DE2412083C3

DE2412083C3 - Optische Strahlteileranordnung für eine Farbfernsehkamera

Info

Publication number: DE2412083C3
Application number: DE2412083A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Tokio Higuchi; Seiji Kawaguchi Toyama; Kazuo Omiya Yoshikawa
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1973-07-02
Filing date: 1974-03-13
Publication date: 1978-04-13
Also published as: JPS5023723A; NL7402115A; US3925813A; DE2412083B2; DE2412083A1; DE7408797U; JPS5342369B2

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Strahlteileranordnung für eine Farbfernsehkamera mit zwei parallel zueinander verlaufend angeordneten Bildaufnahmeröh-

J* ren mit einem Vario-Objektiv und einem Farbteüer zum Auftrennen des durch das Vario-Objektiv gehenden Lichtflusses in zwei jeweils einer Bildaufnahmeröhre zugeführte Farblichtkomponenten.

Aus der US-PS 32 93 357 war bereits ein optisches

•t" System für eine Farbfernsehkamera mit wenigstens zwei Röhren bekannt, bei dem gleichfalls ein Vario-Objektiv sowie eine Farbteilereinrichtung zum Auftrennen des durch das Vario-Objektiv einfallenden Lichtflusses in wenigstens zwei Farblichkomponenten vorgesehen ist. Bei dieser bekannten Aufnahmevorrichtung wird neben dem Vario-Objektiv und der Farbteilereinrichtung jedoch noch zusätzlich ein Relais-Objektiv benötigt. Hierdurch ergibt sich der Nachteil, daß die gesamte Farbfernsebaufnahmekamera verhältnismäßig voluminös und unhandlich wird.

Aus »The Royal Television Society Journal«, Jan./ Febr. 1970, Seite 167, war auch bereits eine Farbfernsehaufnahme-Kamera mit einem Farbteiler zum Aufteilen des Lichtes in drei Farbkomponenten sowie einem

^ vor dem Farbteüer angeordneten Vario-Objektiv bekannt. Bei dieser Anordnung bildet das Vario-Objektiv das eigentliche Abbildungsobjektiv, mit dem bereits auf den einzelnen Farbfernsehaufnahmeröhren das jeweilige Bild fokussiert wird. In dem Strahlengang

''" zwischen dem Farbteiler und zweien der insgesamt drei Aufhähmeröhren für jeweils eine Fafblichtkömpönente ist zusätzlich eine Linse vorgesehen, die jeweils dazu dient, das von dem Vario-Objektiv kommende Licht nochmals zu bündeln. Es handelt sich dabei jeweils

'" lediglich um ein Korrekturglied, da eine Abbildung auf den jeweiligen Farbfernsehaufnahmeröhren auch ohne diese Linsen erzielt würde.
Aus der Veröffentlichung »Fernseh- und Kino-Tech-

nik«, 1970, Nr. 4 Seiten 129 — 130, war auch bereits eine Abbildungsoptik mit einem Farbteiler Tür drei Farbfernsehaufnahmeröhren bekannt Als Farbteiler werden bei dieser Anordnung dichroitische Spiegel verwendet Auf der Objektseite des Farbteilers ist ein Objektiv vorgesehen, das eine reelle Abbildung in einer Ebene erzeugt in der eine Feldlinse angeordnet ist Das in Höhe der Feldlinse entstehende Bild wird sodann mit Hilfe eines optischen Systems, nämlich einer Relaisoptik, mit einem im Strahlengang vor den dichroitischen Spiegeln angeordneten Objektiv und zweiten hinter den dichroitischen Spiegeln angeordneten Objektiven auf die Farbfernsehaufnahmeröhren abgebildet Bei diesem System werden in nachteiliger Weise sowohl ein Relais-Linsensystem wie auch eine Feldlinse benötigt

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem optischen System der eingangs erwähnten Art mit Vario-Objektiv, ein derartiges optisches System derart zu verbessern, daß das gesamte System kompakter ausgebildet werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem optischen System der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Farbteiler hinter einem afokalen Objektivteil des Vario-Objektives, bestehend aus einem Vario-Objektivglied und einem Kollimator, angeordnet ist, daß ein erstes Fokussierungsglied zum Fokussieren einer der Farblichtkomponenten auf einer der Bildaufnahmeröhren im Strahlengang hinter dem Farbteiler angeordnet ist und daß ein zweites Fokussierungsglied zum Fokussieren der anderen Farblichkomponente auf der anderen Bildaufnahmeröhre sowie ein Umlenker zum Umlenken der anderen Farblichtkomponente zu der anderen Bildaufnahmeröhre im Strahlengang hinter dem Farbteiler angeordnet sind.

Bei dem erfindungsgemäßen optischen System braucht neben dem Vario-Objektiv kein zusätzliches Relais-Objektiv mehr vorgesehen zu werden. Die Zahl der Abbildungselemente wird deshalb klein gehalten, wodurch auch gleichzeitig die durch zusätzliche Abbildungselemente erhöhte Gefahr von zusätzlichen Bildfehlern beseitigt wird. Mit dem erfindungsgemäßen optischen System wird es auch möglich, die beiden Farbbildaufnahmeröhren parallel zueinander anzuordnen, wobei meistens zwangsläufig der Lichtweg einer Farbbildkomponente verlängert werden muß gegenüber dem Lichtweg der anderen Farboildkomponente. Eine solche Ausgestaltung stößt bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Systems auf keinerlei Schwierigkeiten, da es sich bei dem im Strahlengang vor dem Farbteiler angeordneten Teil des Vario-Objektives um ein afokales Objektivglied handelt. Auf diese Weise kann das gesamte optische System größenmäßig sehr kompakt ausgebildet werden.

Vorzugsweise Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden soll die Erfindung näher anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert werden, das in der Figur gezeigt ist, die eine Längsansicht eines gemäß der Erfindung ausgebildeten optischen Systems für eine Farbfernsehkamera zusammen mit den Aufnahmeröh= ren zeigt.

In dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt ein Brennweitenänderungsglied eine Objektivlinse 1, eine Kollimatorlinse 3, die hinter der Objektivlinse 1 ajf der gleichen Achse angeordnet ist, und eine Aperturblende 2, die zwischen der Objektivlinse 1 und der Kollimatorlinse 3 liegt. Das Brennweitenänderungsglied stellt ein »fokales Linsensystem dar, aus dem die Lichtstrahlen parallel austreten. Hinter der Kollimatorlinse 3 ist ein Farbteiler in Form eines Prismas 4 vorgesehen, der eki einfallendes

> Lichtbündel in zwei Lichtbündel unterschiedlicher Farbe aufspaltet Das Prisma 4 umfaßt ein erstes Teilprisma 41 und ein zweites Teilprisma 42, die aneinandergefügt sind, wobei eine dichroitische Schicht 5 dazwischen angebracht ist Das erste Teilprisma 41 hat

ι» eine erste Fläche 41a, die sich senkrecht zum Strahlengang des aus dem Brennweitenänderungsglied 1 und 3 austretenden Lichtes erstreckt, weiter eine zweite Fläche 416, die sich hinter der ersten Fläche 41a im schiefen Winkel zum Strahlengang des vom

is Brennweitenänderungsglied herkommenden Lichtes erstreckt und dazu dient einen Teil des durch die erste Fläche 41a fallenden Lichtes schräg zur ersten Fläche 41a zurückzureflektieren, und schließlich eine dritte Fläche 41 c, die sich senkrecht zum Strahlengang des von der ersten Fläche 41a herkommenden und an der zweiten Fläche reflektierten Lichtes e.-.nreckt
Das zweite Teilprisma 42 ist an der ζ veiten Fläche Z des ersten Teilprismas 41 angefügt wobei die dichroitische Schicht 5 dazwischenliegt. Das zweite Teilprisma 42 hat eine erste Fläche 42a, die mit der dichroit^:ichen Schicht 5 in Kontakt ist und eine zweite Fläche 42i>, die sich hinter der ersten Fläche 42a senkrecht zum Strahlengang des vom ersten Teilprisma 41 herkommenden, durch die dichroitische Schicht 5 fallenden Lichtes erstreckt. Die dichroiitsche Schicht 5 reflektiert grünes Licht und läßt blaues und rotes Licht durch. Es wird daher nur grünes Licht von der dichroitischen Schicht 5 zur ersten Fläche 41a des ersten Teilprismas reflektiert, und dieses grüne Licht verläßt

.15 das erste Teilprisma 41 durch dessen dritte Fläche 41c. Auf der zweiten Fläche 42b des zweiten Teilprismas 42 ist eine Filterschicht 6 angebracht, die nur blaues und rotes Licht durchläßt, dagegen grünes Licht reflektiert oder absorbiert. Hinter der zweiten Fläche 42b des

4c zweiten Teilprismas 42 ist ein Fokussierungsglied 7 angeordnet, das ein die blaue und rote Bildinformation enthaltendes Bild auf der photoelektrischen Umsetzungsfläche 11a einer Aufnahmeröhre It für blaue und rote Farbsignale fokussiert. Die Aufnahmeröhre 11 weist ein Farbstreifenfilter auf, um bkue und rote Signale aus dem Licht abzuleiten, das auf der photoelektrischen Umsetzungsfläche lila zum Bild fokussiert! wird. Ein räumliches Frequenzbegrenzungselement 12, etwa ein Tragrandglas oder eine Quarzplatte zur Beseitigung von Fehlersignalen oder zur Rauschunterdrückung kann zwischen dem Fokussierungsglied 7 und der Aufnahmeröhre 11 angeordnet sein.

Hinter der dritten Fläche 41c des ersten Teilprismas 41 ist .','as. Frontglied 8 eines Fokussierungslinsensystems für das grüne Licht angeordnet. Hinter dem Frontglied 8 ist ein Ablenkelement, beispielsweise ein Totalreflexionsprisma 9 vorgesehen, das das von der dritten Fläche 4:1 c des ersten Teilprismas 41 herkommende und durch das Frontgiied 8 des Fokussierungslinsensystems

'<c fallende Licht empfängt und es zu dem durch das Fokussierungsglied 7 fallenden Licht parallel richtet. Das Totalreflexionsprisma 9 hat eine erste Fläche 9a, die sich senkrecht zum Strahlengang des vom Frontglied 8 herkommenden Lichtes erstreckt, weiter eine zweite

»5 Fläche 9b, die schräg zu diesem Strahlengang liegt, derart, daß sie das Licht total reflektiert, und eine dritte Fläche 9<; die sich im schiefen Winkel zum Strahlengang des von der zweiten Fläche 9b reflektierten Lichtes

erstreckt und das Licht durch die zweite Fläche 9b auf eine Aufnahmeröhre 13 wirft, und zwar parallel zu dem durch das Fokussierungsglied 7 fallenden Licht. Hinter dem Totaireiflexionsprisma 9 ist noch ein hinteres Glied tO des Fokussierungslinsensystems für das grüne Licht vorgesehen, das das aus dem Prism 9 durch die zweite Fläche 96 nach Reflexion an der dritten Fläche 9c austretende Licht sammelt. Das die grüne Bildinformation und ein Helligkeitssignal führende Licht wird auf der photoelektrischen Umsetzungsfläche 13a einer , Aufnahmeröhre 13 zu einem Bild fokussiert. Das Frontglied 8 und das hintere Glied 10 bilden ein Fokussierungslmsensystem.das grünes Licht als Bild auf der photoelektrischen Umsetzungsfläche 13a der zweiten Aufnahmeröhre 13 fokussiert.

Das erfindungsgemäße optische System funktioniert im Gebrauch folgendermaßen: Das durch die Objektivsehen Umsetzungsfläche 13a der Aufnahmeröhre 13 fokussiert. Durch das Ablenkprisma 9, das zwischen den Gliedern 8 und 10 angeordnet ist, wird das Licht parallel zu dem durch das Fokussierungsglied 7 fallenden Licht ausgerichtet. Das durch die dichroitische Schicht 5 durchgehende Licht, das die blaue und rote Bildinformation enthält, fällt durch das zweite Teilprisma 42 und wird auf der photoelektrischen Umsetzungsfläche 11a der Aufnahmeröhre 11 fokussiert, nachdem es das Farbfilter 6 passiert hat. das nur blaues und rotes Licht durchläßt.

Die Farbsignale der blauen und roten Bildinformation werden also von der ersten Aufnahmeröhre 11 empfangen, und das Helligkeitssignal sowie das grüne Farbsignal werden von der zweiten Aufnahmeröhre 13 aufgenommen. Die Aufnahmeröhren 11 und 13 s;nd parallel zueinander angeordnet und empfangen das Licht ve" den Fck

einfallende Licht wird durch die Kollimatorlinse 3 parallel gemacht. Die aus der Kollimatorlinse 3 ,,. austretenden Parallelsirahlen fallen in das erste Teilprisma 41 des Farbteilers 4. Das die grüne Bildinformation tragende Licht wird von der dichroitischen Schicht 5. die auf der zweiten Fläche 416 des ersten Teilprismas 41 angebracht ist. reflektiert und zur ersten Fläche 41a reflektiert, wo es wieder reflektiert wird und dann durch die dritte Fläche 41c das erste Teilprisma verläßt. Danach fällt das die grüne Bildinformation enthaltende Licht durch das Fokussierungslinsensystem 8, 10 und wird auf der photoelektri- ,,, 7 bz^v. 10. Da die

beiden Aufnahmeröhren 11 und 13 parallel sind, unterliegen sie dem gleichen Einfluß des Erdmagnetismus, und die von den beiden Röhren aufgenommenen Bildsignale sind genau in Deckung.

Selbstverständlich kann man auch eine dichroitische Schicht verwenden, die grünes Licht durchläßt und blaues und rotes Licht reflektiert. In diesem Fall wird das Helligkeitssignal und das grüne Lichtsignal von der hinter dem farbteiler 4 angeordneten Aufnahmeröhre empfangen und die blauen und roten Lichtsignale von der neben dem Farbteiler 4 angeordneten Aufnahmeröhre.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprache:

1. Optische Strahlteileranordnung für eine Farbfernsehkamera mit zwei parallel zueinander verlaufend angeordneten Bildaufnahmeröhren mit einem Vario-Objektiv und einem Farbteiler zum Auftrennen des durch das Vario-Objektiv gehenden Lichtflusses in zwei jeweils einer Bildaufnahmeröhre zugeführte Farblichtkomponenten, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbteiler (4) hinter einem afokalen Objektivteil (1,3) des Vario-Objektives, bestehend aus einem Vario-Objektivglied und einem Kollimator, angeordnet ist, daß ein erstes Fokussierungsglied (7) zum Fokussieren einer der Farblichtkomponenten auf einer der Bildaufnahmeröhren (11) im Strahlengang hinter den Farbteiler (4) angeordnet ist und daß ein zweites Fokussierungsglied (8,10) zum Fokussieren der anderen Farblichtkomponente auf der anderen Bildaufnahmeröhre (13) sowie sin Umlenker (9) zum Umlenken der anderen Faiblichtkomponente zu der anderen Bildaufnahmeröhre (13) im Strahlengang hinter dem Farbteiler (4) angeordnet ist

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenker ein optisches Element (9) ist, das zwei reflektierende Flächen (96,9c) hat, die derart angeordnet sind, daß die von dem Farbteiler (4) herkommende zweite Farblichtkomponente zur zweiten Aufnahmeröhre (13) reflektiert wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenker ein Prisma (9) ist mit einer durchlassenden Räche (9a), die sich senkrecht zum Strahlengang oer vom Farbteüer herkommenden zweiten rarblichtkomponenten erstreckt, weiter mit einer erste ι reflektierenden Fläche (96Jl die hinter der durchlassenden Fläche (9a) angeordnet ist und sich im schiefen Winkel zum Strahlengang der durch die durchlassende Fläche fallenden zweiten Farblichtkomponente erstreckt, und schließlich mit einer zweiten reflektierenden Fläche (9c), die sich im schiefen Winkel zum Strahlengang der von der ersten reflektierenden Fläche (9b) reflektierten zweiten Farblichtkoinponente erstreckt und das Licht parallel zum Strahlengang der ersten Farblichtkomponente reflektiert.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma (9) ein dreieckiges Totalreflexionsprisma mit einem 90°-Winkel ist, wobei die dem 90"-Winkel gegenüberliegende Fläche die erste reflektierende Fläche (9b) ist

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der zwei außer dem 90°-Winkel noch vorhandenen Winkel des Prismas größer als 45° und der andere Winkel kleiner als 45° ist und daß die dem größeren der beiden Winkel gegenüberliegende Fläche die zweite reflektierende Fläche (9c) ist.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbteiler (4) ein erstes Teilprisma (41), das eine erste durchlassende Fläche (4ia) hat, die sich senkrecht zum einfallenden Licht erstreckt, ferner eine erste reflektierende Fläche (41 b), die hinter der ersten durchlassenden Fläche angeordnet ist und sich im schiefen Winkel zu dem durch die erste durchlassende Fläche fallenden Licht erstreckt und die mit einer dichroitischen Schicht (5) versehen ist, welche mit der gesamten reflektierenden Fläche in Kontakt ist und einen Teil des Lichtes entsprechend der ersten Farblichtkomponente reflektiert und das restliche Licht durchläßt, weiter eine zweite reflektierende Fläche (4IaJ, die sich im schiefen Winkel zum Strahlengang der von der ersten reflektierenden Fläche (41 Z»J reflektierten Farblichtkomponente erstreckt, und ferner eine zweite durchlassende Räche (41 c), die sieb senkrecht zum Strahlengang der von der zweiten refleksierenden Fläche reflektierten Farblichtkomponente erstreckt, enthält und ein zweites Teilprisma (42) umfaßt, das eine dritte, die zweite Farblichtkomponente durchlassende Fläche (42ajt die gegen die dichroitische Schicht (5) anliegt, und eine zweite durchlassende Fläche (426) aufweist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte durchlassende Fläche (42b) mit einem Farbfilter (6) versehen ist, das lediglich das Licht durchläßt, das durch die dichroitische Schicht (5) gefallen ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß der Farbteiler (4) ein dichroitisches Filter (5) aufweist, welches die die Helligkeitsinformation enthaltende erste oder die die Farbinformation enthaltende zweite Farblichtkomponente reflektiert und das übrige Licht durchläßt.