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Farbfernsehkamera mit einem System dichroitischer Prismen Die Erfindung
bezieht sich auf Farbfernsehkameras, die zur Übertragung farbiger Fernsehsendungen
bestimmt sind. Bei diesen wird üblicherweise der einfallende Lichtstrom in mehrere
verschiedenfarbige Teillichtströme aufgeteilt und jeder dieser Teillichtströme der
photoelektrischen Schicht einer Fernsehaufnahmeröhre derart zugeführt, daß auf dieser
ein scharfes Bild des zu übertragenden Objektes entsteht.
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Es sind bereits zahlreiche optische Systeme bekannt, welche in Farbfernsehkameras
eine derartige Aufspaltung des einfallenden Lichtstromes bewirken. Die bekannte
Ausführungsform mit dichroitischen Spiegeln hat den Nachteil, daß Doppelbilder entstehen,
wenn die Spiegel nicht im telezentrischen Strahlengang angeordnet sind. Die Anordnung
eines telezentrischen Strahlenganges verursacht jedoch andere Schwierigkeiten, insbesondere
hinsichtlich der Baulänge der Kamera sowie hinsichtlich der mit derzeitigen Mitteln
erreichbaren Bildqualität. Die Verwendung dichroitischer Prismensysteme, welche
aus mehreren einzelnen Prismen zusammengesetzt sind, bringt ebenfalls verschiedene
Schwierigkeiten mit sich. Vor allem ist die Schnittweite von derzeit zur Verfügung
stehenden Optiken, also die verfügbare optische freie Weglänge, verhältnismäßig
kurz. Infolgedessen ist es schwierig, ein geometrisch lichtstarkes Strahlenteilungssystem
innerhalb der zur Verfügung stehenden optischen Weglänge unterzubringen.
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Bei den meisten bisher bekannten Prismensystemen sind die Achsen der
drei Fernsehaufnahmeröhren zueinander geneigt. Durch Versuche wurde festgestellt,
daß dies im praktischen Betrieb zu Schwierigkeiten führt, weil beim Schwenken der
Kamera die Komponenten des Erdmagnetfeldes in verschiedenem Ausmaß auf die Elektronenstrahlen
im Innern der Fernsehröhren einwirken. Hierdurch kann die Deckung der drei den einzelnen
Farbauszügen zugeordneten Bildraster störend beeinflußt werden.
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Es ist auch bereits ein optisches System für eine Farbfernsehkamera
mit Image-Orthikons als Bildaufnahmeröhren bekannt (USA.-Patentschrift 2 971 051),
welches aus einer Vari-Optik mit großer Schnittweite und einem Prismenblock mit
mehreren Prismen mit dreieckigem Querschnitt besteht, wobei sich zwischen je zwei
diagonal zur optischen Achse des Systems liegenden, aneinandergrenzenden Prismen
je eine dichroitische Schicht befindet, welche den blauen bzw. roten Teillichtstrom
des in den Prismenblock eintretenden Lichtes senkrecht zur optischen Achse des Systems
auslenkt. Diese beiden Teillichtströme werden durch Spiegel in die Richtung der
optischen Achse des Systems umgelenkt, so daß sie untereinander und mit dem dritten,
den Prismenblock unabgelenkt passierenden Teillichtstrom parallel sind.
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Abgesehen davon, daß dieses bekannte System nur mit einem speziellen
Objektiv mit besonders großer Schnittweite ausführbar ist, liegen die Bildaufnahmeröhren
in einer Ebene in relativ großem Abstand voneinander und sind auch in Richtung der
optischen Achse stark gegeneinander versetzt. Die Aufgabe, die Abmessungen einer
Farbfernsehkamera zu verkleinern, wird also durch dieses bekannte System nur unvollkommen
gelöst.
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Bei einem anderen bisher vorgeschlagenen System ist es zwar gelungen,
die Röhrenachsen parallel zueinander anzuordnen, jedoch treten auch hier in der
Praxis Schwierigkeiten auf, weil eines der Bilder spiegelbildlich zu den anderen
Bildern ist. Außerdem hat auch diese Anordnung einen verhältnismäßig großen Platzbedarf,
so daß, insbesondere bei Verwendung von Fernsehaufnahmeröhren mit großer Photokathode
(z. B. beim sogenannten 4112"-Image-Orthikon), die Abmessungen der Farbfernsehkamera
sehr groß werden.
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Bei einer Fernsehkamera mit einem System dichroitischer Prismen, bei
welcher der in das Prismensystem eintretende Lichtstrom mittels zweier in Richtung
dieses Lichtstromes hintereinander angeordneter dichroitischer Schichten in drei
hinsichtlich des Spektralbereiches verschiedene Teillichtströme aufgeteilt und jeder
dieser Teillichtströme der Photoschicht einer Fernsehaufnahmeröhre zugeführt wird,
werden erfindungsgemäß zwei Teillichtströme zweimal
derart reflektiert,
daß die Teillichtströme untereinander und mit dem dritten nicht reflektierten Teillichtstrom
parallel zur Einfallsrichtung des eintretenden Lichtstromes austreten, und der nicht
an den dichroitischen Schichten reflektierte dritte Lichtstrom wird über eine Spiegelfläche
und über ein Dachkantprisma in eine zu den Richtungen der anderen von den dichroitischen
Schichten reflektierten Teillichtströmen parallele Richtung umgelenkt wird, so daß
die Teillichtströme auf den Photoschichten der Fernsehaufnahmeröhren bezüglich ihrer
Höhen-und Seitenlage übereinstimmende Bilder in zueinander parallelen Bildebenen
erzeugen.
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Bei einer anderen Ausführung der erfindungsgemäßen Fernsehkamera werden
zwei Teillichtströme derart reflektiert, daß die an den dichroitischen Schichten
reflektierten Teillichtströme untereinander und mit dem dritten nicht an den dichroitischen
Schichten reflektierten Teillichtstrom antiparallel zur Richtung des einfallenden
Lichtstromes austreten, und der dritte Teillichtstrom tritt in ein Prisma ein, wird
an einer verspiegelten Fläche dieses Prismas reflektiert und an der Eintrittsfläche
dieses Prismas und einem Spiegel in eine zur Richtung der anderen Teillichtströme
parallelen Richtung umgelenkt, so daß die Teillichtströme auf den Photoschichten
der Fernsehaufnahmeröhren wieder bezüglich ihrer Höhen-und Seitenlage übereinstimmende
Bilder in zueinander parallelen Bildebenen erzeugen.
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Eine Fernsehkamera gemäß der Erfindung zeichnet sich durch eine günstigere
Anordnung der Fernsehaufnahmeröhren in der Fernsehkamera und eine wesentliche Reduzierung
der Abmessungen der Fernsehkamera aus, weil die Achse der einen Fernsehröhre außerhalb
der durch die Achsen der beiden anderen Fernsehröhren bestimmten Ebene liegt. Es
wird dadurch möglich, den Achsabstand dieser beiden anderen Fernsehröhren erheblich
zu verkleinern. Dieser Umstand ist für die Praxis von besonderer Bedeutung, insbesondere
für die Verwendung der Farbfernsehkamera bei Außenaufnahmen (Reportagen). Durch
die besondere Ausgestaltung des dichroitischen Prismensystems ist es möglich, die
Bildaufnahmeröhren mit den zugehörigen Spulensystemen auf engerem Raum als bisher
anzuordnen. Infolge dieser Anordnung der Bildaufnahmeröhren mit zueinander parallelen
Achsen und der gleichen Lage der Bilder auf den Photoschichten der Bildaufnahmeröhren
wirken sich auch homogene äußere Magnetfelder, insbesondere das Erdfeld, auf alle
Bildaufnahmeröhren in gleicher Weise aus, so daß keine Deckungsfehler bei Änderung
der Lage der Fernsehkamera entstehen.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Fernsehkamera
wird in jedem der beiden Prismen des Prismensystems, welche sich auf der vom , einfallenden
Licht getroffenen Seite der beiden dichroitischen Schichten befinden, der reflektierte
Lichtstrom zweimal reflektiert, und die nicht reflektierten Lichtströme werden über
einen oder mehrere Spiegelflächen umgelenkt. i Im nachstehenden wird die Erfindung
an Hand der Ausführungsbeispiele darstellenden Figuren beschrieben. In diesen sind
alle zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Einzelheiten der erfindungsgemäßen
Fernsehkamera zwecks besserer Über- f Sicht nicht dargestellt. Einander entsprechende
Teile sind in den Figuren in gleicher Weise bezeichnet. Es zeigt F i g. 1 schematisch
eine Fernsehkamera mit der, optischen System und den Fernsehaufnahmeröhren, F i
g. 2 a eine Seitenansicht und F i g. 2 b eine Draufsicht auf die Ebene der Schnittfläche
A -B des Prismensystems nach F i g. 2 a in vergrößertem Maßstab, F i g. 3
a ein optisches System anderer Bauart mit einem Vorsatzsystem im Weg des eintretenden
Lichtstromes und getrennten Teilobjektiven im Weg jedes der drei Teillichtströme
in einer Seitenansicht und F i g. 3 b in einer Draufsicht auf die Schnittfläche
A-B.
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In F i g. 1 stellt 1 das Kameragehäuse dar, an welches das Aufnahmeobjektiv
2 angesetzt ist. Das dichroitische Prismensystem 3 ist hinter dem Objektiv in der
Kamera angeordnet und lenkt die Teillichtströme zu den Photoschichten der drei Aufnahmeröhren
4, 5, 6 für den grünen, roten und blauen Spektralanteil des eintretenden Lichtstromes
auf die Photoschichten. Die Fernsehaufnahmeröhren 4, 5, 6
sind mit
zueinander parallelen Achsen und so nahe nebeneinander angeordnet, als es mit Rücksicht
auf den Durchmesser der Röhren mit ihren Spulensystemen möglich ist. Das Kameragehäuse
1 kann außerdem einen elektronischen Sucher 7 enthalten, dessen Bild durch den an
die Kamera angesetzten Tubus 8 betrachtet wird. Ein Stativ 9 trägt die Kamera.
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Die F i g. 2 a und 2 b zeigen das in der Fernsehkamera nach F i g.
1 enthaltene dichroitische Prismensystem in einer Seitenansicht (F i g. 2 a) und
einer Draufsicht auf die Schnittebene A-B (F i g. 2 b) in vergrößertem Maßstab.
Vom Aufnahmeobjektiv 2 (F i g. 1) ist lediglich die letzte Fläche 11 der
Hinterlinse des Objektivs dargestellt. Durch diese tritt der das Objektiv verlassende
Lichtstrom in das Prisma 12 und anschließend in das Prisma 13 ein, das vom Prisma
12 durch eine schmale Luftschicht getrennt ist. An das Prisma 13 ist ein weiteres
Prisma 14 unmittelbar angesetzt. Zwischen den Prismen 13 und 14 befindet sich die
erste im blauen Bereich spiegelnde dichroitische Schicht 15, die auf die Rückfläche
des Prismas 13 oder die Vorderfläche des Prismas 14 aufgedampft ist. Die Prismen
13 und 14 sind miteinander verkittet. An der ersten dichroitischen Schicht 15 wird
der blaue Spektralbereich des Lichtstromes reflektiert und an der an Luft grenzenden
Fläche 16 des Prismas 13 total reflektiert. Eine weitere Spiegelung erfolgt an der
Fläche 17 des Prismas 13. Der in dieser Weise im Prisma 13 zweimal reflektierte
Lichtstrahl verläßt das Prisma 13 durch die Fläche 18 und gelangt auf die Photoschicht
der Aufnahmeröhre 6 des Blaukanals.
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Der durch die dichroitische Schicht 15 hindurchgehende Lichtstrom
gelangt in das Prisma 14 und anschließend in das Prisma 19. Die Prismen 14 und 19
sind wieder durch eine schmale Luftschicht getrennt. Zwischen dem Prisma 19 und
dem folgenden im Weg des nicht reflektierten Lichtstromes liegenden Prisma 21 befindet
sich die zweite dichroitische Schicht 20, welche auf die Rückfläche von Prisma 19
oder die Vorderfläche von Prisma 21 aufgedampft ist. Prisma 20 und 21 sind wiederum
miteinander verkittet. Die dichroitische Schicht 20 reflektiert den grünen Spektralbereich
des Lichtstromes. Dieser wird an der Fläche 22 des Prismas 19, welche wieder an
Luft grenzt, reflektiert und nach einer weiteren Reflexion an der Fläche
23 des Prismas 19 der Photoschicht der
Bildaufnahmeröhre
4, dem Grünkanal, zugeleitet. Das Prisma 19 besteht aus Fertigungsgründen aus zwei
Teilen, die an der Fläche 24 zusammengekittet sind.
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Der durch die blau reflektierende Schicht 15 und durch die grün reflektierende
Schicht 20 hindurchgelassene Lichtstrom gelangt über das Prisma 21 in ein Prisma
31 (F i g. 2 b) und von diesem über das Prisma 32 zur Aufnahmeröhre 5 des Rotkanals.
Die Prismen 19, 21, 31 und 32 sind an den vom Lichtstrom durchsetzten Flächen zur
Vermeidung von Reflexionsverlusten miteinander verkittet. Der das Prisma 31 durchsetzende
Lichtstrom wird an der Fläche 33 z. B. rechtwinklig angelenkt und zur Seitenvertauschung
des Bildes über zwei Dachkantflächen des Prismas 32 geführt, die sich in der Dachkante
34 schneiden. Falls erforderlich, kann die Fläche 33 als voll verspiegelte Fläche
ausgebildet werden.
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Die F i g. 3 a und 3 b zeigen ein anderes optisches System für die
erfindungsgemäße Fernsehkamera in einer Seitenansicht (F i g. 3 a) und eine Draufsicht
des Schnittes A -B (F i g. 3 b). Im Gegensatz zu der Ausführung nach F i
g. 2 a, bei der das dichroitische Prismensystem hinter dem Objektiv angeordnet ist,
befindet sich bei dem in den F i g. 3 a und 3 b dargestellten optischen System das
dichroitische System zwischen einem Vorsatzsystem mit der Hinterlinse 41 und drei
Objektiven 42, 43, 44 in je einem der drei Teillichtströme verschiedener Spektralbereiche.
Das Vorsatzsystem kann entweder aus einem Objektiv endlicher Brennweite oder einem
afokalen System bestehen. In ersterem Fall wird mit einer Zwischenabbildung (mit
einem Relaysystem) gearbeitet.
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Die Aufteilung des die Hinterlinse 41 des Vorsatzsystems verlassenden
Lichtstromes in den blauen und grünen Spektralbereich erfolgt in gleicher Weise,
wie in F i g. 2 beschrieben, durch ein Prismensystem mit den Prismen 45, 46, 47,
48, das analog wie das Prismensystem 12,13,14,19 in F i g. 2 aufgebaut ist. Zum
Unterschied von der Anordnung nach F i g. 2 ist jedoch zwischen der ersten und zweiten
Spiegelfläche des blauen Teillichtstromes (16,17) in F i g. 2 a und der ersten und
zweiten Spiegelfläche des grünen Teillichtstromes (22, 23) je ein Objektiv 42 bzw.
43 vorgesehen. Den Spiegelflächen 17 bzw. 23 in F i g. 2 entsprechen die nach den
Objektiven 42 und 43 angeordneten Spiegel 51, 52. Im Gegensatz zu der Anordnung
nach F i g. 2 lenken die Spiegel 51, 52 die Teillichtströme nach vorn ab, so daß
diese antiparallel zur Richtung des eintretenden Lichtstromes verlaufen und die
Aufnahmeröhren zum Teil neben das Vorsatzsystem zu liegen kommen.
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Der nicht an den dichroitischen Flächen des Prismensystems 45, 46,
47, 48 reflektierte Lichtstrom tritt über ein Ausgleichsprisma 53 in das Prisma
54 ein (F i g. 3 b). Die Prismen 53 und 54 sind durch eine schmale Luftschicht voneinander
getrennt. Der Lichtstrom wird an der vollverspiegelten Fläche 55 des Prismas 54
reflektiert und erfährt anschließend an der Fläche 56 dieses Prismas eine Totalreflexion.
Er verläßt das Prisma 54 und wird nach dem Objektiv 44 durch einen Umlenkspiegel
57 in dieselbe Richtung wie die beiden anderen Teillichtströme und auf die Photoschicht
der Aufnahmeröhre des Rotkanals 5 reflektiert.