DE2218468C3 - Farbteilersystem für Farbfernsehkameras - Google Patents

Description

· a

1/2 · arc sin

l· arc sin —r-=r
η ■ 2 F

bestimmt ist und der Winkel (Θ3) zwischen der zweiten Ebene (22) des zweiten Prismas (2) und dem an dieser reflektierten Strahl in der gleichen Größenordnung wie der Neigungswinkel (Θι) der zweiten Ebene (I2) liegt.

2. Farbteilersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfallswinkel des auf die zweite dichroitische Schicht (7) auffallenden Lichtstrahls durch die Formel

(-)₂ > arc sin —r-=
i! · 2 F

bestimmt ist.

3. Farbteilersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (Θ3) zwischen der zweiten Ebene (2₂) des zweiten Prismas (2) und dem an dieser Ebene reflektierten Lichtstrahl der Beziehung

90 - (-)y- arc sin ^- > arc sin —

π · 2 F η

genügt und daß der Winkel (Θ4) zwischen der zweiten Ebene (22) des zweiten Prismas (2) und dem an dieser Ebene (2₂) austretenden Lichtstrahl durch die Beziehung

<->* - 90 + arc sin -—■-=■— < arc sin -

η ■ 2 F η

6o

vorgegeben ist.

4. Farbteilersystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein viertes Prisma (4) zum Abgleich des optischen Weges in den optischen Strahlengang des von der zweiten dichroitischen Schicht reflektierten und auf die dritte Bildaufnahmeröhre (10) gerichteten Lichts vorgesehen ist, wobei ein kleiner Luftspalt (G) zu der total reflektierenden Ebene (2₂) des zweiten Prismas (2) gebildet ist

Die Erfindung betrifft ein Farbteilersystem gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Ein Farbteilersystem gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs ist bereits in der US-PS 32 02 039 beschrieben. Bei diesem bekannten Farbteilersystem werden die optischen Eigenschaften dadurch verbessert, daß die dichroitischen Schichten derart gegenüber der Objektivachse geneigt sind, daß der jeweilige Einfallswinkel kleiner als 30° ist Die Teillichtstrahlen unterliegen jedoch nicht der gleichen Zahl von Reflexionen, d. h. während zwei Teillichtstrahlen zweimal reflektiert werden, gelangt ein dritter Teillichtstrahl ohne Reflexion in die zugeordnete Kameraröhre- Die von diesem Farbteilersystem erzeugten Lichtstrahlen haben auf Grund der unterschiedlichen Zahl an Reflexionen verschiedene Helligkeitswerte. Außerdem sind die drei Prismen nicht in einer aneinanderliegenden Anordnung vorgesehen, sondern zumindest durch einen kleinen Luftspalt voneinander getrennt

Die DT-OS 15 97 210 beschreibt ein Farbteilersystem, bei dem mehrere dreiseitige Prismen vorgesehen sind und das annähernd parallele Teillichtstrahlen erzeugt. Auch hier werden die Teillichtstrahlen verschieden oft reflektiert infolgedessen die Lichtstrahlen unterschiedliche Helligkeitswerte haben.

Die Erhöhung des Einfallswinkels auf einen dichroitischen Spiegel verschlechtert die Ablenkeigenschaften des Spiegels erheblich. Der Einfallswinkel auf einen dichroitischen Spiegel ändert sich im allgemeinen derart, daß sich der Winkel im Zentrum von demjenigen in den Randbereichen unterscheidet, wodurch die Reflexions- und Durchlässigkeitseigenschaften hervorgerufen werden; infolgedessen ist ein Weißausgleich zwischen dem Zentrum und dem Randteil üblicherweise nicht vorhanden, wodurch sogenannte Farbabschattungen auftreten, d. h. die Farbe im Zentrum weiß und im Randbereich nicht weiß wird. Mit größer werdendem Einfallswinkel tritt dieser Effekt stärker auf. Die Behebung dieser Nachteile, d. h., die Reduzierung von Farbbildabschattung und die Ablenkung der Lichtstrahlen wird bekanntlich dadurch erreicht, daß der Einfallswinkel auf die dichroitischen Schichten klein gewählt wird (US-PS 26 38 030).

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes Farbteilersystem für Farbfernsehkameras zu schaffen, bei dem die Helligkeit der austretenden Lichtstrahlen, d. h. die Helligkeit der vom Farbteilersystem abgegebenen Ausgangssignale einheitlich ist und außerdem der Lichtweg durch die Prismen klein ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung schafft ein kompaktes Farbteilersystem, welches Ausgangssignale bzw. Teillichtstrahlen mit gleicher Helligkeit liefert. Durch die Erfindung wird somit verhindert, daß Unterschiede bezüglich der Helligkeit der Ausgangssignale des Farbteilersystems auftreten, die durch das sich anschließende Fernseh-

übertragungssystem korrigiert werden müssen. Es werden somit grundsätzlich Schwierigkeiten vermieden, die durch Ausgangssignale unterschiedlicher Helligkeit hervorgerufen werden könnten. Bei der Erfindung wird jeder Lichtstrahl zweimal reflektiert. Außerdem ist der Lichtweg durch die Prismen klein und der Lichtweg der Teillichtstrahlen gleich groß. Da d-- Neigungswinkel der dichroitischen Schicht des ersten Prismas praktisch gleich dem Neigungswinkel der total reflektierenden Ebene des zweiten Prismas ist, wird der Raumbedarf für das zweite Prisma erheblich verringert

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer Zeichnung näher erläutert Die Zeichnung zeigt eine schematische Schnittansicht des Hauptteils eines Farbteilersystems für eine Farbfernsehkamera.

Das dargestellte Farbteilersystem weist vier dreiseitige Prismen 1 bis 4 auf, die als erstes bis viertes Prisma bezeichnet sind, wobei die erste Ebene Ii des ersten Prismas 1 senkrecht zu einer optischen Achse eines Objektivs 5 verläuft und die Einfallsebene bildet. Die zweite Ebene I2 dieses Prismas und eine erste Ebene 2| des zweiten Prismas liegen aneinander an, und legen einen ersten dichroitischen Spiegel 6 zwischen sich fest. Eine dritte Ebene 23 des zweiten Prismas 2 und eine erste Ebene 3| des dritten Prismas 3 liegen aneinander an und weisen zwischen sich einen zweiten dichroitischen Spiegel 7 auf. Das vierte Prisma 4 ist unter Einhaltung eines kleinen Luftspalts G gegenüber einer zweiten Ebene 22 des zweiten Prismas 2 angeordnet. Es sind drei Bildaufnahmeröhren 8,9 und 10 und drei Filter 11,12 und 13 für einen Feinabgleich vorgesehen.

Bei dem beschriebenen Farbteilersystem gelangt das Licht aus dem Objektiv senkrecht auf die erste Ebene 11 des ersten Prismas 1 und wird in zwei Farben durch die Reflexion und Durchlässigkeit des ersten dichroitischen Spiegels 6 geteilt; der reflektierte Lichtstrahl wird an der ersten Ebene Ii total reflektiert und tritt in die erste Bildaufnahmeröhre 8 von der dritten Ebene I3 des Prismas 1 nach einem Durchgang durch das Filter 11 ein. Das durch den ersten dichroitischen Spiegel 6 durchgelassene Licht tritt in das zweite Prisma 2 ein und wird zuerst an der zweiten Ebene 22 dieses Prismas total reflektiert und erreicht dann den zweiten dichroitischen Spiegel 7. Dann tritt der durchgelassene Lichtstrahl in das dritte Prisma ein und wird an dessen zweiten Ebene 32 reflektiert, wonach er zu der zweiten Aufnahmeröhre 9 durch die dritte Ebene 33 des Prismas nach dem Durchtritt durch das Filter 12 gelangt Der an dem zweiten dichroitischen Spiegel 7 reflektierte Lichtstrahl gelangt durch die zweite Ebene 22 des zweiten Prismas 2 und den Luftspalt G in das vierte Prisma 4 und dann nach dem Durchtritt durch das Filter 13 in die dritte Aufnahmeröhre 10. Bei der beschriebenen Anordnung dient das dritte Prisma 3 dazu, die Anzahl an Reflexionen und die optische Weglänge in einem Kanal einheitlich gegenüber den anderen Kanälen zu machen, und dient gleichzeitig dazu, die Projektionsebene senkrecht zu der optischen Achse anzuordnen. Das vierte Prisma 4 ist vorgesehen, um in bekannter Weise die Projektionsebene senkrecht zu der optischen Achse anzuordnen und um die optische Weglänge entlang der optischen Achse zu den anderen Kanälen gleich groß zu machen. Wenn der Einfallwinkel auf den dichroitischen Spiegel kleiner gemacht werden soll, durchsetzt der reflektierte Lichtstrahl denselben Raum wie das einfallende Lichtbündel, aber einen großen Teil des Raums, weshalb eine große optische Weglänge benötigt wird, um den reflektierten Lichtstrahl austreten zu lassen. Beim Gegenstand der Erfindung haben die Ebene Ii des ersten Prismas 1 und die Ebene 22 des zweiten Prismas 2 die Aufgabe, daß die erste Ebene eine durchlässige Ebene für den einfallenden Lichtstrahl ist sowie eine total reflektierende Ebene für den von dem dichroitischen Spiegel 6 reflektierten Lichtstrahl ist, während die letztere Ebene im Gegensatz dazu als total reflektierende Ebene für den einfallenden Lichtstrahl zu dem dichroitischen Spiegel 7 und als durchlässige Ebene für den von demselben Spiegel reflektierten Lichtstrahl dient, so daß die optische Weglänge verkürzt und die Größe des Prismas klein gewählt werden kann. Ferner kann der Einfallwinkel klein gewählt werden, indem der Lichtstrahl zwischen den beiden Ebenen hin und her verläuft

Wenn der Einfallwinkel auf den ersten und zweiten dichroitischen Spiegel θι bzw. Θ2 ist wenn der Winkel zwischen der optischen Achse und dem zweiten Prisma und dessen total reflektierender Ebene 2? durch θ 3 gegeben ist, und wenn ferner der Winkel zwischen der optischen Achse des an dem zweiten dichroitischen Spiegel reflektierten Lichtstrahls und der Projektionsebene des zweiten Prismas 2 (Ebene 2₂) durch Θ4 gegeben ist, muß bei dem Prismensystem gemäß der Erfindung, welches die oben erläuterten Eigenschaften aufweist jeder der Winkel die folgenden Bedingungen erfüllen, worin der Brechungsindex des Prismas als »n« und die Lichtstärke des Objektivs mit λ/⁷« bezeichnet ist. Dies bedeutet, daß θι die folgende Beziehung erfüllen muß, damit der an dem ersten dichroitischen Spiegel reflektierte Lichtstrahl an der ersten Ebene 11 des ersten Prismas 1 total reflektiert wird:

(-) > 1/2 aresin + aresin

Wenn n = 1,5, F = 1,6, dann kann ein so kleiner Winkel von θ wie 27° gewählt werden. Θ2 soll im folgenden noch näher erläutert werden. 0j muß die folgende Bedingung erfüllen, damit der einfallende Lichtstrahl an der zweiten Ebene 22 des zweiten Prismas 2 total reflektiert wird:

90 — Θ_Λ — are sin

--— ) > are sin

Θ4 muß der folgenden Beziehung genügen, damit der von dem zweiten dichroitischen Spiegel reflektierte Lichtstrahl durch die zweite Ebene 22 des zweiten Prismas 2 hindurchtritt und total reflektiert wird:

(-), - 90 + arc sin ( — ■ r-= ) < are sin V /ι 2 FJ η

Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß

03 + 2 02 + 04 = 180°

Deshalb gilt für 0₂:

(■)-, > arc sin ( —- · ^-= ) V η 2 F)

1,6 ist, kann (-)> bis auf 12,1

Wenn n = 1,5, F
verringert werden.

Aus den obigen Ausführungen ist ersichtlich, daß beim Gegenstand der Erfindung der Einfallswinkel auf den dichroitischen Spiegel verringert und die Prismen verkleinert sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Farbteilersystem für Farbfernsehkameras, mit zwei dichroitischen Schichten zur Aufteilung von Licht in drei verschiedenen Farben zugeordneten Teilstrahlen, bestehend aus drei dreiseitigen Prismen, an denen die dichroitischen Schichten angeordnet sind, wobei die als Einfallsebene dienende Ebene des ersten Prismas senkrecht zur Objektivachse liegt und die erste dichroitische Schicht zwischen der zweiten Ebene des ersten Prismas und der ersten Ebene des zweiten Prismas vorgesehen ist, bei welchem die zweite Ebene des ersten Prismas gegenüber einer Senkrechten zur optischen Achse des auf die Einfallsebene auftreffenden Lichts unter einem kleinen Winkel geneigt ist, so daß bezüglich der dichroitischen Schichten kleine Einfallswinkel des Lichts gewährleistet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ebene (22) des zweiten Prismas (2) als totalreflektierende Ebene vorgesehen ist, daß die dritte Ebene (23) des zweiten Prismas (2) an der ersten Ebene (3|) des dritten Prismas (3) unter Ausbildung der zweiten dichroitischen Schicht (7) zwischen diesen Ebenen (23, 3|) anliegt, daß der Neigungswinkel (θι) der zweiten Ebene(l2) des ersten Prismas (1) durch die Formel