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Anordnung in einer Farbfernsehkamera mit mehreren Bildaufnahmeröhren
Die Erfindung betrifft eine Anordnung in einer Farbfernsehkamera, bei welcher das
vom Objekt kommende Licht mittels eines Strahlenteilers mit dichroitischen Schichten
auf verschiedene optische Wege aufgeteilt und zu den Photoschichten von mehreren
Fernsehaufnahmeröhren geleitet wird. Gegenstand der Erfindung ist eine Farbfernsehkamera
dieser Art, welche sich durch besonders kleine Abmessungen, geringes Gewicht und
einfachen Aufbau auszeichnet.
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Es ist bereits eine Farbfernsehkamera mit einem Prismensystem mit
dichroitischen Schichten zur Strahlenteilung bekannt, (schweizerisches Patent
395 182), bei welchem das durch die Eintrittsflächen in die Prismen des Systems
eintretende Licht von den diehroitischen Schichten zum Teil auf die Eintrittsflächen
zurückgeworfen und von diesen zu den Austrittsflächen der Prismen umgelenkt wird,
wobei die Winkel zwischen den reflektierenden Schichten bzw. Flächen der Prismen
und der senkrecht zum nichtreflektierten Zentralstrahl liegenden Ebene kleiner als
301 sind. Man erreicht zwar dadurch eine gedrängte Bauweise des Prismensystems
mit kurzen optischen Wegen und eine kleine Abmessung der Farbfernsehkamera in Richtung
des Zentralstrahles, jedoch divergieren die Richtungen der Teilstrahlen und dementsprechend
auch die der Aufnahmeröhren stark, so daß sich senkrecht zur Richtung des Zentralstrahls
verhältnismäßig große Abmessungen ergeben und sich ferner Lageveränderungen der
Farbfernsehkamera gegenüber dem Erdfeld verschieden auf die Aufnahmeröhren auswirken.
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Es ist auch schon eine Farbfernsehkamera mit einem Prismensystem bekannt
(französische Patentschrift 1403 938), bei welchem die Teilstrahlen
senkrecht zur Richtung des Zentralstrahles austreten und bei welcher die magnetischen
Abschirmungen der Bildaufnahmeröhren mit dem Ablenk- und Fokussiersystem auf der
dem Prismensystem zugekehrten Seite konisch oder pyramidenförmig verjüngt sind,
damit die Bildaufnahmeröhren näher an das Prismensystem herangebracht werden können.
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Bei einer Anordnung in einer Farbfernsehkamera mit mehreren Bildaufnahmeröhren,
auf deren Photoschichten das zu übertragene Objekt mittels mehrerer Objektive und
eines Strahlenteilers mit dichroitischen Schichten in gleicher Größe und Lage abgebildet
wird, sind erfindungsgemäß die Bildaufnahmeröhren in der durch die optischen Achsen
der Objektive gehenden Ebene parallel zueinander angeordnet, und die Einfallswinkel
des Lichtes auf die diehroitischen Schichten sind kleiner als 450. Durch die Anordnung
der Bildaufnahmeröhren in einer Ebene braucht eine Abmessung der Kamera, bei übereinanderliegenden
Bildaufnahmeröhren in einer senkrechten Ebene die Breite, nicht wesentlich größer
als der Durchmesser der Bildaufnahmeröhren einschließlich der Ablenksysteme und
Abschirmungen zu sein.
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Durch die erfindungsgemäße Neigung der dichroitischen Schichten gegenüber
dem Hauptstrahl wird ein Teil des vom Objektiv kommenden Lichtes nicht in eine zur
Objektivachse senkrechte Richtung zurückgeworfen, sondern wird um einen größeren
Winkel von mehr als 90' abgelenkt. Eine Komponente der reflektierten Lichtstrahlen
ist daher entgegengesetzt der Einfallsrichtung durch das Ob-
jektiv gerichtet,
wodurch die Länge der Kamera klein gehalten wird. Ferner ergibt sich dadurch der
weitere Vorteil, daß durch den verhältnismäßig kleinen Einfallswinkel des Lichts
auf die dichroitischen Schichten der Einfluß des Polarisationszustandes des Lichts
auf die Lichtteilung an den diehroitischen Schichten klein gehalten wird.
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Mit Vorteil werden die dichroitischen Schichten des Strahlenteilers
zwischen einem in der optischen Achse des Aufnahmeobjektivs angeordneten, für alle
Teilstrahlen gemeinsamen Vordersystem und je einem Hintersystem für die Teilstrahlen
angeordnet. Zwischen dem gemeinsamen Vordersystem und den einzelnen Hintersystemen
verläuft der Strahlengang telczentrisch. Der Einfallswinkel der Strahlen auf die
dichroitischen Schichten ist für alle öffnungswinkel eines Bildpunktes gleich groß.
Die zusätzlichen Objektivpaare bilden ein vom Aufnahmeobjektiv entworfenes Zwischenbild
auf den Photoschichten der drei Bildaufnahmeröhren in gleicher Größe und Lage
ab.
Vorzugsweise ist der Abbildungsmaßstab der Objektivpaare 1: 1, so daß das
vom Aufnahmeobjektiv entworfene Zwischenbild dieselbe Größe hat wie die Bilder auf
den Photoschichten der Bildaufnahmeröhren.
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Die Umlenkung der von den dichroitischen Schichten reflektierten Teilstrahlen
in die Richtung der optischen Achsen der Bildaufnahmeröhren, die untereinander und
vorzugsweise mit der optischen Achse des Aufnahmeobjektivs parallel sind, kann durch
Spiegel oder Prismen erfolgen. Um die Ab-
messung der Farbfernsehkamera auch
in senkrechter Richtung bei übereinander in einer Ebene liegenden Bildaufnahmeröhren
soweit wie möglich zu verringern, ist es günstig, zumindest für die Umlenkung des
von einer dichroitischen Schicht reflektierten Teilstrahles ein Prisma zu verwenden,
das zwischen dem Vordersystem und dem entsprechenden Hintersystem angeordnet ist.
Dieses Hintersystem liegt dann bereits im Wege des umgelenkten Teilstrahles, und
seine optische Achse stimmt mit der der zugehörigen Bildaufnahmeröhre überein. Diese
Anordnung wird möglich durch die den Strahlengang verlängernden Wirkung des Glasweges
des Prismas.
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Eine weitere Verringerung des Abstandes von zwei Bildaufnahmeröhren
- und damit der Abmessung der Kamera in Richtung der durch die Bildaufnahmeröhren
bestimmten Ebene, bei senkrecht übereinander angeordneten Bildaufnahmeröhren der
Höhe der Kamera, läßt sich dadurch erreichen, daß das Prisma zum Teil in den Strahlengang
hineinragt, und zwar so weit, daß die Vignettierung nicht merklich zunimmt. Durch
eine Blende, welche auf der dem Vordersystem zugewendeten Fläche des Prismas angeordnet
sein kann, wird ein Teil des für die Bilderzeugung nicht benötigten Lichtstromes
ausgeblendet. Außerhalb der die gegenüberliegende Seite des Bildformates begrenzenden
Linie kann eine weitere Blende angeordnet sein, welche den für die Bilderzeugung
nicht benötigten Lichtstrom auch auf dieser Seite des Bildformates ausblendet. Die
letztgenannte Blende kann auf dem Träger der dichroitischen Schicht angeordnet sein,
welche den Teilstrahl in das Prisma reflektiert.
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Die Erfindung soll nunmehr mit Hilfe der ein Ausführungsbeispiel darstellenden
Figur näher erläutert werden. Die Figur zeigt einen Längsschnitt in einer durch
die Achse des Aufnahmeobjektivs und der Bildaufnahmeröhren bestimmten Ebene und
eine Vorderansicht einer Farbfernsehkamera gemäß der Erfindung.
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In dem Kameragehäuse 1 sind drei Bildaufnahmeröhren 2,
3, 4 in einer Ebene übereinander angeordnet. Auf der Innenseite der ebenen
Stirnflächen 5, 6, 7 der Bildaufnahmeröhren 2, 3, 4 sind Widerstandsphotoschichten
aufgebracht. Die Abtastung der auf die Photoschichten projizierten Bilder erfolgt
in bekannter, in der Figur nicht dargestellter Weise durch Elektronenstrahlen in
Zusammenwirken mit Ablenksystemen, und es ist angenommen, daß die i Fokussierung
der Elektronenstrahlen elektrostatisch erfolgt. Die Verwendung elektrostatisch fokussierter
Bildaufnahmeröhren ist deshalb günstig, weil der Raumbedarf für die außerhalb der
Röhre angeordneten Fokussierspulen bei elektromagnetisch fokussierten Bildaufnahmeröhren
entfällt; der Durchmesser der Bildaufnahmeröhren einschließlich ihrer Ablenksysteme
ist daher kleiner als bei elektromagnetisch fokussierten Bildaufnahmeröhren, und
die Röhren können dadurch näher aneinander angeordnet werden.
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Die Bildaufnahmeröhren mit den zugehörigen Ablenksystemen sind von
zylinderförmigen Ab-
schirmungen umgeben. Der Einfluß von homogenen Fremdfeldern,
z. B. des Erdfeldes auf die Bildaufnahmeröhren, wirkt sich wegen der parallelen
Anordnung der Bildaufnahmeröhren und der gleichen Lage der Bilder auf den Photoschichten
auf allen Bildaufnahmeröhren in gleicher Weise aus, so daß die Abschirmungen schwächer
und leichter ausgeführt sein können als bei anderer Lage der Bildaufnahmeröhren
bzw. der Bilder auf deren Photoschichten, was ebenfalls zu einer Verringerung des
Gewichtes der Farbfernsehkamera beiträgt.
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Das optische System der erfindungsgemäßen Farbfernsehkamera besteht
aus dem Aufnahmeobjektiv 8,
den Feldlinsen 9 und 10, einem in
der optischen Achse des Objektivs 8 angeordneten Vordersystem 11
und
je einem Hintersystem 12, 13, 14 für die Bildaufnahmeröhren 2,
3 und 4. Hinter dem Vordersystem 11 befindet sich die erste dichroitische
Schicht 15,
die in bekannter Weise auf einen transparenten Träger
16 aufgebracht ist. Die Ebene der dichroitischen Schicht 15 schließt
mit der optischen Achse des Objektes 8 und des Vordersystems 11 einen
Winkel von 521 ein. Die diehroitische Schicht 15
reflektiert den blauen
Spektralbereich des auftreffenden Lichtes. Das reflektierte blaue Licht wird an
der Fläche 17 des Prismas 18 in eine Richtung parallel zur optischen
Achse des Vordersystems 11 und des Objektivs 8 umgelenkt und gelangt
in das Hintersystem 14, dessen optische Achse mit der der Bildaufnahmeröhre 4 zusammenfällt.
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Das von der dichtroitischen Schicht 15 hindurchgelassene Licht
gelangt zu einer zweiten dichroitischen Schicht 21 auf dem transparenten Träger
22, die ebenfalls einen Winkel von 520 gegenüber der optischen Achse des
Vordersystems 11 und des Aufnahmeobjektivs 8 einschließt. Die dichroitische
Schicht 21 reflektiert den grünen Spektralbereich des Lichtes in das Vordersystem
12. Ein Spiegel 23 lenkt das aus dem Hintersystem 12 austretende Licht in
die Richtung der optischen Achse der Bildaufnahmeröhre 2 um, welche parallel zu
der Achse des Objektivs 8 und des Vordersystems 11 liegt.
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Der nach dem Durchtritt der dichroitischen Schichten 15 und
21 verbleibende Lichtanteil im roten Spektralbereich gelangt in das Hintersystem
13
in der optischen Achse des Vordersystems 11 und von diesem auf die
Photoschicht der Bildaufnahmeröhre 3 mit gleicher Achse.
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Vor den ebenen Frontplatten der Bildaufnahmeröhren können Konkavlinsen
zum Ausgleich der Bildfeldwölbung sowie gegebenenfalls Filter zur Farbkorrektur
angeordnet sein.
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Das Umlenkprisma 18 ragt zum Teil in den Strahlengang des Vordersystems
11 hinein, und zwar bis zur längeren Begrenzungslinie des abgetasteten Bildes
im nominierten Bildformat 3: 4. Der für die Bilderzeugung nicht benötigte
Teil des Lichtstromes außerhalb dieser Begrenzungslinie wird durch eine Blende
26 auf der Fläche 27 des Umlenkprismas 18
ausgeblendet. Die
Blende besteht aus einer undurchsichtigen lichtabsorbierenden Schicht auf der Fläche
27 des Prismas 18. In ähnlicher Weise wird der für die Bilderzeugung
nicht benötigte Teil des Lichtstromes
außerhalb der gegenüberliegenden
längeren Seite des Bildformates durch eine Blende 28 ausgeblendet, die auf
den Träger 16 der dichroitischen Schicht 15 angebracht ist. Eine weitere
Blende kann in der Zwischenabbildungsebene 30 angeordnet sein, welche das
Bildformat zumindest auf einer Schmalseite begrenzt.
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Die Vergrößerung der Weglänge durch das Prisma 18 für den von
der ersten dichroitischen Schicht 15
reflektierten Lichtanteil ermöglicht
die Anordnung des Prismas 18 zwischen dem Vordersystern 11 und dem
Hintersystern 14 und damit einen sehr geringen Abstand zwischen den Bildaufnahmeröhren
3 und 4 sowie den Hintersystemen 12 und 14 in Richtung senkrecht zur optischen
Achse.
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Das Vordersystern 11 und die Hintersysterne 12, 13,
14 sind handelsübliche Objektive vom gleichen Typ, z. B. Super-Kiptare 1,6/75
in Sonderfassung. Zwischen dem Vordersystern 11 und den Hintersystemen 12,
13, 14 verläuft der Strahlengang telezentrisch. Der Einfallswinkel auf die
dichroitischen Schichten 15 und 21 ist daher für alle Öffnungswinkel gleich
groß. Die optischen Wege zwischen dem Vordersystern 11 und jedem der drei
Hintersysteme 12, 13, 1.4 sind gleich lang, wobei, wie schon erwähnt, die
geometrische Weglänge zwischen dem Vordersystern 11 und dem Hintersystem
14 durch das Umlenkprisma 18 gegenüber der optisch wirksamen Weglänge vergrößert
ist.
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Das Aufnahmeobjektiv 8 erzeugt zwischen den Feldlinsen
9 und 10 ein reelles Zwischenbild des abzubildenden Objektes, das
durch die Systeme 11,
12, 13, 14 in gleicher Größe auf die Photoschichten
der Bildaufnahmeröhren 2, 3 und 4 abgebildet wird. Die Brechkraft der Feldlinsen
9 und 10 ist derart gewählt, daß die Austrittspupille des Objektivs
8 in dem Raum vor der diehroitischen Schicht 15 an einer solchen Stelle
abgebildet wird, daß die durch das Ob-
jektiv 8 und die Systeme
11, 12, 13, 14 bewirkte Vignettierung ein Minimum wird.
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Das Aufnahmeobjektiv kann ein Objektiv mit veränderbarer Brennweite,
eine sogenannte Vari-Optik, sein. Mit Vorteil kann das Aufnahmeobjektiv auswechselbar
ausgeführt werden. Bei Verwendung von Wechselobjektiven, deren Austrittspupillen
an verschiedenen Stellen liegen, ist es günstig, das Objektiv gemeinsam mit einer
Feldlinse, z. B. der Feldlinse 9,
auszuwechseln und diese hierzu mit dem Objektiv
zu vereinigen.
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Alle Objektive, Spiegel und auch die Röhren sind durch massive mechanischen
Teile miteinander verbunden. Das Gehäuse dient nur zur Abdeckung.
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Das Kameragehäuse 1 ist durch einen Tubus 29
verlängert,
in welchen das Vordersystem 11 zum größten Teil hineinragt. In dem Tubus
sind auch die Feldlinsen 9 und 10 untergebracht.
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Die zum Betrieb der Farbfernsehkamera benötigten elektronischen Bauelemente
werden mit Vorteil auf Schaltplatten untergebracht und in gedruckter Schaltung verbunden.
Die Schaltplatten können auf beiden Seiten der Bildaufnahmeröhren in parallelen
Ebenen zu der durch die optische Achse der Bildaufnahmeröhren bestimmten Ebene angeordnet
sein. Auf diese Weise läßt sich eine große Anzahl von Bauelementen ohne wesentliche
Vergrößerung der Abmessung der Kamera bezüglich ihrer Breite unterbringen. Eine
dieser Schaltplatten ist in der Figur angedeutet (31).