DE1946988A1 - Prismensystem fuer die Farbenteilung weissen Lichts - Google Patents

Description

DB. RUDOLF BAUER · DIPL.-ING. HELMUT HUBBUCH PATENTANWÄLTE

753 PFORZHEIM,

WESTLICHE Sl (AM LEOPOLDPLATZ) TEL.: (07231)24260

15.9.1969 Ι/Κ

Firma Barr and Strcmd Limited, Glasgow (Schottland)

"Prismensystem für die Farbenteilung weißen Lichts"

Die Erfindung betrifft ein Prismensystem zur Farbenteilung weißen Lichts, "beispielsweise für die Zwecke einer Farbfernsehkamera in die drei Primärfarben Bot, Grün, Blau·

Das Prismensystem der Erfindung besteht aus zwei geraden Prismen, von denen jedes eine Eypothenusen- und zwei Seitenflächen hat. Die Prismen werden mit den Hypothenusenflachen aufeinander gelegt und schließen einen Halbspiegel zwischen sich ein. Eine Seitenfläche eines der Prismen trägt außerdem eine für farbiges Licht selektiv durchlässige Schicht· Parallel zu drei von den vier Seitenflächen der Prismenanordnung befinden sich außerdem drei Monoehromat-Filter unterschiedlicher Farbdurchlässigkeit· Eins von ihnen liegt der genannten Deckschicht gegenüber, während die anderen beiden

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denjenigen deckschichtfreien Flächen der Prismen gegenüberliegen, die der Deckschichtfläche benachbart sind· Hierdurch wird ein in das System an der vierten; Yors&tzfreien Prismenflache eintretende Strahl weißen Lichts in drei Strahlen _ unterschiedlicher Farbe aufgeteilt.

Die Zeichnung zeigt "beispielsweise schematisch und teilweise im Schnitt zwei Ausführungsformen eines Prismensystems der Erfindung und zwar ist ι

Pig. 1: ein Querschnitt durch ein Prismensystem nach der Erfindung mit nur einer monochromatischen Blende.

Fig. 2: ein Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung mit zwei monochromatischen Blenden«

In Pig. 1 dieser Zeichnung sind 11 und 12 zwei mit ihren Hypöthenusenflächen aufeinander liegende Prismen, 13 ist ein Halbspiegel und 14 eine monochromatische Spiegel-Blende. 15, 16 und 17 sind drei Monoehromat-Filter. Das Prisma 11 hat eine Hypothenusen- ^¹¹^- zwei Seitenflächen 18 und 19, das Prisma 12 entsprechend eine Hypothenusen- und zwei Seitenflächen 20 und 21. Die restlichen zwei Flächen der Prismen, die zur Zeichenfläche parallel liegen, sind nicht bezeichnet.

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- Die aufeinander liegenden Hypothenusenf lachen der Prismen 11 und 12 schließen den Halbspiegel 13 zwischen sich ein. Der Halbspiegel 13 besteht aus einer dünnen dielektrischen Schicht, die teils durchlässig, teils reflektierend für weißes Licht ist. Sie ist auf der Hypothenusenf lache des Prismas 12 befestigt, während auf der Seitenwand 20 die für grün undurchlässige Blende 14 klebt.

Die Filter 15, 16, 17 lassen nur enge Bänder der roten, blauen bzw. grünen Spektralfarbe durchtreten und absorbieren alle anderen Farben· ·

Tritt ein Strahl weißen Lichts durch die Fläche 18 in das Prismensystem ein, so wird er durch den Halbspiegel 13 in zwei Strahlen, weißen Lichts aufgetrennt. Einer dieser Strahlen fällt auf die Blende 14, der andere wird auf die Fläche 19 reflektiert. *

Von der Spiegel-Blende 14 wird die grüne Komponente nicht durchgelassen, sondern reflektiert, die restlichen Farben treffen auf das Filter 15, welches nur die rote Komponente durchtreten läßt, die übrigen Farben aber absorbiert. Hach rechts auf der Zeichnung tritt "also nur rotes Licht aus dem Prismensystem aus· Die grüne, iron der Spiegelblende 14 zurückgeworfen« Komponente wird iron dem Halbspiegel 1$ teils

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durchgelassen, teils reflektiert. Der reflektierte Teil tritt aus der Fläche 21 aus und passiert das grün-durchlässige :■:■ Filter 17. Der vom Halbspiegel I3 durchgelassene Teil des grünen Lichts verläßt die Prismenanordnung durch die Fläche ie¹. ■■'■.'■■ · -Λ.:;

Von dem vom Halbspiegel 13 auf die Fläche 19:. reflektier ten weißen Licht passiert· d^e ^ blaue^; Komponente das blau-durchlässige Filter 16. Auf diese Weise wird das ursprünglich weiße Licht in drei Farbkomponenten aufgeteilt, die die Prismenanordnung nach drei verschiedenen Eichtungen verlassen.

Bei dieser Anordnung ist die Intensität des grünen Lichts · nur etwa halb so groß wie die Intensitäten des roten und grünen Lichts, sofern der Halbspiegel I3 50% reflektiert und 50% durchläßt. Dieser Unterschied der Farbintensität kann außerhalb des Systems elektronisch ausgeglichen werden. Beispielsweise kann für Farbfernsehzwecke die Sensibilität der Kamera für grün gegenüber rot und blau entsprechend verstärkt sein.

Bei einer anderen Aus'führungsform der Prismenanordnung gemäß der Erfindung ist die monochromatische Spiegelblende 14- auf einer Glasscheibe befestigt, welche ihrerseits auf die Prismafläche geklebt ist und die Filter 15, ^6 und. I7 sind , unmittelbar auf die Prismenflächen bzw. die Glasscheibe geklebt.

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Bei der Ausführungsform nach. Fig. 2 ist der Filter 15 nicht, wie" in Fig. 1 der Fläche 20, sondern der Fläche 21 vorgeschaltet und der Filter 17 nicht der Fläche 21, sondernder Fläche 20.

Die Flächen 19 und 20 tragen beide monochromatische Spiegelblenden 14 und 14A. Diese Blenden reflektieren rotes Licht und lassen andersfarbiges durch.

Wenn "bei dieser Ausführungsförm ein Strahl weißen Lichts durch die Fläche 18 eintritt und durch den Halbspiegel 13 in einen reflektierten und einen durchgelassenen Strahl aufgeteilt wird, so wird der reflektierte Teil zweimal, einmal durch die Blende 14A und ein ander Mal durch den Filter 16' gefiltert." Er tritt als blauer Strahl aus der Anordnung aus. Die rote Komponente wird von der Blende 14A reflektiert. Der vom Halbspiegel 13 durchgelassene Anteil verläßt die Anordnung durch die Fläche 21 und passiert den Filter 15. Der vom Halbspiegel 13 reflektierte Anteil der roten Komponente verläßt das System durch die Fläche 18.

Der vom Halbspiegel 13 durchgelassene Teil des weißen Lichts wird gleichfalls gefiltert, zunächst durch die Spiegelblende 14 und dann durch Monochromat-Filter 17, so daß an der Seite 20 der Anordnung nur grünes Licht austritt. Die Spiegelblende 14 wirft die rote Komponente auf den Halbspiegel 13 zurück,

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der sie teilweise auf den Filter 15 wirft und teilweise aus

der Fläche 18 wieder austreten läßt. ' -> —

Auf diese Weise wird "bei dieser Ausführungsform das weiße Licht in die drei Primärfarten aufgetrennt.

Bei dieser Anordnung verlassen statt eines zwei rote Strahlen die Anordnung. Damit sie phasengleich sind, muß Μην ¥eg in der Anordnung in Länge und Richtung gleich sein, d.h. die Länge des Weges vom Auftreffpunkt des Strahls auf den HaTbspiegel 13 "bis zum Auftreffpunkt auf der Spiegelblende 14A muß der Länge des Weges zwischen den Auftreffpunkten auf dem Halbspiegel 13 und der Spiegelblende 14 gleich sein. Die Flächen der Spiegelblenden 14, 14A müssen präzise einen rechten Winkel miteinander und einen Winkel von 45 mit der Fläche des Halbspiegels 13 einschließen. Dies wird am Besten dadurch erreicht, daß die Spiegelblenden 14 und 14A nicht an den Prismenflächen befestigt sind, sondern justierbar angeordnet sind. Die Filter 16 und 17 können bei der Ausführungsform nach Fig. 2 vertauscht sein, so daß-aus*"der Fläche 19 grünes, und "aus der Fläche 20 blaues Licht austritt,; Auch " können die Spiegelblenden 14 und 14 A so ausgebildet sein, daß sie nur grünes bzw. nur blaues Licht reflektieren. In diesem Falle tritt aus der Fläche 21 blaues bzw. grünes Licht aus und aus den Flächen 19 und 20 rotes und grünes bzw. rotes

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bzw. rotes und "blaues Licht, das dann durch die Filter 15, 16 Tand 17 ia das gewünschte monochromatische Licht verwandelt werden kann.

Das. Prismensystem der Erfindung ist kompakt und von einfachem Aufbau, Obgleich es im Vergleich zu bekannten Prismen- oder Spiegelsystemen bis zu 60$ mehr Lieht durchläßt, kann es wegen seiner geringen Größe unmittelbar in den Strahlengang eingebaut werden, d.h. es ist nicht notig, das Bild wieder neu zusammenzusetzen· Wird die Öffnung gegenüber den bekannten Systemen vergrößert, so ist'dies gleichwertig einer Vergrößerung einer öffnung. (Increase in aperture over convention systems is equivalent to an increase of one stop).

Gegenüber der Ausführungsform nach Fig« 2 hat die Ausführungsform J&acjb. Fig. 1 den Vorteil, daß dort nicht zwei Strahlen zur Erzeugung einer Farbe vereinigt werden müssen. Die Konstruktion des Prismensystems nach Fig. 1 ist deshalb insöfoern einfacher, als, die beiden Prismen 11 und 12 nicht in allen Abmessungen j^xakt'übereinstimmen müssen; auch braucht man kein, ,»TusJ^ijergerät für die ßpiegelblenden, wenn diese nicht unmittelbar an den Prismenflächen befestigt sind.

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Claims (5)

1. RUDOLF BAUER · DIPL.-ING. HELMUT HUBBUCH

   PATENTANWÄLTE

   753 PFOBZHiEiM,

   WESTLICHE St (AM LEOPOLDPLATZ) TEL.! (07281)24200

   15.9*1969 Z/Z

   Patentansprücheί

   (λ7) Prismensystem füf die Farbenteilungweißen IiiciLts,

   insbesondere zur Verwendung bei der Erzeugung dei" Primärfarten bei Farbfernsenkameras, gekennzeichnet durch zwei zu einem im Querschnitt quadratischen Eörper zusammengesetzte Prismen (11, 12), die zwischen ihren aufeinander liegenden Hypothenusenflachen einen Halbspiegel (13) einschließen und von denen mindestens eins (12) an einer Außenfläche (20) eine monochromatische Spiegelblende (14) trägt, wobei das weiße Licht durch eine Seitenfläche (18) in den quadratischen Xörper eintritt, dessen drei andern Seitenflächen (19» 20, 21) für unterschiedliche Farben durchlässige, monochromatische Filter (15i 16, 17) vorgesetzt sind.
2. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß noch eine zweite Außenfläche (19) eine monochromatische

   Spiegelblende (14A) trägt.
3. 3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,-

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   daß-mindestens eine der mono Chromatis chen Spiegelblenden (14, 14A) auf einer an der Prismenfläche befestigten Glasplatte sitzt. ·
4. 4. System nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegerblenden (14, 14A) und/oder die Filter

   (15» 16, 17) in ihrer Stellung zueinander (justierbar sind·
5. 5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die monochromatischen Filter (15»

   16, 17) mit den Spiegerblenden (14, 14A) bzw. mit "den Prismenflächen (19, 20, 21) vereinigt sind.

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