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Anlage zur Übertragung von Signalen mittels modulierter Lichtstrahlung
(Lichtsprechgerät) Es ist bekannt, Signale zu übertragen mittels in ihrer Helligkeit
gesteuerter Lichtstrahlung. Im Empfänger einer solchen Anlage wird die in dieser
Weise modulierte Lichtstrahlung mittels photoelektrischer Zellen demoduliert, durch
die die Helligkeitsschwankungen in Strom- bzw. Spannungsschwankungen umgewandelt
werden. Der Erfindungsgegenstand ist eine Anlage, die ebenfalls mit modulierter
Lichtstrahlung der Übertragung von Signalen dient, deren Vorzug gegenüber den bekannten
Anlagen darin besteht, daß die Signalübertragung weitgehend unabhängig ist von störenden
Lichthelligkeitsschwankungen, und zwar entweder derartigen Schwankungen der sendeseitig
verwendeten Lichtquelle oder von Schwankungen in der Helligkeit, die von anderen
Lichtquellen bzw. Himmelserscheinungen, wie z. B. Blitzen, herrühren.
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Gemäß der Erfindung wird zur Modulation der Lichtstrahlung keine Helligkeitssteuerung
vorgenommen, sondern eine modulationsmäßige Änderung der Farbe der ausgesandten.
Lichtstrahlung. Demgemäß ist also das erfindungsgemäße Sendegerät für Farbmodulation
und das zugehörige Empfangsgerät für Farbendemodulation eingerichtet.
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Abb. r erläutert das Schema einer beispielsweisen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anlage. Links ist das Senderschema und rechts das Empfängerschema
dargestellt. Die Lichtstrahlen der Lichtquelle r werden in dem Prisma :2 gebrochen
und dabei in ihre Farbbestandteile zerlegt. Im Punkt 3 ist das Prisma drehbar gelagert
und
wird über die Hebelanordnung q. durch eine nicht weiter dargestellte Steuerungseinrichtung
modulationsmäßig hin und her bewegt, so daß die vom Prisma 2 ausgehenden Farbstrahlen
gleichfalls um bestimmte Winkelbeträge hin und her schwanken. Durch die Sammellinse
5 werden die Farbstrahlen auf die Spaltanordnung 6 geworfen, durch deren Spalt infolge
des Modulationsvorganges farbiges Licht fällt, dessen Farbe im Rhythmus des Modulationsvorganges
sich laufend ändert. Auf der Empfangsseite sammelt die Linse 7 die. aufgenommene
Farbenstrahlung auf die Photozelle g., der das Farbfilter 8 vorgeschaltet ist. Die
Durghlaßfähigkeit des Farbfilters ist in bezug auf die mittlere Farbe des vom Sender
ausgestrahlten Lichts so gewählt, daß die modulationsmäßige Farbenänderung in dem
einen Sinne eine Erhöhung und in dem anderen Sinne eine Herabsetzung der durch das
Farbfilter B hindurchtretenden Lichtmenge bewirkt. Die photoelektrische Zelle g
spricht in bekannter Weise auf die Lichtmengenschwankungen dergestalt an, daß am
Belastungswiderstand io, der die Elektroden der photoelektrischen Zellen miteinander
verbindet, eine Spannung entsteht, die proportional der durch das Farbfilter 8 hindurchgelassenen
Lichtmenge schwankt, so daß an den Klemmen i i das Demodulationsprodukt in Form
einer Wechselspannung abgegriffen werden kann.
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Abb. i a erläutert im Diagrammbild die Wirkungsweise des Farbfilters
8; auf der Ordinate ist die Durchlaßfähigkeit D und auf der Abszisse die Lichtwellenlänge
IW aufgetragen. Das Farbfilter und die mittlere vom Sender ausgestrahlte Farbe mit
der Wellenlänge Wo sind in bezug aufeinander so gewählt, daß Wo auf einer Flanke
der Durchlässigkeitskurve des Farbfilters 8 liegt.
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Die erfindungsgemäße Anlage ist, wie bereits erwähnt., von störenden
Helligkeitsschwankungen, die bei dem Übertragungsvorgang auftreten können, weitgehend
unabhängig. Denn man wird naturgemäß die Farbmodulation zu diesem Zweck derart stark
machen, daß bei im übrigen gegebenen Verhältnissen die von der lichtelektrischen
Zelle g zu verarbeitenden Helligkeitsschwankungen infolge der Farbmodulation die
weitaus größeren gegenüber den Helligkeitsschwankungen- sind, -die von sonstigen
unerwünschten Helligkeitsschwankungen herrühren.
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Gemäß einem weiteren Teil der Erfindung wird die angestrebte Störfreiheit
der Übertragung dadurch grundsätzlich noch erhöht, daß der Empfangsdemodulator aus
einer Gegentaktanordnung gebildet wird, die nach dem Gesichtspunkt der Unabhängigkeit
des Demodulationsproduktes von der Lichtamplitude bemessen ist; das Merkmal der
Gegentaktanordnung besteht darin, daß sie die aufgenommene Lichtstrahlung in zwei
Strahlkanäle verzweigt, von denen jeder in einer photoelektrischen Zelle endet,
und ferner darin, daß die erwähnten Zellen in bezug auf die Lichtwellenlänge von
inverser Empfindlichkeit sind und das Demodulationsprodukt als Differenz der Ausgangsspannungen
der beiden photoelektrischen Zellen ab-1
kegrl der lichtelektrischen nhZellen
arkann entweder durch die entsprechenden Daten der einzelnen Zelle selbst bedingt
sein, oder sie kann, was in der Regel der Fall sein wird, durch ein vorgeschaltetes
Farbfilter indirekt herbeigeführt sein.
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Die Abb. 2 erläutert ein Ausführungsbeispiel eines in der gekennzeichneten
Weise ausgeführten Empfängers. Durch die Sammellinse 7 wird die aufgenommene farbmodulierte
Lichtstrahlung auf die Spitze eines zu einem Winkel gebogenen Glasstabes 12 gesammelt.
An dieser Stelle wird das Licht in die beiden Stabschenkel 12', 12' verteilt und
entlang der Längsachse dieser Schenkel durch dieselben hindurchgeleitet zu den beiden
lichtelektrischen Zellen g' und g". Diesen beiden Zellen sind jeweils ein
Farbfilter 8' bzw. 8" vorgeschaltet, deren Lichtdurchlässigkeit so aufeinander abgestimmt
ist, daß sich eine resultierende Empfindlichkeit in lichtelektrischer Hinsicht ergibt,
die invers ist, das heißt also, bei einer bestimmten Farbenschwankung erhöht sich
die Lichtmenge, die durch das eine Filter hindurchgelassen wird, und verringert
sich um einen entsprechenden Verhältnisbetrag die Lichtmenge, die durch das andere
Filter hindurchgelassen wird. Dadurch ergeben sich Ausgangsspannungen der beiden
lichtelektrischen Zellen, die im Gegentakt schwanken. Der Belastungswiderstand der
Zelle g' ist mit 13' und derjenige der Zelle g" ist mit i3" bezeichnet. Die Schaltung
ist so ausgeführt, daß sich an dem weiteren Widerstand io :die Differenz der beiden
Photozellenspannungen einstellt. Wie erwähnt, ist die Anordnung so bemessen, daß
sich eine Unempfindlichkeit des Demodulationsproduktes gegenüber der Lichtamplitude
ergibt; das heißt normalerweise, daß die Anordnung symmetrisch bemessen ist, was
wirkungsmäßig bedeutet, daß die mittlere Lichtdurchlässigkeit und damit auch die
mittlere Ausgangsspannung in beiden Kanälen gleich groß ist; das heißt also, werden
vom Empfänger störende Lichtschwankungen aufgenommen, die entweder von einer Überlagerung
aus einer Störquelle herrühren oder durch Schwankungen der Senderlichtquelle hervorgerufen
werden, so heben sich die dadurch bedingten Stromerhöhungen in den photoelektrischen
Zellen gegenseitig auf, weil ja am Widerstand io die Differenz der beiden Kanalausgangsspannungen
abgegriffen wird.