Paul Nipkow: Mechanische Bildabtastung beim Fernsehen

Vorgeschichte:

Bereits 1877 wurde von dem Franzosen Senlecq vorgeschlagen, ein Bild über ein Fotozellenfeld abzutasten und dieses Bild dann an einem andern Ort über eine Glühlampenwand wiederzugeben. Dabei sollte jede Glühlampe über eine eigene Leitung mit der dazugehörigen Fotozelle verbunden werden. Dazu soll das Abbild von einem zu übertragenden Objekt durch eine Linse auf eine Fläche von Fotozellen projiziert werden.

Die Firma TELEFUNKEN hat dieses Prinzip realisiert, und zwar mit einer Auflösung von 100 x 100 Punkten (also 10.000 Pixel bzw. 10'000 Glühlämpchen!). Dabei war natürlich ein enormer Verdrahtungsaufwand nötig.

Dieser Versuch von TELEFUNKEN:

Paul Nipkow: Mechanisches Fernsehen mit Nipkowscheibe

Nipkow erkannte wohl als erster, dass ein Bild in ein zeitliches NACHEINANDER zerlegt werden muss, damit an Stelle von Tausenden von Verbindungsdrähten ein einziges Drahtpaar genügte.

Die Vision einer Bildübertragung, ähnlich dem Telefon, hatte Paul Nipkow schon als Primarschüler. Er begann 1882 ein Studium der Naturwissenschaften an der Universität Berlin, das er nach dem Tod seines Vaters aus finanziellen Gründen aufgeben mußte. Kurz davor hatte er 1884 ein Patent für ein Elektrisches Teleskop eingereicht.

Eine Legende besagt, dass diese Idee bei Nipkow in dessen 'Studentenbude' Gestalt annahm und zwar über die Weihnachtstage (1883?), für welche Nipkow das Fahrkarten-Geld fehlte, um für diese Tage nach Hause fahren zu können. Auch 15 Jahre später hat ihm das Geld für eine Patentverlängerung gefehlt, womit dieses verfiel. Nipkows geniale Idee fand wenig Interesse, es gab ja noch nicht einmal Rundfunk. Er war seiner Zeit Jahrzehnte voraus.

Diese zeitliche Bildzerlegung praktizierte Nipkow mit einer spiralig gelochte Nipkowscheibe (siehe Bild links), die beim Drehen das Bild zeilenweise abtastet, bzw. wieder zusammenfügt. Das Kreisringstück oben ist das Bildfenster.

Dieses zeilenweise Abtasten konnte man im Bild noch gut an den leicht gebogenen Zeilen erkennen, wie bei nebenstehendem Bild einer stilisierten Katze.

Das Rundfunkmuseum Fürth zeigt einen didaktisch sauberen Aufbau zum Prinzip der Nipkow'schen Bildzerlegung.

Hier ein kurzer Ausschnitt mit der Nipkow-Scheibe:

In einem sehr einfachen Experiment kann das Prinzip auch folgendermassen gezeigt werden:

Ein Trinkhalm (da sehr leicht) wird an irgend einem Motor befestigt. Mit einem Dia-Projektor wird ein Bild daauf projiziert, von dem man im Stillstand nur 'eine Zeile' sieht (linkes folgende Bild). Bei genügender Drehzahl sehen wir aber das ganze Bild (rechtes folgendes Bild):

Am 18. April 1934 wurde die erste Übertragung des Fernsehsenders 'Paul Nipkow' in Berlin vorgestellt. Die Nipkow-Scheibe wurde bis ca. 1940 neben elektronischen Bildzerlegern als Zerlegungs- und Zusammensetzungsorgan beim Fernsehen eingesetzt.

Zum Prinzip der Nipkow'schen Bildzerlegung:

Auf folgender Aufnahme sieht man einen Laboraufbau mit 2 Nipkowscheiben (Sender und Empfänger) aus dem Jahr 1924. Die Scheiben sind noch auf einer gemeinsamen Achse, um die separat zu lösenden Synchronisationsprobleme zu umgehen. (Die Synchronisation besorgte Nipkow später über die Netzfrequenz der öffentlichen Stromversorgung.)

Folgendes Foto zeigt einen Nachbau mit Teilen aus Fischer-Technik.

Funktion:
Ein Diaprojektor wirft ein Bild einer stilisierten Katze von rechts oben auf eine rotierende Nipkow-Scheibe. Auf der andern Seite der Scheibe nimmt ein Lichtsensor (Foto-Diode) die Lichtwerte auf und verstärkt sie gleich [siehe kleine Verstärkerplatine]. Dieses Signal geht auf einen weitern Verstärker [extern] und steuert dann die grosse Leuchtdiode bei der zweiten Nipkowscheibe [links unten im Bild]. Durch diese Scheibe kann das Bild [die Katze] betrachtet werden, wie im folgenden kleinen Bild dargestellt:

Ein Baird-Fernsehapparat um 1920 mit Nipkow-Scheibe. Im kleinen runden Fenster rechts im Apparat ist das Bild zu sehen (in diesem Fall verlaufen die Zeilen 'senkrecht'). Die Grösse des Apparates ist auch durch die Nipkowscheibe bestimmt.

Hier ein entsprechendes Bild. Man beachte die gebogenen Spuren, in diesem Fall 'horizontal', also am höchsten Punkt der Nipkowscheibe..

Ab anfangs der 1930er-Jahre wird die mechanische Bildabtastung durch die elektronische abgelöst [Manfred von Ardenne],
fast 50 Jahre nach Nipkows Erfindung:

Ein 90-Zeilen Fernsehapparat von 1932.