DE2118565C3

DE2118565C3 - Linsensystem für eine Farbcodierkamera

Info

Publication number: DE2118565C3
Application number: DE2118565A
Authority: DE
Inventors: Albert Palo Alto Calif. Macovski (V.St.A.)
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1970-04-17
Filing date: 1971-04-16
Publication date: 1974-02-14
Also published as: DE2118565B2; JPS529094B1; CA937090A; FR2086146A1; DE2118565A1; GB1363702A; US3641255A; FR2086146B1; GB1363701A

Description

Die Erfindung betrifft ein Linsensystem für cine Farhcodierkamera mit einem lichtempfindlichen Medium, auf das durch ein Objektiv ein Objekt projiziert wird, mit einem Farbcodierfilter, das zwei aus ersten bzw. zweiten farbigen lichtdurchlässigen Streifen gebildete-Gitter aufweict, die jeweils eine relativ grobe Teilung haben und im Strahlenweg zwischen dem Objektiv und dem lichtempfindlichen Medium angeordnet sind, und mit einer Abbildungseinrichtung, weiche das vom Objekt kommende Licht auf dem Medium, getrennt in Komponenten zweier Spektralbereiche, abbildet, die durch die lichtdurchlässigen Streifen des ersten bzw. des zweiten Gitters des Filters codiert sind. Insbesondere betrifft die Erfindung ein wechselwirkungsfreies Schattierungssystem zum Abbilden der Streifen eines Farbcodierfilters auf einem lichtempfindlichen Medium.

Es ist bekannt, daß man mit einem im Strahlengang einer Kamera angeordneten Farbcodierfiltek das von einem Objekt kömmende Licht in sein.; Grundfarben zerlegen und dadurch codieren kann. Dieses codierte Licht kann dann auf einem Schwarzweißfilm aufgezeichnet und später für die farbige Wiedergabe des Objektes decodiert werden, oder es kann auf der lichtempfindlichen Elektrode der Aufnahmeröhre einer Schwarzweiß-Fernsehkamera abgebildet werden, wodurch Farbinformations-Videosignale erzeugt werden, die decodiert und zur Wiedergabe des Farbbildes des Objektes in einem Fernsehempfänger verwendet werden können.

Das Farbcodierfilter kann ein erstes Gitter (in Form eines Streifenrasters) aus parallelen, abwechselnd transparenten und farbigen Streifen einer ersten Farbe sowie ein ihm überlagertes zweites Gitter mit parallelen, abwechselnd transparenten und farbigen Streifen einer zweiten Farbe aufweisen. Für die farbigen Streifen können beispielsweise Grundfarben, wie Rot und Blau, oder auch subtraktive Farben, wie Zyan und Gelb gewählt werden. Letztere haben insofern einen besseren Wirkungsgrad, als die Gesamtlichtdurchlässigkeit besser ist und die gesamte Filterfläche sowohl für die Farbcodierung als auch zum Erzeugen von Leuchtdichte- oder Helligkeitssignalen benutzt werden kann.

Als Farbcodierfilter, dessen Streifen substraktive Farben haben, eignet sich ein Filter, wie es in der USA.-Patentschrift J 378 633 beschrieben ist. Ein solches Filter besitzt ein erstes Gitter aus abwechselnd zyanfarbigen und transparenten Streifen sowie ein zweites Gitter aus abwechselnd gelben und transparenten Streifen. Die beiden Gitter sind einander derart überlagert, daß die Streifen des einen Gitters mit denjenigen des zweiten Gitters einen Winkel von ungefähr 45° bilden. Bei dem aus der genannten Patentschrift bekannten Filter haben die Streifen beider Gitter praktisch die gleiche Breite und eine Liniendichtc von ungefähr 200 (jeweils aus einem farbigen und einem transparenten Streifen bestehenden) Streifenpaaren pro Zentimeter, die beispielsweise auf einer etwa 1,3 cm breiten lichtempfindlichen Elektrode der Bildaufnahmeröhre einer Fernsehkamera abgebildet werden. Die zyanfarbigen und transparenten Streifen des ersten Gitters sind beispielsweise vertikal angeordnet, d. h. senkrecht zur Richtung, in der die Elektrode von einem Elektronensfrahl abgetastet wird, während die gelben und transparenten Streifen des zweiten Gitters in einem Winkel von ungefähr 45° bezüglich der Streifen des ersten Gitters und der Abtastrichtung des Elekironenstrahls liegen. Wenn die Bildzerlegung oder Ahtastung der lichtempfindlichen Elektrode einer solchen Kameraröhre mit der von der Federal Comnuinkations Commission der USA genormten Frequenz crfolgt,wird amAusgangderKameraröhreeine3,5-MH/-Trägerschwingung erzeugt, die durch das die Farbe Blau repräsentierende Signal amplitudenmoduliert wird, sowie eine durch das »rote« Signal ampliuidenmodulierte 5,0-M Hz-Trägerschwingung. Die Leucht>o dichte- oder Helligkeitsinformation wird durch das Ausgangssignal der Kameraröhre repräsentiert, welches aus der vom Codierfilter zur lichtempfindlichen Elektrode der Kameraröhre durchgelassenen mittleren Lichtmenge gewonnen wird. Aus dem am Ausgang der >5 Kameraröhre erzeugten zusammengesetzten Signal werden getrennte Leuchtdichtesignale (Y) und rote und blaue Farbdifferenzsignale (R— Y) bzw. (B— '/) entwickelt.

Das Licht eines Objektes wird z. B. von einem Farbcodierfilter, wie es in der obenerwähnten USA.-Patentschrift 3 378 633 beschrieben ist, gefiltert ?ind fällt dann auf die lichtempfindliche Elektrode der Aufnahmeröhre der Kamera, bei der es sich beispielsweise um eine Vidikon-Röhre handeln kann, nachdem es durch die »5 Frontplatte der Röhre gelangt ist. Es ist wiinschenswert, daß das Farbcodierstreifenmuster auf der lichtempfindlichen Elektrode scharf abgebildet wird, damit jedes der codierten Farbsignale maximal moduliert wird. Im Falle des Gitters mit zyanfarbigen und transparenten Streifen des erwähnten bekannten Codierfilters ist es beispielsweise wünschenswert, daß das von den transparenten Streifen durchgelassene Licht nicht auf die hinter den Zyanstreifen liegenden Bereiche der lichtempfindlichen Elektrode fällt, damit die am Ausgang der Bildaufnahmeröhre der Kamera durch die Elektronenstrahlabtastung der Elektrode erzeugte Trägerschwingung nur dadurch moduliert wird, daß vom Motiv rotes Licht kommt oder ausbleibt. Die Filtergitter werden auf der lichtempfindlichen Elektrode dann scharf abgebildet, wenn die die Codierfilterstreifen durchdringenden Lichtsirahlen kollimiert werden, d. h. parallel oder wenigstens weitgehend parallel verlaufen. Wenn das Kameraobjektiv auf eine relativ kleine Öffnung abgeblendet wird, beispielsweise auf Blende 22 oder 32, werden die durch die Öffnung gelangenden Lichtstrahlen praktisch kollimiert und die Codierfilterstreifen scharf auf der lichtempfindlichen Elektrode der Kameraröhre fokussiert. Häufig muß jedoch die Blendenöffnung des Kameraobjektivs vergrößert werden, damit die lichtempfindliche Elektrode ausreichend beleuchtet wird oder andere Effekte erreicht werden. Bei großen Blendenöffnungen des Kameraobjektivs, beispielsweise bei Blende 4,5, werden aber die durch das Objektiv gelangenden Lichtstrahlen nicht kollimiert, d. h., sie verlaufen nicht parallel, so daß die Filterstreifen nicht scharf auf der Elektrode abgebildet werden und die Modulation der farbcodierteii Signale schlechter wird.

Früher hatte man versucht, die Codierlilterstrcilen dadurch auf der lichtempfindlichen Elektrode der Kameraröhre abzubilden, daß man in urn Strahlengang zwischen dem Codierfilter und tier Hckirode eine sogenannte Relaislinse einsetzte. Hei einer si khen An-Ordnung wird das Objekt auf dem f arbcodierlilter ahgebildet, und mit der Relaislinse wird dann das kombinierte Bild aus dem Objekt und den Codierfilterstreifen auf der Kameraröhrenelektrode abgebildet. In einem Farbcodier-Kamerasystem mit einer Relaislinse /um

Fokussieren der [arbcodierliUerstrcifen auf der lichtcmpliiidlichcn Elektrode der Kameraröhre muH also das Codierfilter notwendigerweise in einer Bildebene liegen. Dies hat den Nachteil, daß Staubkörner auf dem Filter oder irgendein Fehler des Kilters auf der Elektrode scharf abgebildet und in dem von den Ausgangssignalcn der Kamera erzeugten Bild erscheinen würden, was gewöhnlich nicht erwünscht ist. Eine Relaislinse erhöht außerdem die Kosten, die Größe und das Gewicht des optischen Systems der Kamera.

Aus der USA.-Patentschrift 2 733 291 ist auch schon ein System mit einem Gitter bekannt, das Streifen aus Primärfarben und einen gesonderten transparenten Bereich zum Durchlassen von die Leuchtdichte repräsentierendem Licht aufweist. Dieses Schattierungsgitter befindet sich im Strahlengang vor (d. h. zwischen dem Objekt und) einem Farbcodierfilter. das Streifen aus subtraktiven Primärfarben hat. Die Verwendung eines solchen Schatticrungsgitters erlaubt dieCodierungeiner gegebenen Primärfarbe über nur einen Teil der Gesamtfilterfläche, was einen geringeren Wirkungsgrad der Lichtdurchlässigkeit zur Folge hat, und durch den gesonderten transparenten Bereich des Schattierungsgitters kann das das Leuchtdichtesignal repräsentierende Licht über das gesamte Codierfilter erscheinen, so daß die Modulation der gesonderten Primärfarbsignale herabgesetzt wird. Außerdem muß die Streifendichte des Farbcodierfilters genügend groß sein, um das vom Objekt kommende Licht in eine minimale Anzahl son Elementen aufzulösen.

Eine Anordnung, die ohne eine Relaislinse auskommt und einen relativ hohen Lichtwirkungsgrad besitzt, wurde bereits in der deutschen Patentanmeldung P 2006 473.7 vorgeschlagen. Hierbei werden grobe und feine Farbcodierfilter und ein feinphasiges oder Schwärzungsgittcr in einer Schattierungsanordnung verwendet, um ein Farbcodiermuster auf der lichtempfindlichen Elektrode einer Kameraröhre zu bilden. Bei einer solchen Anordnung wirken die Streifen des groben Farbcodierfilters praktisch als Linsenöffnung, die den Winkel der hindurchgelangenden Lichtstrahlen so begrenzen, daß das feine Gitter schattenartig auf der lichtempfindlichen Röhrenelektrode abgebildet werden kann. Wenn das feine Gitter vom Schwärzungstyp ist, ergibt sich ein gewisser Verlust des Lichtwirkungsgrades, weil durch seine opaken Streifen kein Licht hindurchgelassen wird. Auch wenn das feine Gitter ein Farbcodiergitter ist, wird durch seine gefärbten Streifen etwas Licht absorbiert, wodurch der Wirkungsgrad der Lichtdurchlässigkeit der Schattierungsanordnung verschlechtert wird.

Eine andere Anordnung, die ebenfalls keine Relaislinse benötigt und einen noch größeren Lichtwirkungsgrad hat als- die oben beschriebene Anordnung, wurde in der deutschen Patentanmeldung P 2 006 474.8 vorgeschlagen. Bei diesem System wird das grobe Farbcodierfilter auf der lichtempfindlichen Elektrode der Kameraröhre mittels einer Anordnung von kleinen sphärischen Linsengliedern abgebildet, die mit den Codierfilterstreifen ausgerichtet sind. Die Anordnung sphärischer Linsen an Stelle der üblichen Zylinderlinsenanordnungen ermöglicht die Verwendung mit zwei oder mehr winkelig angeordneten Codierfiltergittern, deren gegenseitiger Winkel nicht 90° beträgt, denn die Anordnung der sphärischen Linsen vermeidet weitgehend die Wechselwirkung, die sich bei der Verwendung von Zylinderlinsenanordnungen ergibt. Gecienete Anordnungen mit sphärischen Linsen sind aber schwieriger und kostspieliger herzustellen als die üblichen Zylinderlinsenanordnungen.

Wenn mehrere Sätze von Fairbcodierfilrerstreifen verwendet werden, die in einem anderen Winkel als 90° zueinander angeordnet sind, findet eine Wechselwirkung zwischen den Zylinderlinsengliedern eines der Filterstreifensätze mit denjenigen anderer Sätze statt, wodurch sie ihr Scharfabbildungsvermögen gegenseitig beeinträchtigen. Dies hat zur Folge, daß das auf

ίο der lichtempfindlichen Elektrode der Kameraröhre gebildete Bild des Farbcodierfilters eine schlechte Auflösung und geringe Modulation aufweist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Abbildungssystem für eine Farbcodierkamera anzugeben, das einen hohen Lichtwirkungsgrad besitzt und die Bildung eines Codierfiltermusters mit hoher Auflösung auf einem lichtempfiridlichen Medium mittels einer wechselwirkungsfreien Linsenanordnung ohne die Verwendung von Relaislinsen ermöglicht.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Abbildungseinrichtung.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 in schematischer Form eine Draufsicht auf die optischen Teile eines Farbcodierkameiasystems mit einer Abbildungseinrichtung gemäß der Erfindung, F i g. 2 ein typisches Farbcodierstreifenfilter, das

für das System gemäß F i g. 1 verwendet werden kann, F i g. 3 eine vertikale Zylinderlinsenanordnung zum Abbilden der vertikalen Farbcodierstreifen des Filters gemäß F i g. 2,

F i g. 4 eine winkelig liegende Zylinderlinsenanordnung zum Abbilden der winkeligen Farbcodierstreifen des Filters gemäß F i g. 2,

F i g. 5 eine Darstellung zur Erläuterung, wie das eine Farbcodiergitter des Filters gemäß F i g. 2, die entsprechende Zylinderlinsenanordnung gemäß F i g. 3 oder F i g. 4 und die lichtempfindliche Elektrode der Kameraröhre gemäß F i g. 1 relativ zueinander so angeordnet sind, daß das Filtergitter auf der Elektrode abgebildet wird, und

F i g. 6 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen den beiden Zylinderlinsenanordnungen gemäß F i g. 3 und 4 und der optischen Koppeleinrichtung, durch welche sie entsprechend F i g. 1 getrennt sind.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten System gelangen typische Lichtstrahlen 11, die von einem Objekt 12 kommen, in der nachfolgend genannte Reihenfolge

durch ein Kameraobjektiv 13, ein Farbcodierstreifenfilter 14, eine Lentikular-Abbildungseinrichtung 15 und die Frontplatte 16 einer Kameraaufnahmeröhre 17, wodurch auf einer lichtempfindlichen Elektrode 18 der Kameraröhre ein Bild des Objektes entsteht. Bei der Röhre 17 kann es sich um eine Kameraröhre mit einer Photohalbleiterschicht wie z. B. eine Vidikon-Röhre handeln, doch können zum Realisieren der Erfindung selbstverständlich auch Bildaufnahmeröhren eines anderen Typs verwendet werden. Die Elektrode 18 wird von einem (nicht dargestellten) Elektrodenstrahl abgetastet, der in konventioneller Weise durch ein entsprechend erregtes Ablenkjoch 19 abgelenkt wird. Dadurch werden an einer Ausgangsklemme 21 farbcodierte Videosignale erzeugt, die dem Objekt 12 ent-

sprechen, wie im wesentlichen in der eingangs erwähnten USA.-Patentschrift 3 378 633 beschrieben ist. Die Abbildungseinrichtung 15 enthält zwei Zylinderlinsenanbrdnungen 22 und 23 sowie eine dazwischenliegende

optische Koppeleinrichtung 24, deren jeweilige Eigen- einrichtung längs der Ebenen 3-3 bzw. 4-4 in F i g. 1

schäften nachfolgend erläutert werden. handelt. Die Linsenglieder 29 der Anordnung 22 sind

Das in F i g. 2 dargestellte typische Farbcodierfilter mit den Rotlichtcodierstreifen 25, 26 usw. des Filters 14 besitzt ein erstes Gitter aus einander abwechselnden 14 ausgerichtet. In entsprechender Weise fluchten die zyanfarbigen Streifen 25 und transparenten Streifen 26 5 Linsenglicder 31 der Anordnung 23 mit den Blaulicht- und ei': zweites Gitter aus einander abwechselnden codierstreifen 27, 28 usw. des Filters. Die ^Steigung«, gelben Streifen 27 und transparenten Streifen 28. Dar- d.h. der Teilungsabstand der Linsenglieder 29, ist stetlungsgemäß liegen die beiden Gitter übereinander, kleiner als der Teilungsabstand der Filterstreifen 25, 26 wobei die Streifen 25, 26 des ersten Gilteis vertikal an- usw. Ebenso ist der Teilungsabstand der Linsenglieder geordnet sind und die Streifen 27, 28 des zweiten Git- io 31 kleiner als derjenige der Filterstreifen 27, 28 usw. ters mit den Streifen des ersten Gitters einen Winkel Damit das Codierfilter 14 und die Linsenanordnungen von etwa 45° bilden. Die Streifen der beiden Gitter 22 und 23 miteinander in relativ zur lichtempfindlichen haben praktisch die gleiche Breite. Die zyanfarbigen Elektrode 18 der Kameraröhre 17 in einem kollimieren-Streifen 25 sperren rotes Licht und lassen grünes und den Verhältnis stehen, ist es notwendig, daß die Teiblaues Licht durch, so daß die Streifen 25,26 des ersten 15 hmgsabstände der Linsenanordnungen und der entGitters das vom Objekt kommende Rotlicht codieren. sprechenden Streifen der Filtergitter die in F i g. 5 darin entsprechender Weise sperren die gelben Streifen 27 gestellte Relation haben.

blaues Licht, während sie grünes und rotes Licht durch- F i g. 5 zeigt die gewünschte Relation zwischen den lassen, so daß die Streifen 27, 28 des zweiten Gitters das vertikalen Streifen 25, 26 usw. des das rote Licht codie-Blaulicht des Objektes codieren. Da die farbigen Strei- 20 renden Gitters des Filters 14, den vertikalen Zylinderfen jeweils Licht von zwei Primärfarben durchlassen linsengliedern 29, 29«, 296 usw. der Anordnung 22 und und für Licht der dritten Primärlarbe undurchlässig der photoempfindlichen Elektrode 18 der Kamerasind, beeinträchtigt die Codierung des Lichtes einer röhre 17. Es versteht sich, daß auch die gewünschte ReFarbe durch ein Filtergitter nicht die Codierung des lation zwischen den schrägen Streifen 27, 28 usw. des Lichtes der anderen Farbe durch das andere Filtergitter. 25 den blauen Lichtanteil codierenden Gitters des Filters

Die den codierten Farben entsprechenden Video- 14, den Zylinderlinsengliedern 31 usw. der Anordnung

signale stehen an der Ausgangsklemmc 21 in F i g. 1 23 und der Elektrode 18 der Anordnung gemäß F i g. 5

als Sctenbänder einer Trägerschwingung zur Verfü- entspricht. Das Farbcodierfilter 14 ist im Abstand L

gung, deren Frequenz von der Anzahl der Paare von vor der Elektrode 18 angeordnet. Der Abstand zwi-

farbigen und transparenten Streifen abhängt, die vom 30 sehen der Zylinderlinsenanordnung 22 und der Elek-

Elektronenabtaststrahl in einer Zeilenabtastpcriode trode beträgt T. Der Teilungsabstand der zyanfarbigen

über einen gegebenen Bereich der lichtempfindlichen und transp;irenten Streifen 25, 26 beträgt A, während

Elektrode I^ der Kameraröhre 17 überquert werden. derjenige uer Linsenglieder 29 gleich B ist. Damit das

Durch die Abtastung der mit den vertikal angeordne- Filter 14 und die Linsenanordnung 22 in richtiger

ten Streifen 25, 26 des ersten Gitters des Codierliltcrs 14 35 Ausrichtung mit der Elektrode 18 stehen, muß die

fluchtenden Photocleklrodcnbcreiche wird eine reltaiv folgende Bedingung erfüllt sein:
hohe Trägerfrequenz erzeugt, während die Abtastung

derjenigen Bereiche der lichtempfindlichen Elektrode AjB — LjT.
18 die mit den schräg angeordneten Streifen 26, 28 des

zweiten Gitters ausgerichtet sind, zu einer niedrigeren 40 Mit dieser Beziehung ergibt sich für den Teilungs-Trägerfrequenz führt. Bei der dargestellten Codierfil- abstand des auf der Elektrode abgebildeten Farbcoteranordnung gemäß F i g. 2 wird also die rote Kompo- dicrstreifcnmustcrs
nente des vom Objekt 12 kommenden Lichtes durch die

Amplitudenmodulation der Seitenbänder der Träger- 1/C = 1/ß - XjA.
schwingung relativ höher Frequenz und die blaue 45

Komponente durch die Amplitudenmodulation der Die Frequenz des Signals, das beim Abtasten des

Seitenbänder der Trägcrschwmgung niedrigerer Frc- Farbcodicrstreifenmusters auf der Elektrode 18 ent-

quenz repräsentiert. Die Leuchtdichte- oder Hellig- sieht, ist also proportional der Differenz zwischen den

keitskomponente des vom Objekt kommenden Lichtes »Linienfrequenzen« (d. h. den Reziprokwerten der

bildet die mittlere Lichtiransmission der beiden Gitter 5° Teilung) der Zylinderlinsenanordnung 22 und des

des Codierfilters 14, und das die Leuchtdichte reprä- Farbcodierfilters 14. Bei einer solchen Anordnung ist

sentierende Signal an der Ausgangsklemme 21 ent- es möglich, ein Farbcodierfilter mit relativ breiten

spricht dem Mittelwert der Farbträgerschwingungen. Streifen zu verwenden, das leichter und billiger herzu-

Die Leuchtdichte- und codierten Farbsignale, die an stellen ist als Farbcodierfilter mit einer höheren Strei-

der Ausgangskiemme 21 der Kameraröhre 17 erzeugt 55 fendichte. Bei einem Filter mit einer relativ kleinen An-

werden können einer Verarbeitungsschaltungsanord- zahl von Streifen ist auch die Wahrscheinlichkeit von

nung zugeführt werden, wie sie beispielsweise in der er- Fehlern im Filter verhältnismäßig klein,

wähnten USA.-Patentschrift 3 378 633 beschrieben ist. In F i g. 5 sind vom Objekt stammende, ausgezogen

In dieser Schaltungsanordnung werden die Signale gezeichnete Lichtstrahlen 32, 33 und 34 dargestellt,

durch geeignete Filter getrennt und so kombiniert, daß 60 die durch drei der zyanfarbigen Streifen 25 des Filters

sich ein Leuchtdichtesignal /und rote und blaue Färb- 14 und ein einzelnes Zylinderlinsenglied 29a der Lin-

differenzsignale (R—Y) und (B—}J ergeben, senanordnung 22 fallen. Das Linsenglied 29a bildet

Wie schon erwähnt wurde, durchqueren die vom also praktisch das ganze Farbcodierfilter 14 auf der

Objekt kommenden Lichtstrahlenil nach Verlassen photoempfindlichen Elektrode 18 ab. Die abgebildeten

des Filters 14 die Zylinderlinsenanordnungen 22 und 23 65 zyanfarbigen Streifen sind durch die schraffierten Be-

der Abbildungseinrichtung 15. Die Einzelheiten dieser reiche 35 dargestellt, die abgebildeten transparenten

Anordnung sind in den F i g. 2 und 4 dargestellt, bei Streifen durchdie weißen Bereiche 36 auf der Elek-

denen es sich um Schnittansichten der Abbildungs- trode 18. Durch die zyanfarbigen Streifen 25 des FiI-

ters 14 fallen ferner gestrichelt gezeichnete andere Lichtstrahlen 37, 38 und 39, die ein anderes Zylindcrlinsenglied 29b der Anordnung 22 durchsetzen. Dieses Linsenglied bilde¹ ebenfalls das Farbcodierfiltcr 14 auf der Elektrode 18 ab.

Hieraus geht also hervor, daß jedes einzelne Zylinderlinsenglied 29 der Linsenanordnung 22 ein Bild des Farbcodicriiltermiisters auf der Elektrode 18 der Kameraröhre gemäß F i g. 1 erzeugt, auf der sich die von den verschiedenen Linsengliedern erzeugten Bilder überlagern. Das auf die Elektrode 18 geworfene larhcodiermuster wird daher kaum beeinträchtigt, wenn sich Staub auf einem der Linsenglieder befindet oder wenn ein Linsenglied einen Fehler aufweist oder gar ganz fehlt, da alle Linsengliedcr 29 der Anordnung 22 entsprechend viele überlagerte Bilder erzeugen. Durch die Verwendung der Linsenanordnung 22 in Verbindung mit dem Rotlicht codierenden Cutter des Filters 14 und der ähnlichen Linsenanordnung 23 in Verbindung mit dem Blaulicht codierenden Gitter des Filters ergibt sich ein Abbildungssystem, das einen höheren Lichttransmissionswirkungsgrad aufweist als bei Verwendung eir.es Farbcodierfilters mit feiner Teilung, wie es in der eingangs erwähnten Patentanmeldung P 2 006 473.7 vorgeschlagen wurde. Dies liegt daran, daß die gesamte Fläche, die von den Linsenanordnungen 22 und 23 zusammen eingenommen wird, Licht durchläßt und im Gegensatz zu einem Farbcodierfilter oder einem Schwärzungs- oder Dichtcraster kein Licht absorbiert wird.

Bei dem in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die gesonderten Linsenanordnimgcn 22 und 23 vorteilhaft dazu verwendet, auf der photoemplindlichen Elektrode 18 der Kameraröhre jeweils eine von zwei codierten Farbkomponenten unterschiedlicher Farbe des vom Objekt 12 und dem Codierfilter 14 kommenden Lichtes abzubilden. Hierfür enthält die Abbildungseinrichtung 15 jedoch zusätzlich /.u den Zylinderlinsenanordnungcn22 und 23 eine Lichtkoppeleinrichtung 24, die so zwischen den Linsenanordnungen angeordnet ist, daß deren jeweilige zu Linsenelementen geformte Seiten an entgegengesetzte Seiten der Koppeleinrichtiing anstoßen. Die beiden Linsenanordnungen 22 und 23 und die optische Koppeleinrichtiing 24 bestehen jeweils aus Materialien, deren jeweiliges Dispersionsverhalten in F i g. 6 dargestellt ist.

Die Dispersionskurven 41 bzw. 42 in F i g. 6 steilen das Dispersionsverhallen der Linsenar«ordnungen 22 bzw. 23 dar, während die Koppeleinrichtung 24 die Dispersionskurve 43 aufweist. Es sei besonders darauf hingewiesen, daß die Kurven 41 und 43 einander bei einem l'unkt 44 schneiden, was bedeutet, daß für Licht eine Wellenlänge von ungefähr 4500 Angström (Blau) die Linsenanordnung 22 und die Koppeleinrichtung 24 praktisch den gleichen Brechungsindex (nämlich etwa 1,62) haben. Ebenso schneiden sich die Kurven42 und 43 bei einem Punkt 45, d. h., für Licht einer Wellenlänge von ungefähr 6500 Angstrom (Rot) haben die

ίο Linsenanordnung 23 und die Koppelcinrichtung 24 etwa den gleichen Brechungsindex (von etwa 1,57). Die Bedeutung der Übereinstimmung des Brechungsindex der Koppeleinrichtiing 24 mit demjenigen der Linsenanordnung 22 bzw. der Linsenanordnung 23 bei der Wellenlänge des blauen bzw. roten Objektlichtanteils liegt darin, daß keine dieser Linsenanordnungen, die Licht einer entsprechenden bestimmten Farbe auf der Elektrode 18 abbilden soll, einen nennenswerten Einfluß auf die Abbildung des Objektlichtes der anderen Farbe hat. Beispielsweise verschwindet bei der »blauen« Wellenlänge von 4500 Angström die linsenförmig gekrümmte Seite der Linsenanordnung 22, weil der Brechungsindex dieser Linsenanordnung entsprechend dem Punkt 44 in F i g. 6 mit dem Brechungsindex der Koppeleinrichtiing 24 bei dieser Wellenlänge übereinstimmt. Die Linsenanordnung 22 hat daher keinen Abbildungseinfluß auf den Blaulichtanteil des Objektes, dafür aber auf den Rotlichtanteil, denn bei der »roten« Wellenlänge von 6500 Angstrom unterscheidet sich ihr Brechungsindex wesentlich von demjenigen der Koppeleinrichtiing 24. In entsprechender Weise haben die Linsenanordnung 23 und die Koppeleinrichtung 24 gemäß Punkt 45 in F i g. 6 bei 6500 Angström praktisch den gleichen Brechungsindex, jedoch ganz verschiedene Brechungsindizes bei 4500 Angström. Die Linsenanordnung 23 bildet daher auf der Elektrode 18 der Kameraröhre gemäß F i g. 1 blaues, nicht aber rotes Licht ab. Infolgedessen können die Zylinderlinsenglieder 29 bzw. 31 der A !Ordnungen 22 bzw. 23 in praktisch jedem gewünschten Winkel relativ zueinander angeordnet werden, ohne daß zwischen ihnen irgendeine Wechselwirkung auftritt.

Die Linsenanordnungen 22 und 23 und die optische Koppeleinrichtung 24 können aus verschiedenen Gläsein, Kunststoffen und flüssigen Materialien bestehen, welche das gewünschte Lichtdispersionsverhalten haben, wie es in F i g. 6 dargestellt ist. Ein typisches Beispiel für Materialien, die sich für die Abbildungseinrichtung gemäß der Erfindung eignen, gibt die folgend«

Tabelle:

Abbiltiungstcil	Material	Brechungsindex 4500 Ä (blau) \| 6500 Ä (rot)	1,6078 1,5793 1,5715
Linsenanordnung 22 Koppeleinrichtiing 24 Linsenanordnung 23	Barium-Kronglas 611 Anilin C₆H₅NFlüssigkeit Barium-Kronglas 574	1,6245 1,6204 1,5871

Wie man sieht, sind die Brechungsindizes der Linsenanordnung 22 und der Koppcleinrichtung24 bei blauem Licht und diejenigen der Linsenanordnung 23 bzw. der Koppeleinrichtung 24 bei roteiv> Licht praktisch gleich.

Bei der Herstellung der Linsenanordnungen 22 und 23, die durch bekannte photographische Verfahren erfolgen kann, werden die Krümmungsradien der Linsenglieder in Abhängigkeit sowohl von den Brennweitenabstnände von der Elektrr de 18 als auch von den en sprechenden Brechungsindizes der jeweiligen Anon nung und der Koppeleinrichtung 24 bei der Wellei länge des vom entsprechenden Gitter des Filters ] codierten Lichtanteiis gewählt. Dies ergibt sich aus d Beziehung

wobei R der Krümmungsradius, -j, der Brechungsind

des Materials, aus dem die Linsenanordniing besteht, und η,η der Brechungsindex der Koppeleinrichtung 24 ist. Der erforderliche Krümmungsradius R_r jedes Zylinderlinsengliedes der Anordnung 22 ergibt sich also aus der Gleichung

^r -= /(«) - n₂) rot,

wenn «i bzw. /I₂ die Brechungsindizes der Anordnung 22 und der Koppeleinrichtung 24 bei der Wellenlänge des roten Lichtes und / die Brennweite eines Linsengliedcs bedeuten. Letztere ist ungefähr gleich der Dicke der Frontplatte 16 (Schirmträgerplatte) der Kameraröhre 17, falls die Abbildungseinrichtung 15 auf der Außenseite dieser Schirmträgerplatte der Röhre montiert wird. Entsprechend ergibt sich der Krümmungsradius Λ& jedes Zylinderlinsengliedes der Anordnung 23 durch die Gleichung

^Rb — /(«3 — «2) Wo«.

wenn /J₂ bzw. /I₃ die Brechungsindizes der Anordnung 23 und der Koppeleinrichtung 24 bei Blaulicht bedeuten und /wieder ungefähr gleich der Dicke der Frontplatte 16 der Kameraröhre ist. Aus den Daten der oben angegebenen Tabelle ergibt sich, daß R_r positiv ist, Rb dagegen negativ, was bedeutet, daß zur Koppeleinrichtung hin die Zylinderlinsenglieder 29 der Anordnung 22 konvex und die Linsenglieder 31 der Anordnung 23 konkav gekrümmt sind.

Wie in F i g. 1 dargestellt ist, sind die Zylinderlinsenanordnungen 22 und 23 so montiert, daß sie die entgegengesetzten Seiten der optischen Koppeleinrichtung 24 berühren und die Abbildungseinrichtung somit durch ein einstückiges Teil gebildet ist. Dies hat den Vorteil, daß zusätzlich zur Schaffung einer wechselv.irkungsfreien Linsenprolil-Abbildungseinrichtung eine geringere Diffusion des Objektiichtes auftritt als bei konventionellen Linsenkonstruktionen, Ii am Zentrum des sichtbaren Spektrums jedes Linscrglied einen praktisch vergrößerten Krümmungsradius hat und somit die »Linsenwirkung« herabgesetzt wird. Hierdurch wird wiederum jede Diffusion der Leuchtdichteinformation reduziert.

Die beschriebene Abbildungseinrichtung gemäß der Erfindung kann auch für andere Vorrichtungen als beim hier behandelten Ausführungsbeispiel verwendet werden, beispielsweise in Verbindung mit einer Filmkamera zum Aufnehmen von codierten Farblichtinformationen auf einen panchromatischen Film, der hier verwendete Ausdruck »lichtempfindliches Medium« umfaßt daher nicht nur eine Elektrode, sondern auch einen Film oder eine andere Fläche mit eirem Ausgangszustand, der sich in Abhängigkeit von auf die Fläche projiziertem Licht zur Aufzeichnung der durch dieses Licht repräsentierten Information ändert. Es versteht sich ferner, daß die Abbildungseinrichtung auch mit anderen Arten von mit Streifen arbeitenden Lichtcodierfiltern verwendet werden kann, die zwei oder mehr Gitter aus Codierstreifen besitzen, falls die Zylinderlinsenglieder der Linsenanordnungen mit ihren entsprechenden Filterstreifen in der angegebenen Licht kollimierenden Relation ausgerichtet sind und die ebenfalls angegebenen erforderlichen Lichtdispersionseigenschaften besitzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Linsensystem für eine Favbcodierkamera mit einem lichtempfindlichen Medium, auf das durch ein Objektiv das Objekt projiziert wird, mit einem Farbcodierfilter, das zwei aus ersten bzw. zweiten farbigen lichtdurchlässigen Streifen gebildete Gitter aufweist, die jeweils eine relativ grobe Teilung haben und im Strahlenweg zwischen dem Objektiv und dem lichtempfindlichen Medium angeordnet sind, und mit einer Abbildungseinrichtung, welche das 'vom Objekt kommende Licht getrennt in Komponenten zweier Spektralbereiche abbildet, die durch die lichtdurchlässigen Streifen des ersten bzw. des zweiten Gitters des Filters codiert sind, d adurch gekennzeichnet, daß die Abbildungseinrichtung zwei Anordnungen (22, 23) aus Zylindcrlinsengliedern (29, 31) aufweist, von denen jede Anordnung ein eigenes charakteristisches Dispersionsverhalten hat, einen kleineren a» Teilungsabstand (B) besitzt als die beiden Gitter (A 25, 26; 27, 28) und im Strahlenweg zwischen dem lichtempfindlichen Medium (18) und dem Farbcodierfilter (14) in richtiger Ausrichtung mit dem entsprechenden ersten bzw. zweiten Gitter des Filters angeordnet ist, daß die Linsenglieder der ersten Zylinderlinsenanordnung (22) parallel zu den lichtdurchlässigen Streifen (25,26) des ersten Gitters und diejenigen derzweitenZylinderlinsenanordnung (23) parallel zu den lieh; durchlässigen Streifen (27, 28) des zweiten Gitters liegen, und daß sich zwischen den beiden Zylinusrlinsenanordnungen eine optische Koppeleinrichtung (24) befindet, die ein solches Dispersionsverhalten in bezug auf das jeweilige Dispersionsverhalten der beiden Zylinderlinsenanordnungen aufweist, daß eine Wechselwirkung zwischen diesen Anordnungen weitgehend vermieden wird.

2. Linsensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zylinderlinsenan-Ordnungen (22, 23) und die optische Koppeleinrichtung (24) jeweils ein solches Dispersionsverhalten haben, daß die erste Linsenanordnung (22) und die Koppeleinrichtung praktisch den gleichen Brechungsindex bei der Wellenlänge des Lichtes haben, das durch das zweite Gitter (27, 28) des Filters codiert wird, dagegen unterschiedliche Brechungsindizes bei der Wellenlänge des vom ersten Gitter (25, 26) codierten Lichtes, während die zweite Linsenanordnung (23) und die Koppeleinrichtung bei der Wellenlänge des vom ersten Gitter codierten Lichtes praktisch gleiche und bei der Wellenlänge des vom zweiten Gitter codierten Lichtes unterschiedliche Brechungsindizes besitzen.

3. Linsensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Linsenanordnungen (22, 23) und die Koppeleinrichtung (24) so angeordnet sind, daß das vom Objekt kommende Licht nach passieren des Farbcodierfilters (14) zunächst durch die erste Linsenanordnung (22), dann durch die Koppeleinrichtung und schließlich durch die zweite Linsenanordnung (23) zum lichtempfindlichen Medium (18) gelangt.

4. Linsensystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Zylindcrlinsciiglied (29) der beiden Linsenanordnungen (22, 23) nur eine gekrümmte Seite besitzt und daß die beiden Linsenanordnungen mit den gekrümmte.i Seiten ihrer entsprechenden Linsenglieder einander und der Koppeleinrichtung (24) zugewandt sind.

5. Linsensystem nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur optischen Koppeleinrichtung (24) hin die gekrümmten Seiten der Linsenglieder der ersten LinsenanorHnung (22) konvex und diejenigen der Linsenglieder der zweiten Linsenanordnung (23) konkav gekrümmt sind.

6. Linsensystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius (Rr) der gekrümmten Seiten der Linsenglieder der ersten Linsenanordnung (22) entsprechend ihrem Abstand von dem lichtempfindlichen Medium (18), das im Brennpunkt beider Linsenanordnungen (22, 23) liegt, sowie entsprechend den Brechungsindizes der ersten Linsenanordnung (22) bzw. der optischen Koppeleinrichtung (24) bei der Wellenlänge des vom ersten Gitter des Filters (14) codierten Lichtes gewählt ist und daß der Krümmungsradius (Rn) der gekrümmten Seiten der Linsenglieder der zweiten Linsenanordnung (23) entsprechend ihrem Abstand vom lichtempfindlichen Medium (18) sowie den jeweiliger Brechungsindizes der zweiten Linsenanordnung (23) bzw. der Koppeleinrichtung (24) bei der Wellenlänge des vom zweiten Gitter des Filters codierten Lichtes gewählt ist.

7. Linsensystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Brechungsindizes der beiden Linsenanordnungen (22, 23) und der optischen Koppeleinrichtung (24) bei der Wellenlänge des vom zweiten Gitter (27, 28) des Filzers (14) codierten Lichtes größer sind als bei der Wellenlänge des Lichtes, das vom ersten Gitter (25, 26) de3 Filters codiert wird.

8. Linsensystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex der zweiten Linsenanordnung (23) kleiner ist als die jeweiliger Brechungsindizes der ersten Linsenanordnung (22] bzw. der optischen Koppeleinrichtung (24) bei dei Wellenlänge des vom ersten Gitter des Filters codierten Lichtes, und daß der Brechungsindex der erster Linsenanordnung größer ist als die jeweiligen Brechungsindizes der zweiten Linsenanordnung bzw der Koppeleinrichtung bei der Wellenlänge des Lichtes, das vom zweiten Gitter des Filters codier wird.

9. Linsensystem nach einem der vorangehender Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beider Linsenanordnungen (22, 23) entgegengesetzte Sei ten der optischen Koppeleinrichtung (24) berührer und mit dieser eine einstückige Konstruktion dei Abbildungseinrichtung bilden.

10. Linsensystem nach einem der vorangehender Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das licht empfindliche Medium die lichtempfindliche Elek trodc (18) der Aufnahmeröhre (17) einer Fernseh kamera ist, auf deren Schirmträger-Frontplatte (16 die einstückige Abbildungseinrichtung (15) mon tiert ist.

11. Linsensystem nach Anspruch 10, dadurcl gekennzeichnet, daß die einstückige Abbildungs einrichtung (15) auf der Außenseite der Schirm trägerfrontplatte (16) der Aufnahmeröhre (17 montiert ist.