DE2344040C3 - System zur Übermittlung von Bildern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Übermittlung von Bildern der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Werden Bilder mittels eines herkömmlichen Fernsehsystems übermittelt, so muß ein Elektronenstrahl, der durch ein Videosignal moduliert worden ist, auf eine fluoreszierende Schicht produziert werden, so daß der Beobachter das dadurch entstehende Bild betrachten kann. Bei einem solchen System sind jedoch die Sende- und Empfangseinrichtungen relativ groß, so daß sich ein komplizierter Aufbau ergibt; außerdem sind die Herstellung, Einstellung und Wartung dieser Einrichtungen mit Schwierigkeiten verbundea

Schließlich bereitet auch die Handhabung der BiIdröhre Schwierigkeiten, da sie sehr zerbrechlich ist und nur eine kurze Lebensdauer hat Diese Nachteile gelten in verstärktem Maße auch für ein Farbfernsehsystem, das einen noch aufwendigeren Aufbau mit komplizierten Schaltkreisen hat, so daß Handhabung, Einstellung

ίο und Wartung noch schwieriger werden.

Auch die Herstellung einer Farbbildröhre erfordert eine sehr fortschrittliche Technik. Werden schließlich die Fernsehbilder durch Radiowellen übertragen, so kann die Übertragung durch elektrische Wellen gestört

werden, obwohl im Prinzip die Übertragung von Fernsehbildern über große Entfernungen möglich ist

Aus »Electronics« vom 8. Februar 1965, S. 75 bis 78 ist ein Fernsehübertragungs- und Empfangssystem bekannt, bei dem statt elektromagnetischer Wellen Laserstrahlen verwendet werden. Der Laserstrahl wird durch Videosignale in einem Sender moduliert an einer entferiiten Stelle empfangen und in elektrische Signale umgesetzt; das Fernsehbild kann dann mittels eines herkömmlichen Fernsehempfängers betrachtet werden.

Aus »Electronics« vom 11. Mai !970 ist ein mehrkanali£es Aufzeichnungssystem bekannt bei dem ein Argon-Laserstrahl, der mit den ankommenden Daten moduliert ist mittels eines sich mit hoher Geschwindigkeit drehenden Spiegels auf einen 16 mm breiten Film aufgenommen wird.

Schließlich ist aus der DT-AS 18 00 665 ein System der angegebenen Gattung bekannt, das bei einem Faksimile-Farbbildempfänger verwendet wird. Dabei werden den Farbkomponenten Rot Grün und Blau entsprechende Farbsignale empfangen, welche von einem bestimmten Punkt im Farbbild im Sendeteil stammen. Die drei Farbsignale werden über Empfangs- und Verstärkungseinheiten zu Lichtsteuerungseinheiten weitergeleitet welche jeweils eine Xenon-Entladungslampe enthalten. Die Ausgangslichtstrahlen dieser Entladungslampen werden durch die entsprechenden Farbsignalausgänge der zugehörigen Empfangs- und Verstärkungseinheiien gesteuert wobei die Intensität der Lichtstrahlen entsprechend den jeweiligen Farbsignalen geändert wird.

Die Ausgänge der Lichtsteuerungseinheiten werden dann mittels eines Halbspiegelsystems zu einem einzigen Lichtstrahl zusammengesetzt Dieser zusammengesetzte, helligkeitsmodulierte Lichtstrahl wird anschließend durch ein Fokussiersystem bzw. durch einen in diesem System angeordneten Schwingspiegel, der synchron mit der Abtastperiode des Sendeteils schwingt und durch Sägezahnimpulse angetrieben wird, in horizontaler Richtung abgelenkt; zur Abtastung in Längsrichtung kann das Aufzeichnungsmaterial, beispielsweise ein lichtempfindlicher Film, entsprechend verschoben werden.

Es ist schließlich noch bekannt, die durch das Abtasten eines Originalbildes erhaltenen Lichtstrahlen aufnahmeseitig durch Rot-, Blau- und Grün-Filter auf Photovervielfacher und dann an die Übertragungsleitung weiterzugeben.

Das bekannte System zur Übermittlung von Bildern hat einen relativ komplizierten Aufbau, da beispielsweise verschiedene Lichtsteuerungseinheiten mit jeweils einer Xenon-Entladungslampe sowie Farbfilter vorgesehen sind; außerdem muß zur Aufzeichnung bzw. Wiedergabe entweder ein lichtempfindlicher Film oder

eine Projektions-Fläche bzw. ein -Schirm vorgesehen sein.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, qai System zur Übermittlung von Bildern der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem sowohl der Sendeteil als auch der Empfangsteil einen einfachen Aufbau, em geringes Gewicht und verhältnismäßig kleine Abmessungen haben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeiclifienden Teil des Anspruchs l aufgeführten Merkmale gelöst

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß sich dieses System auf Grund seines einfachen Aufbaus insbesondere für Einsätze im privaten Bereich eignet; es kann jedoch ebenfalls auch für Obermittlungen im Freien eingesetzt werden, da beispielsweise auch geheime Informationen nur zwischen zwei bestimmten Personen übertragen werden können. Außerdem kann das System dazu verwendet werden, die Richtung zwischen einem Sendeteil und einem Empfangsteil zu ermitteln. Das System ist sehr handlich, leicht zu transportieren und hat einen niedrigen Energieverbrauch. Seine Herstellungskosten sind gering, es läßt sich leicht bedienen und warten.

Selbst wenn der Lichtstrahl relativ schwach ist, wie es beispielsweise dann der Fall ist, wenn der Empfangs teil weit vom Sendeteil entfernt ist, kann mit Hilfe von Adaptergeräten, wie beispielsweise einem Teleskop, in dem Empfangsteil ohne große Schwierigkeit ein helleres, lichtstärkeres Bild erhalten werden. Deshalb kann die Lichtquelle in dem Empfangsteil auch klein sein, es kann also beispielsweise eine punktförmige Lichtquelle mit hoher Strahlungsdichte eingesetzt werden. Dadurch kann wiederum der Energieverbrauch des Systems selbst dann verringert werden, wenn eine hohe Helligkeit er^rorderlich ist so daß auch kleine Lichtquellen, wie beispielsweise eine Licht emittierende Diode oder eine Laserquelle eingesetzt werden können; die Lichtstrahlen solcher Quellen können ohne weiteres mit hochfrequenten Signalen moduliert werden.

Schließlich weist das System noch den besonderen Vorteil auf, daß selbst bei Tageslicht Bilder einwandfrei übermittelt werden können, da die Lichtverhältnisse in der Umgebung von Sendeteil und Empfangsteil die Übermittlung nicht beeinflussen. Es wird also nur die Information empfangen, die auf die Abtastung des Bildes im Sendeteil zurückgeht

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 den Aufbau eines Systems zur Übermittlung von Bildern nach der Erfindung,

F i g. 2 eine zur Erläuterung dienende Ansicht eines Bildrasters, wie er in den Augen eines Beobachters im Empfangsteil eines Systems zur Übermittlung von BiI-dem nach der Erfindung auftritt,

F i g. 3 eine zur Erläuterung dienende Ansicht mit einer Adaptereinheit, die im Empfangsteil einer weiteren Ausführungsform eines Systems zur Übermittlung von Bildern nach der Erfindung vorgesehen ist,

F i g. 4 eine zur Erläuterung dienende Ansicht des Aufbaus einer Ablenkeinrichtung, die im Empfangsteil gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist,

F i g. 5 eine zur Erläuterung dienende Ansicht, welehe die Wirkungsweise der in F i g. 4 gezeigten Ablenkeinrichtung darstellt, und

F i ε. 6 den Aufbau eines Systems zur Übermittlung von Farbbildern gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß F i g. 1 besteht das System aus einem Sendeteil 1 und einem Empfangstefl 2.

In dem Sendeteil 1 ist eine Lichtquelle 5 vorgesehen, die einen Lichtstrahl aussendet, dessen Licht helligkeitsmoduliert werden soll. Der Lichtstrahl von der Lichtquelle wird durch ein Videosignal helligkeits.noduliert das selektiv durch einen Videoverstärker 4 von einer Fernsehkamera, einem Video-Bandaufnahmegerät (VTR) oder anderen Quellen zur Übermittlung von Bildern zugeführt worden ist Der von dem Sendeteil 1 abgegebene helligkeitsmodulierte Lichtstrahl 11 wird von dem Empfangsteil 2 empfangen, der sich in einiger Entfernung von dem Sendeteil befindet Der dort empfangene Lichtstrahl 11 wird durch eine Objektivlinse 6 in den Empfangsteil 2 weitergegeben, durch einen Halbspiegel 19 geführt und dann nacheinander an einem ebenen Reflektorspiegel 9, an einem vertikalen, drehbaren, vielflächigen Umlenkspiegel 13, an einem horizontalen, drehbaren, vielflächigen Umlenkspiegel 12 und an einem Reflektorspiegel 10 reflektiert: anschließend wird der Lichtstrahl durch ein Okular 7 auf die Augen 18 eines Beobachters geleitet. Ein Teil des durch die Objektivlinse 6 geführten Lichtstrahls 11 wird an dem Halbspiegel 19 reflektiert und in einem photoelektrischen Umwandler 14 erfaßt. Aus dem Ausgangssignal des Umwandlers 14 wird in einer Schaltung 15 ein Synchronisiersignal abgetrennt, das in einem Aniriebsverstärker 16 verstärkt wird; dadurch kann das Ausgangssignal des Antriebsverstärkers 16 einen Motor 17 synchron in einer Drehbewegung antreiben.

Durch die synchrone Drehung des Motors 17 drehen sich der horizontal umlenkende, drehbare, vielflächige Spiegel 12 und der vertikal umlenkende, drehbare, vielflächige Spiegel 12 in einer synchronen Beziehung zu dem Videosignal des Sendeteils 1.

Dadurch wird der von dem Sendeteil 1 ausgehende Lichtstrahl sowohl in die horizontale als auch in die vertikale Richtung abgelenkt, so daß eine bestimmte synchrone Beziehung beibehalten wird; auf diese Weise entsteht ein Abtastraster der Lichtquelle 5 auf der Netzhaut eines Beobachters 18.

Wenn ein Beobachter die Lichtquelle 5 des Sendeteils betrachtet, indem er in das Okular 7 des Empfangsteils blickt, dann kann ein Raster 21 der Lichtquelle 5 visuell als zweidimensional entwickeltes Bild erfaßt werden, das auf Grund eines physiologischen Nachbild-Effektes auf der Netzhaut und eines Gedächtniseffektes beim Beobachter entsteht; auf diese Weise erhält man ein klares Bild 22 im Raum, wie in F i g. 2 gezeigt ist.

Das zugrundeliegende Prinzip kann leicht an folgendem Fall erläutert werden: Wenn eine punktförmige Lichtquelle, wie z. B. eine Taschenlampe, im Dunkeln in vertikaler und horizontaler Richtung geschwungen wird, dann erscheint im Raum ein zweidimensionales Bild.

Betrachtet man andererseits den Sendeteil durch den Empfangsteil, so wird die Umgebung auf Grund der oben erwähnten Ablenkabtastung vollkommen gestört; der von der Lichtquelle 5 des Sendeteils gebildete visuelle Ort stellt also ein kennzeichnendes Bild dar, das keinem Einfluß durch die Umgebung ausgesetzt ist

Das System zur Übermittlung von Bildern nach F i g. 1 ermöglicht also die Übertragung einer Bildinformation auf relativ große Entfernung, wenn im Empfangsteil statt der Objektivlinse 6 ein Teleskop verwendet wird; damit kann man auch Übermittlungen bei

noch größeren Entfernungen auf See oder nachts vornehmen.

Wenn der von dem Sendeteil ausgehende und vom Empfangsteil aufgenommene Lichtstrahl, relativ schwach ist, wie in F i g. 3 dargestellt ist, dann kann der Empfangsteil mit einer als Adapter dienenden Vorrichtung 23 zur Lichtverstärkung versehen werden; hierzu kann z. B. eine Bildverstärkerröhre hinter der Objektivlinse 6 verwendet werden.

Weiterhin kann eine Infrarotstrahlungsquelle als Lichtquelle 5 in dem Sendeteil benutzt werden, während als Adapter im Empfangsteil eine Vorrichtung zur Lichtumwandlung eingesetzt werden kann, die nichtsichtbares Licht in sichtbares Licht umwandelt; dazu eignet sich beispielsweise eine Bildwandlerröhre.

Weiterhin kann als Lichtquelle 5 im Sendeteil ein Laseroszillator eingesetzt werden, während eine Vorrichtung zur Lichtumwandlung, die nicht-sichtbares in sichtbares Licht umwandelt, wie z. B. eine Bildwandlerröhre, zum Schutz der Augen als Adapter im Empfangsteil eingesetzt werden kann. In diesem Fall kann je nach Bedarf eine Lichtverstärkervorrichtung wie z. B. ein Bildverstärker in Kombination mit einem Lichtverstärker benutzt werden.

Im folgenden soll F i g. 4 erläutert werden, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung darstellt; bei ihr wird ein piezoelektrisches Element als Ablenkeinrichtung für den Lichtstrahl statt des drehbaren, vielflächigen Spiegels verwendet, wie er oben beschrieben wurde.

Der Lichtstrahl 11 von der Lichtquelle 5 wird durch die Objektivlinse 6 geführt und an dem ebenen reflektierenden Spiegel 9 reflektiert; anschließend wird er zweidimensional an einer vertikalen Ablenkeinrichtung 24 und einer horizontalen Ablenkeinrichtung 25 unter Verwendung eines elektrischen Deformationselementes, wie z. B. eines piezoelektrischen Elementes, entwikkelt; danach wird der so entwickelte Lichtstrahl an dem reflektierenden Spiegel 10 reflektiert und anschließend so, wie es im Zusammenhang mit der vorherigen Ausführungsform erläutert wurde, zu den Augen 18 eines Beobachters geführt.

Der Aufbau der vertikalen Ablenkeinrichtung 24 und der horizontalen Ablenkeinrichtung 25, die piezoelektrische Elemente verwenden, ist in F i g. 5 dargestellt. Mit anderen Worten zeigt F i g. 5 die vertikale Ablenkeinrichtung 24 nach F i g. 4, wobei jedoch die horizontale Ablenkeinrichtung 25 den gleichen Aufbau hat, wie er in F i g. b dargestellt ist Hierbei wird der durch die Objektivlinse 6 geführte Lichtstrahl 11 an einem reflektierenden Spiegel 27' reflektiert, der auf der Oberfläche einer Seite einer Elektrodenplatte 27 des piezoelektrischen Elementes 26 vorgesehen ist; das so reflektierte Licht wird dann an einem, dem Spiegel 27' gegenüber-

reflekäert, Abtenketnrich-

oad SS

,Bigigere Mate zwxsc&en reflektieren-Warn auf die Qewinii <L h, die durch wird der Lichtstrahl 11 in vertikaler Richtung entwickelt. Das so entwickelte Licht wird an der horizontalen Ablenkeinrichtung 25 in F i g. 4, die der in F i g. 5 gezeigten entspricht, zweidimensional entwikkelt; anschließend wird das an dem reflektierenden Spiegel 10 reflektierte Licht durch die Okularlinse 8 auf das Okular 7 gegeben und auf der Netzhaut des Beobachters 18 zweidimensional entwickelt, wie es oben unter Bezugnahme auf F i g. 2 erläutert wurde.

ίο In F i g. 6 ist eine Ausführungsform des Systems zur Übermittlung von Bildern nach der Erfindung dargestellt die zur Übertragung eines Farbbildes geeignet ist; hierbei ist in dem Übertragungsteil 1 eine Lichtquelle 30 vorgesehen, die lichlausstrahlende Elemente R, G und B enthält, welche die drei Grundfarben ausstrahlen; diese Lichtquelle 30 ersetzt die Lichtquelle 5 im Sendeteil 1 nach Fig. 1. Die drei lichtausstrahlenden Elemente der Lichtquelle 30 sind, von vorne gesehen, Seite an Seite angeordnet; ihr Licht wird durch ein Dreigrundfarbensignal helligkeitsmoduliert, das von einer Fernsehkamera, einm Video-Bandaufnahmegerät oder einer anderen Quelle von Videosignalen über einen Eingang 3 und einen Verstärker 4 zugeführt wird. Das Licht der drei Grundfarben von der Lichtquelle 30, deren Licht durch das Dreifarbensignal helligkeitsmoduliert ist wird zweidimensional als ein klares Farbbild auf der Netzhaut der Augen 18 eines Beobachters entwickelt als würde es sich im Raum in Richtung des Sendeteils 1 befinden.

Wenn eine Diffusorplatte 31 vor der Lichtquelle 30 aus den drei Farben abstrahlenden Elementen im Sendeteil 1 vorgesehen wird, so ergibt sich ein besserer Farbmischeffekt d. h. das gewonnene Farbbild, wie es von den Augen eines Beobachters erfaßt wird, hat nahezu die natürlichen Farben.

Bei allen vorgenannten Ausführungsformen wird das Bild im Empfangsteil 1 z. B. in einem Zeilen und Spalten aufweisenden Raster, ähnlich wie ein Fernsehbild auf dem Bildschirm eines üblichen Fernsehempfängers, wiedergegeben. Die Helligkeit der einzelnen Bildsignale (z. B. Raster-Bildpunkte oder Bildzeilen) wird jeweils durch den Videoverstärker 4 im Sendeteil 1 gesteuert Die Lage der einzelnen Videosignale (z. B. Raster-Bildpunkte oder Bildzeilen) wird jeweils durch die drehbaren vielflächigen Umlenkspiegel 12 und 13 bzw. die piezoelektrischen Einrichtungen 24 und 25 beeinflußt welche ihrerseits wiederum durch die Schaltung zur Abtrennung des Synchronisiersignals 15 und den Antriebsverstärker 16 gesteuert werden.

Zum Beispiel wird bei den Ausführungsformen nach den F i g. 1, 3 und 6 der vielflächige Umlenkspiegel 12 direkt durch den Motor 17 angetrieben, wohingegen der vieiflächige Umlenkspiegel 13 durch den Motor 17 Ober einen mit gestrichelten Linien gezeichneten ScfaaeA«affin<rif^ anffitriefcea^wffdtsedaft!
zahl des Spiegels Kj * " _
Spiegels 12 iSU Sd e|ner sole&en Ante«;
stell beide SpiE£§cILll

Q3S pEESXXxEXr

die gesQricbeilicatstnibl 11 wegoog eines
darcbden
foe abgetastet

!geführten Lichtstrahl wird zweckmäßigerweise so isgelegt, daß ihre Drehzahl und Phasenlage mit der ister-Bildpunktaufnahmefrequenz und Aufnahmephanlage übereinstimmen bzw. dieser entsprechen, damit is Bild richtig wiedergegeben wird.

Hierzu 5 Blatt Zeiclmuncen

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   ^ I. System zur Übermittlung von Bildern, bei dem das zu übertragende Bild abgetastet und mit dem so erhaltenen Videosignal ein Lichtstrahl in seiner Helligkeit moduliert und von einem Sendeteil aus auf ein Empfangsteil gerichtet wird, wo der Lichtstrahl mittels einer Ablenkeinrichtung, die von aus dem empfangenen helligkeitsmodulierten Lichtstrahl gewonnenen Synchronisiersignalen gesteuert wird, eine horizontale Ablenkung erfährt, dadurch gekennzeichnet, daß nur der Sendeteil (1) eine den helligkeitsmodulierten Lichtstrahl aussendende Lichtquelle (5, 30) und der Empfangsteil (2) ein Okular (7) zur unmittelbaren Betrachtung des empfangenen, helligkeitsmodulierten Lichtes aufweisen, wobei der Lichtstrahl (11) im Empfangsteil (2) zuvor nicht nur horizontal sondern durch eine weitere Ablenkeinrichtung (13, 24), gesteuert durch die Synchronisiersignale, auch vertikal abgelenkt wird.
2. 2. System zur Übermittlung von Bildern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (30) die drei Grundfarben abgebende Strahlungselemente (R. G, B) aufweist, wobei der Lichtstrahl (II) von dem Dreigrundfarbensigna) als Farbbildsignal helligkeitsmoduliert wird.
3. 3. System zur Übermittlung von Bildern nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtungen einen vertikalen, drehbaren, vielflächigen Umlenkspiegel (13) und einen horizontalen, drehbaren, vielflächigen Umlenkspiegel (12) aufweisen, die sich synchron mit dem Videosigna! drehen.
4. 4. System zur Übermittlung von Bildern nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtungen elektrische Deformationselemente (26) aufweisen, die durch eine mit dem Videosignal synchronisierte Spannung gesteuert werden.
5. 5. System zur Übermittlung von Bildern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiersignale durch ein photoelektrisches Umwandlungselement (14) in dem helligkeitsmodulierten Lichtstrahl (11) erfaßt und durch eine Schaltung (15) abgetrennt werden.
6. 6. System zur Übermittlung von Bildern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangsteil (2) zur Erfassung des Lichtstrahls (11) vom Sendeteil (1) mit einer Teleskoplinse (23) versehen ist