DE2412083A1

DE2412083A1 - Optisches system fuer eine farbfernsehkamera mit zwei aufnahmeroehren

Info

Publication number: DE2412083A1
Application number: DE2412083A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Higuchi; Seiji Toyama; Kazuo Yoshikawa
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1973-07-02
Filing date: 1974-03-13
Publication date: 1975-01-23
Also published as: DE7408797U; US3925813A; DE2412083B2; JPS5023723A; NL7402115A; JPS5342369B2; DE2412083C3

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches System für eine Farbfernsehkamera mit zwei Röhren.

Bei den bisher gebräuchlichen Farbfernsehkameras mit zwei Röhren sind die beiden Aufnahmeröhren in der Kamera wegen der Einengung für die Konstruktion des optischen Systems nicht parallel zueinander angeordnet. Aufgrund der nichtparallelen Lage der beiden Aufnahmeröhren unterliegen diese in unterschiedlichem Maße dem Einfluß des Erdmagnetismus. Durch den verschieden starken Einfluß des vom Erdmagnetismus erzeugten Magnetfeldes wird die Deckungsgenauigkeit der beiden von den zwei Aufnahmeröhren aufgenommenen Bilder beeinträchtigt, wodurch die Bildqualität leidet.

Angesichts dieses den herkömmlichen Farbfernsehkameras anhaftenden Mangels will die Erfindung ein optisches System für

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eine Farbfernsehkamera mit zwei Aufnahmeröhren schaffen, in der die "beiden Aufnahmeröhren parallel zueinander angeordnet sind, um den Einfluß des Erdmagnetismus auf die beiden Aufnahmeröhren auszugleichen.

Bei dem erfindungsgemäßen Objektivsystem wird ein Farbteiler zwischen einem afokalen Brennweitenänderungsglied und zwei optischen Fokussierungsgliedern eingefügt. Bei dem erfindungsgemäßen optischen System wird keine Relaislinse verwandt, wodurch ein verbessertes, einwandfreies Bild erzielt werden kann. Das optische System ermöglicht eine solche Konstruktion, die eine kompakte Bauweise der gesamten Kamera ermöglicht. Die Kamera kann dadurch gleichzeitig ein gefälliges, funktionelles Aussehen erhalten.

In dem erfindungsgemäßen Objektivsystem soll zwischen einem afokalen Brennweitenänderungsglied und zwei optischen Fokussierungsgliedern ein Farbteiler eingefügt werden. Das erfindungsgemäße optische System soll keine Relaislinse enthalten, um ein einwandfreies Bild zu erzielen. Das optische System soll so konstruiert sein, daß es eine kompakte Bauart für die gesamte Kamera ermöglicht. Außerdem soll die Kamera ein gefälliges, funktionelles Aussehen haben.

ITm dies zu erreichen, weist das erfindungsgemäße optische System für eine Farbfernsehkamera folgende Bestandteile auf: Ein afokales Brennweitenänderungsglied, einen Färbteiler hinter dem afokalen Brennweiteränderungsglied, und zwei Fokussierungsglieder, die hinter bzw. neben dem Farbteiler angeordnet sind, um die von dem Farbteiler aufgespaltenen Lichtstrahlen in Empfang zu nehmen, wobei das neben dem Farb- **· teiler angeordnete Fokussierungsglied ein Ablenkelement entto hält, das das von dem Färbteiler herkommende Licht parallel ^ .zu dem durch das andere hinter dem Farbteiler angeordnete ** Fokussierungsglied fallende Licht umlenkt. Dadurch, daß der ο Strahlengang der beiden durch den Farbteiler aufgespaltenen

tn Lichtkomponenten parallel zueinander ausgerichtet wird, **"* können die Aufnanmeröhren, die das verschiedene Farbbilder führende Licht in Empfang nehmen, parallel zueinander angeordnet werden, so daß sie dem gleichen Einfluß des Erdmagnetismus unterworfen sind. Daher sind die von den verschiedenen Aufnahmeröhren aufgenommenen Bilder exakt miteinander in Deckung, so daß ein scharfes Farbbild entsteht.

Da der Farbteiler im parallelen Strahlengang und das Ablenkelement im konvergierenden Strahlengang angeordnet ist, kann der Durchmesser dieser optischen Elemente verhältnismäßig klein gemacht werden und die Gesamtgröße des optischen Systems kann demzufolge kompakt sein.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der einzigen Figur, die eine Längsansicht des erfindungsgemäßen optischen Systems für eine Farbfernsehkamera zusammen mit den Aufnahmeröhren zeigt.

In dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt ein Brennweitenänderungsglied eine Objektivlinse 1, eine Kollimatorlinse 3» die hinter der Objektivlinse 1 auf der gleichen Achse angeordnet ist, und eine Aperturblende 2, die zwischen der Objektivlinse 1 und der Kollimatorlinse 3 liegt. Das Brennweitenänderungsglied stellt ein afokales Linsensystem dar, aus dem die Lichtstrahlen parallel austreten. Hinter der Kollimatorlinse 3 ist ein Farbteiler in Form eines Prismas 4 vorgesehen, der ein einfallendes Lichtbündel in zwei Lichtbündel unterschiedlicher Farbe aufspaltet. Das Prisma 4 umfaßt ein erstes Teilprisma 41 und ein zweites Teilprisma 42, die aneinandergefügt sind, wobei eine dichroitische Schicht 5 dazwischen angebracht ist. Das erste Teilprisma 41 hat eine erste Fläche 4-1 a, die sich senkrecht zum Strahlengang des aus dem Brennweitenänderungsglied 1 und 3 austretenden Lichtes erstreckt, weiter eine zweite Fläche 41b, die sich hinter der ersten Fläche 4-1 a im schiefen Winkel zum * Strahlengang des vom Brennweitenänderungsglied herkommenden Lichtes erstreckt und dazu dient, einen Teil des durch die erste Fläche 4-1 a fallenden Lichtes schräg zur ersten Fläche · 41a zurückzureflektieren, und schließlich eine dritte Fläche 41c, die sich senkredit zum Strahlengang des von der ersten

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Fläche 41a herkommenden und an der zweiten Fläche reflektierten Lichtes erstreckt.

Das zweite Teilprisma 42 ist an der zweiten Fläche 41b des ersten Teilprismas 41 angefügt, wobei die dichroitische Schicht 5 dazwischenliegt. Das zweite Teilprisma 42 hat eine erste Fläche 42a, die mit der dichroitischen Schicht 3 in Kontakt ist, und eine zweite Fläche 42b, die sich hinter der ersten Fläche 42a senkrecht zum Strahlengang des vom ersten Teilprisma 41 herkommenden, durch die dichroitische Schicht 5 fallenden Lichtes erstreckt, die dichroitische Schicht 5 reflektiert grünes Licht und läßt blaues und rotes Licht durch. Es wird daher nur grünes Licht von der dichroitischen Schicht 5 zur ersten Fläche 41a des ersten Teilprismas zurückgeworfen und dieses grüne Licht verläßt das erste Teilprisma 41 durch dessen dritte Fläche 41c. Auf der zweiten Fläche 42b des zweiten Teilprismas 42 ist eine Filterschicht 6 angebracht, die nur blaues und rotes Licht durchläßt, dagegen grünes Licht reflektiert oder absorbiert. Hinter der zweiten Fläche 42b des zweiten Teilprismas 42 ist ein Fokussierungsglied 7 angeordnet, das ein die blaue und rote Bildinformation enthaltendes Bild auf der photoelektrischen Umsetzungsfläche 11a einer Aufnahmeröhre 11 für blaue und rote Farbsignale fokussiert. Die Aufnahmeröhre 11 weist ein Farbstreifenfilter auf, um blaue und rote Signale aus dem Licht ab-zuleiten, das auf der photoelektrischen Umsetzungsfläche 11a zum Bild fokussiert wird. Ein räumliches Frequenzbegrenzungselement 12, etwa ein Tragrandglas oder eine Quarzplatte zur Beseitigung von Fehlersignalen oder zur Rauschunterdrückung kann zwischen dem Fokussierungsglied 7 und der Aufnahmeröhre 11 angeordnet sein.

Hinter der dritten Fläche 41c des ersten Teilprismas 41 ist das Frontglied 8 eines Fokussierungslinsensystems für das

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grüne Licht angeordnet. Hinter dem Frontglied 8 ist ein Ablenkelement, beispielsweise ein .· Totalreflexionsprisma 9 vorgesehen, das das von der dritten Fläche 41c des ersten Teilprismas 41 herkommende und durch das Frontglied 8 des Fokussierungslinsensystems fallende Licht empfängt und es zu dem durch das Fokussierungsglied 7 fallenden Licht parallel richtet. Das Totalreflexionsprisma 9 hat eine erste Fläche 9a, die sich senkrecht zum .Strahlengang des vom Frontglied 8 herkommenden Lichtes erstreckt, weiter eine zweite Fläche 9t>, die schräg zu diesem Strahlengang lieg-c derart, daß sie das Licht totalreflektiert, und eine dritte Fläche 9c, die sich im schiefen Winkel zum Strahlengang des von der zweiten Fläche 9b reflektierten Lichtes erstreckt und das Licht durch die zweite Fläche 9b auf eine Aufnahmeröhre 13 wirft, und zwar parallel zu dem durch das Fokussierungsglied 7 fallenden Licht. Hinter dem Totalreflexionsprisma 9 ist noch ein hinteres Glied 10 des Fokussierungslinsensystems für das grüne Licht vorgesehen, das das aus den Prisma 9 durch die zweite Fläche 9t) nach Reflexion an der dritten Fläche 9c austretende Licht sammelt. Das die grüne Bildinformation und ein Helligkeitssignal führende Licht wird auf der phbtoelek.trischen Umsetzungsfläche 13a einer Aufnahmeröhre 13 zn einem Bild fokussiert. Das Frontglied 8 und das hintere Glied 10 bilden ein Fokussierungslinsensystem, das grünes Licht als Bild auf der photoelektrischen Umsetzungsfläche 13a der zweiten Aufnahmeröhre 13 fokussiert.

Das erfindungsgemäße optische System funktioniert im Gebrauch folgendermaßen: Das durch die Objektivlinse 1 des afokalen Brennweitenänderungsgliedes einfallende Licht wird durch die Kollimatorlinse 3parallel gemacht. Die aus der Kollimatorlinse 3 austretendenParallelstrahlen fallen in das erste Teilprisma 41 des Farbteilers 4. Das die grüne Bildinformation tragende Licht wird von der dichroitisehen Schicht 5

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die auf der zweiten Fläche 41b des ersten Teilprismas 41 angebracht ist, reflektiert und zur ersten Fläche 41a zurückgeworfen, wo es wieder reflektiert wird und dann durch die dritte Fläche 41c das erste Teilprisma verläßt. Danach fällt das die grüne Bildinformation enthaltende Licht durch das Fokussierungslinsensystem 8,10 und wird auf der photoelektrischen Umsetzungsfläche 13a der Aufnahmeröhre 13 fokussiert. Durch das Ablenkprisma 9i das zwischen den Gliedern 8 und 10 angeordnet ist, wird das Licht parallel zu dem durch das Fokussierungsglied 7 fallenden Licht ausgerichtet. Das durch die dichroitische Schicht 5 durchgehende Licht, das die blaue und rote Bildinformation enthält, fällt durch das zweite Teilprisma 42 und wird auf der photoelektrischen Umsetzungsfläche 11a der Aufnahmeröhre Λ^Λ fokussiert, nachdem es das Farbfilter 6 passiert hat, das nur blaues und rotes Licht durchläßt.

Die Farbsignale der blauen und roten Bildinformation werden also von der ersten Aufnahmeröhre 11 empfangen und das Helligkeit ssignal sowie das grüne Farbsignal wird von der zweiten Aufnahmeröhre 13 aufgenommen. Die Aufnahmeröhren 11 und 13 sind parallel zueinander angeordnet, und empfangen das Licht von den Fokussierungsgliedern 7 bzw. 10. Da die beiden Aufnahmeröhren 11 und 13 parallel sind, unterliegen sie dem gleichen Einfluß des Erdmagnetismus und die von den beiden Röhren aufgenommenen Bildsignale sind genau in Deckung.

Selbstverständlich kann man auch eine dichroitische Schicht verwenden, die grünes Licht durchläßt und blaues und rotes Licht reflektiert. In diesem Fall wird das Helligkeitssignal und das grüne Lichtsignal von der hinter dem Farbteiler 4 angeordneten Aufnahmeröhre empfangen und die blauen und roten Lichtsignale von der neben dem Farbteiler 4 angeordneten Aufnahmeröhre.

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Claims

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Patentansprüche

Optisches System für eine Farbfernsehkamera mit zwei Röhren, gekennzeichnet durch ein afokales Objektivglied (1,5)» einen Farbteiler (4), der hinter dem Objektivglied angeordnet ist und das in ihn einfallende Licht in eine erste Lichtkomponente, die eine erste Farbbildinformation mitführt, und eine zweite Lichtkomponente, die eine zweite Farbbildinformation mitführt, aufspaltet, ein erstes Fokussierungsglied (7), das hinter dem Farbteiler (4) angeordnet ist und die erste Lichtkomponente auf einer ersten Aufnahmeröhre (11) fokussiert, ein zweites Fokussierungssystem (8,10), das neben dem Farbteiler (4) angeordnet ist und die zweite Lichtkomponente auf einer zweiten Aufnahmeröhre (1$) fokussiert, und einen Ablenker (9), der in dem zweiten Fokussierungssystem angeordnet ist und die zweite Lichtkomponente parallel zum Strahlengang der ersten Lichtkomponente ausrichtet·
2. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Ablenker ein optisches Element (9) ist, das zwei reflektierende Flächen (9b,9c) hat, die derart angeordnet sind, daß die von dem Farbteiler (4) herkommende zweite Lichtkomponente zur zweiten Aufnahmeröhre (13) reflektiert wird.
3. Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der Ablenker ein Prisma (9) ist mit einer durchlassenden Fläche (-9a), die sich senkrecht zum Strahlengang der vom Farbteiler herkommenden zweiten Lichtkomponente erstreckt, weiter mit einer ersten reflektierenden

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Fläche (9b), die hinter der durchlassenden Fläche (9a) angeordnet ist und sich im schiefen Winkel zum Strahlengang der durch die durchlassenden Fläche fallenden zweiten Lichtkomponente erstreckt, und schließlich mit einer zweiten reflektierenden Fläche (9c), die sich im schiefen Winkel zum Strahlengang der von der ersten reflektierenden Fläche (9b) reflektierten zweiten Lichtkomponente erstreckt und das Licht parallel zum Strahlengang der ersten Lichtkomponente reflektiert,
4-. Optisches System nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß das ablenken! e Prisma (9) ein dreieckiges Totalreflexionsprisma ist mit einem 9O°-Winkel, wobei die dem 9O°-Winkel gegenüberliegende Fläche die erste reflektierende Fläche (9b) ist.
5· Optisches System nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet , daß einer der zwei außer.dem 9O°-Winkel noch vorhandenen Winkel des Prismas größer als 4-5° und der andere Winkel kleiner als 4-5° ist und die dem größeren der beiden Winkel gegenüberliegende Fläche die zweite reflektierende Fläche (9c) ist.
6. Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Farbbildinformation ein Farbsignal enthält und die zweite Farbbildinformation ein Helligkeitssignal.
7· Optisches System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Farbsignal eine rote und blaue Bildinformation führt und daß die zweite Farbbildinformation auch noch ein Farbsignal enthält, das eine Grünbildinformation führt.

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8. Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch ^gekennzeichnet , daß die erste Farbbildinformation ein Helligkeitssignal umfaßt und die zvreite Farbbildinformation ein Farbsignal.
9· Optisches System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Farbsignal eine rote und blaue Bildinformation führt und daß die erste Farbbildinformation auch noch ein Farbsignal enthält, das eine grüne Bildinformation führt,
10. Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Farbteiler

(4) ein Prisma ist, das eine erste durchlassende Fläche (41a) hat, die sich senkrecht zum einfallenden Licht erstreckt, ferner eine erste reflektierende Fläche (41b), die hinter der ersten durchlassenden Fläche angeordnet ist und sich im schiefen Winkel zu dem durch die erste durchlassende Fläche fallenden Licht erstreckt und die mit einer dichroitisehen Schicht

(5) versehen ist, welche mit der gesamten reflektierenden Fläche in Kontakt ist und einen Teil des Lichtes reflektiert und das restliche Licht durchläßt, weiter eine zweite reflektierende Fläche (41a), die sich im schiefen Winkel zum Strahlengang des von der ersten reflektierenden Fläche (41b) reflektierten Lichtes erstreckt, ferner eine zweite durchlassende Fläche (41c), die sich senkrecht zum Strahlengang des von der zweiten reflektierenden Fläche reflektierten Lichtes erstreckt, und schließlich noch eine dritte durchlassende Fläche (42b), die sich hinter der ersten reflektierenden Fläche (41b) parallel zur ersten durchlassenden Fläche (41a) erstreckt und das Licht durchtreten läßt.

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11· Optisches System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte durchlassende Fläche (42b) mit einem Farbfilter (6) versehen ist, das lediglich das Licht durchläßt, das durch die dichroitißche Schicht (5) gefallen ist.
12. Optisches System nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet , daß das Prisma des Farbteilers aus einem ersten Teilprisma (41) und einem zweiten Teilprisma (4-2) besteht, die aneinandergefügt sind, wobei dazwischen die dichroitisch© Schicht (5) eingefügt ist, und daß die erete durchlassende Fläche (41a), die erste reflektierende Fläche (41b) und die zweite durchlassende Fläche (41c) a» ersten Teilpri·- ma und die dritte durchlassende Fläche (42b), sowie eine wei tere durchlassende Fläche (42a) am zweiten Teilprisma angeordnet sind, wobei die weitere durchlassende Fläche (42a) in direktem Kontakt mit der diehroitischen Schicht (5) steht und sich parallel zur ersten reflektierenden Fläche (41b) erstreckt.
13. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der Farbteiler (4) ein optisches Element ist, das ein dichroitisches Filter (5) aufweist, welches einen Teil des Lichtes, der die Helligkeitsinformation enthält, reflektiert und das übrige Licht, das die Farbinformation enthält, durchläßt.
14. Otisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbteiler ein optisches Element ist, das ein dichroitisches Filter enthält, welches einen Teil des Lichtes, der eine Farbinformation enthält, reflektiert und das restliche Licht, das eine Helligkeitsinformation enthält, durchläßt.

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