УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ СВЕТОВЫХ СИГНАЛОВ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТЕЛЕСКОПИИ И ДРУГИХ РОДОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ Советский патент 1929 года по МПК H04N3/10 

Предлагаемое изобретение касается схемы устройства для воспроизведения знаков, как то: электрической телескопии и других родов электрической сигнализации, при посредстве проводов или беспроволочным путем. С этой целью в отправительном или приемном устройстве применяется известная клетка Керра, представляющая светорегулирующее приспособление, состоящее из конденсатора с прозрачным, обладающим высокой изолирующей способностью, диэлектриком, который под действием электростатического поля, безинерционно, влияет на яркость проходящего сквозь диэлектрик, пространственно неподвижного поляризованного пучка световых лучей. В клетке Керра применяется расположенный между двумя электродами диэлектрик, который под влиянием приложенного напряжения действует двоякопреломляющим образом, так что падающий на него, линейно поляризованный свет изменяет свое состояние поляризации и по выходе претерпевает изменение своей яркости.

Известные до сего времени предложения для передачи знаков с применением клеток Керра наталкивались на то затруднение, что не представлялось возможным достичь достаточных напряжений для действия на светорегулирующее приспособление.

Предлагаемое изобретение, состоящее в том, что приемные или регулирующие яркость света токи прежде всего приводятся к нужному напряжению, при помощи безинерционно действующих катодных ламп, и лишь после этого применяются для действия на клетку, имея целью устранить, в то же время, названные затруднения и дать возможность явлению Керра практического применения для передачи знаков.

На чертеже фиг. 1 изображает разрез клетки Керра с параллельными пластинами, фиг. 2 - кривую изменения яркости света от напряжения на конденсаторе клетки Керра, фиг. 3, 4 5, 6 - представляют возможные схемы осуществления устройства, фиг. 7 - схему передачи изображений на расстояние, и фиг. 8 дает разрез клетки Керра с измененными пластинами конденсатора.

Клетка 1 Керра снабжена двумя конденсаторными пластинами 2 (фиг. 1), между которыми находится двояко-преломляющая среда 3; выходящий из источников света пучек лучей проходит сквозь линзы а, а, поляризационные приспособления b, b, между конденсаторными пластинками 2, и проектируется на экран. Эффект Керра пропорционален постоянной Керра для данной среды, длине пути, проходимого лучем в среде, и квадрату силы электрического поля; равным образом и яркость света, проходящего сквозь клетку Керра пропорциональна квадрату силы поля. На фиг. 2 эта зависимость яркости Н от напряжения V изображена кривыми, близкими к параболе, которые при известных значениях напряжения претерпевают скачек от максимума к минимуму. При применении постоянного, наперед приложенного напряжения, можно для накладывающегося переменного напряжения выбрать рабочую точку на прямолинейной части кривой. Такой рабочей точкой является точка Р на кривой, достигаемая при постоянном напряжении В. На этом участке кривой, в предположении, что амплитуды напряжений не превышают определенных значений, существует прямая пропорциональность между яркостью света, и колебаниями напряжения, требуемая для некоторых случаев применения клетки Керра. Равным образом, при выборе соответственного, наперед приложенного, напряжения, можно пользоваться особенно крутым участком кривой яркости, на котором уже при незначительных изменениях напряжения возникают значительные колебания яркости.

На фиг. 3 управление световым пучком производится клеткой Керра 1 при помощи токов, протекающих по цепи II. Эта цепь через трансформатор 10 присоединена к сетке 9 катодной лампы. Анодная цепь, идущая от анода 7 к катоду 8, замыкается через первичную обмотку трансформатора 4 и питающую батарею 6. Вторичная обмотка трансформатора 4 соединена с к конденсаторными пластинками 2 клетки Керра 1 через источник постоянного тока, дающий основное напряжение, приложенное к клетке, для усиления ее действия.

При этом, смотря, по назначению устройства, может встать вопрос об управлении токами низкой или высокой частоты, и какое устройство должно быть применено на отправительной, или на приемной стороне? Если, например, дело идет о фотографической записи звуков на фильме, то в цепи II протекают токи, вызванные или изменяемые звуковыми колебаниями, а вызываемые ими соответственные колебания напряжения управляют яркостью светового пучка, выходящего из клетки Керра. Эти колебания яркости запечатлеваются затен на фильме. Это будет случай устройства, работающего токами низкой частоты, при чем расстояние между аппаратурой отправителя и приемника незначительно.

Управляемые клеткой Керра, лучи света пронизывают, подлежащее покрытию, пространство, и колебания их яркости воспринимаются соответствующими приемными органами. Так, например, на приемной стороне могут быть применены фотоклетки или селеновые элементы, реагирующие на изменения яркости света и вызывающие соответствующие колебания тока, которые воспринимаются или регистрируются каким-нибудь способом.

На фиг. 4 изображена другая известная схема соединений, при которой чисто индуктивная связь цепи, содержащей клетку Керра, с усилителем заменена гальванической связью. Эта схема соединений представляет то удобство, что батарея, питающая катодную лампу, служит в то же время источником тока для получения постоянного основного напряжения, приложенного к клетке.

Фиг. 5 дает схему соединений с более высоким коэффициентом полезного действия. Клетка Керра расположена в шунте к одной из двух последовательно включенных катодных ламп 5 и 5′. Цепь, посылающая токи, действует, посредством обоих трансформаторов 10 и 10′, на сетки катодных ламп в противоположных направлениях, т.е. при возрастании сопротивления одной лампы в другой лампе сопротивление падает. Таким образом, при небольших колебаниях тока в цепи II возникают значительные колебания напряжения у клетки Керра, благодаря чему между лампами перебрасывается почти полная величина напряжения источника постоянного тока 6. Амплитуды напряжения получаются тем большими, чем выше изолирующая способность клетки Керра и напряжение источника постоянного тока 6.

Управление световыми лучами для целей фотографической записи звуков на фильме, световой телеграфии и телефонии можно осуществлять также при посредстве токов высокой частоты, например, при посредстве колебаний высокой частоты, модулируемых в ритм с подлежащими передаче знаками. Подобная форма устройства для этой цели изображена схемой на фиг. 6, где катодная лампа действует не только как усилитель, но и как генератор, включенный с обратной связью. Клетка Керра 1, в данном случае образует с катушкой 14 колебательный контур, связанный слабой связью, с настраиваемым рабочим контуром 15 генератора высокочастотных колебаний. Модулирование колебаний несущей волны высокой частоты в ритм низкой частоты производится импульсами тока, возникающими при передаче в цепи II, которая связана с цепью сетки лампы 5 через трансформатор 10, вторичная обмотка которого для пропуска высокой частоты шунтирована конденсатором 16. В цепь П включен микрофон 12. В питающую цепь лампы включены заградительные дроссельные катушки 18 и 18′ высокой частоты. Такой способ управления клеткой Керра токами высокой частоты на отправительной стороне, применим в световой телефонии и телеграфии.

Особой областью применения клетки Керра является передача изображений и видение на расстоянии, при которых эта клетка служит приемным аппаратом, принимающим колебания яркости, превращенные на отправительной стороне в колебания высокой частоты, и преобразующим электрические колебания снова в соответствующие колебания яркости. Устройство в том виде, как оно может быть применено для целей приема в телеграфии, передачи изображений, представлено схематически на фиг. 7. А - обозначает отправитель с отправительной антенной, В - приемную антенну с обычным приемным устройством, состоящим из усилителя G высокой частоты, выпрямителя G и усилителя Е низкой частоты, к которому присоединена клетка Керра 1, управляющая яркостью световых лучей.

Относительно, наиболее отвечающего цели устройства клетки Керра следует заметить еще следующее. При применении пластинчатого конденсатора поле получается приблизительно однородным. При параллельном пучке, пропускаемом через плоскопараллельные конденсаторные пластинки, утилизировалась бы лишь небольшая часть конуса лучей, посылаемого источником света. Для пропуска сквозь клетку Керра больших количеств света представляется возможным не придавать конденсатору Керра форму системы плоскопараллельных пластин, но располагать пластины друг относительно друга под некоторым углом, который может быть либо постоянным, либо изменяющимся при переходе от одной точки к другой, например, благодаря кривизне одной пли обоих пластин, что позволяет помещать метку в точке пересечения лучей сходящегося пучка. Наиболее сильное действие клетки происходит в тех частях, где расстояние между пластинами имеет наименьшую величину, так как здесь сила поля получается наибольшей. Для того, чтобы угол, образуемый конденсаторными пластинами друг относительно друга, получался по возможности меньшим, необходимо работать с слабо сходящимися пучками световых лучей.

На фиг. 8 представлена примерная форма выполнения измененного конденсатора: 20 - источник света, 21 и 22 - линзы, между которыми получается пучек сходящихся лучей, пересекающихся в середине клетки Керра, 2 - электроды клетки Керра, 23 - плоскость изображения, 24 - обе поляризационные призмы. Такое устройство позволяет без добавления дальнейших линз использовать все лучи, попадающие от источника света в определяемый протяжением линз угол, тогда как устройство с параллельным пучком позволяет утилизировать лишь часть лучей. Конденсаторные пластины 2 служат в то же время для образования оптической щели, а вместе с тем и узкой полосы света на плоскости 23.

Для получения при сравнительно малых напряжениях достаточной силы поля, необходимо сблизить конденсаторные пластины по возможности плотнее друг к другу. Наиболее выгодным является устройство, при которой наименьшее расстояние между конденсаторными пластинами составляет лишь дробную часть милиметра. Но практически это расстояние во всяком случае не должно превышать 2 мм.

1. Устройство для воспроизведения световых сигналов для целей электрической телескопия и других родов электрической сигнализации при помощи явлений Керра в диэлектриках, характеризующееся тем, что в цепь конденсатора, при помощи которого вызывается явление Керра, включен независимый и самостоятельно регулируемый источник постоянной электродвижущей силы, с целью усиления действия указанного явления.

2. Водоизменение охарактеризованного в п. 1 устройства, отличающееся применением приспособления для приложения к конденсатору Керра, кроме напряжения постоянного тока, несущей волны высокой частоты, модулированной передаваемыми импульсами тока.

3. Форма выполнения охарактеризованного в п. 1 устройства, отличающаяся тем, что конденсатор клетки Керра 1 образует вместе с катушкой 14 колебательный контур, связанный с рабочим контуром 15 генератора высокочастотных колебаний (фиг. 6).