DE2523038C2

DE2523038C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Farbbildwiedergabe

Info

Publication number: DE2523038C2
Application number: DE2523038A
Authority: DE
Inventors: Hendrik Delft Mulder
Original assignee: OPTISCHE INDUSTRIE DE OUDE DELFT DELFT NL NV
Current assignee: OPTISCHE INDUSTRIE DE OUDE DELFT DELFT NL NV
Priority date: 1974-05-30
Filing date: 1975-05-24
Publication date: 1985-01-24
Also published as: SE7505987L; DE2523038A1; IL47381A0; SE410234B; JPS5810033U; GB1493307A; NL7407285A; NL177643C; JPS5110982A; NL177643B; IT1032999B; CA1032647A; TR18480A; ZA753369B; IL47381A; AU8157775A; BE829635A; FR2275790A1; US3987299A; AU477149B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Farbbildwiedergabe, bei dem das von einer Szene kommende Strahlungsspektrum in wenigstens einen ersten Wellenlängenbereich und wenigstens einen zweiten Wellenlängenbereich aufgespalten wird, die auf dem Empfangsteil einer Elektronenstrahlröhre Bilder der Szene aus der Strahlung des ersten und zweiten Wellenlängenbereichs derart bilden, daß die Bilder räumlich getrennt sind, wie es aus der US-PS 35 91 706 bekannt ist.

Die US-PS 35 91 706 betrifft eine Mehrfachbild-Fernsehkamera, bei der die Bilder auf dem optischen BiIdpmpfangsteil einer Fernsehkameraröhre fokussiert werden, wobei drei elektrische Videosignale erzeugt werden. Eine Bildverstärkung findet hier nicht statt. Bei der Erstellung eines optischen Bildes aus den erzeugten elektrischen Videosignalen am Ausgang der Kameraröhre werden drei räumlich gegeneinander verschobene Farbbilder erzeugt, wobei das menschliche Auge eine gewisse Überlagerung vornimmt, so daß der Eindruck eines einzigen Farbbildes erhalten wird.

Die DE-ÖS 23 33 321 betrifft eine Farbfernsehkamera mit einer Bildaufnahmeröhre, einem optischen System für die Projektion von drei horizontal nebeneinanderliegenden Bildern auf die lichtempfindliche Fläche der Röhre, einer Anordnung zum zeilenweisen Abtasten

b5 der Gesamtheit der drei Bilder und mit einer Schaltung zur Wiederherstellung von simultanen Signalen, die sich auf die drei Bilder beziehen. Die Bilder werden in drei Farben /erlegt. Das optische System weist Vorrichiun-

gen auf, mit denen zwei Bilder gleicher Breite und ein Bild mit unterschiedlicher Breite erzeugt werden können. Zwei dieser Teilbilder werden verkleinert. Die erhaltenen und verarbeiteten Videosignale werden wieder in ein Bild umgewandelt Schließlich sind aus der »FUNKSCHAU« 1974. Heft 24, Bildwandlerröhren und Hildverstärkerröhren bekann;.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung für die Wiedergabe von Farbbildern vorzuschlagen, mit dem bzw. mit der es möglich ist, eindeutig Details einer Szene aufgrund von Unterschieden in den Lichtreflektionseigenschaften der beobachteten Szene zu erfassen, wobei insbesondere Unterschiede zwischen zwei augenscheinlich gleichen Farben festgestellt werden können, wobei eine dieser Farben eine Reflektion der Nähe des Infrarotbereichs des Spektrums des reflektierten Lichtes aufweist, das unterschiedlich von der Reflektion der anderen der beiden Farben ist

Die Erfindung schlägt somit ein Verfahren und eine Vorrichtung vor, durch die es möglich ist, zwischen Farben zu unterscheiden, die im allgemeinen nicht voneinander unterschieden werden können, entweder, weil die Unterschiede nicht vom Auge wahrgenommen werden können oder aber, weil das Auge für die betreffenden Farben unempfindlich ist So weist z. B. das Spektrum des von Blättern eines Baumes reflektierten Lichtes eine erste Spitze in dem »grünen« Bereich und eine zweite Spitze in dem nahen Infrarotbereich auf. Die Höhe dieser zweiten Spitze hängt in hohem Maße von dem Chlorophyllgehalt der Blätter ab. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es somit möglich, künstliches Grün von natürlichem Grün wie auch kranke von gesunden Bäumen zu unterscheiden. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruches t bzw. des Anspruches 5 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Zur Verstärkung der einzelnen Teilbilder dient somit eine Bildverstärkerröhre, wobei im Anschluß an die Verstärkung der örtlich voneinander getrennten Bildsignale diese so überlagert werden, daß sie deckungsgleich übereinanderüegen. Zur Vermeidung evtl. auftretender Bildfehler, die bei Verwendung einer Bildverstärkerröhre dadurch erhalten werden können, daß die Elektroden auf ihrem Weg von der Photokatode einen nicht exakt geraden Weg verfolgen, werden gemsiß einem weiteren Vorschlag die räumlich angeordneten Bilder auf der Photokatode so angeordnet, daß diese symmetrisch um die elektro-optische Achse oder symmetrisch zu einer Ebene liegen, die die elektro-optische Achse enthält.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben, in dieser zeigt

F i g. 1 das nach der Aufspaltung in zwei Wellenlängenbereiche auf der Kathode einer Bildverstärkerröhre gebildete Bild einer Fahne und eines Baumes,

F i g. 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig.4 eine Ausführungsform eines Farbzerlegungs-Prismensystems für die Verwendung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 5 bis 7 weitere Ausführungsformen von Farbzerlegungssystemen,

F i g. 8 ein vor einem Ohjektiv angeordnetes Farbzerlegungssystcm,

F i g. 9 ein weiteres Beispiel eines vor einem Objektiv angeordneten Farbzerlegungssystems,

Fig. 10 eine Aufstellung von Farbzerlegiingssystemen, die vor dem Objektiv angewendet werden können, Fi g. 11 eine weitere Ausführungsform eines vor dem Objektiv angeordneten Farb/.erlegungssystenis und

Fig. 12 eine Aufstellung mit FarbzerlegungssyslemengemäßFig. 11.

ίο F i g. 1 zeigt, wie das von einer aus einer Fahne 1 und einem Baum 2 bestehenden Szene kommende Strahlungsspektrum in zwei verschiedene Wellenlängenbereiche (Farben) aufgespalten wird, die nebeneinander, also räumlich getrennt, auf einer einzigen Fotokathode 3 einer Bildverstärkerröhre abgebildet werden.

Um zu verhindern, daß später, beim Decken dieser einzelnen Bilder, durch störende Verzeichnung keine gute Bilddeckung entsteht, werden die Bilder spiegelsymmetrisch zu einer Ebene durch dir .flektro-optische Achse der Fotokathode 3 gelegt, wodu:ch die rotstionssymmetrische Verzeichnung die Bilddeckung nicht beeinflußt

Die eigentliche Aufspaltung und Wiederdeckung des Bildes kann mittels eines Systems erreicht werden, von dem in F ι g. 2 ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist

Gemäß dieser Figur werden zwei rechteckige Prismen 8 und 9 verwendet die mit den längsten Rechteckseiten zu einem Block zusammengekittet sind, dessen Schnitt ein gleichseitiges Dreieck bildet.

Eine der längsten Rechteckseiten ist in diesem Fall mit einer nicht dargestellten dielektrischen Schicht 10 oder einem Metallspiegel versehen, wodurch die Farben eines einfallenden Lichtbündels zerlegt werden.

In diesem Fall beträgt der Einfallswinkel des Haupt-Strahls 14 des Achsenbündels, das über ein nicht angegebenes Objektiv von der abzubildenden Szene kommt, auf die dielektrische Schicht 10 30°, und dieser H.nuptstrahl trifft nach Aufspaltung die schrägen Seiten 15 bzw. 16 unter einem Gesamtreflexionswinkel von 60°.

Di; Strahlen 20 und 21 erreichen dann über eine übliche faseroptische Platte 17 die Fotokathode 18 einer schematisch angegebenen und an sich bekannten Bildverstärkerröhre 19.
Das einfallende Lichtspektrum wird also über die dielektrische Schicht (Spiegel) in zwei Teile geteilt und ergibt zwei räumlich getrennte Bilder auf der Kathode 18, was schematisch mit zwei Strahlen 20 und 21 angegeben ist, die je aus Licht mit unterschiedlichem Wellenlängenbereich bestehen. Die Teilung kann z. B. bei ca.

so 750 nm gewählt werden, so daß dann das eine Bild aus Licht mit Wellenlängen kleiner als 750 nm und das andere BiIo aus Licht mit Wellenlängen größer als 750 nm aufgebaut ist.
Bemerkt wird, dsß, wenn für die Farbzerlegungs· schicht '/4-/2-Schichten verwendet werden, infolge deren Durchlässigkeitseigenschaften noch eine zusätzliche Teilung bei einer anderen Wellenlänge auftreten kann. Das eine Bild kann oann aus dem durchgelassenen Licht mit Wellenlängen größer als z. B. 650 nm und kleiner als 500 nm aufgebaut sein, während das andere Bild aus Licht mit Wellenlängen zwischen 500 nm and 650 nm aufgebaut ist. Auch in der Praxis kann diese Lage extra vorteilhaft sein. Die Farbe eines Fahrzeugs kann z. B. bei annähernd 650 nm gut eiern Spektrum von Blattgrün

bi angepaßt sein, so daß die Aufspaltung bei 650 nm nicht erfolgreich ist. Wenn aber eine solche Anpassung nicht bei annähernd 500 nm stattgefunden hat, kann dennoch ein guter Unterschied gemacht werden.

Die Strahlung, die die Bilder bildet, und also auf die Fotokathode 18 fällt, befreit aus der Elektronen-emittierenden Schicht dieser Kathode Elektronen, die über an sich bekannte, nicht dargestellte Mittel auf der Anode der Bildverstärkerröhre fokussiert werden.

Schließlich werden auf der Anode 22 der Bildverstärkerröhre, wenn eine einzige Bildverstärkerröhre verwendet wird, oder der letzten Bildverstärkerröhre, wenn mehrere Bildverstärkerröhren in Serie verwendet werden, auf an sich bekannte Weise von den einzelnen Bildern auf der Fotokathode 18 einzelne, voneinander getrennte, verstärkte Bilder gebildet.

In diesem Fall (siehe F i g. 2) wird die durch die Anode 22 ausgesandte Strahlung über eine übliche faseroptische Platte 23 durch ein Prismensystem geführt, das mit dem im vorigen beschriebenen Prismensystem identisch ist und aus zwei rechteckigen, zusammengekitteten Prismen 24 und 25 besieht, zwischen denen wieder eine dielektrische Schicht 26 angeordnet ist. Mittels eines schematisch angegebenen Linsensystems 27 können dann die einzelnen, getrennten Bilder auf der Anode 22 wahrgenommen werden. Der durch das Linsensystem gehende Hauptstrahl 28 ist. wie dargestellt, aus den zwei Strahlen 29 und 30, die je von einem der Bilder auf der Anode 22 kommen, zusammengesetzt.

Um den Bildern auf der Anode 22 je eine eigene Farbe zu geben, kann die Anode 22 aus in verschiedenen Farben aufleuchtenden Phosphoren aufgebaut sein, auf denen jeweils eines der einzelnen Bilder auf der Fotoka- oder einem Metallspiegel. Das Auge 46 sieht die zwei gesondert gebildeten Bilder nun als ein einziges Bild über die halbe Lupe 47. Das Licht von dem einen Bild, symbolisch mit dem Hauptstrahl 48 angegeben, reflektiert ja ganz auf dem Spiegel 45, während das mit dem Hauptstrahl 49 angegebene Licht durch den Spiegel gehen wird. Das Auge nimmt also ein einziges Bild der Szene wahr, ein Bild, in dem alle Teile in der Farbe, mit der die Anode 42 bedeckt ist, sichtbar sein werden.

Nachstehend wird noch näher auf die verschiedenen, möglichen Farbzerlegungssysteme eingegangen. Obwohl im vorigen einige Ausführungsformen besprochen sind, sind die Möglichkeiten noch gar nicht erschöpft. Trotz folgender Beispiele solcher Systeme wird darauf hingewiesen, daß es keineswegs die Absicht ist, die Erfindung auf die darin genannten Farbzerlegungssysteme zu beschränken.

F i ο i 7f>;ot whi>mati«rh pin Svstem Ha* hp«nnH«»r* in

denjenigen Fällen vorteilhaft ist, daß Farbverschiebungen infolge Polarisation störend sind, da der Einfallswinkel auf die Spiegelfläche klein gehalten werden kann.

Mit 50 und 51 werden zwei viereckige Prismen bezeichnet, die mit zwei entsprechenden Seiten zusammengekittet sind. Eine dieser Seiten ist wieder mit einer dielektrischen Schicht oder einem Metallspiegel 52 versehen. Der Hauptstrahl 53, die Achse des Strahlenbündels vffT*. der Szene (nicht dargestellt) wird durch den Spiegel 52 in die Strahlen 54 und 55 aufgespalten, die nach ganzer Reflexion als die Strahlen 56 und 57 über

thode 18 abgebildet wird. Auch ist es möglich, die Anode 30 keilförmige Fiberplatten 58 und 59 und über die übliche mit einem sog. weißen Phosphor auszubilden und die Faserplatte 60 symbolisch die einzelnen Bilder auf der

einzelnen Bilder über ein eigenes Farbfilter wahrzunehmen. Diese Filter können unmittelbar auf der Anode 22 oder zwischen der faseroptischen Platte 23 und dem Prismensystem 24 und 25 angeordnet werden.

Wenn in dem in F i g. 2 gezeigten Fall die eine Hälfte der Anode aus einem grün aufleuchtenden Phosphor besteht und die andere Hälfte aus einem rot aufleuchtenden Phosphor, kann ein sehr deutlicher Kontrast erreicht werden. Dies gilt auch dann, wenn ein rotes und ein grünes Filter benutzt werden.

Eine weitere Ausführungsform eines Systems zur Aufspaltung und Wiederdeckung der von einer Szene kommenden Strahlung zeigt Fig.3. Gemäß dieser Figur sind zwei Prismen 31 und 32 in Form von rechtwinkligen Dreiecken mit gleichen Rechteckseiten mit den Basen aufeinander gekittet Eine dieser Basen ist min einer nicht dargestellten dielektrischen Schicht 33 oder einem Metallspiegel versehen, wodurch die Farben eines einfallende); Lichtbündels zerlegt werden.

Der Einfallswinkel des Hauptstrahls 34 auf die Spiegelfläche 33 ist 45°. In diesem Fall ist eine zusätzliche: Reflexion nicht erforderlich, wohl aber keilförmige Fiberplatten 35 und 36, um mit den einzelnen Strahlen bündeln 37 und 38 über die übliche Faserplatte 39 3ilder auf der Fotokathode 40 einer Bildverstärkerröhre 41 bilden zu können.

Nach Verstärkung des durch die Fotokathode emittierenden Elektronenbündels in einer oder mehreren Bildverstärkerröhren werden auf der letzten, min Phosphor versehenen Anode 42 auf eine solche Weise entsprechende Bilder gebildet, daß wieder zwei Lichtbilder entstehen, die über die übliche Faserplatte 43 auf der Fläche 44 sichtbar sind.

Danach werden diese zwei Bilder durch ein Farbzerlegungssystem gedeckt In diesem Fall besteht dieses; zweite Farbzerlegungssystem nur aus einer vertikal auf der Räche 44 angeordneten dielektrischen Schicht 45 nicht dargestellten Fotokathode bilden.

Fig.5 zeigt nochmals das Farbzerlegungssystem nach Fig.2, wobei entsprechende Bezugszrffern entsprechende Teile bezeichnen. In dieser Figur wird mit 61 das Objektiv bezeichnet, durch das das von der nicht dargestellten Szene kommende Strahlenbündel auf der Fotokathode 18 abgebildet wird. Das Strahlenbündel hinter dem Objektiv 61 wird durch die Strahlen 14' und 14" begrenzt und weiter durch den Hauptstrahl 14 dargestellt

Wie im Zusammenhang mit Fig.2 schon bemerkt wurde, bildet das zusammengesetzte Prisma ein gleichseitiges Dreieck, dessen Winkel α gleich 60° sind. Der Einfallswinkel θ des Strahlenbündels, angegeben anhand des Strahls 14", auf die Oberfläche 62 beträgt 30°. Nach Aufspaltung des Strahlenbündels auf dieser Oberfläche 62 findet auf den Seiten 15 bzw. 16 des zusammengesetzten Prismas Reflexion statt. Der Winkel, unter dem der auf der Oberfläche 62 reflektierte Haupt strahi 14, nach Reflexion Strahl 21, auf die Seite 15 auftrifft, ist mit/bezeichnet und beträgt 60^s, oder ist größer als der Grenzwinkel (Brechungsindex des Prismenmaterials π =1,52), wodurch eine vollkommene Reflexion auftritt

Die Oberfläche 62 braucht nicht unbedingt mit einer dielektrischen Schicht versehen zu sein. Im hier gezeichneten Fall wird angenommen, daß diese Oberfläche mit einem »halbdurchlässigen« Metall oder mit Streifen versehen ist, derart, daß die Hälfte des einfallenden Strahlenbündels auf Seite 15 und die andere Hälfte auf Seite 16 reflektiert wird. Um die Wellenlängenaufspaltung herbeizuführen werden dann Filter 64 und 65 verwendet die zwischen dem Prisma und der Kathodenfiberplatte 17 oder Anodenfiberplatte, wenn das System dazu benutzt wird, um die einzelnen Bilder zu decken, angeordnet sind.
Wie schon bemerkt ist ein kleiner Einfallswinkel auf

die Spiegelfläche in denjenigen Fällen erwünscht, daß Farbverschiebungen infolge Polarisation störend sind.

Ein Farbzerlegungssystem, in dem der Einfallswinkel auf 15° verkleinert ist, zeigt F i g. 6.

Gemäß dieser Figur besteht das Prisma 70 aus zwei rechtwinkligen, aus einem Material mit einem Brechungsindex π hergestellten Dreiecken 71 und 72 und einem zusätzlichen Prisma 73. wodurch das Ganze als eine Planplatte arbeitet. Für den reflektierten Strahl soll wegen der gewünschten Gesamtreflexion zwischen dem zusätzlichen Prisma 73 und dem Dreieck 72 ein Luftspalt 74 vorgesehen sein.

Die zwei rechtwinkligen Dreiecke 71 und 72 sind wieder mit den längsten Rechteckseiten zusammengekittet, wobei eine der Oberflächen mit entweder einer dielektrischen Schicht oder einem »halbdurchlässigen« Metall oder mit Streifen versehen ist, wobei in den beiden letzten Fällen Filter 75 und 76 erforderlich sind.

Der spitze Winkel gegenüber der Fläche 77 der rechtwinkligen Dreiecke 71 und 72, in Dreieck 72 als α bezeichnet, ist in diesem Fall 52,5°. Der Einfallswinkel des Strahlenbündels 14', 14,14" nach Passage des Objektivs 61. bei Strahl 14" mit θ angegeben, beträgt jetzt 15°, während der Reflexionswinkel/?der Strahlen 78 und 78', die aus Aufspaltung des Hauptstrahls 14 entstanden sind, auf die Oberfläche 79 52,5° beträgt, und also größer ist als der Grenzwinkel (Brechungsindex π= 1,64), wodurch eine vollkommene Reflexion erhalten wird.

Vorzugsweise werden der Brechungsindex π und der Einfallswinkel 6?so gewählt, daß

π sin £<0,5

um Farbverschiebungen bei verschiedenen Einfallswinkeln und infolge Polarisationserscheinungen zu vermeiden.

In Fig.7 wird wieder eine andere Variante eines Farbzerlegungssystems gezeigt, wobei zwischen den Prismen 81 und 82 eine V₄-.i-Platte 83 vor der Spiegelfläche 84 angeordnet ist. Weiter sind die Reflexionsflächen 85 und 86 und die Farbfilter 87 und 88 angegeben, die vor der Faserplatte 17 und der Fotokathode 18 angeordnet sind.

Dieses System funktioniert wie folgt Das durch den Hauptstrahl 90 dargestellte Strahlenbündel von der nicht dargestellten Szene passiert das Objektiv 89 und wird auf der Fläche 85 zwischen dem Prisma 81 und einem Vorsatzprisma 9i in einen zu der Zeichnungsebene senkrechten, polarisierten Strahl 92, der sich nicht an der Herstellung des Endbilds beteiligt, und in einen parallel polarisierten Strahl 93 aufgespalten. Ein Teil 94 des letztgenannten Strahls passiert die Spiegelfläche 84, während der übrige Teil 95 reflektiert wird. Dieser letzte Teil passiert die '/₄-/i-P!atte 83 zweimal, wodurch seine Polarisationsrichtung um 90° gedreht wird.

Die Prismen 81 und 82 können gegebenenfalls wegfallen, während die Flächen 84,85 und 86 dann als lose Spiegel auf dünnen Gläsern oder Vliesen ausgebildet werden.

Alle zu den F i g. 5—7 beschriebenen Systeme können auch hinter der letzten Anode angewendet werden, um die einzelnen Bilder zu decken. Es versteht sich, daß der Strahlengang dann umgekehrt ist und daß das genannte Objektiv dann die Roüe einer Lupe spielen wird

Das Farbzerlegungssystem kann auch vor statt hinter dem Objektiv angeordnet werden und funktioniert dann so, daß das ganze Feld sowohl in der einen wie in der anderen Farbe auf der ganzen Kathode aber gespiegelt zu der dielektrischen Spiegelschicht oder dem Metallspiegel, abgebildet wird.

Mit zwei Filtern, die die Kathode je zur Hälfte bedekken, wird erreicht, daß zweimal dieselbe Hälfte des Felds relativ gespiegelt die ganze Kathode bedeckt.

Durch eine richtige Wahl des Glases, wenn wenigstens Prismen als Farbzerlegungssystem benutzt werden, und des Winkels kann erreicht werden, daß die ungewünschtc Hälfte des Gesichtsfelds schon cinigermaßen geschwächt wird, da gerade die Mitte des Gesichtsfelds einem Einfallswinkel entspricht, der dem Grenzwinkel für Gesamtreflexion gleich ist.

Die Farbzerlegung vor dem Objektiv hat folgende Vorteile:

Jedes Objektiv kann benutzt werden; ein besonderes, für die Glasbahn des Prismensystems korrigiertes Objektiv ist nicht notwendig;
der Einfallswinkel auf die dielektrische Schicht variiert nur den halben Feldwinkel (parallele Bündel), der Aperturwinkel kommt nicht hinzu, wodurch die »Dispersion« beschränkt gehalten wird;
Translation der Prismen ist gestattet, vorausgesetzt, daß die Spiegelschicht zu sich selbst parallel bleibt.

Dies ermöglicht den Umbau bestehender, passiver Gläser.

F i g. 8 zeigt eine Aufstellung eines Farbzerlegungssystems vordem Objektiv 100.

Die Farbzerlegungsschicht 101 ist zwischen zwei rechteckigen Prismen 102 und 103 angeordnet, die mit ihren längsten Rechte9kseiten zusammengekittet sind. Der Scheitelwinkel y dieser Prismen ist z. B. 44°. Vor diesem Prismensystem, aber jenseits eines Luftspalts iö4, wird ein zusätzliches Prisma iöS in Form eines gleichschenkligen Dreiecks mit einem Basiswinkel λ von z. B. 46° auf eine solche Weise angeordnet, daß die Oberflächen, wie Oberfläche 106 des Prismas 105, beide die Grenze mit einer Luftschicht bilden. Weiter ist die Basis des Prismas 105 teilweise mit einer Absorptionsschicht 107 versehen, um die störende Hälfte des Gesichtsfelds dieses Systems beseitigen zu können. Über das Objektiv 100 wird jedes einzelne Bild auf der ganzen Fotokathode 18 über die übliche Faserplatte 17 abgebildet Mit zwei Filtern 108 und 109. die die Kathode je zur Hälfte bedecken, wird erreicht daß zweimal dieselbe Hälfte des Gesichtsfelds des Systems, aber relativ gespiegelt, abgebildet wird.

Der Hauptstrahl 110 trifft die Farbzerlegungsschicht 101 zwischen den Prismen 102 und 103 in diesem Fall mit gleichen Basiswinkeln des Prismas 105 von 46° und einem Scheitelwinkel des rechteckigen Prismas 103 von 44° unter einem Einfallswinkel von 2°.

Der Hauptstrahl 110 passiert den Luftspalt 104 zwischen den Prismen 103 und 105 unter einem Winkel, der gerade dem Grenzwinkel, in diesem Fall 42°, entspricht, oder etwas kleiner ist, also der Brechungsindex π= 1.4945. Nach Passage der Spiegelschicht 101 bzw. Reflexion darauf werden die schrägen Seiten der Prismen 102 und 103 unter einem Winkel/fgetroffen, so daß Gesamtreflexion auftritt und die Lichtstrahlen 113 und 114 parallel zu der ursprünglichen Richtung des Hauptstrahls 110 weitergehen.

Strahlen wie der Strahl 111 werden auf der schrägen Seite 106 des Prismas 105 ganz reflektiert und anschließend in 107 absorbiert

Strahlen wie der Strahl 112 werden nicht auf der

schrägen Seite 106 reflektiert, sondern passieren den Luftspalt 104 und sind denn auch die benutzten Strahlen.

F i g. 9 zeigt noch eine andere Ausführungsform eines Farbzerlegungjsystems, das vor dem nicht dargestellten Objektiv angeordnet ist. Dieses System besteht aus drei dreieckigen Prismen 201, 202 und 203, zwischen denen sich die Luf !spalte 204 und 205 befinden. Die Basis des Dreiecks 2Oi weist, eine Absorptionsschicht 206 auf. In der Mitte des Prismas 202 befindet sich die eigentliche Farbzerlegungsschicht 208.

Da sich zwischen der nicht dargestellten Szene und dem Eingang des Farbzeriegungssystems oben in der Zeichnung kein Objektiv befindet, muß auch hier der ungewünschte halbe Feldwinkel des Systems unterdrückt werden. Hierzu werden außer der Absorptionsschicht 206 parallele Streifen 210 verwendet.

Dieses System hat zwei Eingänge, und die Farbzerlegungsschicht 208 wird auf beiden Seiten verwendet, namentlich auf der (in der Zeichnung) rechten Seite durch das Licht, Hauptstrahl 212, das bei Prisma 201 eintritt, und auf der linken Seite durch das Licht, Hauptstrahl 213, das bei Prisma 203 eintritt. Diese Strahlen verlassen das System nach Aufspaltung als die ebenfalls parallelen Strahlen 214 und 215.

Wenn die Basiswinkel des Prismas 201 α und β genannt werden und die des Prismas 202 α und δ, der Winkel zwischen der Spiegelschicht 208 und dem Luftspalt 204 y, der Einfallswinkel der einfallenden Hauptstrahlen auf die Spiegelschicht θ und der Winkel mit der Normale in Glas, unter dem der Luftspalt passiert wird, /. gelten folgende Gleichungen:

2λ

ß-Y

180° -2λ -β

In einem praktischen Beispiel kann man folgende Werte anwenden:

β Y δ

= 45°

= 48°

= 45°

= 48°

und für den Brechungsindex η des Glases: n= 1,4945.

In diesem Fall beträgt θ nur 3° und wird die Farbzerlegungsschicht nicht senkrecht zu der Eintrittsfläche stehen.

Wenn das Objektiv hinter dem Farbzerlegungssystem angeordnet wird, muß dieses System ebenso groß werden wie das Objektiv, oder denselben Durchmesser haben, was nachteilig sein kann. Dieses spezifische Problem kann aber durch die in Fig. 10 schematisch gezeigte Aufstellung gelöst werden.

Gemäß dieser Figur werden drei Farbzerlegungs-Prismensysteme 301, 302 und 303 nebeneinander verwendet. In diesem Fall wird das empfangene, von der nicht dargestellten Szene kommende Strahlenbündel durch die Strahlen 304 und 305 begrenzt Das Strahlenbündel kann noch vergrößert werden, wenn die Systeme vertikal zueinander verschoben werden, wie mit den gestrichelten Linien angegeben ist Das Strahlenbündel wird in diesem Fall durch die Strahlen 304 und 306 begrenzt

F i g. 11 zeigt eine Vorzugsausführungsforai eines Farbzerlegungssystems, das insbesondere 'ür Anwendung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignet ist und vor dem Objektiv 400 anzuordnen ist Dieses Farbzerlegungssystem enthält zwei Planspiegel 401 und 402, ζ. B. Aluminium- oder Silberspiegel, die unter einem Winkel von 60° zueinander angeordnet sind und sich längs der Lii<ie 403 berühren. Eine Farbzerlegungsschicht 404, z. B. eine dielektrische Spicgclschicht oder ³/₄-/2-Schichten, ist zu dem Spiegel 402 unter einem Winkel von 60° angeordnet, so daß das Ganze im Querschnitt ein gleichseitiges Dreieck bildet. Das Objektiv 400 ist so angeordnet, daß der Einfallswinkel des Hauptstrahls 405 des von der abzubildenden Szene kommenden Bündels zu der Normale auf die dielektrische Schicht 404 30° beträgt. Auf diese Weise werden sowohl die reflektierte Komponente 405' wie die durchgelassene Komponente 405" nach Reflexion auf den Spiegel 402 und 401 längs der Achse des Objektivs 400 austreten.

Es sind Mittel, z. B. eine Blende, vorgesehen, so daß von der abzubildenden Szene kommende Lichtbündel, die mit der Normale auf die dielektrische Schicht 404 einen Winkel kleiner als 30° einschließen, nicht in das Objektiv 400 eingelassen oder eher aus der Vorrichtung entfernt werden. Das Objektiv 400 hat einen kleinen Feldwinkel. Ein Bündel 406, das mit der Normale einen Winkel von wenig größer als 30" einschließt, wird in eine reflektierte Komponente 406' mit Strahlung aus einem ersten Wellenlängenbereich und in eine durchgelassene Komponente 406" mit Strahlung aus einem zweiten bzw. zwei Wellenlängenbereich(en) aufgespalten, und diese Komponenten sind räumlich getrennt. Wie aus Fig. 11 hervorgeht, werden die reflektierten Komponenten dieser Bündel jeweils unterhalb der Hauptachse des Objektivs 400 fokussiert werden, während die durchgelassenen Komponenten jeweils oberhalb dessen Hauptachse fokussiert werden. Auf diese Weise entsteht dann wieder dieselbe Lage wie in den vorigen Figuren. Das Farbzerlegungssystem gemäß Fig. 11 hat mehrere Vorteile. Da das Licht aus Luft (nä 1) auf die Schicht 404 auftritt und das Objektiv 400 wie gesagt einen kleinen Feldwinkel hat, wird die Bedingung η ■ sin ö<0,5 ziemlich gut erfüllt sein, wodurch die zwischen der Durchlaßkennlinie der Schicht 404 für parallel polarisiertes Licht und der für senkrecht polarisiertes Licht auftretenden Verschiebung (Durchlässigkeit aufgetragen gegen die Wellenlänge) auch ohne zusätzliche Hilfsmittel bei einem verhältnismäßig großen Einfallswinkel (#»30°) auf einen praktisch zulässigen Wert beschränkt wird.

Ein weiterer Vorteil dieses Farbzerlegungssystems ist daß es sich durch seine einfache Konstruktion gut für eine Aufstellung gemäß Fig. 12 eignet wobei mit 401

so und 402 jeweils die auf einer Grundplatte befestigten Spiegel mit Anschlägen 407 und mit 404 ein einzelner dielektrischer Spiegel bezeichnet sind. Wenn der dielektrische Spiegel 404 an den Anschlägen 407 anliegt, erhält man ein Vielfaches der Farbzerlegungssysteme gemaß Fig. 11. Erwünschtenfalls kann der dielektrische Spiegel 404 leicht durch einen dielektrischen Spiegel mit einem anderen Wellenlängenbereich, wo Farbzerlegung auftritt ersetzt werden. Es versteht sich, daß auch die Aufstellung gemäß Fig. 10 leicht verwirklicht werden kann.

Noch ein Vorteil des Farbzerlegungssystems gemäß F i g. 11 ist daß sich bei einem Einfallswinkel größer als oder gleich 30° die Zahl der Reflexionen des reflektierten Strahls 406' um eine ungerade Zahl, nämlich 1, von der des durchgehenden Bündels 406" unterscheidet, so daß die gewünschte Spiegelsymmetrie erhalten werden kann.
Die im vorigen beschriebenen Systeme eignen sich

auch hervorragend für Einbau in Mikroskope, wodurch
es möglich wird, die Kontraste in der wahrzunehmenden Szene zu verstärken und so das Wahrnehmungsvermögen zu vergrößern.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

IO

15

²⁰

25

30

35

-to

50

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Farbbildwiedergabe, bei dem das von einer Szene kommende Strahlungsspektrum in wenigstens einen ersten Wellenlängenbereich und wenigstens einen zweiten Wellenlängenbereich aufgespalten wird, die auf dem Bildempfangsteil einer Elektronenstrahlröhre Bilder der Szene aus der Strahlung des ersten und zweiten Wellenlängenbereichs derart bilden, daß die Bilder räumlich getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildempfangsteil eine Photokathode einer Bildverstärkungsröhre ist, daß die räumlich getrennten Bilder von Mitteln verstärkt werden, von denen wenigstens eines eine Bildverstärkerröhre ist daß eines der verstärkten Bilder in einem Strahlungsspektrum sichtbar ist, das verschieden ist von dem des anderen verstärktes Bildes, daß die räumlich getrennten Bilder so arfdfer Kathode und Anode der entsprechenden Bildverstärkerröhre liegen, daß diese symmetrisch zur elektro-optischeix Achse derselben oder aber symmetrisch zu der Ebene liegen, die die elektro-optische Achse enthält und daß eine Überlagerung der so hergestellten verstärkten Bilder erhalten wird, so daß diese deckungsgleich übereinanderliegen.

2. Verfahren nach Anspiuch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes einzelne Bild auf der Anode mit einer anderen Farbe als die des anderen Bildes wahrnehmbar gemacht wird.

3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß dii Strahlung von den einzelnen Bildern auf der Anode der Bildverstärkerröhre durch mehrere Farbfilter geführt wird und daß mit der durch die Filter geführten Strahlung die deckungsgleich übereinanderliegenden Bilder erzeugt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsspektrum bei einer Wellenlänge von annähernd 750 mm zerlegt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche I bis 4 mit einem Farbzerlegungssystem für das Aufteilen eines von einer Szene kommenden Strahlungsspektrums in wenigstens einen ersten Wellenlängsbereich und wenigstens einen zweiten Wellenlängenbereich, so daß in einer Ebene räumlich getrennte Bilder der Szene aus der Strahlung des ersten und zweiten Wellenlängenbsreichs gebildet werden, gekennzeichnet durch wenigstens eine Bildverstärkerröhre mit einer Kathode und einer Anode, wobei die Kathode so angeordnet ist, daß ihre Oberfläche mit der genannten Ebene zusammenfällt, durch Mittel für die Erstellung eines verstärkten Bildes in einer Farbe, die sich von der des anderen verstärkten Bildes unterscheidet, durch Mittel, durch die die einzelnen Bilder symmetrisch um die elektro-optische Achse oder symmetrisch zu einer Ebene durch diese Achse auf der Kathode gebildet werden und durch der genannten Anode nachgeschaltete Mittel für die Erzeugung einer Überlagerung der verstärkten getrennten Bilder, so daß diese deckungsgleich übereinanderliegen.

6. Vorrichtung zur Farbbildwiedergabe nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Anode, die aus zwei Sektoren aufgebaut ist, die je mil einem mit verschiedener Farbe emittierenden Phosphor verse

hen sind.

7. Vorrichtung zur Farbbildwiedergabe nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Anode, die mit einem einfarbigen Phosphor und zwei Farbfiltern versehen ist, die so angeordnet sind, daß die einzelnen Bilder über je ein eigenes Farbfilter wahrgenommen werden können.

8. Vorrichtung zur Farbbildwiedergabe uach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch ein Farbzerlegungssystem, das eine dielektrische Spiegelschicht enthält

9. Vorrichtung zur Farbbildwiedergabe nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein Farbzerlegungssystem, dessen Schnitt ein gleichseitiges Dreieck bildet bestehend aus zwei rechteckigen Prismen, von denen das eine an seiner längsten Rechteckseite mit einer dielektrischen Schicht versehen ist und die mit den entsprechenden längsten Seiten aneinander befestigt sind.

10. Vorrichtung zur Farbbildwiedergabe nach einem der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet durch ein zweites Farbzerlegungssystem zum Zusammenfügen der einzelnen Bilder.

11. Vorrichtung zur Farbbildwiedergabe nach Ansprach 5, dadurch gekennzeichnet daß das Farbzerlegungssystem -.wei Planspiegel enthält die unter einem Winkel von 60° zueinander angeordnet sind und sich längs einer Linie berühren, wobei eine Farbzerlegungsschicht unter einem Winkel von 60° zu einem der Spiegel angeordnet ist so daß das Ganze im Schnitt ein gleichseitiges Dreieck bildet