DE1924501A1

DE1924501A1 - Anordnung zur Zerlegung eines polychromatischen Bildes

Info

Publication number: DE1924501A1
Application number: DE19691924501
Authority: DE
Inventors: Allan William Bell
Original assignee: Rank Organization Ltd
Current assignee: Rank Organization Ltd
Priority date: 1968-05-13
Filing date: 1969-05-13
Publication date: 1969-11-20
Also published as: US3585282A; FR2008384A1; GB1232842A

Description

■ > Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

DiPL.-InG. H-WEICKMANNjDrPL-PHYS. Dr. K. FlNCKE

D1PL.-ING. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

NÄ

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

THE RAM ORGANISATION LIMITED,

11 Belgrave Road, London S.W.1, England

Anordnung zur Zerlegung eines polychromatischen

Bildes

Die Erfindung bezieht sich auf die Ableitung von Einzelbildern aus einem Primärbild und auf eine hierzu dienende Anordnung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie aus einem Primärbild eine Yielzahl von Einzelbildern abgeleitet v/erden kann.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe zum einen mit einer Anordnung zur Zerle'gung eines polychromätischen Bildes in eine Vielzahl von Einzelbildern mit unterschiedlichen 3?arb eigenschaft en e rf indungs gemäß dadurch, daß eine aus einem kohärenten Lichtleiterbündel gebildete Faseroptik-Bildtrennungseinrichtung vorgesehen ist, deren Lichtleiterfasern eingangsseitig in Gruppen angeordnet sind, welche je Einzelbild eine Faser umfassen, und/ausgangsseitig aus jeder

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Gruppe eine Lichtleiterfaser zur Bildung jeweils eines Bildes umfasst , und daß zur Steuerung der chromatischen Bildeigenschaften dienende chromatische Auswahleinrichtungen in Verbindung mit den Lichtleiterfasern zumindest eines der Einzelbilder bilden. Zum anderen v/ird die obige Aufgabe mit einer Anordnung zur Zerlegung eines polychromati schen Bildes in eine Vielzahl von Einzelbildern mit unterschiedlichen Farbeigenschaften erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine aus einem kohärenten Lichtleiterbündel ge-~ bildete laseroptik-Bildtrennungseinrichtung vorgesehen ist, daß eine Zerstreuungseinrichtung vorgesehen ist, die eine Zerlegung des polychromatischen Bildes in Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Farben und eine Projektion derartiger Lichtstrahlen auf die Lichteintrittsseite des Lichtleiterbündels bewirkt, und daß die Zerstreuungseinrichtung und die Lichtleiterfasern derart angeordnet sind, daß Lichtstrahlen mit ein und derselben Wellenlänge auf Lichtleiterfasern fallen, die ausgangsseitig zusammengefaßt sind und ein Einzel-Lichtbild mit der betreffenden vlellenlänge abr-' geben. -

In einer Farbfernsehkamera v/ird z.B. das mit Hilfe des Kaineraobjektives erzeugte Primärbild in eine Vielzahl von Einzelbildern aufgeteilt. Diese Einzelbilder können die Abgabe elektrischer Signale entsprechend den Rot-^G-rün- und Blaukomponenten des Primärbildes bewirken» Aus diesen Signalen v/erden die sogenannten Chrominanz- bzw. Farbartsignale und die Luminanz- bzw. Leuchtdichtesignale abgeleitet.

üblicherweise wird das Primärbild in seine-,einzelnen Komponenten mit Hilfe von Zwei-Farben-Spiegeln zerlegt, welche Lichtstrahlen unterschiedlicher Viellenlange zu ". verschiedenen Aufnahmeröhren hinleiten.

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•Die Zerlegung eines poly chromatischen Primärbildes erfolgt zweckmäßigerweise durch Verwendung einer Faseroptik-Bildtrennungseinrichtung.

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend an verschiedenen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Fig. 1 zeigt schematisch eine Farbfernsehkamera mit einer einfachen Ausführungsform einer eine Faseroptik-Bildtrenneinrichtung verwendenden Bildzerlegungsanordnung. Fig. 2A, 2B und 2C zeigen die eingangsseitige und ausgangsseitige Anordnung der Bildtrenneinrichtung gemäß Fig. 1. Fig. 3 zeigt detailliertereine BiIdtrennungsanordnung mit " eine)? Bildzerlegungseinrichtung.

Fig. 4A, 4-B und C zeigen die eingangsseitige und ausgangsseitige Anordnung der Bildzerlegungseinrichtung gemäß Fig. 3· Fig. f?A_f 5B und 5C zeigen die eingangsseitige und ausgangseeitige Anordnung der in S¹Ig. 3 dargestellten Bildaufteilungseinrichtung·

Fig. 6 veranschaulicht eine Wellenlängen-MultiplexanordnunG, die in Verbindung mit einer oder mehreren der dargestellten Faseroptik-Komponenten benutzt werden kann.

In Fig. 1 ist eine Farbfernsehkamera 1 durch gestrichelte Linien angedeutet. Eine Objektivlinse 2 dient zur Aufnahme i eines Gegenstands 31 von welchem ein polychromatisches Primärbild auf der Vorder- oder Eintrittsseite einer Bildaufteilungseinrichtung M- abgebildet wird. Diese Bildaufteilungseinrichtung M- besteht aus einer Vielzahl von Lichtleitern. An den drei Austrittsseiten 5» 6 und 7 der Bildaufteilungseinrichtung 4 entstehen verkleinerte Bilder. lieben den Ausgangseeiten der Bildaufteilungseinrichtung 4 sind in die Wege der Lichtstrahlen Farbfilter 8, 9 und 10 eingefügt , und zwar ein Äot-jGrün- und Blaufilter. Mit Hilfe von drei weiteren Linsen 11,12 und 13 werden das Hot- Blau- und Grünbild jeweils auf

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eine Aufnahmeplatte 14-, 15 und 16 von Aufnahmeröhren 17» 18 und 19 fokussiert, welche entsprechende elektrische Signale abgeben. Die Ausgangssignale der Aufnahmeröhren werden Umsetzschaltungen 20 zugeführt, in welchen die Farbart- und Leuchtdichtesignale gewonnen werden. Der Aufbau der Bildaufteilungseinrichtung ist in Fig. 2A bis 20 verdeutlicht. Die Bild-Eintrittsseite der Bildaufteilungseinrichtung besteht aus einer Matrix von Gruppen dreier Lichtleiter, Dabei führt jeweils ein Lichtleiter jeder Gruppe zu einer der Austrittsseiten der Bildauft'eilungseinrichtung hin. Auf, diese V/eise wird auf der betreffenden Austrittsseite ein kohärentes verkleinertes Lichtbild des auf der Eintrittsseite abgebildeten Lichtbildes erzeugt. Die Lichtleiter können dabei entweder fest oder flexibel ausgebildet sein. Flexible Lichtleiter besitzen jedoch den Vorteil, daß die Lage des Abgabe-Bildes leicht eingestellt werden kann.

Das oben beschriebene einfache System besitzt den Nachteil, daß sein Wirkungsgrad lediglich ein Drittel des Wirkungsgrades eines geradlinigen Zwei-Farben-Spiegelsystems ist, und zwar auf Grund der Verkleinerung der Bildgröße in der Bildaufteilungseinrichtung. Dieser Nachteil kann jedoch durch Verwendung der in Fig. 3 näher dargestellten Anordnung überwunden v/erden.

In diesem Fall dient in einer Kamera 31 eine Objektivlinse 32 zur Aufnahme eines Gegenstands 33, von welchem die betreffende Objektivlinse ein Primärbild auf der Vorderseite 3^ einer Bild-Zerlegungseinrichtung 35 abbildet. Das zerlegte Bild wird zur Rückseite 36 hin übertragen, an der es in einzelne Bänder zerlegt, wird. Das zerlegte Bild wird dann auf die Vorderseite einer Bild-Trenneinrichtung fokussiert. Hierzu dient ein Zerstreuungselement, das die

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Linsen 38 und 39 und ein Prisma 40 umfaßt. Die Zerstreuung , dient dazu, der Rot- Grün- und Blaukomponente des jeweili- -gen Bildes entsprechende zerlegte Bilder zu erhalten. Die die Bild-Aüfteilungseinrichtung 37 bildenden Lichtleiter sind in Gruppen von drei Bändern an der Eintritts- oder Vorderseite 41 unterteilt. Ein Band jeder Gruppe dient zur Abgabe jeweils eines der drei getrennten Bilder an den Abgabeflächen 42, 43, 44. Wie bei dem zuvor betrachteten !"all erzeugen die einem Rot-, Grün- und Blaufilter 48, 49, 50 nachgeordneten Linsen 45, 46 und 47 Bilder auf den Aufnahmeflächen von Aufnahmerähren 51 j 52, 53· Die von diesen Aufnahmeröhren abgegebenen Ausgangssignale werden einer Schaltung 54 zugeführt, welche die Ifarbart- und Leuchtdichtesignale abgibt.

In Fig. 4A, 4B und 4C ist die Bild-Zerlegseinrichtung 35 näher dargestellt. Auf der Eintrittsseite 34 sind die Enden der erfaßten Lichtleiter in Bändern 61 angeordnet. Auf der Austrittsseite 36 sind diese Bänder voneinander getrennt, und zwar um einen Trennungsabstand, der zumindest gleich dem Zweifachen ihrer Breite ist. Dies ermöglicht, den Wirkungsgradverlust der in i*ig. 1 dargestellten einfachen Anordnung zu vermeiden. Erzielt wird dies durch die Verwendung des Zerstreuungselementes, das so angeordnet ist, daß das Bild jedes Bandes auf der Rückseite der Bild-Aufteilungseinrichtung spektral über das Dreifache seiner Breite ausgebreitet wird* Im Zusammenhang mit der Bild-Aufteilungseinrichtung wird eine Bild-Zerlegungsanordnung mit dem aus Pig. 5A, 5B und 5ß ersichtlichen Aufbau verwendet. An der Eintritts seite 41 der Enden der Lichtleiter 41 sind diese in Bändern mit Gruppen von jeweils drei Lichtleitern angeordnet. Das auf der BiId-Aufteilungs-Ausgangsseite erzeugte Bild jedes Bandes ist? dabei so angeordnet, daß es gerade diese Bänder überdeckt,! und zwar auf Grund der Spektralstreuung des.

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Damit enthält jedes dritte Band die Rotkomponenten des Bildes, und^afesem Band benachbarten Bänder enthalte» die Grün- und Blaukomponenten des Bildes. Die Lichtleiter sind im weiteren so angeordnet, daß sie ausgangsseitig in drei Abgabeseiten 42, 43 und 44 zusammengefaßt sind, deren jede mit jedem dritten Band gekoppelt ist und zur Darstellung eines roten, grünen bzw. blauen Bildes dient. Da mit dieser Anordnung ohnehin eine Farbtrennung erfolgt, ist es nicht unbedingt notwendig, noch Filter vorzusehen· Die Verwendung von Filtern kann jedoch erwünscht sein, um die Trennungseigenschaft jedes Bildes zu modifizieren.

Um die Auflösung bei jeder der betrachteten Anordnungen zu steigern, kann ein Wellenlängen-Multiplexverfahren in Verbindung mit irgendeiner der Faseroptikkomponenten angewandt werden. Eine hierfür geeignete Zusatzanordnung ist in Fig. 6 angedeutet. Diese Anordnung enthält ein Zerstreuungselement 61, das zv/ei Linsen 62 und 63 und ein Durchsichtprisma 64 enthält. Dadurch werden die Bildpunkte vor Eintritt in das Faseroptikelement 65 in ein Spektrum zerlegt",. Die . Folge dieser Maßnahme ist, daß jeder Bildpunkt nachjäem Multiplexprinzip auf einer Wellenlängen-Basis über eine Anzahl von Fasern übertragen wird. Am Ausgang des Faseroptikelementes 65 ist ein komplementäres Zerstreuungselement 66 angeordnet, das ein weiteres Prisma 67 und zwei Linsen 68, 69 enthält* Diese Anordnung bewirkt eine Umkehrung der Streuung des austretenden Bildes» Demgemäß hat eine gebrochene F4ser nicht die Zerstörung eines Bildpunktes zur Folge, sonej-ern lediglich eine Änderung der Farbe einer Anzahl von Fiinkten, Dies bringt eine höhere Auflösung mit . sich. i i

Bei der awe
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it en Ausfiihrungsform der Anordnung dürfte erein, daß die Ebene, in der der Multiplexbetrieb

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erfolgt, senkrecht zu der Ebene verlaufen muß, in der die Streuung vorgenommen wird, damit der Wirkungsgrad BiId-Trennungseinrichtung gesteigert wird.

Obwohl die beschriebene Anordnung derart aufgebaut ist, daß lediglich drei Ausgangsbilder erhalten werden, dürfte einzusehen sein, daß durch einfache Modifikationen jede gewünschte Anzahl an Ausgangsbildern erhältlich ist. Bei einer komplizierteren Ausführungsform ist der Abstand der Schichten auf der Ausgangsseite der Trenneinrichtung gleich MD. Hierin bedeutet M die Vergrößerung des Linsensystems, und D ist die Größe der Grund-Periodeneinheit auf der Eintrittsseite der Bild-Trenneinrichtung.

Gesonderte Filter brauchen nicht benutzt zu werden, da z.B. Lichtleiter mit unterschiedlichen Übertragungseigenschaften für unterschiedliche Bilddarstellungen verwendet werden können.

Der Durchmesser der Fasern in der Trenneinrichtung wird durch die geforderte Wellenlängen-Wahl und Auflösung bestimmt*

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Claims

Patentansprüche

1. Anordnung zur Zerlegung eines polychromatischen Bildes in eine Vielzahl von Einzelbildern mit unterschiedlichen Earbeigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus einem kohärenten Lichtleiterbündel gebildete Faseroptik-Bildtrennungseinrichtung (4,37) vorgesehen ist, deren Lichtleiterfasern eingangsseitig in Gruppen angeordnet sind, welche je Einzelbild eine Faser umfassen, und die ausgangsseitig aus jeder Gruppe eine
Lichtleiterfaser zur Bildung jeweils eines Bildes um-

ψ faßt, und daß zur Steuerung der chromatischen Bildeigenschaften dienende chromatische Ausv/ahleinrichtungen (8,9,10;58,39,40) in Verbindung mit den Lichtleiterfasern zumindest eines der Einzelbilder bilden.

2. Anordnung zur Zerlegung eines polychromatischen Bildes in eine Vielzahl von Einzelbildern mit unterschiedlichen Farbeigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus einem kohärenten Lichtleiterbündel gebildete Faseroptik-Bildtrennungseinrichtung (4,37) vorgesehen ist, daß eine Zerstreuungseinrichtung (38,39,40) vorgesehen ist, die eine Zerlegung des polychromatischen

k Bildes in Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Farben

und eine Projektion derartiger Lichtstrahlen auf die
Lichteintrittsseite des Lichtleiterbündels bewirkt,
und daß die Serstre'uungseinrichtung und die Lichtleiterfasern derart angeordnet sind, daß Lichtstrahlen mit ein und derselben Wellenlänge auf Lichtleiterfasern fallen, die ausgangsseitig zusammengefaßt sind und ein Einzel-Lichtbild mit der betreffenden Wellenlänge abgeben.

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3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern eingangsseitig in Schichten (R,G,B) angeordnet sind und daß die Zerstreuungsanordnung (JS,39j40) derart angeordnet ist, daß die Lichtstrahllinien quer zur Zerstreuungsrichtung verlaufen, so daß die Lichtstrahllinien mit ein und derselben Wellenlänge auf ausgangsseitig zusammengefaßte Faserschichten (R,G,B) fallen.

4. Anordnung nach Anspruch J₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstreuungsanordnung (33,39*40) eine Bildzerlegungseinrichtung (35) enthält, die das polychromatische Bild in Linien (61) zerlegt, die in einer ς-uer zur Zerlegungsrichtung verlaufenden Richtung voneinander versetzt sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildzerlegungseinrichtung (35) in Schichten angeordnete optische Lichtleiterfasern enthält.

6.. Anordnung nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstreuungsanordnung (38,39,40) ein Prisma (40) .enthält, das die aus der Bildzerlegungseinrichtung (35) austretenden Lichtstrahllinien entsprechend unterschiedlichen Wellenlängen aufteilt.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß l'/ellenlängen-Multiplexeihrichtungen'(61,66) der Bildzerlegungseinrichtung (35) zugeordnet sind.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7₅ dadurch (•ekennzeichnet, daß auf der Bildaustrittsseite der

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optischen Fasergruppen optische Eiltereinrichtungen (8,9,1.0;48,49,50) vorgesehen sind, die zur Ausfilterung von nicht eine jeweils gewünschte Wellenlänge besitzendem Licht dienen.

9· Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Fasern flexibel sind.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlängen—Multiplexein— richtung (61,66) der optischen Bildtrenneinrichtung (4,37) zugeordnet ist.

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