gehalten und elektrisch parallel erregt werden, wobei durch jedes Mosaik einer der
drei Kristalle Kr, Kv, Kb (vgl. F i g. 1) ersetzt wird. Gegebenenfalls kann man
mehrere solche Mosaiks längs der Licrt-iahn anordnen, um die durch diese Mosaiks
erzeugten Wegdifferenzen zu summieren.
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Bei dem elektrooptischen Longitudinaleffekt kann an Stelle eines der
in F i g. 1 gezeigten Kristalle K,-, K, und Kb ein Mosaik aus Bariumtitanatkristallplatten
verwendet werden, die (auf ihren großen Flächen) elektrisch parallelgeschaltete,
halbdurchlässige Elektroden haben.
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Um die Brillanz der durch den Farbenmodulatar (s l1,1', Kb, Kv, Kr,
fb, f-, f, 12) auf dem Projektionsschirm EP (F i g. 1) erzeugten farbigen Flecken
zu erhöhen, kann zwischen die Linse 12 und die Dreh-Spiegeltrommel Mt eine
(in F i g. 1 nicht gezeigte) Zusatzlinse 13 eingefügt werden, deren vorderer Brennpunkt
nahezu bei dem hinteren Brennpunkt der Linse 12 liegt und die ein nahezu paralleles
Lichtstrahlenbündel erzeugt, das nach Reflexion am Drehspiegel Mt auf dem
Projektionsschirm EP einen brillanten Farbfleck erzeugt.
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In F i g. 2 ist die Anwendung der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform
der Erfindung auf das amerikanische Farbfernsehsystem N.T.S.C. (System, genormt
durch das National Television Standards Comittee) dargestellt.
-
Im Empfänger (F i g. 2) wird das Spektrum des Videosignals
V nach dem Videogleichrichter DV durch Filter in folgende verschiedene
Anteile aufgeteilt: F,. -> die Bänder B3 und B2, die praktisch die Leuchtdichte
enthalten; F2 das Band B2 mit den hauptsächlichen Details der Zeichnung des ferngesendeten
Objekts; FZ -@ das Band B.', das das gesamte Farbartsignal mit vernachlässigbarem
Leuchtdichteanteil enthält; F3 -> das Band B3 (ebenso breit wie das Band Bz ), den
größeren Teil der Leuchtdichteenergie enthält.
Ein ' Verstärker
Asr mit sehr schmalem Durchlaßbereich, der auf die Frequenz
des Farbträgers eingestellt und mit einem Schirmgitter g, versehen ist, das durch
das Zeilensynchronisationssignal ti, das ebenso wie das Bildsynchronsignal ti durch
den Video-Synchro-Separator SVS abgetrennt wird, gesteuert wird, trennt zu Beginn
jeder Zeile das Farbsynchronsignal sr ab.
-
O ist ein lokaler Oszillator, der eine Sinusspannung mit der Frequenz
des Farbträgers erzeugt. Phase und Frequenz dieses Oszillators werden mit dem Oszillator,
der am fernen Sender den Farbträger erzeugt, in bekannter Weise synchron gehalten.
Hierbei ist dp der Phasendetektor und ct ein RC-Glied geeigneter Zeitkonstante.
-
Die übrigen Elemente stimmen mit denen in F i g.1 hinsichtlich ihres
Aufbaus und ihrer Funktion überein. In F i g. 2 enthält der elektrische Modulator
für die Farbe die spannungsdoppelbrechenden Kristalle Kb, Kv, Kr, die mit den Farbfiltern
fb, fv, fr verbunden sind, die nur jeweils die monochromatische Farbtonstrahlung
der entsprechenden Primärfarbe durchlassen, die entsprechend dem amerikanischen
N.T.S.C.-System (Blau, Grün bzw. Rot) genormt sind.
-
Von einem anderen Anschluß des lokalen Oszillators des N.T.S.C: Empfängers
(auf der Frequenz des Farbträgers) wird nach dem Durchgang durch den Verstärker
a eine »Welle
«abgegeben, die auf den Phasendetektor DP (dessen detaillierte Anordnung in F i
g. 2 c dargestellt ist) gleichzeitig mit dem von dem fernen Sender kommenden farbenmodulierten
Farbträger ehr gegeben wird und der nach Durchgang durch einen Amplitudenbegrenzer
la die Welle» ä' «
bildet.
-
Die Summe dieser beiden Wellen gleicher Frequenz und verschiedener
Phase a und ß (die Amplitude EZ ist wegen des Verstärkers a groß gegen die Amplitude
E,, die wegen des Begrenzers ha konstant ist) wird auf die Anoden der Dioden Y,
und h2 gegeben. An den Ausgangsklemmen A, B des Phasendetektors erhält man
eine Welle C, die der Funktion 2 E,_ cos (a - ß) der Phasendifferenz (a - ß) entspricht.
Das »Farbtonsignal C« muß also auf die horizontalen Ablenkplätten des blattförmigen
Kathödenstrahlbündels der Decodierungsröhre TD gegeben werden. Diese Röhre ist ähnlich
wie die in F i g.1 gezeigte, außer daß sie eine Decodierungselektrode ED mit nur
drei Schlitzen cb, cv, cr (F i g. 2d) enthält, von denen der Schlitz cv zweiteilig
ist. Der in F i g. 1 c dargestellte Schlitz s ist bei der Ausführungsform der F
i g. 2 nicht mehr notwendig. Hier (F i g. 2) ist ein Amplitudendetektor
DA vorgesehen, dem das Farbartspektrum ehr (der modulierte Farbträger,
der das durch das Filter F'2 abgetrennte, in F i g. 2a dargestellte Band B2 enthält)
zugeführt wird. Am Ausgang von DA erhält man direkt das Sättigungssignal
S,
das über das Potentiometer r, r' auf das Steuergitter der Pentode L gegeben
wird, durch die die Leuchtdichte ausgeglichen wird.
-
Die Linse 12 (F i g. 2) sammelt in ihrem Brennpunkt, nach Reflexion
am Drehspiegel Mt, auf dem Projektionsschirm EP die Mischung der Lichtstrahlenbündel
(Blau, Grün und Rot), die von den Farbfiltern fb, fv, fr
ausgehen und deren
Intensitäten von den an die Kristalle Kb, Kv, Kr, die zwischen dem Polarisator P
und dem gekreuzten Analysator angeordnet sind, angelegten Spannungen abhängen. Wie
bereits bei F i g. 1 erläutert; sind die Schlitze cb, cv, Fr der Elektrode ED der
Kathodenstrahlröhre TD so, daß man, wenn man an die Platten P und TD die dem Kosinus
der Phasenverschiebung (a - ß) zwischen dem farbenmodulierten Farbträger chr und
dem Farbsynchronsignal sr proportionale Spannung C, die am Ausgang des Phasendetektors
DP erhalten wird, anlegt, an den Ausgängen der Verstärker Ab, Av,
Ar elektrische Spannungen erhält, die den Lichtströmen Blau, Grün und Rot
proportional sind, wobei diese Lichtströme (auch einem Diagramm, das dem der F i
g. 1 e entspricht) zu mischen sind, damit man auf dem Projektionsschirm EP einen
Lichtfleck mit gesättigter Farbe und der Wellenlänge des Farbtons der Farbart erhält,
die dem Farbartsignal clzr entspricht. Die Breiten der Schlitze cb, cv, cr der Elektrode
ED der Röhre TD der F i g. 2 (die in F i g. 2d dargestellt ist) müssen also den
Spannungen Vba, Yvd, Yra proportional sein, die durch die folgenden Beziehungen
gegeben sind, wobei 2d an der Schnittstelle des Kreises der F i g. 2b mit dem Radius
abgelesen ist, der mit dem Farbsynchronsignal sr einen Polarwinkel (a - ß) einschließt
Die numerischen Werte r -(2,z), v (2,d) und b (2a) werden an
den ausgezogenen Kurven (oder den gestrichelten Geraden) in einem Diagranun abgelesen,
das den Farbtönen der Primärfarben nach-N.T.S.C. entspricht und das nach Art der
F i g. 1 e aufgebaut ist, wobei E (A,) die spektrale Energieverteilungskurve der
Lichtquelle E (F i g. 2) und R (A.) das Reflexionsvermögen des Schirmes EP ist.
-
Im Fall der F i g. 2 ist, ebenso wie bei F i g. 1, wenn ein Element
des Bildobjekts wiederzugeben ist, das auf seiner Fläche eine gleichmäßige, sehr
gesättigte Farbe hat, das Signal S größer als eine Schwelle, die der Spannung der
Batterie b entspricht. Die Röhre Al
sperrt nicht mehr, und man erhält
am Ausgang von Al
eine elektrische Spannung, die im Rhythmus der Leuchtdichte
l der verschiedenen Teile des betrachteten Elements der Oberfläche (des ferngesendeten
Objekts) schwankt. Diese Spannung steuert dann die Verstärkung der Verstärker
Ab', Av, Ar' -derart, daß der auf dem Projektionsschirm EP erzeugte
Farbfleck auf der ganzen Oberfläche dieses Elements die gewünschte sehr gesättigte
Farbe ergibt, jedoch mit einer von einer Stelle des Objekts zur anderen schwankenden
Brillanz.
-
Wenn man vor die Kristalle Kr, Kv, Kb der .F i g. 2 die Farbfilter
fr, fv, fb setzt, die nur die Strahlungen (Wellenlängen Ar,. A,v, Ab)
des roten, grünen und blauen Lichts der drei Primärfarben durchlassen, die (über
die von dem N.T.S.C. genormten dichroitischen Spiegel am Sender) von dem Element
des Objekts ausgehen, dann müssen an die Kristallelektroden die
Spannungen
angelegt werden, die. durch folgende Beziehungen gegeben sind:
Ar, Av, Ab sind Konstanten, die von der spektralen Energieverteilungskurve
E (2.) der verwendeten Lichtquelle X, dem Reflexionsvermögen R-.(2) des verwendeten
Projektionsschirmes und von der Durchlässigkeit der Farbfilter fr, fv, fa abhängen,
die für die entsprechenden monochromatischen Strahlungen verwendet werden. Daraus
leitet man ab
wobei angenähert gilt:
Man erhält also die Spannungen Vra,-Vvä> Vaa an den Ausgängen der drei Röhren mit
blattförmigem Kathodenstrahl, die fadenförmige Kathoden besitzen, wobei die vertikalen
elektronischen Bilder dieser Kathoden sich (durch die Wirkung der horizontalen Ablenkplatten,
die durch die Primärspanmmgen E,,.d, Eva, E6, gesteuert werden, die im Empfänger
für ein Bildelement mit dem Farbton Ad wiederhergestellt werden) dort über den Schlitzen
der Blenden der Endanoden (Elektronensammler) längs der Vertikalen ausbilden, wo
diese Schlitze gerade genau solche Breiten haben, -die den Spannungen Vrd, Vva oder
Vba genau proportional sind. Durch diese obigen Beziehungen werden also die Schlitzblenden
und damit -die Anoden der drei Röhren selbst bestimmt. An Stelle des Kathodenstrahloszillographen
O' mit weißem Fluoreszenzschirm -FZ' (F i g. 1) kann ein durch Elektronen beaufschlagter
Projektor im Ölbett verwendet werden, der einen kräftigen elektrischen Bögen und
eine Flüssigkeitsschicht enthält, die elektrostatischen Kräften ausgesetzt ist,
die von einem Kathodenstrahlbündel herrühren, dessen Verschiebungsgeschwindigkeit
längs der horizontalen Abtastzeilen durch das Leuchtdichtesignal gesteuert wird,
das vom elektronischen Mischer stammt.
-
Um die Drehgeschwindigkeit des Drehspiegels Mt
genau mit der
- Abtastgeschwindigkeit auf dem Fluoreszenzschirm Fl' des Kathodenstrahloszillographen
O' (F i g. 1) zu synchronisieren,- kann man die in F i g: 3 gezeigte Vorrichtung
verwenden. Die Bildsynchronsignale ti steuern - einen - Generator Gt für sinusförmigen
Wechselstrom mit der Bildfrequenz fi, der dem Stator des Motors Mo zugeführt
wird, der mechanisch-mit der Drehspiegeltrommel Mt
verbunden ist. Auf die
Achse des Motors Mo ist eine Magnettrommel TM aufgekeilt. Gi ist ein Wechselstromgenerator
mit der Frequenz f, ein Vielfaches der Zeilenfrequenz fi, wobei der Generator Ga
durch die Zeilensynchronsignale ta gesteuert wird (f = nfi). n ist um so
größer, je genauer man die Synchronisation von Mt und der Abtastgeschwindigkeit
auf dem Schirm Fl' wünscht.
-
Durch magnetische Aufzeichnung, dargestellt durch das schraffierte
Gebiet auf der zylindrischen Fläche der Trommel TM, zeichnet man vorher die Welle
mit der-Frequenz f = nft auf, indem man den Motor Mo
genau mit seiner
Nenndrehzahl umlaufen läßt. Das schraffierte Gebiet der Oberfläche der Trommel TM
(F i g. 3) wird dann vor der Spule B (Magnetkopf) vorbeigeführt, und die inB induzierte
elektromotorische Kraft (EMK) wird über den. -Widerstand rh einer Primärwicklung
des Differentialtransformators Tra zu-
geführt, während die andere Primärwicklung
durch den Generator Ga gespeist wird: Der Widerstand rh
wird so eingestellt,
daß die beiden Primärwicklungen mit entgegengesetztem Windungssinn von gleich starken
Strömen durchflossen: werden, wenn der Motor Mo mit Nenndrehzahl umläuft.
Die Sekundärwicklung des Transformators Tra ist mit den Gittern der beiden identischen
Trioden TI und T2 verbunden, deren Anodenkreis die Spulen der Elektromagnete EFl,
EF2 enthalten, die gegenüber dem nicht schraffierten Gebiet der Magnettrommel TM
angeordnet sind. Die aus den Elektromagneten EFl, EF2 und der Trommel TM bestehende'
Einheit bildet eine »Magnetbremse«.
-
Wenn die beiden Primärströme (der Frequenz f) gleiche Intensität,
jedoch entgegengesetzte Phasen haben; dann liefern die Trioden-T" T2 keinen Strom,
und die Bremse wirkt nicht. Wenn die Ströme in Phase sind, dann ist die Bremsung
am stärksten. Wenn die Phasendifferenz zwischen diesen Strömen zwischen 180 und
360° beträgt, dann ändert sich die Bremswirkung, und die Rotation der Trommel
Mt
wird verzögert oder beschleunigt. Der Motor Mo sichert also eine grundlegende
und vollkommene Synchronisation der Magnettrommel TM mit der gewünschten Genauigkeit.
-
Eine weitere Verwendungsmöglichkeit der in F i g. 3 oben dargestellten
Differentialsynchronisierung ist folgende: An Stelle des Synchronmotors (Mo, F i
g. 1 oder 3), der durch einen Generator Gi 'mit der Bildfrequenz gespeist wird,
kann entweder ein von einer stabilisierten Gleichstromquelle gespeister Motor oder
vorzugsweise ein Asynchronmotor verwendet werden, der aus dem (eventuell stabilisierten)
Lokalnetz gespeist wird und dessen Rotor aus einem Käfig mit hohem elektrischem
Widerstand und verhältnismäßig großem Gewicht besteht, damit man eine stabile Drehzahl
erhält. Die Drehspiegeltrommel Mt besteht aus einem Stahlformstück mit großer
mechanischer Festigkeit (das am Umfang gut poliert und dann im Vakuum mit einer
dünnen Schicht eines gut reflektierenden Metalls überzogen ist), wobei die Elektromagneten
EFl, EF2, die als Bremsen auf die Stahloberfläche der Trommel Mt wirken,
von der Differentialvorrichtung (Trd, T1, T2) gesteuert werden (F i g. 3). An Stelle
der Magnetaufzeichnungstrommel TM kann auf die Welle der Drehspiegeltrommel
Mt auch ein-,flaches Zahnrad aus magnetischem Material aufgekeilt werden,
dessen Zähne (bei laufendem Motor Mo) vor einer Spule B
vorbeilaufen,
an deren Klemmen ein Wechselstrom auftritt, dessen Frequenz etwas höher ist als
die Zeilenfrequenz. Diese Spannung wird auf eine Primäi#-wicklung des Transformators
Tra gegeben, während die andere Primärwicklung durch den Generator Gz mit der Zeilenfrequenz
versorgt wird, so daß immer eine leichte Bremswirkung in gleicher Richtung auf die
Drehspiegeltrommel ausgeübt wird. -