DE2011326C3

DE2011326C3 - Color-splitting prism system for a color television camera

Info

Publication number: DE2011326C3
Application number: DE19702011326
Authority: DE
Inventors: Sing Liong Eindhoven Tan (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1969-03-25
Filing date: 1970-03-10
Publication date: 1977-05-18

Description

Die Erfindung bezieht sich au^f ein farbspaltendes Prismensystem für Farbfernsehkameras, das dichroitische Schichten und mindestens einen Luftspalt enthält, wobei die dichroitischen Schichten mit einer Ebene senkrecht zur optischen Achse Winke! von weniger als 30° einschließen, welche Schichten von den das Prismensystem durchlaufenden Lichtstrahlen nacheinander getroffen werden, wobei an der betreffenden Schicht Licht eines bestimmten Wellenlängenbereichs reflektiert wird.The invention relates au ^f a color-splitting prism system for color television cameras, the dichroic layers, and at least one air gap, said dichroic layers having a plane perpendicular to the optical axis angle? of less than 30 °, which layers are struck by the light beams passing through the prism system one after the other, with light of a certain wavelength range being reflected on the layer in question.

Aus der USA.-Patentschrift 3 202 039 ist ein derartiges Prismensystem bekannt, bei dem das einfallende Licht ein erstes Prisma durchläuft, das auf der Rückseite mit einer dichroitischen Schicht versehen ist, die Licht in einem ersten Wellenlängenbereich, z. B. blaues Licht, reflektiert. Das diese dichroitische Schicht passierends Licht durchläuft ein zweites Prisma, das auf der Rückseite mit einer dichroitischen Schicht versehen ist, die nur Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich, z. B. rotes Licht, reflektiert. Nach Durchgang durch die beiden dichroitischen Schichten ist eine dritte Komponente des einfallenden Lichts, und zwar die grüne Komponente, übrig geblieben. Das reflektierte blaue und das reflektierte rote Licht treten, nach Reflexion an einer total reflektierenden Schicht, z. B. einem Luft-Glas-Übergang, aus den Prismen heraus. Die aus dem Prismensystem heraustretenden blauen, roten und grünen Lichtkomponenten können dann verschiedenen Aufnahmeröhren zugeführt werden, wie dies ζ B. in einer Farbfernsehkamera der Fall ist.Such a prism system is known from US Pat. No. 3,202,039, in which the incident Light passes through a first prism, which is provided with a dichroic layer on the back is, the light in a first wavelength range, z. B. blue light, reflected. That this Dichroic layer passing light passes through a second prism, which is on the back with a dichroic layer is provided which only absorbs light in a second wavelength range, e.g. B. red light, reflected. After passing through the two dichroic layers, there is a third component of the incident light, namely the green component, is left over. The reflected blue and that reflected red light occurs after reflection on a totally reflective layer, e.g. B. an air-glass transition, out of the prisms. The blue, red and green light components can then be fed to different pickup tubes like this ζ B. is the case in a color television camera.

In einer derartigen Kamera werden oft Röhren vom »Plumbikon«-Typ als Aufnahmeröhren ver-In Fig. 1 stellen die Kurven 1, 2 und 3 die angestrebten relativen spektralen Empfindlichkeitsverteilungen der drei Farbkanal·= rot, grün und blau (R, G, B) in einer Farbfernsehkamera mit »Plumbik'one-Röhren dar. Unter »Kanal« ist ein Lichtweg zu verstehen, der eine dichroitische Schicht und diejenige Aufnahmeröhre enthält, die vom Licht einer an dieser Schicht reflektierten Wellenlänge getroffen wird. Die Kurve 4 der F i g. 1 stellt die spektrale Empfindlichkeitskurve der »Plumbikon«-Röhre für eine Farbtemperatur von 3200K dar. Wäre die Farbenspaltung in der Fernsehkamera ideal, so hätten infolge des Verlaufs der spektralen Empfindlichkeitskurve 4 des »Plumbikons« die spektralen Empfindlichkeitsverteilungen der drei Kanäle/?, G,B einen Verlauf entsprechend den Kurven 5, 6 und 7, wobei die Kurve 6 mit der Kurve 2 zusammenfällt. Es tritt also eine sehr ungleichmäßige Verteilung über die Kanäle auf. Die durch die Kurven 5,6 und 7 und durch die Abszisse des Koordinatensystems begrenzten Flächen sind einander keineswegs gleich In der Praxis stellt sich heraus, daß der steile Abfall der idealen Kurven 1, 2 und 3 sich nicht mit dichroitischen Schichten verwirklichen 'äßt, wodurch auch nicht die für das »Plumbikon« idealen Kurven 5, 6 und 7 erzielt werden können. Um dennoch den gewünschten Kurvenverlauf zu erhalten, werden auf den Prismen Absorptionsfilter angebracht. Da diese Filter aber nicht verlustfrei sind, müssen die Kurven 1,2 und 3, und somit auch die für das »Plumbikon« idealen Kurven 5, 6 und 7, durch Kurven ersetzt werden, deren Maxima niedriger liegen. Namentlich im blauen Kanal sind die Verluste groß, da, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, das Filter 29 in diesem Falle das parasitäre Bild 34, das infolge der Reflexion an dem Luft-Glas-Übergang im Luftspalt 25 auftritt, unterdrücken muß. Die spektrale Empfindlichkeitsverteilung für den blauen Kanal entspricht dann einer Kurve 10, deren Maximum erheblich niedriger als das der Kurve 7 liegt.In such a camera tubes of the "plumbicon" type are often used as receiving tubes. In FIG. 1, curves 1, 2 and 3 represent the desired relative spectral sensitivity distributions of the three color channels = red, green and blue (R, G, B ) in a color television camera with »Plumbik'one tubes«. The term »channel« is to be understood as a light path that contains a dichroic layer and the receiving tube that is hit by the light of a wavelength reflected on this layer. Curve 4 of FIG. 1 shows the spectral sensitivity curve of the »plumbicon« tube for a color temperature of 3200K. If the color splitting in the television camera were ideal, the spectral sensitivity distributions of the three channels / ?, G, B a course corresponding to curves 5, 6 and 7, curve 6 coinciding with curve 2. There is therefore a very uneven distribution over the channels. The areas delimited by curves 5, 6 and 7 and by the abscissa of the coordinate system are by no means equal to one another. In practice, it turns out that the steep slope of the ideal curves 1, 2 and 3 cannot be realized with dichroic layers, as a result of which Nor can curves 5, 6 and 7, which are ideal for the »Plumbikon«, be achieved. In order to still obtain the desired curve shape, absorption filters are attached to the prisms. However, since these filters are not loss-free, curves 1, 2 and 3, and thus also curves 5, 6 and 7, which are ideal for the "plumbicon", must be replaced by curves whose maxima are lower. The losses are particularly high in the blue channel, since, as shown in FIG. 2, the filter 29 must in this case suppress the parasitic image 34 which occurs as a result of the reflection at the air-glass transition in the air gap 25. The spectral sensitivity distribution for the blue channel then corresponds to a curve 10, the maximum of which is considerably lower than that of curve 7.

Statt der idealen Kurven 1, 2 und 3 werden in der Praxis in einer Farbfernsehkamera mit einem farbenspaltenden Prismensystem für die relativen spektralen Empfindlichkeitsverteilungen der drei Kanäle R, G, B die Kurven 8, 9 bzw. 10 erhalten. Die Unterschiede zwischen den Kurven 1, 2 und 3 und den Kurven 8. 9 und 10 werden also herbeigeführt durch: die spektralen Empfindlichkeitskurven der »Plumbikon«-Röhren,Instead of the ideal curves 1, 2 and 3, curves 8, 9 and 10 are obtained in practice in a color television camera with a color-splitting prism system for the relative spectral sensitivity distributions of the three channels R, G, B. The differences between curves 1, 2 and 3 and curves 8, 9 and 10 are thus brought about by: the spectral sensitivity curves of the »plumbicon« tubes,

die nicht-idealen Reflexionskurven der dichroitischen Schichten,the non-ideal reflection curves of the dichroic layers,

die nicht-verlustfreien Absorptionsfilter.
In der Praxis hat sich herausgestellt, daß, wenn der Photostrom für eine Röhre vom »Plumbikon«- Typ für weißes Licht auf 100 % gesetzt wird, in rotem Licht 12⁰O. in grünem Licht 24 °/o und in blauem Licht 9 "/₀ Stromanteil verbleibt, so daß die Signalausbeute des einfallenden Lichts nur 45 %> ist. Außer der niedrigen Ausbeute gibt es noch den Nachteil, daß die drei Aufnahmeröhren verschiedene Arbeitspunkte haben. Der Arbeitspunkt ist ein Punkt, der auf der Kurve liegt, die den Photostrom als Funktion der Beleuchtungsstärke darstellt, welcher Punkt durch die maximal zu erwartende Luminanz bestimmt wird. Infolge der verschiedenen Arbeitspunkte haben die drei Aufnahmeröhren verschiedene Trägheiten. Dadurch werden bei der Aufnahme sich bewegender Gegenstände gefärbtethe non-lossless absorption filters.
In practice it has been found that when the photocurrent for a tube of the "Plumbikon" - set type of white light to 100% in red light 12 ⁰ O. green light 24 ° / o and blue light 9 " / ₀ current component remains, so that the signal yield of the incident light is only 45%. Besides the low yield, there is also the disadvantage that the three pick-up tubes have different operating points. The operating point is a point on the curve that represents the Photocurrent as a function of illuminance, which point is determined by the maximum expected luminance. As a result of the different working points, the three pickup tubes have different inertia

_st :_che erhalten. Dies ist namentlich für den blauen Ka- -1 störend auch weil das »Plumbikon« statistisch ^, diesem Kanal oft kein oder wenig Licht emp-Sn? Sfenale in denen die blaue Komponente des Spektrums klein ist, treten ja oft auf. Das betreffende _st : _che received. This is particularly disruptive for the blue box, also because the "plumbicon" statistically ^, this channel often no or little light emp-Sn? Sfenals in which the blue component of the spectrum is small often occur. That in question

Xbikon« weist dann eine zusätzliche TrägheitXbikon «then exhibits an additional indolence

On Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lichtausbeute zu verbessern und die Arbeitspunkte der Aufnahmeröhren aneinander anzugleichen, so % größere Trägheitsunterschiede vermieden werdurchläuft, das direkt auf dem zweiten Prisma festgekittet ist. Weil die spektralen Empfindlichkeiten der betreffenden Aufnahmeröhren in Vereinigun_o mit der selektiven Wirkung der farbenspaltenden Schichten nicht völlig gemäß den erwünschtenι Kurven verlaufen, sind Korrekturfilter 29, 30 und 31 an_gebracht. Derartige Filter haben den Nachteil einer On invention has for its object to improve the light efficiency and equalize the operating points of the pick-up tubes to each other, so werdurchläuft avoided% greater inertia differences, which is cemented directly on the second prism. Because the spectral sensitivities of the respective pick-up tubes in Vereinigun _o with the selective effect of the color-splitting layers do not extend completely in accordance with the erwünschtenι curves, correction filters 29, 30 and 31 are _brought to. Such filters have the disadvantage of a

niedrigen Signalausbeute ^de' ^ei£^falle°J™*S_aue In dem Prismensystem nach Fi g 3 wireI die= blauelow signal yield ^de ^'ei £ ^trap ° J ™ * S _aue In the prism system to fi g 3 wireI the blue =

„ Komponente des ff^^fJl^S "Component of the ff ^^ fJl ^ S

Mit einem Prismensystem der eingangs erwähnten Ärtwird dies erreicht, wenn gemäß der Erfindung S i zusätzliche, in mindestens einem läuft den Luftspalt 45 und fällt dann auf die teil· weise reflektierende auf der Seite 49 de j™^s^ angebrachte Schicht. Die von /er d.chroiüschenWith a prism system of the type mentioned at the outset, this is achieved if, according to the invention, S i additional air gap 45 runs in at least one and then falls on the partially reflective layer attached to ^{side 49 of the j ™ s ^.} The von / er d.chroiüschen

^S Durch die Art der Farbteilung werden an den einzelnen Ausgängen erheblich stärkere Lichtströme erhalten· diese aber enthalten nicht nur die betreffende f S5S5SS=S? ^S Due to the type of color division, considerably stronger luminous fluxes are obtained at the individual outputs · but these do not only contain the relevant f S5S5SS = S?

Licht, z. B. 10 »/0 Licht «r juswam _refle£_tierend Light, e.g. B. 10 "/ 0 light" r juswam _refle £ _tierend

Blau, wenn die Schicht zu 10 /0 neutralBlue if the layer is 10/0 neutral

ist.is.

SSsHIaASSsHIaA

für »Blau« kann dann z. B. auch noch ein Teil !,Weiß« zugeführt werden. Auch kann der-Aufnahmeröhre für »Rot« noch em TeH »Grün« zu-for "blue" z. B. also a part !, White «. Can also use the pickup tube for »red« add TeH »green« to

Si£Sn wird eine größe, Gleichheit der Arbeitspunkte der Röhren erhalten. Auch werden die Trägheiten einander genauer g eich gemacht, und zwar gleich der kleinsten Trägheit.Si £ Sn becomes a size, equality of Preserve the working points of the tubes. Also be the indolence is made more exactly equal to one another, and that equal to the smallest indolence.

Mithilfe einer hnearen Matrix weider»dann aus den Signalen der Aufnahmeröhren m den Kanälen A, S und C einfach wieder die Signale erhalten werden die in Jen Aufnahmeröhren der Kanäle R, G und ßWith the help of a similar matrix, the signals from the signals from the pick-up tubes in channels A, S and C are then simply obtained again that are in the pick-up tubes of channels R, G and ß

ausbeute gesteigen wir_ Koordinatensystemsyield we increase_ coordinate system

£j^ Si^grtto^S» ™ _{durch die} Kurve 10 begrenzte^Flache g^^ ^^£ j ^ Si ^ grtto ^S » ™ _{bounded by} curve 10 ^ area g ^^ ^^

rung ^^au^hl.ch auf Kosten der d^die Kurve: 6 h« ^J™^ _Worten, _die Zunahme Flache ^^J^ _{mit der Abna}hme des grünen des b auen «g™» 8 d Afherohretion ^^ au ^ hl.ch at the expense of the d ^ the curve : 6 h « ^ J ™ ^ _words , _the increase in area ^^ J ^ _{with the decrease} in the green of the building« g ™ »8 d Afherohre

^J^ _{mit der Abna}hme de g ^ J ^ _{with the} decrease de g

des b auen «g™» 8 _rbeitspunkt der Aufnahmerohreof the building «g ™» 8 _{working points of} the receiving tubes

Signals einher ^rbeuspun ^^^ _für Signals hand in hand ^ rbeuspun ^^^ _for

fur »Blau« kommt α _{daß die Trägheit} for "blue" comes α _{that inertia}

"rtier« egen ι _wird "rtier« egen ι _will

_r ^m _{Uchtstarke auf} der Aufnahme- _r ^m _{ight strong on} the recording

Zeichnung näher erläutert, in der _hpkannten Drawing explained in more detail in the _hpknowledge

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines bekanntenFig. 2 shows an embodiment of a known

farbenspaltenden Prismensystems zeigt. ^und shows the color-splitting prism system. ^and

Fig. 3 eine Ausführungstorm e.nes derartigen3 shows an embodiment of this type

Systems nach der Erfindung darstelltSystem according to the invention represents

In Fig. 2 wird die blaue Komponente des überIn Fig. 2, the blue component of the over

das Objektiv 20 einfallenden Lichts 3 vor. to a«Jthe lens 20 incident light 3 before. to a «J

der vom Objektiv abgekehrtenι Seiteidos.1the side idos. 1 turned away from the lens

Schicht, durchläuft den Luftspalt 25 und ir.tt in das zweite Prisma U ein. Auf der vom Orm-kuv abge^ kehrten Seite dieses Prismas befinde sich eine dichroitische Schicht 26, die nur ro es XwYiX refleküert. Von dem auf das farbenspaltend. Prismen- ?ξ «SSLayer, passes through the air gap 25 and ir.tt into the second prism U. On the side of this prism facing away from the Orm-kuv there is a dichroic layer 26 which only reflects ro es XwYiX. Color-splitting from that to that. Prism? Ξ «SS

Seht zu W> ,, neutral reflektierend ist, empfangt Schic* ζ U , _{>Roi<<
außer rotem L]cht} Look at W> ,, is neutrally reflective, receive Schic * ζ U, _{> Roi << except red L] cht}

d e Au η urned e outside urn

_M .α mKh^ . »■ _{den Scmchten} brauchen _M .α mKh ^. »■ need _{the scoundrel}

» e ¹^^{1 WL} Oberfläche reflektierend zu»E ¹ ^ ^{1 WL} surface reflective too

n.cht über in« g _{eine durchsichtlge} Not over in _{a see-through}

, _auf der kleine reflektierende gS^gebracht sind, derart, daß z.B. 10 «/0 d^^uf die« Schich, auffallender, Lichts reflekt.ert, _on which small reflective gS ^ are placed, in such a way that e.g.

wird _{e reflektierenden} Schich-a _reflective layer

iS_ntotehen. daß be, einer bestimmten ^^^_{uft lts 7wei} Bilder auf die Aufnahme-B.eite des P _{Der gege}nse,t,ge AbstandiS _n totehen. that there is a certain ^^^ uft _{lts 7 two} images on the recording side of the P _The opposite, t, ge distance

rohre pronz _durch ^ _ßreite des Luftspaltstubes pronz _{through the} _{width of} the air gap

ϊ Dieser Nachteil kann dadurch behobenϊ This can remedy this disadvantage

werden, daß der Luftspalt derart schmal gewählt wird, daß die Bilder, die durch Reflexionen an der teilweise reflektierenden Schicht und an der dichroitischen Schicht entstehen, einander derart nahe liegen, daß das System sie nicht mehr voneinander unterscheiden kann und sie als ein einziges Bild wahrnimmt.be that the air gap is chosen so narrow that the images caused by reflections on the partially reflective layer and arise at the dichroic layer, are so close to each other, that the system can no longer distinguish them from one another and see them as a single image perceives.

Versuche haben ergeben, daß durch die An gung zweier zu 10 % neutral reflektierender Sei ten der in Strom umgesetzte Lichtanteil bei
ernndungsgemäßen Vorrichtung auf 75 °/e geste werden kann, was eine erhebliche Verbesserur im Vergleich zu der Ausbeute von 45 % be kannten Vorrichtungen.Tests have shown that by adding two 10% neutrally reflecting Be th the portion of light converted into electricity
According to the device can be geste to 75 ° / e, which is a considerable improvement compared to the yield of 45% be known devices.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Color-splitting prism system for color television cameras, which contains dichroic layers and at least one air gap, the dichroic layers enclose angles of less than 30 ° with a plane perpendicular to the optical axis, which layers are hit one after the other by the light rays passing through the prism system, with the relevant layer light of a certain wavelength range is reflected, characterized in that at least one additional layer is provided which is partially reflective in at least one other spectral range and is applied to a surface (49, 50) located behind the air gap (45, 47), and that a linear matrix is provided which forms the signal (R, G, B) corresponding to the respective color component from the sum signal of the pick-up tubes (A , 5, C).

2. Color-splitting prism system according to claim 1, characterized in that said Layer of a transparent layer with light-reflecting areas applied thereon consists.

3. Color-splitting prism system according to claim 1 or 2, characterized in that the mentioned layer is neutrally reflective.