DE2148657A1 - Vorrichtung zum Zerlegen von Farblichtbildern und zum Erzeugen von elektrischen Signalen,welche die Farbzusammensetzung des Farblichtbildes wiedergeben - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE 7 STUTTGART 1

DR.-1NG. WOLFF, H. BARTELS, iange strasse si

DR. BRANDES, DR.-ING. HELD ΪΙ^^™

Dipl.-Phys. Wolff 2148657

Vorrichtung zum Zerlegen von Farblichtbildern und zum Erzeugen von elektrischen Signalen, welche die Farbzusammensetzung des Farblichtbildes wiedergeben Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerlegen von Farblichtbildern, insbesondere von Bildfeldern eines !Cinefilms, in mindestens zwei Teilbilder und zum Erzeugen von elektrischen Signalen, welche die Farbzusammensetzung des Farblichtbildes wiedergeben, mit einer Projektionseinrichtung, die das Farblichtbild auf eine Zerlegungseinrichtung projiziert, und mit mindestens zwei räumlich getrennten, für eine entsprechende Anzahl verschiedener Farben empfindlichen Empfangseinrichtungen, die von der Zerlegungseinrichtung je eines der Teilbiider empfangen und ein entsprechendes Signal erzeugen. Mit einer derartigen Vorrichtung werden von einem Farbbild mehrere Farbauszüge hergestellt, wobei die Intensität der erzeugten elektrischen Signale der Intensität jeder Farbkomponente entspricht.

Die Umsetzung von reellen oder aufgezeichneten Farblichtbildern, die sich beispielsweise als Bildfelder auf einem Kinefilm befinden, in elektrische Signale, die für Meßzwecke oder zum Vorführen der Farblichtbilder geeignet sind, wurde bisher mit Hilfe von optoelektrischen Wandlern durchgeführt. Als solche eignen sich Photomultiplier und/oder lichtempfindliche Halbleiter.

In Anbetracht der Tatsache, daß die Färbe eines Gegenstandes durch eine Mischung aus rotem, grünem und blauem Licht dargestellt werden kann, war es bisher beim übertragen von Farbauszügen in Gestalt elektrischer Signale allgemein üblich, das Farblichtbild in seine rote, grüne und blaue Farbkomponente zu zerlegen und die Intensität jeder der voneinander getrennten Farbkomponenten in eine Intensität des

zugehörigen elektrischen Signals umzuwandeln. Die Wiedergabe oder Vorführung des Farbbildes eines Gegenstandes kann dann an einem entfernten Ort dadurch erfolgen, daß man die verschiedenen elektrischen Signale wieder in die zugehörigen

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Farbkomponenten umwandelt und die Farbkomponenten so kombiniert, daß das Farbbild wiederersteht. " -

Ein an erster Stelle zu nennendes Beispiel für ein derartiges Verfahren ist die allgemein bekannte Praxis, Farblichtbilder von Kinefilmen mit einer. Einrichtung zum Abtasten mittels wanderndem Bildpunkt punktweise abzutasten und gleichzeitig den abtastenden, durch ein Bildfeld des Filmes modulierten Lichtstrahl in seine Farbkomponenten zu zerlegen. Bei bekannten Vorrichtungen der oben genannten Art, wie sie beispielsweise aus den US-PS 2 776 335 und 2 808 856 bekannt sind, wird das durch die Objektstruktur modulierte Licht auf zwei dichroitische, halbversilberte oder sonstwie- zur Erzeugung von Interferenzerscheinungen beschichtete Spiegel abgebildet, die im Strahlengang angeordnet sind und in der Weise wirken, daß sie das modulierte Licht in seine Farbkomponenten zerlegen und die Farbkomponenten auf lichtempfindliche Elemente werfen, welche die Intensität jeder Farbkomponente in ein analoges elektrisches Signal umwandeln.

Nachteilig an den bekannten Vorrichtungen zum Zerlegen von moduliertem Licht in seine Farbkomponenten ist, daß die dichroitischen oder halbversilberten Spiegel verhältnismäßig teuer und sperrig sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zum Zerlegen von Farblichtbildern in mindestens zwei Teilbiider und zum Erzeugen von elektrischen Signalen, welche die Farbzusammensetzung des Farblichtbildes wiedergeben, zu schaffen,welche wenig Raum beansprucht und verhältnismäßig billig herstellbar ist.

Diese Aufgabe ist ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfihdungsgemäß dadurch gelöst, daß als Zerlegungseinrichtung mindestens ein Reflektor mit insgesamt einer der Zahl der zu erzeugenden Teilbilder entsprechenden Anzahl von gewölbten, reflektierenden Oberflächen vorgesehen ist, die

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in verschiedenen Raumrichtungen liegende Brennpunkte aufweisen,

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erzeugt elektrische Signale, welche die Lichtwellenlängen der einzelnen Farbkomponenten eines Lichtbildes angeben, wobei hier unter Licht die elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich verstanden werden soll, der außer sichtbarer Strahlung auch infrarote und ultraviolette Strahlung umfaßt. Die Zerlegungseinrichtung der Vorrichtung zerlegt das Farblichtbild in eine Vielzahl von zusammenftigbaren Teilbildern, von denen jedes durch Licht bestimmter Wellenlängen darstellbar ist, dessen Intensität auf die Intensität der einzelnen Wellenlängen des das Lichtbild darstellenden Lichtes herabgesetzt ist. Die Zerlegungseinrichtung lenkt auch die einzelnen Teilbilder in verschiedene Raumrichtungen, so daß mehrere Strahlengänge vorliegen, die zu lichtempfindlichen Elementen führen. Diese lichtempfindlichen Elemente sind selektiv für verschiedene bestimmte Lichtwellenlängen des die einzelnen Teilbilder darstellenden Lichtes empfindlich, damit elektrische Signale abgegeben werden können, welche die Intensität des Lichtes innerhalb des bestimmten Wellenlängenbereiches angeben. Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegen die reflektierenden Oberflächen im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene, wobei ein einziger Reflektor vorgesehen ist, der sämtliche reflektierenden Oberflächen aufweist. Vorzugsweise sind diese Ausführungsformen mit Empfangseinrichtungen versehen, die je ein lichtempfindliches Element und ein Farbfilter aufweisen, durch die das ein Teilbild darstellende mehrfarbige Licht, das von einer der gewölbten Oberflächen reflektiert wurde, auf das zugeordnete lichtempfindliche Element fällt. Wenn die Empfindlichkeiten der lichtempfindlichen Elemente für die einzelnen Grundfarben verschieden sind, können die Flächeninhalte der ihnen zuge-

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ordneten reflektierenden Oberflächen so gewählt werden, daß der Unterschied, in der Empfindlichkeit kompensiert wird. Bei einer ersten Ausführungsform mit einer gewöhnlichen Projektionseinrichtung wird das Farblichtbild schaff auf die gewölbten reflektierenden Oberflächen projiziert, während bei einer zweiten Ausführungsform die Projektionseinrichtung mittels eines wandeinden Lichtstrahles das Farblichtbild abtastet, wobei er entsprechend der Bildstruktur moduliert wird.

Im folgenden ist die Erfindung anhand zweier durch die Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung im einzelnen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 und 3 schematische Darstellungen beider Ausführungsformen und

Fig. 2 und 4 Draufsichten auf Reflektoren der Ausführungsformen .

Da die beiden Ausführungsformen im wesentlichen übereinstimmen, werden sie nach Möglichkeit gemeinsam beschrieben. Die beiden aus den Fig. 1 und 3 ersichtlichen bevorzugten Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung weisen eine übereinstimmende erfindungsgemäße Eerlegungseinrichtung auf, mit deren Hilfe die relative Zusammensetzung der Grundfarben im Lichtbild eines Gegenstandes bestimmt werden kann. Die Fig. 1 und 3 geben natürlich die Verhältnisse nicht maßstabsgetreu wieder. Sie sollen lediglich die Anordnung der einzelnen Vorrichtungsteile zueinander darstellen. Das tichtbild entsteht durch Beleuchtung einer Stelle 9 tzw. 110 eines Informationen enthaltenden Farblichtbildes, beispielsweise des Bildfeldes 10 bzw. 112 eines Kinefilmes, mit¹ Hilfe einer Projektionseinrichtung, die eine weiße Lichtquelle 12 und eine Fokussierlinse 14 bzw. eine Braunsche Röhre 116 umfaßt, deren wanderndes Licht-

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bündel 114 mittels eines Linsensystems 118 auf die Stelle 110 schaff abgebildet wird, das in den vorgenannten US-Patentschriften gezeigt ist. Das von der Lichtquelle 12 ausgehende weiße Lichtbündel 11 und das weiße Lichtbündel 114 werden durch die Fokussierlinse 14 bzw. das Linsensystem 118 scharf auf die Stelle 9 bzw. 110 des Bildfeldes 10 bzw. 112 des Kinefilms abgebildet und dort durch den Farbgehalt der Stelle 9 bzw. 110 moduliert. Die Linse 16 wirkt mit dem beleuchteten Bild des Bildfeldes 10 in der Weise zusammen, daß das sich ergebende Lichtbild in der Ebene 18 eines die Zerlegungseinrichtung darstellenden Reflektors 20 scharf erscheint. Das von der Frontscheibe der Braunschen Röhre 1-16 ausgehende Lichtbündel 114 wandert wie bei Fernsehempfängern in bekannter Weise entsprechend einem Rastermuster, so daß nacheinander jede Stelle des Bildfeldes 112 beleuchtet wird. Das Linsensystem 118 ähnelt hinsichtlich Aufbau und Wirkungsweise demjenigen, das in der US-PS 2 808 456 mit der Bezugszahl 4 bezeichnet ist. Eine zur Projektionseinrichtung gehörende Linse läßt ein unscharfes Bild der Austrittspupille des Linsensystems 118 entstehen und richtet das Lichtbild davon durch die Stelle 110, wo das Lichtbild vom Farbgehalt der Stelle 110 moduliert wird, und gegen die Ebene 122 eines auch bei der zweiten Ausführungsforra die Zerlegungseinrichtung darstellenden Reflektors 124, unabhängig von der Lage der Stelle 110 im Bildfeld 112. . Weitere InfQrmationen über die Wirkungsweise der Austrittspupillen von Linsensystemen enthält die Abhandlung "Modern optical engineering, the design of optical systems" von Warren J. Smith, erschienen bei der McGraw-Hill Book Company. Der Reflektor 20 bzw. 124 dient dazu, das aufbelichtete Ge- , eamtbild (der Austrittspupille des Linsensystems 118, moduliert von der Farbe an der Stelle 110) in drei zusammenfügbare Teil-

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bilder zu zerlegen und die drei Teilbilder in verschiedene Raumrichtungen auszustrahlen, so daß die drei Strahlengänge 22, 24 und 26 bzw. 126, 128 und 130 an drei räumlich voneinander getrennten Empfangseinrichtungen enden können. Die Empfangseinrichtungen weisen drei Filter 28, 30 und 32 bzw. 132, 134 und 136 auf, von denen jedes nur für Licht einer bestimmten Wellenlänge durchlässig ist, die einer Grundfarbe entspricht. Die bestimmten Farbkomponenten der Filter 28, 30, 32 sowie 132, 134 und 136 könnten beispielsweise allgemein als grüne, rote bzw. blaue Grundfarben bezeichnet werden. Das von jedem der Filter durchgelassene Licht wird durch ihnen zugeordnete, jeweils zur Empfangseinrichtung gehörende Linsen 34, 36 und 38 sowie 138, 140 und 142 auf gleichfalls zu den Empfangseinrichtungen gehörende lichtempfindliche Elemente 40, 42, 44 bzw. 144, 146 und 148 abgebildet. Das die einzelnen lichtempfindlichen Elemente beaufschlagende gefilterte Licht wird durch die Elemente in elektrische Signale umgewandelt, deren Größe von der Intensität des auf die Elemente auftreffenden gefilterten Lichtes abhängt. Die elektrischen Signale können danach modifiziert oder in anderer Weise zur Weitergabe an ein weiteres Gerät geeig-

" net gemacht werden, das zur Wiedergabe des im Bildfeld 10 bzw. 112 des Kinefilms enthaltenen beleuchteten Bildes dient und in den vorgenannten US-Patentschriften offenbart ist. Die Signale können natürlich auch anderweitig verwendet werden .

Die Reflektoren 20 und 124 beider Ausführungsformen sindiim wesentlichen gleich ausgebildet und weisen je drei gewölbte reflektierende Oberflächen 46, 48 und 50 bzw. 150, 152 und 154 auf, deren Brennpunkte in verschiedenen Raumrichtungen liegen*

Die von den Oberflächen 150, 152 und 154 des Reflektors 124 durch Reflektion erzeugten Strahlengänge !26 * 128 bzw» 130

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werden durch Kondensorlinsen 138, 140 bzw. 142 gebündelt, die mit den ihnen zugeordneten Oberflächen dafür zusammenwirken, daß der feflektierte Teil der Austrittspupille der Linse auf die Oberflächen der lichtempfindlichen Elemente 144, bzw. 148 abgebildet wird. Daher sind die drei TeilbüHder unabhängig von der Lage der gerade abgetasteten Stelle 110 stets scharf auf die gesamte beleuchtbare Oberfläche der lichtempfindlichen Elemente 144, 146 und 148 abgebildet. Die aus den Fig. 1 und 3 ersichtlichen Reflektoren 20 bzw. bestehen, wie bereits erwähnt, im wesentlichen aus drei gewölbten reflektierenden Oberflächen 44, 46 und 48 bzw. 150, 152 und 154, die verschiedene Brennpunkte haben, welche in Bezug aufeinander und in Bezug auf die Ebene 18 bzw. 122 so angeordnet sind, daß das auf die Ebene scharf abgebildete, beleuchtete, vollständige Bild in drei Teilbilder mit verminderter Intensität zerlegt wird und daß die voneinander getrennten Teilbilder in die zuvor erwähnten Strahlengänge 22, 24 und 26 bzw, 126, 128 und 130 reflektiert werden. Die Fig. 2 und 4 zeigen in einer Draufsicht die/beiden Ausfuhr ungs formen übereinstimmenden Reflektoren 20 bzw. 124 mit ihren drei gewölbten reflektierenden Oberflächen 46, 48 und 50 bzw. 150, 152, 154. Die aus Fig. 2 ersichtliche gestrichelte Linie 52 gibt den Bereich des Reflektors 20 an, auf den ein vollständiges Bild des beleuchteten Bildfeldes 10 durch die Linse 16 scharf abgebildet wird. Demgegenüber bedeckt das beleuchtete vollständige Bild des durch die Farbe modulierten Lichtes, welches durch die Linse^.20 auf dem Reflektor 124 entsteht, die gesamte Kreisfläche des Reflektors 124. Die gewölbten reflektierenden Oberflächen 46, 48 und 50 sowie 150, und 154 können Spiegelflächen sein, die grob Rechtecken angenähert und der Form der beaufschlagten Oberflächen der lichtempfindlichen Elemente 40, 42 und 44 bzw. 144, 146 und 148 an- ·

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gepaßt sind. Die Flächeninhalte der drei Oberflächen 46, 48 und 50 sowie 150, 152 und 154 können im Größenverhältnis so gewählt sein, daß eine unterschiedliche spektrale Empfindlichkeit der ihnen zugeordneten lichtempfindlichen Elemente 40, 42 und 44 bzw. 144, 146 und 148 kompensiert wird. Beispielsweise hat bei beiden Ausführungsformen die mittlere Oberfläche 48 bzw. 152 den größten Flächeninhalt und sie ist dem für rotes Licht empfindlichen Element 42 bzw. 146 zugeordnet, das gewöhnlich die geringste Empfindlichkeit der insgesamt drei Elemente hat.

Da der Zweck der Reflektoren 20 und 124 darin besteht, das aufbelichtete, darauf scharf eingestellte vollständige Bild in drei Teilbilder zu zerlegen und für die drei Teilbilder drei getrennte Strahlengänge zu schaffen, brauchen die- spiegelnden gewölbten Oberflächen nicht von hoher optischer Qualität zu sein. Die Reflektoren 20 und 124 sind daher als Zerlegungseinrichtung im Vergleich zu dichroitischen filternden Spiegeln, wie sie bei den aus den vorgenannten US-Patentsehriften bekannten Vorrichtungen verwendet werden, weniger teuer und kompakter.

Die Ausführungsformen sind verschiedener Abwandlungen fähig. Ersichtlich wird die Erfindung nicht dadurch berührt, daß man bei der ersten Ausführungform gemäß den Fig. 1 und 2 die Lichtquelle 12, die Fokussierlinse 14 (eigentlich ein Linsensystem) und das Bildfeld 10 des Kinefilms durch irgendein beleuchtetes Farblichtbild ersetzt. Die zweite Ausführungsform gemäß den Fig. 3 und 4 könnte auch in Verbindung mit einer Kamera Verwendung finden, welche die Farbzusammensetzung einer natürlich oder künstlich beleuchteten Szene bestimmt. Offensichtlich können auch die in den Fig.l und 3 dargestellten Filter und lichtempfindlichen¹ Elemente jede beliebige gewünschte spektrale Absorption aufweisen.

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Die Reflektoren könnten aus halbversilberten Spiegeln auf Mattglas bestehen, die das aufbelichtete Bild übertragen und reflektieren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Trennen der Farbkomponenten eines beleuchteten Bildes und zum Auffangen der getrennten Farbkomponenten für eine Umwandlung in entsprechende elektrische Signale benötigt demnach keine teuren und schweren oder sperrigen Farbfilter.

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Vorrichtung zum Zerlegen von Farblichtbildern, insbesondere von Bildfeldern eines Kinefilms, in mindestens zwei Teilbilder und zum Erzeugen von elektrischen Signalen, welche die Färbzusammensetzung des Farblichtbildes wiedergeben, mit einer Projektionseinrichtung, die das Farblichtbild auf eine Zerlegungseinrichtung projiziert, und mit mindestens zwei räumlich getrennten, für eine entsprechende Anzahl verschiedener Farben empfindlichen Empfangseinrichtungen, die von der Zerlegungseinrichtung je eines der Teilbilder empfangen und ein entsprechendes Signal erzeugen» dadurch gekennzeichnet, daß als Zerlegungseinrichtung mindestens ein Reflektor (20ι 124) mit insgesamt einer der Zahl der zu erzeugenden Teilbilder entsprechenden Anzahl von gewölbten, reflektierenden Oberflächen (46, 48, 50; 150, 152, 154) vorgesehen ist, die in verschiedenen Raumrichtungen liegende Brennpunkte aufweisen.

   2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Oberflächen (46, 18, 50; 150, 152, 154) im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene (18; 122) liegen.

   3) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Reflektor (20; 124) vorgesehen ist, der sämtliche reflektierenden Oberflächen (46, -48, 50; 150,

   - i52, 154) aufweist.

   4) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtungen (28+34+40, 30+ 36+42, 32+38+44; 132+138+144, 134+140+146, 136+142+148) je eine lichtelektrische Photozelle (40, 42, AA-, 144, 146, 148)

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   und ein zwischen dieser und der zugeordneten reflektierenden Oberfläche (46, 48, 50? 150, 152, 154) des Reflektors (20; 124) im Strahlengang angeordnetes Farbfilter (28, 30, 32; 132, 134, 136) aufweisen.

   5\ Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Farbfilter Filter (28, 30, 32; 132, 134, 136) für die primären Farben Grün, Rot und Blau vorgesehen sind.

   6) Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des von jeder Photozelle (40, 42, 44; 144, 146, 148) abgegebenen elektrischen Signals der Intensität des einfallenden, einfarbigen Lichtes proportional ist.

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