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Die grundlegende Erfindung für das erstere Verfahren machte ein Deutscher, Paul Nipkow, der im Jahre 1884 die als „Nipkow-Scheibe“ bekannte Einrichtung zur Bildzerlegung konstruierte.

Sie besteht in einer rotierenden Scheibe mit spiralförmig angeordneten Löchern. Andere Methoden bedienten sich zur mechanischen Abtastung vibrierender Spiegel, Spiegelspiralen usw. - Als Empfangsapparat, der die von der Photozelle des Senders abgegebenen Stromimpulse aufnimmt, dient beim mechanischen Abtastverfahren im allgemeinen eine ganz ähnliche Einrichtung wie beim Senden, also beispielsweise eine Nipkowsche Scheibe.

Zur Erzielung einer treuen Wiedergabe müssen Sender und Empfänger vollkommen synchron, also mit gleicher Geschwindigkeit laufen, anderenfalls Bewegungen und Verzerrungen des übertragenen Bildes unvermeidlich sind.

In den letzten Jahren hat die elektrische Abtastung große Bedeutung erlangt. Der Verfasser gedenkt des bei der RCA-Victor Co., Camden, von Dr. Wladimir K. Zworykin entwickelten Verfahrens, auf das nachfolgend, unter weitgehender Mitbenutzung der eingangs erwähnten Publikation von Giorgina Madia, näher eingegangen werden soll.

Zworykin beschrieb sein System erstmalig in der Oeffentlichkeit auf einer Sitzung des Instituts der Radio-Ingenieure von Chicago am 26. Juni 1933.

Es besteht aus dem "Iconoscope", dem Sender, und dem Cinescope, dem Empfänger. Das (eingedeutscht) Ikonoskop ist dadurch ausgezeichnet, daß mechanisch bewegte Teile, wie Zerlegungsscheiben, Motoren, Optiken, Lichtquellen usw. vermieden sind.

Nach Zworykins Angaben ist sein System siebentausendmal leistungsfähiger als alle bisherigen, und nur 10 Prozent seiner tatsächlichen Leistungsfähigkeit brauchten ausgenutzt zu werden.

Die Millionen Zapfen und Stäbchen der menschlichen Netzhaut werden durch mehr als drei Millionen photoelektrischer Zellen mikroskopischer Größe ersetzt, die das sogenannte „Elektronenmosaik" bilden. Die Kathoden dieser Zellen sind auf einer Glimmerschicht von 10,1 x 12,7cm Flächenausmaß angeordnet, welche dazu dient, die Zellen voneinander und von ihrer gemeinsamen Anode, der sogenannten „Bilderplatte", zu isolieren; letztere ist auf der anderen Seite der Glimmerschicht angeordnet und besteht aus einem dünnen Metallblatt.

Elektronenmosaik und Bilderplatte sind in den kugelförmigen Teil eines hochevakuierten Glaskolben von 46cm Länge und 20cm größtem Durchmesser eingebaut, der in einen gegen die Bilderplatte um 30 Grad geneigten röhrenförmigen Fortsatz ausläuft. Dieser dient zur Aufnahme der „Elektronenpistole"; in ihr wird der Kathodenstrahl erzeugt, der das zu übertragende Bild zerlegt.
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Der von der Glühkathode ausgehende Kathodenstrahl passiert den Kontrollzylinder G, dessen positive Spannung die Intensitität des Strahles regelt, weiterhin die zylindrische Anode A, die drei in der Mitte durchbohrte und genau geradlinig ausgerichtete Blenden enthält.

Durch passende Bemessung der Größe der Elektroden sowie der Stärke der an die verschiedenen Elemente der Pistole angelegten Spannungen kann man den Elektronen eine radiale, zentripetale Beschleunigung erteilen, wodurch die gegenseitige Abstoßung der Elektronen neutralisiert wird.

Der Querschnitt des Kathodenstrahlbündels hängt vom Durchmesser der Kathode und der Blendenlöcher sowie vom Abstand zwischen den verschiedenen Bestandteilen der Pistole und deren Abstand vom Mosaik ab. Da der Strahl der Bildzerlegung dient, sind seine Ausmaße für den Grad der Genauigkeit derselben bestimmend.

Der Vorgang der Sendung spielt sich wie folgt ab: Das zu übertragende Bild wird, wie in Abb. 1 angedeutet, durch ein photographisches Objektiv auf das Elektronenmosaik projiziert, dessen Einzelzellen entsprechend der auf sie auffallenden Lichtmenge Elektronen aussenden und sich positiv aufladen.

Der Kathodenstrahl, der sich unter der Einwirkung eines magnetischen Feldes bewegt, tastet die lichtempfindliche Fläche ab; er entlädt dabei die vielen Einzelkondensatoren, aus denen diese sich zusammensetzt, und bringt sie alle auf annähernd gleiche Spannung. Die entstehenden Entladungsströme sind den in den einzelnen Elementen unter der Einwirkung des Lichtes entstandenden Spannungen und daher auch der Lichtstärke der entsprechenden Bildpunkte proportional und wandeln sich im außerhalb gelegenen Stromkreise des Ikonoskops in Stromimpulse um, die nach entsprechender Verstärkung den Kathodenstrahl des Empfangsapparates modulieren.
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Die Ablenkspulen des Kathodenstrahles sind auf einen magnetischen Kreis montiert, der den Rohrfortsatz des Ikonoskopkolbens umlagert. - Der Elektronenstrahl braucht 1/24 Sekunde, um die gesamte Fläche des Drei-Millionen-Zellenmosaiks abzutasten und bewirkt dies 24mal je Sekunde.

Wie bereits erwähnt, ist der Querschnitt des Kathodenstrahls maßgebend für die Qualität des Bildes. Hat das Bild eine Länge von 4 Zoll, so muß der Fleck des Elektronenstrahles gleich 8/1000 oder 1/125 Zoll = 0,2mm messen, um einer Bildzerlegung in 250 Elemente je Zoll zu entsprechen.

Wie B. Hall mitteilt, gestatten die neuesten Röhren zum Teil eine Zerlegung in 500 Linien/Zoll und bieten dabei noch einen gewissen Spielraum für weitere Verbesserung.

Nach Meinung Zworykins werden die Fernsehsendungen ihren Platz innerhalb eines Bandes von 40 bis 110 kHz Breite auf einer Welle von 5m Länge finden, auf der je nach der Zahl der Linien, in die das Bild aufgeteilt wird, 20 bis 4 Wellenbänder zur Verfügung ständen.

Die Kurve in Abb. 2 veranschaulicht die spektrale Empfindlichkeit des Elektronenmosaiks. Der steile Abfall bei 3000 À ist die Folge der Absorption durch das Kolbenglas; die tatsächliche Empfindlichkeit zwischen 2000 und 3000 À ist durch das gestrichelte Kurvenstück dargestellt. Das Ikonoskop gestattet also nicht nur die Uebertragung bei sichtbarem Licht, sondern auch bei Beleuchtung durch ultraviolette oder infrarote Strahlen. - Die beiden ersten Verstärkerstufen sind bereits in der Röhre enthalten, Hauptverstärker und Synchronisationsverstärker befinden sich außerhalb derselben.

Das Ikonoskop ist leicht transportabel, kann also jeweils am gewünschten Ort Aufstellung finden.

Zworykins Empfangsgerät, das Kineskop, besteht aus einer gewöhnlichen Kathodenröhre, die, wie das Ikonoskop, mit einer Elektronenpistole ausgestattet ist. An dem Innenbelag der Röhre, der auch hier als zweite Anode dient, wird eine Spannung von 4.500 Volt angelegt. Das elektrostatische Feld zwischen der ersten und zweiten Anode drängt die Elektronen zu einem sehr engen Strahl zusammen. Die ankommenden Impulsspanungen werden an den Kontrollzylinder angelegt und modulieren so die Intensität des Kathodenstrahles, also die Helligkeit des Lumineszenzfleckes auf dem Schirm in der Bodenfläche der Röhre.

Um bei der Wiedergabe des Bildes Verzerrungen zu vermeiden, muß die Modulation der Intensität des Kathodenstrahles eine lineare Funktion der an den Kontrollzylinder gelegten Potentialdifferenz sein. Andererseits darf durch diese Modulierung die Geschwindigkeit der Elektronen nicht verändert werden; denn da die Verschiebung des Strahles der Geschwindigkeit der Elektronen umgekehrt proportional ist, würde in diesem Falle die Lage des Leuchtfleckes von seiner Intensität abhängen.

Diese Bedingung, Linearität und konstante Elektronengeschwindigkeit, ist, wie G. Madia bemerkt, bei Zworykins Kineskop fast vollkommen erfüllt, so daß man eine getreue Wiedergabe auch in den Halbtönen erhält.

Die Abtastung des Bildes geschieht im Sender wie im Empfänger in horizontalen Linien gleichen Abstandes, in der linken oberen Ecke beginnend; nach vollendeter Abtastung springt der Elektronenstrahl an den Ausgangspunkt zurück, um das Spiel von neuem zu beginnen. Um während des Zurückspringens des Strahl auf die linke Seite die Entstehung einer leuchtenden Linie zu vermeiden, wird der Strahl während dieser Perioden durch Anlegen der negativen Synchronisierungsimpulse an den Kontrollzylinder unterdrückt.
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Das Empfangsgerät besteht in einer Kathodenröhre mit Leuchtschirm, in der die Intensität des Kathodenstrahles von den ankommenden Bildimpulsen moduliert wird. Die Bewegung dieses Strahles wird in ähnlicher Weise wie im Sender durch elektromagnetische Wechselfelder geregelt; der Synchronismus wird durch Synchronisierungsimpulse sichergestellt, die während der Rücksprungperioden der sägenförmigen Ströme gesendet werden.

Benn Hall beschließt seine Ausführungen über das Fernsehen mit Betrachtungen über praktische und wirtschaftliche Fragen.

Der Möglichkeiten einer praktischen Verwendung dieser neuen Technik gibt es naturgemäß mannigfache. Der Einzug des Fernsehens ins Heim nach dem Vorgang des Rundfunks beginnt sich bereits vorzubereiten. Es bestehen für die Auswertung des Fernsehens zu Unterhaltungszwecken, wie der Verfasser bemerkt, einige ernste Probleme, so hinsichtlich der Darbietungsart, wie besonders auch in wirtschaftlicher Beziehung.

Beispielsweise werde von maßgebenden Stellen die Frage diskutiert, ob die Übertragung filmischer oder bühnenmäßiger Darbietungen den Vorzug verdient; nicht unerhebliche Schwierigkeiten wird auch die Stoffversorgung bereiten.

Hinsichtlich der Kosten des Fernsehens zitiert der Verfasser folgende Berechnung, die der Vizepräsident der RCA-Victor Co., Dr. W. R. G. Baker, in einer Sitzung des Instituts der Radioingenieure im Mai 1934 in Philadelphia mitgeteilt hat und die allgemein interessieren dürfte, wenn sie auch naturgemäß für amerikanische Verhältnisse aufgestellt ist:

Würden 700.000 Personen sich für den Preis von 300 Dollar einen Fernsehempfänger anschaffen, so entstände eine Gesamtausgabe von 210 Millionen Dollar. Zur Versorgung einer so großen Zahl von Empfängern wären etwa 80 Sendestationen mit ungefähr 40 Millionen Dollar Herstellungskosten erforderlich; hierzu käme eine Ausgabe von etwa 40 Millionen Dollar für die Schaffung eines Netzes von Zwischenverbindungen.

Für die Unterhaltung des technischen Sendebetriebes und für Abschreibungen wird ein jährlicher Betrag von 58 Millionen Dollar veranschlagt, wozu noch die bedeutenden Ausgaben für die Gagen der Künstler, für kostspielige Bühneneinrichtungen hinzutreten. - Soweit Dr. Bake.

Führen wir die Rechnung zu Ende und setzen den letzteren Posten mit 12 Millionen Dollar an, so wären von den angenommenen 700.000 Fernsehfreunden, nachdem jeder zunächst 300 Dollar für den Empfänger ausgegeben hat, jährlich 150 Millionen Dollar aufzubringen, d. h. jeder einzelne hätte 214 Dollar im Jahre für den Genuß der Fernsehsendungen zu opfern (der Rundfunk kostet bei uns bekanntlich 2 RM monatlich, also 24 RM im Jahr).

Eine weitere Schwierigkeit für die Einrichtung eines allgemeinen Fernsehbetriebes bereitet, wie Hall ausführt, angesichts der geringen zur Verfügung stehenden Zahl der Wellenlängen, die benötigte Breite des Frequenzbandes.

Bestimmend für die Zahl der zur Übertragung eines Bildes benötigten Impulse ist die Zeilenzahl je Bild und die Bildfrequenz/Sek. Bei gleicher Zerlegungszahl in der Senkrechten und Waagerechten und unter der Annahme, daß die Bildbreite gleich 1 1/3 der Bildhöhe ist, würde man zu sekundlich 24maliger Übertragung eines Bildes von 240 Zeilen ein Maximalband von 2.048 kHz Breite, bei etwas geringerer Bildgüte aber doch mindestens von 1.000 kHz Breite für jede Fernsehstation benötigen, wodurch das für das Fernsehen verfügbare Wellenband auf die ultrahohen Frequenzen zwischen 30.000 und 300.000 kHz. d.h. zwischen 10 und 1 Meter, beschränkt und die Verwendung normaler Telephonleitungen zur Weitergabe von Fernsehprogrammen unmöglich gemacht wird.
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