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Das Fernsehen in Deutschland bis zum Jahre 1945
(21) Zellenraster-Großbildanlagen

Einen völlig anderen Weg gingen A. Karolus und Mitarbeiter „in enger Zusammenarbeit mit Telefunken und der Forschungsanstalt der Deutschen Reichspost", um für Massenversammlungen oder Reklamezwecke Fernseh-Großbilder zu schaffen", die nicht nur hinsichtlich ihrer Fläche, sondern auch ihrer Helligkeit wesentlich über die in der Technik des Fernsehrundfunks üblichen Werte hinausgingen. Da die Großbilder auch in nicht völlig verdunkelten Räumen mit einer Beleuchtungsstärke von 10 bis 50 Lux erkennbar sein sollten, mußten sie zur Erzielung einer einigermaßen befriedigenden Bildwirkung eine Helligkeit von mindestens 500 bis 1000 Lux bei einer Größe von wenigstens 10qm aufweisen.

1933 - Das Zellenraster-Verfahren nach einer Idee von 1875

Am aussichtsreichsten zur Lösung dieser Aufgabe erschien das zum ersten Male 1875 von Carey im Prinzip angegebene Zellenraster-Verfahren, das allerdings erst 1927 von den Bell-Laboratorien (H. C. Ives und Mitarbeitern) mit einer Zellenrastertafel von 2500 Glimmzellen und einem rotierenden mechanischen Schalter von 2500 Kontakten verwirklicht werden konnte. Eine Weiterentwicklung dieses Systems war wegen der bei mechanischen Schaltern mit höheren Kontaktzahlen auftretenden konstruktiven und elektrischen Schwierigkeiten nicht möglich 25).
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25) Zu denselben Erkenntnissen führten die Versuche von J. L. Baird, der 1930 eine Zellenrastertafel mit 30 Zeilen zu je 70 Glühlampen und einen rotierenden Verteiler mit 2100 Kontakten benutzte.
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Das Zellenraster stößt früh an seine Grenzen

Einfacher erschien es zunächst, den "n" Bildelementen auf der Wiedergabeseite "n" Photozellen auf der Geberseite zuzuordnen und diese durch "n + 1" Leitungen unter Zwischenschaltung von "n" Verstärkern zu verbinden. Um über die dabei auftretenden technischen und wirtschaftlichen Probleme Klarheit zu gewinnen, bauten A. Karolus und W. Hasel 1933 ein Versuchsmodell mit n = 100 Bildpunkten, das heute im Deutschen Museum steht (Bild 124). Es zeigte sich dabei jedoch, daß für feinere Raster die Zahl der Leitungen praktisch viel zu hoch und die Abgleichschwierigkeiten bei "n" Photozellen zu groß geworden wären.

Ein Zellenraster mit 10.000 Glühlämpchen

Zu einer praktisch ausführbaren und betriebsfähigen Anlage gelangte A. Karolus 1934/35 durch Kombination der vorher beschriebenen Verfahren: Das Bild der fernzusehenden Person, die mit 10.000 Lux beleuchtet werden mußte, wurde durch ein Objektiv auf ein rotierendes Spiegelpolyeder geworfen und von diesem über eine Zeile von vielen Photozellen geführt. Eine in den Strahlengang des Objektivs eingeschaltete rotierende Schlitzblende lieferte auf optischem Wege die für die Verstärkung der Photoströme zweckmäßige Trägerfrequenz von 7.200Hz.

Die in den Zellen gleichzeitig ausgelösten, voneinander unabhängigen Photoströme von je etwa 20uA/Lumen, die den Helligkeitswerten einer horizontalen Zeile des Bildes entsprachen, wurden über k + 1 Leitungen und k Vor- und Leistungsverstärker (RE084; RENS914 + REN904) zu k synchron umlaufenden Verteilern mit je k Kontakten geleitet, die mit k2 = 10.000 Glühlämpchen für je 6V und 0,04A verbunden waren.

Jede Glühlampe bildete den Mittelpunkt eines kastenförmigen Rasterelements von 2 x 2cm. Die gesamte Zellenrastertafel war 4m2 groß. Diese Großbild-Einrichtung lieferte bei 50 Bildabtastungen/s ein völlig flimmerfreies Großbild von maximal 1.000 Lux und war „durchaus geeignet, um z. B. bei Großkundgebungen im Freien und in hellen Räumen das Bild eines Redners für einen Betrachtungsabstand von 30 bis 300m ... sichtbar zu machen" [495].

Soetwas ließ sich nur mit Sperrschichtgleichrichtern lösen

Um die notwendige Zahl von "n" Leitungen zwischen Verteiler und Empfangstafel zu verringern, griffen Karolus und Hasel 1936 das 1910 von M. Schmierer vorgeschlagene Sammelschienenprinzip mit Koordinatenschalter auf: Die als gesteuerte Lichtquellen benutzten Glühlämpchen der Zellenrastertafel überbrückten jeweils die Schnittpunkte zwischen "k" vertikalen und "k" horizontalen Sammelschienen. Die senkrechten Schienen waren mit je einem Ausgangspol der "k" Photozellenverstärker verbunden, die horizontalen mit den "k" Kontakten eines Verteilers. Die anderen Ausgangsklemmen aller Verstärker lagen parallel an der Kontaktbürste des Verteilers. Dabei ergaben sich leider außer dem durch die Stellung des Verteilers definierten Hauptweg für je ein Leuchtelement der Rastertafel über die Transformatorenwicklungen und die übrigen Lampen ungewollte Nebenschlüsse, die sich nur durch Wahl von Indikatoren mit Gleichrichtercharakteristik beseitigen ließen.

Die Ausführbarkeit einer solchen Zellenrastertafel, die nur noch 2k+1 Leitungen zwischen Verteiler und Tafel und nur noch einen Verteiler mit k Konktakten erforderte, hing allerdings weitgehend von der Güte und zeitlichen Konstanz der verwendeten Sperrschichtgleichrichter ab.

Läßt man die Wirtschaftlichkeit außen vor . . .

Nach der Zellenrastermethode ließ sich die Steigerung der Bildpunktzahl - von der Wirtschaftlichkeit abgesehen - beliebig weit treiben. Das nächste Ziel war, eine solche Großbildtafel nach einer der in der normalen Fernsehtechnik üblichen Abtastmethoden, z. B. mit einem Kathodenstrahl-Abtaster, auf dem Wege der Einkanalübertragung auszusteuern.

220zeilige Großbild-Zellenrastertafeln mit 50 Bildern/s

Bei Verwendung von Bildgebern nach der letzten deutschen Fernseh-Norm (441 Zeilen, 25 Bilder/s mit Zeilensprung) konnten 220zeilige Großbild-Zellenrastertafeln mit 50 Bildern/s betrieben werden, wobei die gerad- und ungeradzahligen Zeilen übereinander fielen. Die vom Abtaster auf einem Kanal nacheinander gelieferten Bildsignalströme wurden von einem Elektronenstrahl-Schalter (Karolus 1929), dessen Umlaufzeit gleich der Zeilendauer war und der k Kontakte besaß, auf die Eingänge von k Verstärkern verteilt. Die zweistufigen Leistungs-Verstärker waren mit je einer Röhre EL12 und einer RS377 in B-Schaltung ausgerüstet und gaben eine Ausgangsleistung von je k x Leistung eines Rasterelements = 80W.

Zu jedem Verstärker gehörte ein rotierender mechanischer Verteiler mit k Kontakten. Die einzelnen Verteilerringe waren nach dem Prinzip eines Motorkollektors aufgebaut: Eine Bakelit-Umpressung hielt Kupferlamellen und Glimmer-Zwischenlagen zusammen. Die Verteilerringe mit je zwei Kontaktbahnen wurden dann zentrisch übereinander geschichtet und mit zwei Druckringen, an deren einen der Antriebs-Synchronmotor angeflanscht war, zusammengefügt. Die bei 50 Umdrehungen/s auftretende Fliehkraft preßte die Kohlebürsten des Rotors mit genügendem Druck gegen die Innenseite der Kontaktkränze.

1939 - Bislang größte Zellenraster-Tafel von 4 x 5m mit 40.000 Bildelementen

Bei der im Jahre 1939 ausgeführten größten Zellenraster-Tafel von 4 x 5m mit k2 = 40.000 Bildelementen benutzte A. Karolus als gesteuerte Lichtquellen wieder Glühlämpchen von 0,4W Leistungsaufnahme, die zur Erzielung einer Beleuchtungsstärke von etwa 1000 Lux ausreichten. Je 1.250 Lampen waren auf einer Tafel-Montageeinheit von 62,5 x 100cm zusammengefaßt, je vier solcher Montageeinheiten wurden zu einem Gestell von 400 x 62,5 x 90cm vereinigt, das 25 Vertikalzeilen zu je 200 Bildelementen enthielt.
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Da das Großbild auch 441zeilige Darbietungen des Fernseh-Rundfunks wiedergeben sollte, mußten die Verteiler mit 220 Kontakten ausgerüstet werden. Wegen der Strahlrückläufe beim Abtaster gingen jedoch in beiden Koordinaten maximal 10% der Zeit für den Bildaufbau ungenutzt verloren, so daß es genügte, die Tafel aus acht Transporteinheiten oder 200 mal 200 Lampen aufzubauen.

Jede Transporteinheit war mit ihrem zugehörigen Verteiler-Aggregat von 13 Doppel-Kontaktkränzen (einer blieb leer) fest vereinigt und verdrahtet. Die Verbindung der 40.000 Lampenfassungen mit den ebenso vielen Kontaktsegmenten erforderte 20.000m fünfadrigen Kabels und 120.000 Lötstellen. Eine Transporteinheit konnte von sechs Mann getragen werden.
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1939 - Kein brauchbarer Bildeindruck zur Funkausstellung

Obwohl der für diese Anlage entwickelte Leuchtschirmabtaster, der noch an der Pumpe betriebene Kathodenstrahlschalter und der mechanische Teil der Anlage sich in jeder Hinsicht bewährten, war wegen der elektrischen Ungleichmäßigkeit der in B-Schaltung betriebenen Leistung-Verstärkerröhren während der Großen Deutschen Funkausstellung 1939 in Berlin „ein brauchbarer Bildeindruck nicht zu erzielen" [496]. Trotzdem zeigte diese letzte Anlage, daß das Problem eines Zellenraster-Großbildes mit 200 parallel betriebenen Verteilern technisch gelöst war.

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