DE3430157C2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- DE3430157C2 DE3430157C2 DE3430157A DE3430157A DE3430157C2 DE 3430157 C2 DE3430157 C2 DE 3430157C2 DE 3430157 A DE3430157 A DE 3430157A DE 3430157 A DE3430157 A DE 3430157A DE 3430157 C2 DE3430157 C2 DE 3430157C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- prism
- color resolution
- light
- dichroic
- light beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 3-morpholin-4-yl-1-oxa-3-azonia-2-azanidacyclopent-3-en-5-imine;hydrochloride Chemical compound Cl.[N-]1OC(=N)C=[N+]1N1CCOCC1 NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
- H04N23/13—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths with multiple sensors
- H04N23/16—Optical arrangements associated therewith, e.g. for beam-splitting or for colour correction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Farbfernsehkamera,
insbesondere auf ein Prismensystem zur Farbauflösung,
das zwischen einer Objektivlinse und der Brennebene der
Objektivlinse angeordnet ist, um die Farbauflösung eines
von einem zu fotografierenden Gegenstand ausgehenden
Lichtstrahls zu bewirken, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einer Farbfernsehkamera ist ein Prismensystem zur
Farbauflösung hinter einer Objektivlinse angeordnet;
der einfallende Lichtstrahl wird in drei Farbwellenlängenbereiche
aufgelöst und auf drei den entsprechenden
Wellenlängenbereichen zugeordnete Bildaufnahmeelemente
abgebildet. Jedes Bildaufnahmeelement tastet die
Abbildungsebene ab und wandelt das Bild in ein elektrisches
Signal um.
Kleinstmögliches Gewicht und größtmögliche Kompaktheit
werden bei diesen Farbfernsehkameras angestrebt, insbesondere
bei Handfarbfernsehkameras zur Sammlung von
Nachrichten; daher wurde es praktiziert, die Bildgröße
klein und das Farbauflösungs-Prismensystem und die
Bildaufnahmeelemente kompakt auszubilden.
Beispielsweise wandelt die Bildaufnahmeröhre die auf
der Lichtempfangsfläche auftreffende Lichtenergie
durch Abtastung eines Elektronenstrahls in einen elektrischen
Strom um und erzeugt ein Ausgangssignal. Wenn
die Bildgröße herabgesetzt und eine Objektivlinse
gleicher Öffnungszahl gebraucht wird, und falls derselbe
zu fotografierende Gegenstand fotografiert wird,
ist entsprechend die Lichtenergie je Flächeneinheit
auf der Lichtempfangsfläche gleichgroß, jedoch wird
die Querschnittsfläche des Strahls entsprechend der
Bildgröße kleiner und verringert sich deshalb der Ausgangsstrom.
D. h., die Empfindlichkeit wird verringert,
falls die Bildgröße herabgesetzt wird. Um eine Herabsetzung
der Empfindlichkeit zu vermeiden, ist es notwendig,
mit der Herabsetzung der Größe der Bildebene
die Öffnungszahl der Objektivlinse herabzusetzen und
die auf der Lichtempfangsfläche auftreffende Lichtenergie
zu erhöhen, wodurch jede Herabsetzung des Ausgangsstroms
ausgeschaltet wird.
Bei Farbauflösungs-Prismensystemen aus drei Prismen
ist eine Öffnungszahl von etwa 1,4 die Grenze; es ist
schwierig, das Öffnungsverhältnis zu vergrößern.
Die Schwierigkeiten werden zunächst unter Bezugnahme
auf eine in Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung dargestellte
herkömmliche Ausführungsform diskutiert. Der aus
einer Objektivlinse 4 austretende abgebildete Lichtstrahl
tritt durch die Eintrittsfläche 1 des Farbauflösungs-
Prismensystems in ein erstes Prisma 1 ein;
beispielsweise wird nur der blaue Lichtwellenbereich
des Lichtstrahls durch eine mit einer dichroitischen
Schicht versehenen Fläche 1′′ reflektiert und im
weiteren durch die Eintrittsfläche 1′ total reflektiert,
wonach die nicht notwendige Wellenlängenkomponente des
Lichtstrahls durch einen Abgleichfilter 6B ausgefiltert
wird; dann wird der Lichtstrahl auf der Lichtempfangsfläche
5B′ eines Bildaufnahmeelements abgebildet.
Der durch die dichroitische Fläche 1′′ durchgelassene
Lichtstrahl tritt in ein zweites Prisma 2 ein; beispielsweise
wird nur der rote Lichtwellenbereich des Lichtstrahls durch eine
mit der dichroitischen Schicht versehene Fläche 2′
reflektiert und im weiteren durch die Grenzfläche 2′
total reflektiert, wobei ein Luftspalt mit parallelen
Grenzflächen zwischen dem ersten Prisma 1 und dem zweiten
Prisma 2 angeordnet ist; der nicht notwendige Wellenlängenbereich
des Lichtstrahls wird durch einen Abgleichfilter
6R ausgefiltert; dann wird der Lichtstrahl auf der
Lichtempfangsfläche 5R′ eines Bildaufnahmeelements 5R abgebildet.
Der durch die dichroitische Fläche 2′ durchgelassene
Lichtstrahl, beispielsweise der grüne Lichtwellenbereich,
durchquert ein Prisma 3; seine nicht
notwendige Wellenkomponente wird durch einen Abgleichfilter
6D ausgefiltert; dann wird der Lichtstrahl auf
der Lichtempfangsfläche 5G′ eines Bildaufnahmeelements
5G abgebildet. Die Form des Prismensystems wird durch
die Spezifikation, beispielsweise den Brechungsindex n
und die Öffnungszahl Fno des benutzten Glasmaterials
bestimmt. Wenn, wie in Fig. 1 dargestellt, die zwischen
den Lichteintrittsflächen des ersten Prismas 1 und
des zweiten Prismas 2 und der dichroitischen Fläche
gebildeten Winkel R₁ und R₂ sind und der zwischen
der Lichteintrittsfläche 2′ und der Lichtaustrittsfläche
3′′ des dritten Prismas 3 gebildete Winkel R₃ ist,
müssen diese Winkel den folgenden Bedingungen genügen:
Die Bedingung (3) ist notwendig, damit der durch die
dichroitische Fläche 1′′ durchzulassende Lichtwellenlängenbereich
von der Fläche 1′′ nicht total reflektiert werden
kann, die Bedingung (4) ist notwendig, damit der
durch die dichroitische Fläche 1′′ reflektierte Lichtwellenlängenbereich
von der Fläche 1′ total reflektiert
werden kann, die Bedingung (5) ist notwendig, damit
der durch die dichroitische Fläche 2′′ reflektierte
Lichtwellenlängenbereich durch die Fläche 2′ total
reflektiert werden kann, und die Bedingung (6) ist
notwendig, damit die Eintrittsfläche 1′ und die Austrittsfläche
3′′ einander parallel sein können.
Bei Betrachtung des zwischen der Lichteintrittsfläche
des ersten Prismas 1 und der dichroitischen Fläche
gebildeten Winkels, d. h. des zwischen der optischen
Achse und der dichroitischen Fläche 1′′ gebildeten
Winkels R₁, wird klar, daß der für den Winkel R₁
mögliche Bereich durch den Brechungsindex n und die
Öffnungszahl des Glasmaterials in Übereinstimmung mit
den Bedingungen (3) und (4) bestimmt wird.
Fig. 2 der beiliegenden Zeichnung stellt diese Tatsache
dar und zeigt außerdem die Beziehung zwischen
der Öffnungszahl und dem Winkel R, wobei der Brechungsindex n
des Glasmaterials Parameter ist. Aus dieser
grafischen Darstellung ist ersichtlich, daß der Bereich
des Winkels R₁, der den Bedingungen (3) und
(4) gleichzeitig genügt, auf einen Bereich begrenzt
ist, in dem die Öffnungszahl größer als 1,4 ist, unabhängig
vom Brechungsindex n des Glasmaterials. D. h.,
in einem Farbauflösungs-Prismensystem aus drei Prismen
ist die Öffnungszahl 1,4 die Grenze, bei der, selbst
wenn ein lichtstarkes Objektiv benutzt wird, reguläre
Reflektion und Totalreflektion nicht stattfinden und
dadurch eine vorbestimmte Farbauflösungswirkung nicht
erzielt wird.
Wie oben beschrieben, können in einem herkömmlichen
Farbauflösungs-Prismensystem nur Objektivlinsen mit
einer Öffnungszahl bis zu 1,4 benutzt werden; das
hat zu dem Nachteil geführt, daß eine Herabsetzung
der Empfindlichkeit unvermeidlich ist, falls die
Bildgröße herabgesetzt wird und die Kamera kompakt
gebaut wird.
Dagegen wird ein Verfahren zum Ausgleich der Lichtstärkengrenze
eines Farbauflösungs-Prismensystems
aus drei Prismen in der Druckschrift "New Camera
Technology and Digital Technique, Television
Technology in the 80′s′′ veröffentlicht.
Aus dieser geht für ein herkömmliches Farbauflösungs-
Prismensystem hervor, wie in Fig. 3 der beiliegenden
Zeichnung dargestellt, daß die Einrittsfläche des
ersten Prismas in einem Winkel R₁₀ zur Reflektionsrichtung
in Bezug auf die dichroitische Fläche geneigt
ist; um die Eintrittsfläche und die Austrittsfläche
3′′ des Farbauflösungs-Prismensystems parallel
zueinander anzuordnen, wird vor dem ersten Prisma 1
ein keilförmiges Prisma mit einem Höhenwinkel R₁₀ angeordnet,
wobei ein Luftspalt mit parallelen Grenzflächen
zwischen ihnen angeordnet ist. In diesem Fall
ändert sich die oben erwähnte Bedingung (4) wie folgt:
Dies entspricht dem Faktum, daß die Kurve (4) in Fig.
2 um R₁₀/2 niedriger verläuft und daß der Schnittpunkt
zwischen der Kurve (4) und der Kurve (3) sich
nach links bewegt, d. h. in die Richtung, in der die
Öffnungszahl kleiner wird. Bei diesem neuartigen aus
vier Prismen bestehenden optischen System zur Farbauflösung
kann ein Farbauflösungs-Prisma benutzt werden,
bei dem eine Objektivlinse eine lichtstärkere Öffnungszahl
als 1,4, beispielsweise eine Öffnungszahl 1,2 hat.
Die US-PS 42 36 177 und 42 62 305 schlagen ein Farbauflösungs-
Prismensystem mit vier Prismen vor. Die
Öffnungszahl der in ihnen beschriebenen speziellen
Ausführungsbeispiele beträgt jedoch 1,4.
Als Ergebnis einer erfinderseitigen Untersuchung wurde
herausgefunden, daß die Anordnung dieses Farbauflösungs-
Prismensystems Nachteile aufweist, beispielsweise einen
Anstieg der optischen Weglänge im Glas, der durch einen
Anstieg in der Anzahl der zusammengestellten Prismen
bewirkt wird, eine Sperrigkeit der Eintrittsfläche
wegen der Verkleinerung der Öffnungszahl, das Auftreten
von Phantombildern wegen des Ansteigens der Flächenanzahl,
etc.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
optisches System zu schaffen, dessen Öffnungszahl
klein, d. h. lichtstark ist. Das erfindungsgemäße
optische System soll handlich sein und durch Phantombilder
verursachte Wirkungseinschränkungen vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt eines herkömmlichen Farbauflösungs-
Prismensystems;
Fig. 2 die Beziehung zwischen der Öffnungszahl, dem
Höhenwinkel eines ersten Prismas und dem
Brechungsindex;
Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen
Ausführungsbeispiels;
Fig. 4 und 5 eine entwickelte Darstellung eines optischen
Elements längs des optischen Wegs;
Fig. 6 eine Querschnittsdarstellung eines anderen
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Fig. 7 und 8 eine entwickelte Darstellung eines optischen
Elements längs des optischen Wegs.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf
Fig. 3 in Einzelheiten beschrieben.
Die Höhenwinkel der Prismen R₁₀, R₁₁, R₁₂ und R₁₃ müssen
die folgenden Bedingungen erfüllen:
wobei s die Hälfte der Länge der kürzeren Seite der
Bildebene aufweist und L der direkte Abstand zwischen
der Austrittsöffnung der Objektivlinse und der Bildebene
ist.
R₁₃ = R₁₂ - R₁₁ (8)
Die Bedingung (4)′′ soll gewährleisten, daß der durch
eine dichroitische Fläche 11′′ reflektierte tatsächlich
abgebildete Lichtstrahl total reflektiert werden kann,
wobei R₁₁, R₁₂ und R₁₃ den entsprechenden Winkeln im
herkömmlichen System mit drei Prismen entsprechen.
Die Bedingung (5) wird nun näher erläutert. Aus der
Bedingung (3)
und aus der Bedingung (4)′′,
ergibt sich, wenn beide Gleichungen addiert werden,
die Gleichung (5). Das heißt,
Die Bedingung (5) bestimmt den Minimalwert des Höhenwinkels
des zweiten Prismas, beispielsweise wenn n =
1,75 und Fno = 1,2 ist, zu
R₁₀ + R₁₁ < 26,7°.
Es ist wünschenswert, daß der obere Grenzwert geringer
als 30° ist, um Phantombilder und das Auftreten von
Abschattungen in der dichroitischen Schicht zu vermeiden.
Falls der obere Grenzwert überschritten wird, wird das
Prisma nicht nur unhandlich, sondern ebenfalls wird
das Auftreten von Phantombildern und von Abschattungen
unvermeidlich, weil der Einfallswinkel auf die dichroitische
Schicht groß wird. Deshalb wird
R₁₀ + R₁₁ ≦ 30°
gesetzt. Der in den Gleichungen (4)′′ und (6) vorkommende
Winkel α ist Bedingung zur Vermeidung des Auftretens
von Phantombildern in dem auf der Lichtempfangsfläche
5B′ abgebildeten Bild. Dies wird im folgenden unter
Bezugnahme auf Fig. 4 und 5 beschrieben, die den optischen
Weg des Prismas darstellen. Der auf der Lichtempfangsfläche
5B′ abgebildete Lichtstrahl wird regulär
durch die dichroitische Fläche 11′ reflektiert, wie
durch die Lichtstrahlen A und B in Fig. 4 dargestellt,
und er wird von der Grenzfläche 11′ mit Luftspalt total
reflektiert. Bei einem normalen Objektiv ist jedoch
der Abstand zwischen der Austrittsöffnung 4B desselben
und der Bildebene endlich; deshalb läuft beispielsweise
der abgebildete Lichtstrahl, der zum oberen Ende der
Lichtempfangsfläche 5B′ in Fig. 4 wandert, längs der
Wege C und D und wird in Bezug auf die auf der Achse
abgebildeten Lichtstrahlen A und B geneigt. Außerdem
verläuft diese Neigung in einer Richtung, in der der
Einfallswinkel auf die total reflektierende Fläche 1′ kleiner
wird. Um die optische Weglänge im Glas des Farbauflösungs-
Prismensystems klein zu halten, wird jeder Höhenwinkel
oft auf einen kleinstmöglichen Wert festgesetzt,
der innerhalb eines Bereichs möglich ist, der die Bedingungen
(3), (4)′′, (7) und (8) bezüglich der auf der
Achse orientierten Lichtstrahlen A und B erfüllt; deshalb
entspricht der Einfallswinkel des Lichtstrahls
A auf die Fläche 1′ oft einem Winkel, der etwa gleich
dem kritischen Winkel ist. In einem solchen Fall ist
der Einfallswinkel des Lichtstrahls C der zu dem oberen
Ende der Lichtempfangsfläche 5B′ verlaufenden Lichtstrahlen
auf die Fläche 1′ kleiner als der kritische
Winkel, und ein Teil des Lichtstrahls wird durch die
Fläche 1′ durchgelassen. Dieses durchgelassene Licht
wird teilweise durch die Eintrittsfläche 10′ eines
Prismas 10 reflektiert, wie in Fig. 5 dargestellt,
und wird zu einem Phantombild. Dieses Phantombild wird
wahrscheinlich auftreten, wenn das Objektiv nahe seiner
geöffneten Stellung gebraucht wird und der zu fotografierende
Gegenstand einen hellen Abschnitt aufweist;
außerdem schädigt es das Bild beachtlich, weil die Linse
etwa in Brennweite steht. Um ein solches Phantombild
zu vermeiden, kann R₁₀ vergrößert werden, so daß der
gesamte Lichtstrahl durch die Fläche 1′ total reflektiert
werden kann; dieses Inkrement ist α. Der zwischen
A und C gebildete Winkel ist größtenfalls tan-1 (S/L × n);
Deshalb wird α in dem Bereich der Bedingung (6) festgesetzt.
Die auf der Grundlage einer solchen Situation festgesetzte
Bedingung ist
5.2° < R₁₀ < 12° (9)
Daraus ergibt sich
n < 1.7 (10)
um die Einzelfäche des Prismas auf akzeptable Dimensionen
zu beschränken.
Außerdem ist es wünschenswert, die folgenden Bedingungen
in Betracht zu ziehen, um die Auslegung zu vereinfachen:
19° R₁₁ 22.9° (11)
33.3 R₁₂ 37° (12)
R₁₃ = R₁₂ - R₁₁
wobei R₁₁, R₁₂ und R₁₃ die Höhenwinkel der zugeordneten
zweiten, dritten und vierten Prismen sind.
Wenn die oberen Grenzwerte der Bedingungen (9) und (10)
überschritten werden, wird das Prisma unhandlich und
außerdem kann das Auftreten von Phantombildern nicht
verhindert werden; wenn die unteren Grenzwerte der Bedingungen
(9) und (10) unterschritten werden, wird es
sehr schwierig, ein Prismensystem mit kleiner Öffnungszahl
zu bauen, wobei das wiederum Aufgabe der Erfindung
ist.
Im folgenden werden Beispiele für die numerischen Werte
aufgelistet, die eine Verkleinerung der Öffnungszahl
ermöglichen und ebenso eine Verkürzung der optischen
Weglänge auf weniger als 35 mm ermöglichen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter
Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben.
Der aus einem Objektiv 4 austretende abgebildete Lichtstrahl
tritt durch die Eintrittsfläche 21′ eines Farbauflösungs-
Prismensystems in ein erstes Prisma 21 ein,
das senkrecht zur optischen Achse orientiert ist; beispielsweise
wird nur die blaue Lichtwellenlänge durch
eine mit einer dichroitischen Schicht versehene Fläche
21′′ reflektiert und weiterhin durch eine Lichteintrittsfläche
21′ total reflektiert; hiernach wird die nicht
notwendige Wellenlängenkomponente des total reflektierten
Lichtstrahls durch einen Abgleichfilter 6B ausgefiltert;
daraufhin wird das Licht auf der Lichtempfangsfläche
5B′ eines Bildaufnahmeelements 5B abgebildet.
Der durch die dichroitische Fläche 21′′ durchgelassene
Lichtstrahl durchquert ein zweites Prisma 22 und läuft
weiter durch die Austrittsfläche 22′′ des zweiten Prismas
in ein drittes Prisma 23; hier wird beispielsweise
nur der rote Lichtwellenlängenbereich durch eine mit
einer dichroitischen Schicht versehene Fläche 23′′ reflektiert
und im weiteren durch die Grenzfläche 23′
total reflektiert, wobei zwischen dem zweiten Prisma
22 und dem dritten Prisma 23 ein Luftspalt angeordnet
ist; die nicht notwendige Wellenlängenkomponente wird
durch einen Abgleichfilter 6R ausgefiltert; daraufhin
wird der Lichtstrahl auf der Lichtempfangsfläche 5R′
eines Bildaufnahmeelementes 5R abgebildet. Der durch
die dichroitische Fläche 23′′ durchgelassene Lichtstrahl,
beispielsweise der grüne Lichtwellenlängenbereich,
läuft durch ein Prisma 24; seine nicht notwendige Wellenlängenkomponente
wird durch einen Abgleichfilter
6G ausgefiltert; dann wird der Lichtstrahl auf der
Lichtempfangsfläche 5G′ eines Bildaufnahmeelements 5G
abgebildet.
Wegen der oben beschriebenen Anordnung, bei der das
keilförmig zweite Prisma 22 eingefügt und hinter der
dichroitischen Fläche 21′′ des ersten Prismas 21 angeordnet
ist, tritt in diesem Fall auf der dichroitischen
Fläche 21′′ keine Totalreflexion auf. Entsprechend
wird die Begrenzung der Öffnungszahl des Farbauflösungs-
Prismensystems aus den oben erwähnten drei
Prismen, d. h. die Bedingung (3) der Bedingungen (3)
und (4), unnötig; deshalb muß der Höhenwinkel R₁₁ nur
die eine folgende Bedingung befriedigen.
2 R₁₁ sin-1 (1/n) + sin-1 (1/2nFno) (4)′′′.
Dies entspricht der Tatsache, daß in Fig. 2 die Bedingung
ausgeschaltet wurde, die die Obergrenze des
Höhenwinkels R₁ festsetzt, und so ein optisches System
zur Farbauflösung möglich wird, bei dem die Öffnungszahl
größer als 1,4 ist.
Die von den Höhenwinkeln R₂₁, R₂₂, R₂₃ und R₂₄ der
Prismen bei der vorliegenden Anordnung zu befriedigenden
Bedingungen sind folgende:
2 R₂₁ sin-1 (1/n) + sin-1 (1/2 nFno) (13)
R₂₂ sin-1 (1/n) + sin-1 (1/2nFno) + R₂₁ (14)
2 R₂₃ sin-1 (1/n) + sin-1 (1/2nFno) + R₂₁-R₂₂ (15)
R₂₄ = -R₂₁ + R₂₂ + R₂₃ (16)
Bedingung (13) ist notwendig, damit der durch die dichroitische
Fläche 21′′ reflektierte Lichtwellenlängenbereich
durch die Eintrittsfläche 21′ des Prismensystems
total reflektiert werden kann; Bedingung (14)
ist notwendig, damit der durch die dichroitische Fläche
21′′ durchgelassene Lichtstrahl und im weiteren
durch das zweite Prisma 22 in den Luftspalt vor der
Austrittsfläche 22′′ des zweiten Prismas laufende Lichtstrahl
durch die Austrittsfläche 22′′ nicht total reflektiert
werden kann; Bedingung (15) ist notwendig,
damit der durch die dichroitische Fläche 23′′ reflektierte
Lichtwellenlängenbereich durch die Grenzfläche
23′ mit dem Luftspalt total reflektiert werden kann;
Bedingung (16) ist notwendig, damit die Eintrittsfläche
21′ und die Austrittsfläche 24′′ des Prismensystems
parallel zueinander angeordnet sein können.
Wenn das aktuelle Erzeugnis mit diesen Bedingungen
versehen ist, sind weitere Nachforschungen notwendig.
Es wurde schon beschrieben, daß der reguläre, auf der
Lichtempfangsfläche 5B′ des Bildaufnahmeelements 5B
abgebildete Lichtstrahl dem in der entwickelten Darstellung
in Fig. 8 gezeigten Weg folgt. Die Fläche
22′′, durch die alle Lichtstrahlen anfänglich durchgelassen
werden, hat jedoch einen kleinen Reflexionsfaktor;
deshalb gibt es einen kleinen Lichtstrahl des
durch die dichroitische Fläche 21′′ durchgelassenen
Lichtstrahls, der durch die Oberfläche 22′′ reflektiert
wird. Der durch die Oberfläche 22′′ reflektierte Lichtstrahl
wird wiederum durch die dichroitische Fläche
21′′ durchgelassen, wird durch die Eintrittsfläche 21′
des Prismas total reflektiert und trifft auf die Lichtempfangsfläche
5B′.
Fig. 8 stellt den Weg dieses Lichtstrahls dar. In
Fig. 8 zeigt die gestrichelte Linie die Stellung des
Bildaufnahmeelements bezüglich des regulären abgebildeten
Lichtstrahls; es ist ersichtlich, daß dieser
Lichtstrahl das Phantombild auf dem Bildaufnahmeelement
5B erzeugt, und daß dieses Phantombild etwa in
Brennweite erscheint. Um ein solches Phantombild zu
vermeiden, wurde herausgefunden, daß es wirksam ist,
den Höhenwinkel R₁₂ des zweiten Prismas 22 groß auszubilden
und eine solche Formgebung vorzusehen, daß der
Lichtstrahl, der das Phantombild erzeugt, die Lichtempfangsfläche
5B′ des Bildaufnahmeelements 5B nicht
erreicht. Wenn jedoch R₁₂ zu groß ausgebildet ist,
wird die optische Weglänge im Glas des Farbauflösungs-
Prismensystems groß, und es wird schwierig, das System
kompakt auszubilden; deshalb wurde die folgende Bedingung
festgesetzt, in deren Winkelbereich die Beseitigung
von Phantombildern und die Kompaktheit des Systems
miteinander kompatibel sind:
13° R₂₂ 20° (17)
Um den Aufbau eines Prismensystems einfach auszubilden,
dessen Öffnungsverhältnis groß ist und das zugleich
kompakt ist, ist es wünschenswert, die folgenden Normen
in Betracht zu ziehen:
25.8° ≦ R₂₁ 30° (18)
28.1° R₂₃ 35.4° (19)
Wenn die oberen Grenzwerte der Bedingungen (18) und
(19) überschritten werden, wird das Prisma mit großer
Wahrscheinlichkeit unhandlich; falls die unteren Grenzwerte
dieser Bedingungen unterschritten werden, wird
es schwierig, ein Prisma mit kleinerer Öffnungszahl zu
schaffen.
Im folgenden werden Beispiele für die numerischen Werte
eines Farbauflösungs-Prismensystems dargestellt, das
die Öffnungszahl 1,2 aufweist und zugleich kompakt
gebaut ist.
In einer Fernsehkamera zur Ausbildung und Aufnahme
monochromatischer Bilder auf den Bildaufnahmeflächen
einer Vielzahl Bildaufnahmevorrichtungen mittels eines
Objektivs und eines Farbauflösungs-Prismensystems
weist das Farbauflösungs-Prismensystem ein erstes,
ein zweites, ein drittes und ein viertes Prisma auf,
gezählt von der Objektivseite längs der optischen Achse
des Objektivs, wobei das erste und das zweite Prisma
mit ihren in entgegengesetzte Richtungen orientierten
Höhenwinkeln unter Ausbildung einer zwischen den zwei
Prismen angeordneten Luftschicht angeordnet sind oder
über eine zwischen ihnen angeordnete dichroitische
Schicht miteinander verbunden sind, wobei das zweite
und das dritte Prisma unter Ausbildung einer Luftschicht
zwischen ihnen angeordnet sind, wobei das dritte
und das vierte Prisma über eine zwischen ihnen angeordnete
zweite dichroitische Schicht verbunden sind
und wobei die Werte der Höhenwinkel des ersten, zweiten,
dritten und vierten Prismas derart bemessen sind,
daß dadurch die Öffnungszahl kleiner als 1,4 wird.
Claims (5)
1. Fernsehkamera zur Bildung und Aufnahme monochromatischer
Bilder auf den Bildaufnahmeflächen einer
Vielzahl von Bildaufnahmevorrichtungen durch ein Objektiv
und ein Farbauflösungs-Prismensystem, dadurch gekennzeichnet,
daß das Farbauflösungs-Prismensystem,
von der Objektivseite (4) längs der optischen Achse
des Objektivs (4) gezählt, ein erstes, zweites, drittes
und viertes Prisma (21, 22, 23, 24) aufweist, daß das
erste Prisma (21) und das zweite Prisma (22) einander
unter Zwischenschaltung einer Luftschicht gegenüberliegen,
daß das zweite Prisma (22) und das dritte Prisma
(23) einander unter Zwischenschaltung einer Luftschicht
gegenüberliegen, wobei eine erste dichroitische
Schicht auf der Fläche (22′′) des zweiten Prismas (22)
ausgebildet ist, die dem dritten Prisma (23) gegenüberliegt,
daß das dritte Prisma (23) und das vierte Prisma
(24) über eine zweite dichroitische Schicht, die
zwischen ihnen angeordnet ist, miteinander verbunden
sind und daß die Fernsehkamera die folgenden Bedingungen
erfüllt:
5.2° < R₁₀ < 12°26.7° < R₁₀ + R₁₁ < 30°wobei R₁₀ und R₁₀+R₁₁ die Höhenwinkel des ersten
(21) bzw. des zweiten Prismas (22) sind.
2. Fernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß folgende Bedingungen erfüllt sind:
19° ≦ R₁₁ ≦ 22.9°33.3° ≦ R₁₂ ≦ 37°R₁₃ = R₁₂ - R₁₁′wobei R₁₂ und R₁₃ die Höhenwinkel des dritten (23)
bzw. des vierten Prismas (24) sind.
3. Fernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die folgende Bedingung erfüllt ist:
n ≧ 1,7,wobei n der Brechungsindex jedes der Prismen (21, 22,
23, 24) ist.
4. Fernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die folgende Bedingung erfüllt ist:
27° ≦ R₁₀ + R₁₁ ≦ 29°.
5. Fernsehkamera zur Bildung und Aufnahme monochromatischer
Bilder auf den Bildaufnahmeflächen (5B′,
5G′, 5R′) einer Vielzahl von Bildaufnahmevorrichtungen 5B,
5G, 5R) mittels eines Objektivs (4) und eines
Farbauflösungs-Prismensystems, dadurch gekennzeichnet,
daß das Farbauflösungs-Prismensystem ein erstes
Prisma (21), ein zweites Prisma (22), ein drittes Prisma
(23) und ein viertes Prisma (24) aufweist, gezählt
von der Objektivseite (4), daß das erste und das zweite
Prisma (21, 22) mit ihren in entgegengesetzte Richtungen
zeigenden Höhenwinkeln über eine erste zwischen
ihnen angeordnete dichroitische Schicht verbunden
sind, daß das dritte und vierte Prisma (23, 24) mit
ihren in entgegengesetzte Richtungen zeigenden Höhenwinkeln
über eine zweite, zwischen ihnen angeordnete
dichroitische Schicht verbunden sind, daß das zweite
und das dritte Prisma (22, 23) mit optischen Elementen
zur Farbauflösung versehen sind, die mit einer
Luftschicht zwischen ihnen angeordnet sind, wobei die
Fernsehkamera die folgenden Bedingungen erfüllt:
25.8 < R₂₁ ≦ 30°13° < R₂₂ ≦ 20°28.1° ≦ R₂₃ ≦ 35.4°R₂₄ = -R₂₁ + R₂₂ + R₂₃,wobei R₂₁, R₂₂, R₂₃ und R₂₄ die Höhenwinkel der zugeordneten
ersten, zweiten, dritten und vierten Prismen
(21, 22, 23, 24) sind.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58149759A JPH06100682B2 (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | カラーテレビジョンカメラ |
JP58149760A JPS6042702A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | カラ−テレビジヨンカメラ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3430157A1 DE3430157A1 (de) | 1985-03-07 |
DE3430157C2 true DE3430157C2 (de) | 1991-07-18 |
Family
ID=26479541
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19843430157 Granted DE3430157A1 (de) | 1983-08-17 | 1984-08-16 | Farbfernsehkamera |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4857997A (de) |
DE (1) | DE3430157A1 (de) |
FR (1) | FR2550902B1 (de) |
GB (2) | GB2148026B (de) |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5042913A (en) * | 1989-03-17 | 1991-08-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Electrical signal forming apparatus having image splitting prism |
EP0746948B1 (de) * | 1994-02-22 | 2001-11-14 | Digital Projection Limited | Projektionssystem |
JP3507122B2 (ja) * | 1994-04-11 | 2004-03-15 | キヤノン株式会社 | 色分解光学系、あるいは色分解光学系を有するテレビカメラ |
JPH0862407A (ja) * | 1994-08-24 | 1996-03-08 | Fuji Photo Optical Co Ltd | 色分解プリズム |
EP0824829B1 (de) * | 1995-05-11 | 2003-02-12 | Digital Projection Limited | Projektionsvorrichtung |
JP3125182B2 (ja) * | 1995-06-14 | 2001-01-15 | 旭精密株式会社 | Cマウントカラーtv用色分解プリズムアッセンブリ |
US5708530A (en) * | 1996-03-29 | 1998-01-13 | Electronics Research & Service Organization | Multi-zoned dichroic mirror for liquid crystal projection system |
US5986814A (en) * | 1996-11-20 | 1999-11-16 | Hughes-Jvc Technology Corporation | High contrast, compact, full-color polarizer and color beam splitter |
US5828497A (en) * | 1997-02-26 | 1998-10-27 | Raytheon Company | Dichroic pentaprism for separating or combining frequency bands of electromagnetic energy |
JP3090139B1 (ja) * | 1999-03-05 | 2000-09-18 | ミノルタ株式会社 | プロジェクタ用光学系 |
JP4336409B2 (ja) * | 1999-03-19 | 2009-09-30 | キヤノン株式会社 | 光束分割プリズム系、あるいは撮像装置 |
US6549338B1 (en) * | 1999-11-12 | 2003-04-15 | Texas Instruments Incorporated | Bandpass filter to reduce thermal impact of dichroic light shift |
JP2002055305A (ja) * | 2000-08-07 | 2002-02-20 | Canon Inc | 色合成光学系、画像投写光学系および投写型画像表示装置 |
US6796240B2 (en) | 2001-06-04 | 2004-09-28 | Quad/Tech, Inc. | Printing press register control using colorpatch targets |
US6644813B1 (en) * | 2002-01-04 | 2003-11-11 | Raytheon Company | Four prism color management system for projection systems |
US7390092B2 (en) * | 2002-11-08 | 2008-06-24 | Belliveau Richard S | Image projection lighting devices with visible and infrared imaging |
JP2005091907A (ja) * | 2003-09-18 | 2005-04-07 | Hitachi Maxell Ltd | 波長合分波器 |
US7079322B2 (en) * | 2003-09-26 | 2006-07-18 | Hitachi Maxell, Ltd. | Wavelength division multiplexer |
US7359122B2 (en) * | 2005-06-09 | 2008-04-15 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Prism assembly |
US20070211343A1 (en) * | 2006-03-10 | 2007-09-13 | Stephan Clark | Method and apparatus for reducing optical reflections |
JP4714665B2 (ja) * | 2006-11-20 | 2011-06-29 | パナソニック株式会社 | 光学デバイスモジュール及びその製造方法 |
US9423622B2 (en) | 2012-05-17 | 2016-08-23 | Semrock, Inc. | Glass block dichroic beamsplitters |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL254460A (de) * | 1960-08-02 | |||
FR1494998A (fr) * | 1966-08-05 | 1967-09-15 | Optique Prec Soc D | Dispositif optique de séparation de faisceaux pour télévision en couleur |
GB1190823A (en) * | 1967-08-04 | 1970-05-06 | English Electric Valve Co Ltd | Improvements in or relating to Image Transmitting Electron Discharge Tubes |
GB1240695A (en) * | 1967-10-13 | 1971-07-28 | Nippon Electric Co | Improvements in or relating to optical systems for tricolour separation |
JPS5012974B1 (de) * | 1969-12-27 | 1975-05-16 | ||
GB1401476A (en) * | 1972-09-19 | 1975-07-16 | Rank Organisation Ltd | Optical beam splitting systems |
GB1474699A (en) * | 1973-12-11 | 1977-05-25 | Rank Organisation Ltd | Beam splitting prism assembly |
US4236177A (en) * | 1978-01-17 | 1980-11-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Beam splitting prism assembly with bias light source |
JPS5496323A (en) * | 1978-01-17 | 1979-07-30 | Canon Inc | Television camera |
-
1984
- 1984-08-16 FR FR848412871A patent/FR2550902B1/fr not_active Expired
- 1984-08-16 DE DE19843430157 patent/DE3430157A1/de active Granted
- 1984-08-17 GB GB08420916A patent/GB2148026B/en not_active Expired
-
1986
- 1986-05-22 GB GB08612560A patent/GB2173610B/en not_active Expired
-
1988
- 1988-04-19 US US07/186,654 patent/US4857997A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2550902B1 (fr) | 1989-03-17 |
GB2173610A (en) | 1986-10-15 |
DE3430157A1 (de) | 1985-03-07 |
GB2148026A (en) | 1985-05-22 |
GB2148026B (en) | 1986-12-03 |
GB8612560D0 (en) | 1986-07-02 |
FR2550902A1 (fr) | 1985-02-22 |
GB8420916D0 (en) | 1984-09-19 |
GB2173610B (en) | 1987-07-01 |
US4857997A (en) | 1989-08-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3430157C2 (de) | ||
DE3621542C2 (de) | ||
DE69112906T2 (de) | Strahlteilervorrichtung mit einstellbarer Brennweite und Lage des Bildes. | |
DE2243036A1 (de) | Verfahren und einrichtung zum farbzerlegen eines lichtstrahles | |
DE2831098C2 (de) | Aus zwei entlang der optischen Achse verschieblichen Linsengruppen bestehendes Varioobjektiv | |
EP2046027A1 (de) | Anordnung, bei der von einer Lichtquelle aus Licht auf einer Fläche gerichtet wird | |
EP0064736A1 (de) | Lichtaufnahme-Vorrichtung | |
DE3118458A1 (de) | Lichtaufnahme-vorrichtung | |
DE2063049C3 (de) | Farbfernsehkamera | |
WO2001027683A2 (de) | Anordnung, bei der von einer lichtquelle aus licht auf eine fläche gerichtet wird | |
DE3110296A1 (de) | "scharfeinstellungsdetektor" | |
DE4004942C2 (de) | ||
DE2804462C3 (de) | In Form eines Kepler-Teleskops ausgebildetes optisches Suchersystem für eine einäugige Spiegelreflexkamera | |
DE2431809A1 (de) | Optisches system fuer eine farbfernsehkamera | |
DE2645010A1 (de) | Farbfernsehkamera | |
DE4219851A1 (de) | Stereokamera | |
DE2136071C3 (de) | Entfernungsmeßsystem für eine Kamera | |
DE19724023B4 (de) | Optisch gekoppeltes Bildaufnahme-/Suchersystem | |
DE60310484T2 (de) | Linsenabbildungssystem | |
DE3211084A1 (de) | Mikroskop-tubus-system | |
DE2412083C3 (de) | Optische Strahlteileranordnung für eine Farbfernsehkamera | |
WO2022243228A1 (de) | Optisches system für periskopkameramodul | |
DE3881740T2 (de) | Optisches Entfernungsmessystem. | |
WO2008000443A1 (de) | Abbilden optischer bilder auf einen bildsensor mittels einer faseroptischen platte bzw. eines faserkeils | |
DE2407099A1 (de) | Farbfernsehkamera mit einem optischen system mit farbzerlegung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition |