sind in den ersten drei Räumen durch 23 Demonstrationsversuche, durch Erläuterungstafeln und historische Entwicklungsreihen der wesentlichen Bestandteile der Fernsehapparate, wie z. B. der lichtelektrischen Zelle, der Glimmlampe, des Lichtrelais, der Zerleger- und Gleichlaufeinrichtungen usw. dargestellt.

Die Lichteindrücke eines auf einer Scheibe sitzenden Glühlämpchens verschmelzen bei rascher Drehung zu einem Kreis. Andererseits können beim Film durch 25 aufeinander folgende Augenblicksbilder in der Sekunde Bewegungen vorgetäuscht werden.

Aus der punktweisen Übertragung des Netzhautbildes zum Gehirn ersahen bereits die ersten Fernseh-Erfinder, daß auch bei einer technischen Übertragung eines Bildes dieses in einzelne Punkte zerlegt werden muß. Die Wirkung des Sehpurpurs muß dabei durch einen physikalischen Vorgang ersetzt werden, durch den die Helligkeit eines Punktes in einen entsprechenden elektrischen Stromstoß umgewandelt wird. Dieser Stromstoß wird durch einen Draht oder drahtlos fortgeleitet und muß an der Stelle, an der der Bildpunkt gesehen werden soll, wieder in die entsprechende Helligkeit zurückverwandelt werden.

Wird nun die Selentafel durch die verschieden hellen Punkte eines Bildes getroffen, so leuchten die Lämpchen der Empfangstafel hintereinander in verschiedener Helligkeit auf. Erfolgt das Aufleuchten vom ersten oberen Lämpchen bis zum letzten unteren Lämpchen innerhalb einer zehntel Sekunde, so erscheinen die Eindrücke dem Auge infolge der Trägheit der Lichtwirkung gleichzeitig, d. h. man sieht das Bild.

Die Verwirklichung des Fernsehens nach der gekennzeichneten Vielzellenmethode gelang erst vor etwa 12 Jahren durch die Anwendung der mit geringster Trägheit behafteten Photozelle und der Verstärkerröhre, durch welche die schwachen Photoströme auch bei raschem Wechsel beliebig hoch verstärkt werden können.

Bevor wir den in der Sonderschau aufgestellten Vielzellen-Fernsehversuch beschreiben, soll die Wirkungsweise seiner wesentlichen Elemente, nämlich der lichtelektrischen Zelle, der Glimmlampe und des Lichtrelais erklärt werden.

Die Selenzelle besteht aus zwei in Spiralen gelegten Drähten, zwischen denen sich eine dünne Schicht von Selen, einem dem Schwefel verwandten Elemente, befindet. Die Zelle hat im Dunkeln einen Widerstand von rund 60.000 Ohm, der bei Belichtung auf 172 bis 1/10 abnimmt.

Solange die Photozelle dunkel ist, geht kein Strom durch sie hindurch; sobald aber beim Öffnen der Blende Licht auf die Kaliumfläche fällt, wird diese zur Aussendung von Elektronen angeregt, die nach dem positiven Pol übergehen, Es geht ein Strom von 0,001 - 0,005mA durch die Zelle, den ein empfindliches Spiegelgalvanometer anzeigt. Beim Abblenden, des Lichtes geht der Photostrom ohne Verzögerung zurück.

Eine durch Wechselstrom (100 Polwechsel in der Sekunde) betriebene Glühlampe brennt für das Auge infolge der Trägheit der Lichtempfindung gleichmäßig hell. Das Auge empfindet also die periodischen Schwankungen, die trotz der Wärmeträgheit des Glühfadens vorhanden sind, nicht und es besteht deshalb kein Unterschied gegen die mit Gleichstrom betriebene Lampe.

Läßt man jedoch das Wechsellicht auf eine Photozelle fallen, so entsteht ein Wechselstrom, der nach Verstärkung in einem Lautsprecher als Ton wahrgenommen wird. Bei Belichtung der Photozelle durch die mit Gleichstrom gespeiste Lampe bleibt der Lautsprecher ruhig.

Durch eine sich drehende Lochscheibe wird eine Photozelle belichtet. Der dem Lichtwechsel ohne Verzögerung folgende Wechselstrom wird in einem angeschalteten Lautsprecher hörbar gemacht. Je rascher sich die Lochscheibe dreht, um so höher wird der Ton.

Die geringe Stromstärke der Vakuumzellen hat man durch Vergrößerung der Kathodenfläche und neuerdings durch die Elektronenvervielfachung erhöht.

In der Sammlung von Photozellen sind vertreten: Maschenzellen und Kugelzellen verschiedener Größe (1, 12 u. 14), Original-Elektronenvervielfacher von V.K. Zworykin 1936 und eine große Photozelle mit siebenstufiger Elektronenvervielfachung der Fernseh-A.-G. (7).

Das einfachste Relais zur Umwandlung der Bildströme in entsprechende Lichtstärke ist die elektrische Lampe. Bei den ersten Lampentafeln fanden kleinste Glühlämpchen Anwendung. Da diese wegen der Trägheit des Glühfadens raschen Stromwechseln nicht zu folgen vermögen, ist ihre Anwendung beim Fernsehen beschränkt. An ihre Stelle tritt für höhere Bildstromfrequenzen die Gasentladungslampe. Wir unterscheiden je nach der Entladungsform die Glimmlampe, bei welcher das Glimmlicht der Kathode ausgenützt wird und die Lampen mit leuchtenden Gasstrecken (Geißler-Röhre und Metalldampflampe).

Die Glimmlampe wurde als Flächen- und Punktglimmlampe bei den ersten Fernsehempfängern mit Nipkowscheibe (s. S. 19 und 22) verwendet.

Legt man die in Versuch Nr. 6 erzeugten Wechselströme (z. B. Frequenz 500) an eine sich drehende Röhrenglimmlampe, so zeigt ein mehrstrahliger Stern das nahezu trägheitslose Nachfolgen des Glimmlichtes an. Die Trägheit der Glimmlampe macht sich erst bei Frequenzen über 10.000 Hz bemerkbar.

Geringere Trägheit, höhere Leuchtdichte und günstigere Energieausnutzung besitzt die im Jahre 1931 von der Studiengesellschaft für elektrische Beleuchtung entwickelte Natriumdampflampe; sie wurde zur Erzeugung heller Bilder bei Verwendung von Nipkowscheiben mit den durch die hohe Zeilenzahl bedingten engen Öffnungen mit Erfolg verwendet.

Von den ausgestellten Fernsehlampen seien erwähnt: Flächenglimmlampen mit verschieden großer Glimmfläche, Schlitzglimmlampen, Ringglimmlampen, Punktglimmlampen (sog. Lichtspritze) und Natriumdampflampen in heizbarem Gehäuse mit linien- und flächenförmig verteiltem Licht (12, 14).

Um einen Lichtstrahl durch einen elektrischen Strom zu steuern, kann man den Strahl durch einen Oszillographen abblenden oder ablenken.

Die Blende oder das Spiegelchen wird dann unmittelbar auf der Schleife des Oszillographen angebracht. Bei Drehung der Blende wird der Lichtdurchlaß vergrößert; bei Drehung des Spiegelchens pendelt der Lichtstrahl über einen keilförmigen Spalt und moduliert dadurch das Licht.

In der Sonderschau ist ein Oszillographenrelais (12) nebst einer Zeichnung zur Erläuterung der Wirkungsweise aufgestellt. Da die Grenzfrequenz dieser Oszillographenrelais etwa bei 3.000 Hz liegt, ließen sie sich trotz aller Mühe der ersten Erfinder für das Fernsehen nicht verwenden. In der Bildtelegraphie haben sie anfänglich eine Rolle gespielt, bis sie durch die Kerrzelle abgelöst wurden.

Solange an den Kondensatorplatten der Kerrzelle keine Spannung liegt, wird das auffallende Licht einer Bogenlampe durch die gekreuzten Nicols ausgelöscht. Beim Drücken des Knopfes wird eine Spannung von 2.000V an die Kerrzelle gelegt, das Licht geht durch; beim Abschalten der Spannung tritt wieder Dunkelheit ein. Ausgestellt: Mehrkanal-Kerrzelle (9).

Die Vielzellen- und Lampentafeln sind sehr kostspielig und können daher nur in Theatern und bei Massenversammlungen ausgenützt werden.

Für den Fernseher im Heim kommt nur die Einzellenmethode in Betracht, bei der am Sender nur mit einer lichtelektrischen Zelle, am Empfänger nur mit einer Lampe bzw. einem Lichtrelais gearbeitet wird.

Der Grundgedanke der Einzellenmethode ist folgender: Auf der Sendeseite wird das Bild mit einer lichtelektrischen Zelle Zeile für Zeile und Punkt für Punkt 25mal in der Sekunde abgetastet; die erhaltenen Bildströme werden auf der Empfangsseite in Helligkeitsschwankungen einer Glimmlampe verwandelt, die durch einen genau gleichlaufenden Verteilungsmechanismus wieder zu 25 Augenblicksbildern zusammengefügt werden, die in unserer Vorstellung den Eindruck der Bewegung erwecken.

Danach besteht jeder Fernsehsender grundsätzlich aus einem Bildzerleger und einer Photozelle, jeder Empfänger aus einem Lichtrelais und einem Bildschreiber, der mit dem Zerleger auf der Senderseite synchron arbeitet.

In einem die Nipkowscheibe abdeckenden Schirm ist der Lochspirale gegenüber ein Fenster eingesetzt. Hinter der Nipkowscheibe befindet sich dem Fenster gegenüber die Lichtquelle. Dreht man die Scheibe, so laufen nacheinander sämtliche Öffnungen vor dem Fenster vorbei. Zuerst kommt die am meisten außen gelegene Öffnung und tastet die oberste Zeile ab. Wenn diese am linken Rande verschwindet, erscheint am rechten Rande die nächste Öffnung und läuft durch die zweite Bildzeile, dann folgt die dritte usw. Bei einer Umdrehung der Scheibe, die leicht in 1/10 oder 1/25 Sekunde erfolgen kann, wird so Punkt für Punkt das ganze Bildfenster abgetaset.

Ausgestellt sind Nipkowscheiben für 30, 60, 90 und 180 Zeilen, Nipkowscheiben mit Doppelspirale für 60 und 239 Zeilen (7, 12 u. 17), Scheiben mit 4 Lochspiralen für 100 (9), 180 und 375 Zeilen (7), Scheiben mit 90 und 120 konzentrischen Löchern für die Filmabtastung, Spirallochtrommel mit eingelegten Folien für 90 Zeilen (12), Spirallinsenkranz-Sendescheibe für 30 und 90 Zeilen sowie eine Zylinderlinsenkranz-Sendescheibe (17).

Das Licht einer kräftigen Glühlampe fällt durch eine Linse auf das Spiegelrad und wird von diesem als scharfer Lichtpunkt auf einen Schirm geworfen. Wenn das Rad durch Einschalten des Motors eine kleine Drehung macht, wandert der vom Spiegel reflektierte Strahl in einem senkrechten Streifen über den Schirm, bis der nächste um einen kleinen Winkel versetzte Spiegel beleuchtet wird und einen dicht daneben liegenden Streifen abtastet usw.

Bei einer Umdrehung des Rades entsteht ein senkrecht gerastertes Rechteck (Abb. 9). Soll eine Person durch das Spiegelrad abgetastet werden, so muß sie ihren Kopf in das Abtastfeld bringen. Auf der Empfangsseite eignet sich das Spiegelrad zum Projizieren des Fernsehbildes auf einen Schirm.

Nirosta-Spiegelrad mit 12 Flächen für 120 Zeilen; Spiegeltrommel und 18flächiges Nirosta-Spiegelrad für den Empfang des 180zeiligen Fernsehbildes (17). l00zeiliges Spiegelrad (9). Die von Okoliczanyi im Jahre 1931 konstruierte Spiegelschraube besteht aus einer Anzahl zentral durchbohrter Lamellen aus nichtrostendem Stahl, die um gleiche Winkel verdreht sind und deren Vorderfläche poliert ist. Die fertige Spiegelschraube, welche einen vollen Gewindegang darstellt, wird auf die senkrecht stehende Achse eines Motors aufgesteckt.

Ausführungsformen: Spiegelschrauben für 45, 90 und 180 Zeilen. Waagrecht gelagerte Spiegelschraube mit phonischem Rad für 30 Zeilen, justierte Miniatur-Spiegelschraube für 90 Zeilen und 90zeilige Spiegelschraube für das Zeilensprungverfahren (17).

Vor der Spiegelschraube ist parallel zu ihrer Achse eine Fadenlampe aufgestellt. Blickt man auf die Schraubenfläche, so sieht man in bestimmter Richtung einen kleinen der Höhe einer Spiegelkante entsprechenden Abschnitt der Lichtquelle. Dreht sich die Schraube, so wird der ins Auge fallende Lichtstrich zum Band auseinandergezogen. Er bleibt so lange sichtbar, bis der nächste in der Höhe um eine Zeile versetzte Lichtstreifen nachfolgt usw. Man sieht also in der sich drehenden Spiegelschraube eine waagrecht gerasterte rechteckige leuchtende Fläche.

Eine wesentliche Voraussetzung für das Gelingen jeder punktweisen Bildübertragung ist die des absoluten Gleichlaufs der Bildzerlegungs- und Schreibvorrichtung am Sender bzw. am Empfänger. Die große Geschwindigkeit der Bildabtastung beim Fernsehen stellt an die Gleichlaufregelung hohe Anforderungen. Sie kann entweder rein örtlich oder durch Übertragung besonderer Stromsignale vom Sender zum Empfänger erfolgen.

Für die örtliche Synchronisierung verwendet man zweckmäßig zwei elektromagnetisch erregte Stimmgabeln, welche durch Betätigung eines Unterbrechers regelmäßige Stromstöße auslösen, die ein auf der Achse der Zerlegerscheibe sitzendes Polrad im Gleichlauf halten.

In der Sonderschau sind vorhanden: Elektromagnetisch erregte Stimmgabeln für 50 Perioden (12), Lacoursches Rad mit Asynchronmotor, zwei Phonische Räder mit 11 bzw. 30 Zähnen (12 u. 17).

werden durch fünf Rasterfilme (1) mit 1.200, 3.000, 5.000, 10.000 und 40.000 Bildpunkten bzw. mit 30, 48, 60, 90 und 180 Zeilen veranschaulicht. In diesen Stufen kommt zugleich die Verfeinerung des Fernsehbildes vom Jahre 1927 bis 1934 zum Ausdruck. Im Jahre 1936 ist man zum 375-Zeilenbild mit 100.000 Punkten übergegangen.

Die drahtlose Übertragung der Bildströme erfolgt grundsätzlich genau so wie die der Sprechströme beim Rundfunk. Die Bildströme modulieren die vom Sender ausgestrahlte Trägerwelle. Am Empfänger, der auf die Trägerwelle abgestimmt ist, werden die Bildströme von der Trägerwelle wieder abgelöst (demoduliert) und dem Fernsehgerät zugeführt.

Die praktische Durchführung der Übertragung ist wegen des größeren Frequenzbereichs beim Fernsehen schwieriger als beim Rundfunk.

Die durch den Lautsprecher wiedergegebenen Stromschwingungen liegen in einem Bereich von 50-5.000 Hz. (Anmerkung: Wir schreiben 1937 und da gab es maximal Mittelwellen-Radio!!) Dagegen entstehen bei Abtastung von 25 Bildern in der Sekunde mit je 40.000 Punkten eine Million Stromstöße, also eine Höchstfrequenz von 500kHz, während die niedrigste Frequenz die Bildfrequenz 25 ist. Der Frequenzbereich der Bildströme ist also lOOmal breiter als derjenige der Sprechströme. Infolgedessen werden auch die bei der Modulation einer Trägerwelle auftretenden Seitenbänder l00mal breiter sein als bei der Sprachmodulation.

Während z. B. bei einer Trägerwelle von 300m das Seitenband bei Sprachmodulation bis Welle 303 reicht, würde es bei Bildmodulation den ganzen Bereich der Rundfunkwellen, nämlich bis Welle 600m überdecken, d. h. sämtliche Rundfunksender würden gestört werden.

Da außerdem zur getreuen Übertragung einer Modulation die Trägerfrequenz etwa l00mal höher sein muß als die höchste Modulationsfrequenz, so betreibt man die Fernsehübertragung auf UKW (ultrakurzen Wellen). Auf der von der Deutschen Reichspost verwendeten Welle von 7m reicht das Seitenband bis zu Welle 6,95 m. Die Fernsehsendungen in Witzleben erfolgen durch zwei von Telefunken erbaute Kurzwellensender mit 16kW Leistung und zwar das Bild auf Welle 6,7m (44.800 kHz), der Ton auf 7,1m (42.300kHz).

Bei der Übertragung der Bildströme auf Kabel ist zu berücksichtigen, daß die Dämpfung der Stromschwingungen infolge der Verluste der Papierisolation mit der Frequenz stark ansteigt. Dies hat eine Verzerrung des Frequenzgemisches und damit ein Verwischen des Bildes zur Folge. Die Konstruktion von Kabeln geringerer und bei wachsender Frequenz möglichst gleichbleibender Dämpfung war daher das erste Erfordernis für ein Fernsehen auf Kabeln.

Diese Aufgabe fand ihre Lösung in den konzentrischen Kabeln (Anmerkung: heute Koaxialkabel genannt), die man wegen des breiten Frequenzbandes, das sie unverzerrt übertragen, auch Breitbandkabel nennt.

Sie bestehen aus einem Innenleiter, der gegen den aus Kupferband gewickelten Außenleiter durch Hartgummischeiben abgestützt wird. Statt der Scheiben wird neuerdings ein als Schraubenfläche gewundenes Styroflexband verwendet. Der durch eine Kupferfolie zusammengehaltene Außenleiter ist durch eine Leinwandumwicklung und einen Bleimantel geschützt. In der Sonderschau sind 4 Abschnitte von konzentrischen Breitbandkabeln sowie Proben über die Verarbeitung des Styroflex-Werkstoffes ausgestellt (16).

Zum Auffrischen der durch die Dämpfung verminderten Schwingungsenergie ist bei dem deutschen Normalfernsehkabel (Berlin-Leipzig) von 18mm Durchmesser in Abständen von 35km ein Zwischenverstärker eingebaut.

Bemerkenswert ist, daß auf diesen Kabeln neben den beiden Frequenzbändern für das Fernsehen nach zwei Richtungen noch 200 verschiedene Trägerfrequenzen für ebensoviele Ferngespräche übertragen werden können.