DE1199808B - Farbfernseh-Bildgeber - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. σ.:

H04n

HOIj

Deutsche KL: 21 al-34/31

Nummer: 1199 808

Aktenzeichen: F 43014 VIII a/21 al

Anmeldetag: 29. Mai 1964

Auslegetag: 2. September 1965

Die Erfindung bezieht sich auf Farbfernseh-Bildgeber, z. B. Farbfernsehkameras oder Farbfilmaufnahmegeräte und betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Empfindlichkeit solcher Geräte.

Das Grundprinzip der heutigen Farbfernseh-Bildgeber besteht darin, daß der durch das Aufnahmeobjektiv eintretende Lichtfluß mit Hilfe von Spiegeln und Filtern, insbesondere mittels dichroitischer Spiegel, in zwei oder mehrere Lichtflüsse aufgeteilt und ebenso vielen Fernsehaufnahmeröhren zugeführt wird. Ist η die Zahl der Farbkanäle (n=2—4) und A der Faktor des Lichtstromes, so ergibt sich eine Amplitude des auf jede Farbröhre fallenden Lichtstromes von--A. Beträgt also die Zahl der Farb-

n ^B

kanäle 3 und ist der Schwächungsfaktor A in jedem einzelnen Kanal z. B. 0,5, so wird der Lichtfluß der einzelnen Kameraröhren auf ein Sechstel des ursprünglichen Lichtflusses herabgesetzt. Im allgemeinen ist ein Lichtschwächungsfaktor von 0,5 ao kaum erreichbar, da wegen der erforderlichen Strahlenteilungsoptik Objektive mit kleinerer Apertur verwendet werden als bei Schwarzweißkameras. Hieraus ergibt sich, daß auf Grund der Farbaufteilung in einem Farbfernseh-Bildgeber viel ungünsti- as gere Lichtverhältnisse herrschen als bei Schwarzweißübertragung.

Die vorliegende Erfindung setzt die Aufgabe, die Übertragung des Lichtflusses auf die Fotokathode der Fernsehkameraröhren so zu verbessern, daß die Empfindlichkeit der einzelnen Kanäle wesentlich heraufgesetzt wird.

Es ist ein Verfahren zur Vermeidung von Reflexionsverlusten bei Fotozellen bekannt, welches darin besteht, daß zwischen der Fotoschicht und der als Träger der Fotoschicht dienenden Glaswand wenigstens eine Schicht (aus durchsichtigem Material) von solcher Dicke und solchem Brechungsindex angebracht ist, daß Reflexionsverluste an der Fotoschicht praktisch vermieden und durch Interferenz in der Zwischenschicht eine Empfindlichkeitserhöhung erhalten wird. Es wird dabei im allgemeinen so verfahren, daß der Brechungsindex der Zwischenschicht vom Betrage des geometrischen Mittels des Brechungsindizes der Glasschicht und der Fotoschicht ist und daß die Schichtdicke der Zwischenschicht eine Viertel Wellenlänge oder ein ungerades Vielfaches derselben beträgt. Die Schichtdicke wurde normalerweise auf die Wellenlänge des Empfindlichkeitsmaximums der Fotoschicht eingestellt, da eine effektive Verstärkung praktisch nur in diesem Fall erhalten wurde. Dies ist darauf zurück-Farbfernseh-Bildgeber

Anmelder:
Fernseh G. m. b. H.,
Darmstadt, Am Alten Bahnhof 6

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Richard von Felgel-Farnholz,

Darmstadt-Eberstadt;

Dr. Friedrich Michels, Darmstadt

zuführen, daß für diejemgen Wellenlängen, bei denen die Zwischenschicht nicht auf Vielfache von -^- eingestellt ist, eine Empfindlichkeitsschwächung eintritt.

Bei Fotozellen aus Halbleitermaterial, ζ. Β. Germanium oder Bleisulfid, hat man bereits auf der der Lichtquelle zugewendeten Seite reflexionsmindernde Schichten mit einer Schichtdicke aufgebracht, die ein ungerades Vielfaches einer Viertel Wellenlänge des Lichtes beträgt. Auf diese Weise hat man bei Bleisulfidzellen die Infrarotempfindlichkeit erhöht. In einem anderen Fall wurde mit einer Erhöhung der Empfindlichkeit einer Germaniumfotozelle durch ein Halbleitermaterial aus Selen od. dgl. eine Vermeidung der Reflexionsverluste erzielt.

Bei einem Farbfernseh-Bildgeber, bei welchem der in Farbsignale umzuwandelnde Lichtstrom über an sich bekannte Mittel, vorzugsweise dichroitische Spiegel, in zwei oder mehrere verschiedenfarbige Teillichtströme geteilt und diese fotoempfindlichen Schichten zugeführt werden, in denen die Umwandlung in elektrische Signale erfolgt, sind erfindungsgemäß die einzelnen fotoempfindlichen Schichten der Aufnahmeröhren auf die Interferenzschichten zwischen Fotokathode und Trägerplatte verschiedener, und zwar derart bemessener optischer Weglängen auf transparenten Unterlagen aufgebracht, daß für den von den einzelnen Fotoschichten zu übertragenden Spektralbereich jeweils der Fotoeffekt wesentlich erhöht ist.

Der besondere Vorteil eines derartigen Bildgebers besteht darin, daß für die zu übertragende Spektralfarbe eine selektive Erhöhung der Empfindlichkeit mit einer gleichzeitigen Absenkung derselben für die nicht in diesen Kanal zu übertragenden Farben eintritt. Dabei ist es ein günstiges Zusammentreffen, daß die Spektralbreite, für welche eine Empfindlichkeits-

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erhöhung eintritt, im wesentlichen mit der Durchlaßbreite der für das Farbfernsehen empfohlenen Farbfilter übereinstimmt. Diese Durchlaßbreite beträgt etwa 80 bis 100 nm. Die bei Schwarzweißübertragungen nachteilige Empfindlichkeitsminderung für diejenigen Wellenlängen, für die die Schichtdicke

nicht annähernd -j beträgt, wirkt sich in günstiger Weise dadurch aus, daß die Farbreinheit in den einzelnen Kanälen verbessert wird. In einfachen Fällen ist es sogar möglich, wegen der Selektivität der Zwischenschichten an Stelle dichroitischer Spiegel normale halbdurchlässige Spiegel zu verwenden.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert, von denen

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung eines Farbfernseh-Bildgebers,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine fotoempfindliche Schicht einer Bildaufnahmeröhre und

F i g. 3 die durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Aufnahmeröhre erzielte Empfindlichkeitscharakteristik in grafischer Darstellung zeigt.

Der optische Teil einer Farbfernsehkamera besteht im wesentlichen aus einem Aufnahmeobjektiv, einer Zwischenabbildungslinse 2, den dichroitischen Spiegeln 3 und 4, einer Anzahl Umlenkspiegeln und weitere Linsen sowie den Bildaufnahmeröhren 5, 6 und 7. Da die Farbteilung durch die dichroitischen Filter im allgemeinen den theoretischen Voraussetzungen nicht genau entspricht, sind außerdem noch nicht gezeigte Korrekturfilter im Strahlengang angeordnet. Man erkennt, daß die Lichtverluste in den verschiedenen optischen Elementen beträchtlich sein müssen, so daß zur Erzielung hinreichend eindeutiger Signale am Ausgang der Bildaufnahmeröhren eine intensive Beleuchtung der Szene erforderlich ist.

Durch die Erfindung wird nun die Empfindlichkeit der einzelnen Bildaufnahmeröhren gerade in dem Farbbereich, den sie verarbeiten sollen, erhöht und damit eine Steigerung der Gesamtempfindlichkeit bzw. eine Verminderung des Lichtbedarfs erzielt. Die Maßnahmen zur Herbeiführung dieser Wirkung werden in Verbindung mit F i g. 2 beschrieben. In dieser Figur wird die Fotokathode einer Bildaufnahmeröhre, z. B. eines Superorthikon, gezeigt, bei der zum Vergleich die obere Hälfte unbehandelt und die untere Hälfte gemäß der Erfindung behandelt ist. Die Fotokathode 9 wird von einer Glasplatte 8 getragen, deren untere Hälfte mit einer Zwischenschicht 10 versehen ist. Das Material der heutigen Fotokathoden und Fotohalbleiter hat gegenüber Glas einen relativ hohen Brechungsindex, so daß an der Grenzfläche Glas—Fotokathode 30 % und mehr des auffallenden Lichtes reflektiert wird. Sofern die Fotosehicht aber mit einer Zwischenschicht geeigneten Brechungsindex und geeigneter theoretisch bestimmbarer Dicke hinterlegt ist, läßt sich eine fast vollständige Unterdrückung der Reflexion und ein praktisch vollständiger Übergang des Lichtes in die Fotosehicht erreichen, so daß eine Erhöhung des Fotoeffektes wenigstens für einen bestimmten Wellenlängenbereich um etwa den Faktor 1,5 eintritt. Zur weiteren Erhöhung des Fotoeffektes kann die Vorderfläche der Fernsehaufnahmeröhre noch in an sich bekannter Weise mit einer Vergütungsschicht 11 versehen werden.

Zur Erzielung des gewünschten Effektes der erhöhten Farbempfindlichkeit wird die Dicke der Zwischenschichten sowie eventuell der Vergütungsschichten so bemessen, daß die optische Weglänge -j-, bezogen auf die Wellenlänge λ beträgt, wobei λ etwa in der Mitte des spektralen Durchlaßbereiches des zugehörigen Farbkanals liegt. Erstreckt sich z. B. der Farbkanal für Grün zwischen λ=506

bis 580 nm, so soll die optische Weglänge -j- ·550 nm betragen. Die optische Weglänge berechnet sich aus dem Produkt aus Brechungsindex η_χ der Zwischenschicht und der Weglänge im Vakuum. Beträgt der Brechungsindex der Fotosehicht z. B. 3 und der von Glas 1,5, so wählt man für denjenigen der Zwischenschicht das geometrische Mittel

]/l,5 · 3 = 2,2.

Bei einer verfeinerten Berechnung kann noch der komplexe Wert des Brechungsindex der Fotosehicht auf Grund der metallischen Leitfähigkeit berücksichtigt werden. Bei dem genannten Beispiel ist dann die Schichtdicke

Zur günstigen Anpassung des Bildgebers an die experimentell erprobte Farbaufteilung der Kanäle wählt man dann bei Verwendung desselben Fotoschichttyps für die einzelnen Röhren die Verhältnisse der Schichtdicken für den Blau- bzw. Grün- bzw. Rotkanal wie 14:17 :19.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Farbfernseh-Bildgeber, bei welchem der in Farbsignal umzuwandelnde Lichtstrom über an sich bekannte Lichtteilungsmittel, vorzugsweise dichroitische Spiegel, in zwei oder mehr verschiedenfarbige Teillichtströme geteilt und diese fotoempfindlichen Schichten zugeführt werden, in denen die Umwandlung in eletkrische Ströme erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen fotoempfindlichen Schichten unter Verwendung von Zwischenschichten verschiedener, und zwar derart bemessener optischer Weglängen auf transparenten Unterlagen aufgebracht sind, daß für den von den einzelnen Fotoschichten bevorzugt zu übertragenden Spektralbereich jeweils der Fotoeffekt wesentlich erhöht ist.

2. Farbfernseh-Bildgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicken der Zwischenschichten in den drei Röhren zur Verarbeitung des blauen bzw. grünen bzw. roten Lichtstromes in elektrische Signale bei Verwendung von Fotokathoden mit gleicher Brechkraft der Fotosehicht sich wie 14 :17 :19 verhalten.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1143 594;
USA.-Patentschrift Nr. 2768 265.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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