DE1168763B - Farbfernsehkamera - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: G 03 b

Deutsche Kl.: 57 a - 43

Nummer: 1168 763

Aktenzeichen: F 33486 IX a / 57 a

Anmeldetag: 23. März 1961

Auslegetag: 23. April 1964

Die Erfindung bezieht sich auf Geräte zur Aufnahme farbiger Fernsehsendungen, bei denen die aufzunehmende Szene von einem Objektiv aufgenommen wird und der aus diesem Objektiv austretende Lichtstrom geteilt und die den einzelnen Farbauszügen entsprechenden Teillichtströme den zur gleichzeitigen Aufnahme der einzelnen Farbauszüge dienenden Femsehaufnahmeröhren zugeführt wird.

Es sind bereits verschiedene Ausführungsformen von Fernsehkameras zur Aufnahme farbiger Fernsehsendungen bekanntgeworden. Bei einer bekannten Farbfernsehkamera mit mehreren Bildaufnahmeröhren für die Übertragung der roten bzw. blauen bzw. grünen Farbauszüge ist jeder Bildaufnahmeröhre ein eigenes Aufnahmeobjektiv zugeordnet: es sind also die von einem Objektivpunkt in die Kamera einfallenden Strahlen — insbesondere wenn sich bei einer Großaufnahme die aufzunehmende Person in unmittelbarer Nähe der Kamera befindet — untereinander nicht parallel. Die von jedem Objekt ausgehenden Lichtstrahlen, welche durch das Aufnahmeobjektiv wieder in einem Punkt auf der lichtempfindlichen Schicht konzentriert werden, sind also beim Auftreffen auf die halbdurchlässigen Spiegel untereinander ebenfalls nicht parallel, so daß störende Doppelbilder auftreten.

Die Erfindung betrifft eine neuartige Ausführung und Anordnung der optischen Einrichtungen, welche es ermöglicht, ohne besonderen zusätzlichen Aufwand Fernsehkameras mit verhältnismäßig kleinen äußeren Abmessungen herzustellen, die sich durch ausgezeichnete optische Eigenschaften auszeichnen und bei denen das Auftreten störender Doppelbilder mit Sicherheit vermieden wird.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß Doppelbilder an halbdurchlässigen Spiegeln dann nicht auftreten, wenn alle diejenigen Lichtstrahlen, welche von einem Objektivpunkt ausgehen, den halbdurchlässigen Spiegel in der Weise durchdringen, daß sie untereinander parallel sind.

Zu diesem Zweck ist bei einer Farbfernsehkamera, bei der auf der photoempfindlichen Schicht von wenigstens zwei Fernsehaufnahmeröhren mittels eines gemeinsamen Aufnahmeobjektivs, vorzugsweise eines solchen mit kontinuierlich veränderlicher Brennweite, dieselbe Szene in verschiedenen Farbteilbildern abgebildet wird, erfindungsgemäß für jede dieser Fernsehaufnahmeröhren eine zweiteilige Optik vorgesehen, deren erster, allen Röhren gemeinsamer Teil so in der optischen Achse der Aufnahmeoptik angeordnet ist, daß das von dieser entworfene Farbfernsehkamera

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

Als Erfinder benannt:

Horst Bachmann, Darmstadt-Arheilgen

Zwischenbild sich in dessen Brennebene befindet, während der für jede Fernsehaufnahmeröhre getrennt vorhandene, aus Vorderglied und Hinterglied bestehende zweite Teil so angeordnet ist, daß bei ihm zwischen seinem Vorder- und Hinterglied je ein Strahlenumlenkungsmittel vorgesehen ist, die Mittel zur Teilung des Lichtstroms in die den einzelnen Farbwerten entsprechenden Teillichtströme sich aber zwischen dem gemeinsamen Teil und den Vordergliedern der zweiten Teile befinden.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung sind also die teildurchlässigen (dichroitischen) Spiegel zwischen dem ersten Teil und dem aus Vorder- und Hinterglied bestehenden zweiten Teil der aus zwei mit ihren Frontlinsen einander zugewendeten Objektiven bestehenden, sogenannten Tandemoptik angeordnet. Diese optischen Elemente sind, wie später noch im einzelnen näher beschrieben ist, derart bemessen und angeordnet, daß das Zwischenbild sich im objektseitigen Brennpunkt des ersten Teils der Tandemoptik befindet, so daß also die auf der anderen Seite austretenden Strahlen eines Bildpunktes nach den bekannten Gesetzen der Optik untereinander parallel sind. Es werden also die von einem Objektpunkt bzw. von dessen reellem Zwischenbild ausgehenden Lichtstrahlen untereinander parallel auf die dichroitischen Spiegel auftreffen. Durch die spezielle Anordnung des zweiten Teils der Tandemoptik werden nun die (scheinbar aus dem Unendlichen kommenden) Lichtstrahlen dieses Objektpunktes wieder im Brennpunkt des zweiten Teils (der aus je einem Vorderglied und einem Hinterglied zusammengesetzt ist) in einem bildseitigen Brennpunkt vereinigt, der auf der photoempfindlichen Schicht der zugeordneten Fernsehaufnahmeröhre liegt.

Zweckmäßigerweise schließen die zwischen Vorderglied und Hinterglied des zweiten Teils der

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Tandemoptik befindlichen Spiegel mit der optischen Achse des zugeordneten Vordergliedes und Hintergliedes einen Winkel von je 45° ein.

Bei Verwendung von drei Bildzerlegerröhren ist es vorteilhaft, wenn deren Achsen parallel zur Achse der Aufnahmeoptik verlaufen und derart angeordnet sind, daß die Achse der Aufnahmeoptik in der durch die Achsen von zwei Aufnahmeröhren gelegten Ebene liegt, hingegen die dritte Aufnahmeröhre in einer durch die Achse der Aufnahmeoptik senkrecht zur ersten Ebene gelegten zweiten Ebene liegt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform bildet jeder zweite Teil der Tandemoptik mit dem zugeordneten Umlenkspiegel eine nach außen staubdicht abgeschlossene Baueinheit.

Die Erfindung wird in Verbindung mit den ein Ausführungsbeispiel darstellenden Figuren beschrieben. Die Figuren sind schematische Darstellungen, bei denen alle für das Verständnis unwesentlichen

Oberflächenspiegel angeführte Umlenkspiegel S._{ angeordnet.

In den Strahlengang für grünen Lichtanteil ist ferner ein Umlenkspiegel S₄ eingeschaltet, welcher das aus dem Hinterglied H_x des zweiten Teils T₂ dei Tandemoptik austretende Strahlenbündel zur zugeordneten Aufnahmeröhre R_x umlenkt. Dieser Spie gel S₄ kann weggeklappt werden, um den Ausbau der Bildaufnahmeröhre R_x zu erleichtern.

Bei der Justierung der Kamera vor erstmaliger Inbetriebsetzung ist es zweckmäßig, die Größe der auf den Photokathoden der drei Bildaufnahmeröhren entstehenden Bilder gleich zu wählen. Um nun die Vergrößerung in den einzelnen Teilstrahlengängen 15 zum Zweck der Angleichung der Bildgröße zu verändern, genügt es, den optischen Abstand zwischen Vorderglied und Hinterglied des zweiten Teils der Tandemoptik zu verändern; am einfachsten erfolgt dies durch axiale Verschiebung des Hintergliedes H₁, Einzelheiten der besseren Übersicht halber fort- ao bzw. H_x bzw. H_r.

gelassen sind. Einander entsprechende Teile sind in Unmittelbar vor den Photokathoden der Bildauf-

beiden Figuren in gleicher Weise bezeichnet. Es nahmeröhre sind im optischen Strahlengang die gegebenenfalls notwendigen Farbfilter angeordnet; ein derartiges Farbfilter F ist im Strahlengang der F i g. 2

mit den wichtigsten optischen Teilen, 25 eingezeichnet. An dieser Stelle werden auch die ge-

F i g. 2 das optische System dieser Farbfernseh- gebenenfalls erforderlichen optischen Mittel zum kamera in vergrößertem Maßstab.

Das Kameraobjektiv O_A erzeugt von dem aufzunehmenden (in der Figur nicht dargestellten) Gegenstand Y in der Nähe der Austrittsöffnung ein reelles 30
Zwischenbild Y'. Dieses Zwischenbild wird von
einer aus zwei Teilen bestehenden Tandemoptik auf
der photoempfindlichen Schicht der Bildaufnahmeröhre abgebildet; in diesem wird durch die Bewegung eines Elektronenstrahles das optische Bild in 35 ausgeführten Type ein Öffnungsverhältnis von 1: 5,6. eine Folge elektrischer Signale verwandelt, die dann Will man den durch das Aufnahmeobjektiv O_A

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Farbfernsehkamera

Ausgleich der von den drei Objektiven O_A, T₁ und T₂ hervorgerufenen, an sich geringen Bildfeldwölbung angeordnet.

Das Aufnahmeobjektiv O_A ist als sogenannte Varioptik ausgeführt, d. h., es kann in an sich bekannter Weise dessen Brennweite innerhalb weiter Grenzen verändert werden. Das als Tandemoptik ausgebildete Zwischenabbildungssystem besitzt bei einer praktisch

mit den an sich bekannten Mitteln der Fernsehtechnik weitergeleitet werden.

Bei Farbfernsehkameras werden jetzt im allge-

hindurchtretenden Lichtstrom schwächen, dann ist es zweckmäßig, unmittelbar hinter diesem, also nicht in der Ebene der Zwischenabbildung Y', ein Grau

meinen drei Bildaufnahmeröhren angeordnet, und 40 filter F' oder einen Lichtstromregler anzuordnen.

zwar je eine für die grüne bzw. rote bzw. blaue Farbkomponente des Fernsehbildes; der durch das Aufnahmeobjektiv einfallende Lichtstrom wird zu diesem Zweck in an sich bekannter Weise mittels dichroitischer Spiegel od. dgl. geteilt.

Bei der erfindungsgemäßen Farbfernsehkamera wird das Zwischenbild Y' mittels einer aus zwei Teilen bestehenden Tandemoptik auf den Photokathoden der Aufnahmeröhren R_b, R_r und R₁, abgebildet.

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Zur Kontrolle der Betriebsbereitschaft der Fernsehkamera ist es zweckmäßig, eine Vorrichtung vorzusehen, welche in der Ebene Y' ein Testbild erzeugt.

Will man die Fernsehkamera mit einem optischen Sucher versehen, dann wird zweckmäßigerweise zwischen Aufnahmeoptik O_A und erstem Teil T₁ der Tandemoptik — aber außerhalb der Ebene des Zwischenbildes Y' — ein Teil des Lichtstroms, z. B.

Hierbei ist der erste Teil T₁ der Tandemoptik für die 50 über ein Lichtleitungsprisma, abgezweigt und dem Strahlengänge aller Farbkomponenten gemeinsam, hier nicht dargestellten optischen Sucher zugeführt.

Es wird jedoch im allgemeinen günstiger sein, die Kamera mit einem an sich bekannten elektronischen Sucher zu versehen, wie dies in F i g. 1 durch Darstellung der Sucherröhre R_s angedeutet ist.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Lage der Aufnahmeoptik O_A zur Tandemoptik T₁ so gewählt, daß alle von der Austrittspupille von O_A ausgehenden Strahlen in die Eintrittslichen dichroitischen Spiegel S₁ und S₂. Der erstere 60 pupille von T₁ gelangen und somit keine Feldlinse

~ erforderlich ist.

Die dargestellte Farbfernsehkamera zeichnet sich vor allem dadurch aus, daß infolge der speziellen

während der zweite Teil.der Tandemoptik sich im Strahlengang jedes einzelnen Farbauszuges befindet; es sind also drei zweite" Teile der Tandemoptik vorhanden, die aus je einem Vorderglied V_h bzw. V_x bzw. V₁. und je einem Hinterglied H₁, bzw. H_x bzw. H₁. bestehen. Zwischen dem gemeinsamen ersten Teil T₁ und den drei zweiten Teilen der Tandemoptik befinden sich die zur Lichtteilung erforderreflektiert die vom Objekt T₁ einfallenden roten Strahlen nach rechts in Richtung zum Vorderglied V_n läßt aber den blauen und den grünen Lichtanteil

durch. Der zweite Spiegel S₂ reflektiert den blauen Ausbildung des optischen Strahlenganges die teil-

Lichtanteil nach links in Richtung zum Vorder- 65 durchlässigen Spiegel keine sogenannten Doppelbil-

glied V₁,, läßt aber den grünen Lichtanteil in Rieh- der hervorrufen. Das Objektiv T₁ ist nämlich so an-

tung zum Vorderglied V_x durchtreten. Zwischen den geordnet, daß sein Brennpunkt mit dem Zwischen -

Vordergliedern und den Hintergliedern sind als bild Y' zusammenfällt (in einer Ebene liegt). Samt-

liehe Strahlen, die von einem Bildpunkt von Y' ausgehen, verlaufen somit zwischen dem Objektiv T₁ und dem mehrfach vorhandenen Objektiv T₂ parallel zueinander.

Die beim Durchgang der Strahlen an den Lichtteilungsspiegeln entstehende mehrfache Spiegelung innerhalb des Spiegels kann keine Doppelbilder erzeugen, da der direkt durchgehende Strahl und der zweifach gespiegelte Strahl ebenfalls parallel zueinander verlaufen. Sie werden vom Objektiv T₂ wieder zu einem Bildpunkt vereinigt.

Ein weiterer für die Herstellung sowie für die Ersatzteilhaltung wichtiger Umstand ist darin zu sehen, daß die zweiten Teile der Tandemoptik für alle Farbkanäle, gleich ausgebildet, also untereinander austauschbar sind.

Beim erfindungsgemäßen System ist ferner keine Feldlinse in der Zwischenbildebene Y' für die Ausleuchtung des Objektivs T₁ erforderlich. Die Austrittspupille des Aufnahmeobjektivs O_A hat nämlich zum Ort des reellen Zwischenbildes Y' in Richtung des aufzunehmenden Gegenstandes einen großen Abstand. Dadurch ist gewährleistet, daß alle von der Austrittspupille des Objektivs O_A kommenden Strahlen in die Eintrittspupille des Objektivs T₁ gelangen und eine gute Ausleuchtung ergeben. Die Bildqualität wird somit durch die praktisch unvermeidlichen Abbildungsfehler (sphärische Aberration, Farbfehler, Bildfeldwölbung) einer Feldlinse nicht vermindert, so daß die Kamera sehr scharfe Fernsehbilder liefert.

Nach dem Wechsel einzelner Bildaufnahmeröhren, beispielsweise infolge Ablaufs ihrer Lebensdauer, ist eine Justierung bzw. Fokussierung der neu eingesetzten Röhre erforderlich, weil der Abstand zwischen Anlagefläche der Röhre und photoempfindlicher Schicht nicht konstant ist. Um wieder eine scharfe Abbildung zu erhalten, wird die Röhre in axialer Richtung durch einen Feintrieb verschoben.

Infolge der neuartigen Anordnung des optischen Systems ergibt sich eine geschlossene, gedrungene Bauweise, wobei gleichzeitig die die Frontlinse der Varioptik umgebenden Bauteile der Kamera als Lichtschacht wirken und die Anwendung eines zusätzlichen Lichtschutztubus sich erübrigt, also die Länge der Kamera beim praktischen Einsatz nicht durch einen Lichtschutztubus vergrößert wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Farbfernsehkamera, bei der auf der photoempfindlichen Schicht von wenigstens zwei Fernsehaufnahmeröhren mittels eines gemeinsamen Aufnahmeobjektivs, vorzugsweise eines solchen mit kontinuierlich veränderlicher Brennweite, dieselbe Szene in verschiedenen Farbteilbildern abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß für jede dieser Fernsehaufnahmeröhren eine zweiteilige Optik vorgesehen ist, deren erster, allen Röhren gemeinsamer Teil (T₁) so in der optischen Achse der Aufnahmeoptik (O_-4) angeordnet ist, daß das von dieser entworfene Zwischenbild (Y') sich in dessen Brennebene befindet, während der für jede Femsehaufnahmeröhre getrennt vorhandene, aus Vorderglied (V₁, bzw. V₀ bzw. V_R) und Hinterglied (H_b bzw. H₀ bzw. H_R) bestehende zweite Teil (T₂) so angeordnet ist, daß bei ihm zwischen seinem Vorder- und Hinterglied je ein Strahlenumlenkungsmittel (S₃) vorgesehen ist, die Mittel (S₁, S₂) zur Teilung des Lichtstroms in die den einzelnen Farbwerten entsprechenden Teillichtströme sich aber zwischen dem gemeinsamen Teil (T₁) und den Vordergliedern der zweiten Teile (T₂) befinden.

2. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen Vorderglied und Hinterglied des zweiten Teiles (T₂) vorgesehene Strahlenumlenkungsmittel als Oberflächenspiegel (S₃) ausgebildet ist, der mit den optischen Achsen des zugeordneten Vordergliedes und Hintergliedes einen Winkel von je 45° einschließt.

3. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Bildaufnahmeröhren (R_b, Rg, R_r) vorhanden sind, deren Achsen parallel zur Achse der Aufnahmeoptik (O _A) verlaufen und die derart angeordnet sind, daß die Achse der Aufnahmeoptik in der durch die Achsen von zwei Aufnahmeröhren (R_b, R_r) gelegten Ebene liegt, hingegen die dritte Aufnahmeröhre (Rg) in einer durch die Achse der Aufnahmeoptik senkrecht zur ersten Ebene gelegten zweiten Ebene liegt.

4. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der optischen Achse gemessene Abstand zwischen Vorderglied und Hinterglied bei (n—1) zweiten Teilen der Tandemoptik veränderbar ist, wobei η die Zahl der verschiedenen Farbteilbilder bezeichnet.

5. Farbfernsehkamera nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder zweite Teil der Tandemoptik mit dem zugeordneten Umlenkspiegel (S₃) eine nach außen staubdicht abgeschlossene Baueinheit bildet.

6. Farbfernsehkamera nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erleichterung des Ausbaues einer Fernsehaufnahmeröhre der zugeordnete Umlenkspiegel (S₄) aus der optischen Achse des Strahlenganges wegklappbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
H.Naumann, »Optik für Konstrukteure«, Verlag W. Knapp, Halle (Saale), 1943, S. 24;

Milton S. Kiver, »Fernsehen leicht gemacht«, 3. Auflage, Industrie- und Fachverlag Bohmann, Wien—Heidelberg, 1953, S. 544.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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