DE2523038A1

DE2523038A1 - Verfahren und vorrichtung zur farbbildwiedergabe

Info

Publication number: DE2523038A1
Application number: DE19752523038
Authority: DE
Inventors: Hendrik Mulder
Original assignee: Optische Industrie de Oude Delft NV
Current assignee: Optische Industrie de Oude Delft NV
Priority date: 1974-05-30
Filing date: 1975-05-24
Publication date: 1975-12-18
Also published as: IL47381A; BE829635A; SE410234B; JPS5810033U; GB1493307A; YU46581A; JPS5110982A; IL47381A0; US3987299A; TR18480A; FR2275790A1; CA1032647A; NL177643B; DE2523038C2; NL177643C; SE7505987L; AU8157775A; AU477149B2; IT1032999B; ZA753369B

Description

PATENTANWÄLTE DIPL-ING. H. MlSSLINQ DIPL-INQ. R. SCHLEE

DR.-INQ. J. BOECKER · Giessen, den 23.5.1975

GIESSEN, Bismarckstraße 43 M/P 12.537

Ti.V. Optische Industrie "De Oude DeIft"
Van Miereveltlaan 9 - DeIft - Niederlande.

Verfahren und Vorrichtung zur Farbbildwiedergabe.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Farbbildwiedergabe.

Die Erfindung verschafft ein Verfahren und eine Vorrichtung, durch die es möglich ist, zwischen Farben zu unterscheiden, die im allgemeinen nicht voneinander unterschieden werden können, entweder, weil der Unterschied durch die Umstände nicht mit dem Auge wahrgenommen werden kann, oder, weil das Auge für die betreffende(n) Farbe(n) unempfindlich ist. Es wird zum Beispiel bei Tageslicht, während der Dämmerung, geschweige denn während der Finsternis, unmöglich sein, mit dem Auge verschiedene Arten Grün, wie natürliches Grün (Chlorophyll) und künstliches Grün voneinander zu unterscheiden. Ein wichtiger Aspekt in diesem Zusammenhang ist, dass Blattgrün nicht nur im grünen Spektralbereich reflektiert, sondern dass die Spektralreflexion, anders als künstliches Grün, auch eine Spitze im benachbarten Infrarot aufweist, für das das menschliche Auge aber unempfindlich ist.

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Durch das erfindungsgemässe Verfahren kann unter diesen Umständen ein solcher Unterschied sehr gut wahrgenommen werden, ohne dass zusätzliche Lichtquellen erforderlich sind.

Durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der Erfindung ist es auch möglich, z.B. kranke von gesunden Bäumen zu unterscheiden. Im allgemeinen kann die Erfindung angewendet werden, um zwischen Farben zu unterscheiden, die normalerweise mit dem menschlichen Auge nicht ohne weiteres unterschieden werden können.

Zu diesem Zweck wird das erfindungsgemässe Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das von einer Szene kommende StrahlungsSpektrum in einige Wellenlängenbereiche aufgespalten wird, dass mit der Strahlung aus jedem Wellenlängenbereich auf eine solche Weise ein einzelnes Bild der Szene auf der Kathode einer einzigen Bildverstärkerröhre gebildet wird, dass diese Bilder räumlich voneinander getrennt sind, dass die Kathodenbilder auf eine an sich bekannte Weise durch eine oder mehrere Bildverstärkerröhren verstärkt werden und dass die dadurch auf der letzten Anode erhaltenen, verstärkten, einzelnen Bilder je mit .einer eigenen Farbe gedeckt werden.

Um schlechte Bilddeckung im Endbild durch Verzeichnung möglichst zu vermeiden, werden die verschiedenen Bilder vorzugsweise so räumlich getrennt, dass entsprechende Punkte auf der bzw. den Kathode(n) und Anode(n) in gleichen Radialabständen von der elektro-optischen Achse liegen, weil ,dann nur nicht-rotationssymmetrische Verzeichnung die Bilddeckung beeinflusst.

Wenn die rotationssymmetrische Verzeichnung gering ist, können die Bilder natürlich nebeneinander, nur zueinander versetzt, gebildet werden.

Wie schon angegeben ist, bezieht sich die Erfindung auch auf eine Vorrichtung für Farbbildwiedergabe mittels des im vorigen beschriebenen Verfahrens.

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Zu diesem Zweck wird diese Vorrichtung erfindungsgemäss gekennzeichnet durch Mittel zur Abbildung einer Szene in einer Ebene mit einem Farbzerlegungssystem, um das Strahlungsspektrum von der Szene auf eine solche Weise in einzelne Wellenlängenbereiche zu zerlegen, dass in der Ebene für jeden Wellenlängenbereich ein Bild entsteht, das räumlich von den übrigen Bildern getrennt ist, durch wenigstens eine Bildverstärkerröhre mit einer Kathode, die so aufgestellt ist, dass ihre Oberfläche mit der Ebene zusammenfällt und einer Anode durch Mittel, um jedes Bild mit einer eigenen Farbe wahrnehmbar zu machen, und durch Mittel hinter dieser Anode, um die einzelnen Bilder zu einem einzigen Bild zu decken.

Die Erfindung wird jetzt unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert, wobei auch noch andere Merkmale der Erfindung beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 das nach Aufspaltung in zwei Wellenlängenbereiche auf der Kathode einer Bildverstärkerröhre gebildete Bild einer Fahne und eines Baums;

Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung; Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer solchen Vorrichtung;

Fig. k eine Ausführungsform eines Farbzerlegungs-Prismensystem, das in der erfindungsgemässen Vorrichtung angewendet werden kann;

Fig. 5, 6 und T je andere Ausführungsformen solcher Farbzerlegungssysteme; Fig. 8 ein Farbzerlegungssystem, das vor dem Objektiv angeordnet ist;

Fig. 9 ein weiteres Beispiel eines Farbzerlegungssystems, das vor dem Objektiv angewendet wird;

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k -

Fig. 10 eine Aufstellung von Farbzerlegungssystemen, die vor dem Objektiv angewendet werden können;

Fig. 11 eine andere Aus fuhrungs form eines Farbzerlegungssystems, das vor dem Objektiv angeordnet ist;

Fig. 12 eine Aufstellung mit Farbzerlegungssystemen gemäss Fig. 11.

Fig. 1 zeigt, wie das von einer aus einer Fahne 1 und einem Baum 2 bestehenden Szene kommende Strahlungsspektrum in zwei verschiedene Wellenlängenbereiche(Farben) aufgespalten wird, die nebeneinander, also räumlich getrennt, auf einer einigen Fotokathode 3 einer Bildverstärkerrohre abgebildet werden.

Um zu verhindern, dass später, beim Decken dieser einzelnen Bilder, durch störende Verzeichnung keine gute Bilddeckung entsteht, werden die Bilder spiegelsymmetrisch zu einer Ebene durch die elektro-optische Achse der Fotokathode 3 gelegt, wodurch die rotationssymmetrische Verzeichnung die Bilddeckung nicht beeinflusst.

Die eigentliche Aufspaltung und Wiederdeckung des Bilds kann mittels eines Systems erreicht werden, von dem in Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist.

Gemäss dieser Figur werden zwei rechteckige Prismen 8 und 9 verwendet, die mit den längsten Rechteckseiten zu einem Block zusammengekittet sind, dessen Schnitt ein gleichseitiges Dreieck bildet.

Eine der längsten Rechteckseiten ist in diesem Fall mit einer nicht dargestellten dielektrischen Schicht 10 oder einem Metallspiegel versehen, wodurch die Farben eines einfallenden Lichtbündeis zerlegt werden.

In diesem Fall beträgt der Einfallswinkel des Hauptstrahls (1*0 des Achsenbündels, das über ein nicht angegebenes Objektiv von der abzubildenden Szene kommt, auf die dielektrische Schicht 10 30° und dieser

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_ 5 —

Hauptstrahl trifft nach Aufspaltung die schrägen Seiten 15 bzw. 16 unter einem Gesamtreflexionswinkel von 6O°.

Die Strahlen 20 und 21 erreichen dann über eine übliche faseroptische Platte 17 die Fotokathode 18 einer schematisch angegebenen und an sich bekannten Bildverstärkerröhre 19.

Das einfallende LichtSpektrum wird also über die dielektrische Schicht-(Spiegel) in zwei Teile geteilt und ergibt zwei räumlich getrennte Bilder auf der Kathode 18, was schematisch mit zwei Strahlen 20 und 21 angegeben ist, die je aus Licht mit unterschiedlichem Wellenlängenbereich bestehen. Die Teilung kann z.B. bei ca. 750 nm gewählt werden, so dass dann das eine Bild aus Licht mit Wellenlängen kleiner als 750 nm und das andere Bild aus Licht mit Wellenlängen grosser als 750 nm aufgebaut ist.

Bemerkt wird, dass, wenn für die Farbzerlegungsschicht J ^-Schichten verwendet werden, infolge deren Durchlässigkeitseigenschaften noch eine zusätzliche Teilung, bei einer anderen Wellenlänge auftreten kann. .Das eine Bild kann dann aus dem durchgelassenen Licht mit Wellenlängen grosser als z.B. 65O nm und kleiner als 500 nm aufgebaut sein, während das andere Bild aus Licht mit Wellenlängen zwischen 5OO nm und 65O nm aufgebaut, ist. Auch in der Praxis kann diese Lage extra vorteilhaft sein. Die Farbe eines Fahrzeugs kann z.B. bei annähernd 65O nm gut dem Spektrum von Blattgrün angepasst sein, so dass die Aufspaltung bei 650 nm nicht erfolgreich ist. Wenn aber eine solche Anpassung nicht bei annähernd 500 nm stattgefunden hat, kann dennoch ein guter Unterschied gemacht werden.

Die Strahlung, die die Bilder bildet, und also auf die Fotokathode 18 fällt, befreit aus der Elektronen-emittierenden Schicht dieser Kathode ELeklronon, die über an sich bekannte, nicht dargestellte Mittel auf der Anod« der Bildverstärkerröhre fokussiert werden.

Suhliesslich werden auf der Anode 22 der Bildverstärkerröhre, wenn eine einzige Bildverstärkerröhre verwendet wird, oder der letzten Bild-

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_ 6-

verstärkerröhre, wenn mehrere Bildverstärkerröhren in Serie verwendet werden, auf an sich bekannte Weise von den einzelnen Bildern auf der Fotokathode 18 einzelne, voneinander getrennte, verstärkte Bilder gebildet.

In diesem Fall (siehe Fig. 2) wird die durch die Anode 22 ausgesandte Strahlung über eine übliche faseroptische Platte 23 durch ein Prismensystem geführt, das mit dem im vorigen beschriebenen Prismensystem identisch ist und aus zwei rechteckigen, zusammengekitteten Prismen 2k und 25 besteht, zwischen denen wieder eine dielektrische Schicht 26 angeordnet ist. Mittels eines schematisch angegebenen Linsensystems 27 können dann die einzelnen, getrennten Bilder auf der Anode 22 wahrgenommen werden. Der durch das Linsensystem gehende Haupt strahl 28 ist, wie dargestellt, aus den zwei Strahlen 29 und 30, die je von einem der Bilder auf der Anode 22 kommen, zusammengesetzt.

Um den Bildern auf der Anode 22 je eine eigene Farbe zugeben, kann die Anode 22 aus in verschiedenen Farben aufleuchtenden Phosphoren aufgebaut sein, auf denen jeweils eines der einzelnen Bilder auf der Fotokathode 18 abgebildet wird. Auch ist es möglich, die Anode mit dinem sog. weissen Phosphor auszubilden und die einzelnen Bilder über ein eigenes Farbfilter wahrzunehmen. Diese Filter können unmittelbar auf der Anode 22 oder zwischen der faseroptischen Platte 23 und dem Prismensystem 2k und 25 angeordnet werden.

Wenn in dem in Fig. 2 gezeigten Fall die eine Hälfte der Anode aus einem grün, aufleuchtenden Phosphor besteht und die andere Hälfte aus einem rot aufleuchtenden Phosphor, kann ein sehr deutlicher Kontrast erreicht werden. Dies gilt auch dann, wenn ein rotes und ein grünes Filter benutzt werden.

Eine weitere Ausführungsform eines Systems zur Aufspaltung und Wiederdeckung der von einer Szene kommenden Strahlung zeigt Fig. 3.

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-T-

Gemäss dieser Figur sind zwei Prismen 31 und 32 in Form von rechtwinkligen Dreiecken mit gleichen Rechteckseiten mit den Basen aufeinander gekittet. Eine dieser Basen ist mit einer nicht dargestellten dielektrischen Schicht 33 oder einem Metallspiegel versehen, wodurch die Farben eines einfallenden Lichtbündels zerlegt werden.

Der Einfallswinkel des Hauptstrahls 3U auf die Spiegelflache 33 ist U5°. In diesem Fall ist eine zusätzliche Reflexion nicht erforderlieh, wohl aber keilförmige Fiberplatten 35 und 36, um mit den einzelnen Strahlenbündeln 37 und 38 über die übliche Faserplatte 39 Bilder auf der Fotokathode Uo einer Bildverstärkerrohre U1 bilden zu können.

Nach Verstärkung des durch die Fotokathode emittierenden Elektronenbündels in einer oder mehreren Bildverstärkerrohren werden auf der letzten, mit Phosphor versehenen Anode U2 auf eine solche Weise entsprechende Bilder gebildet, dass wieder zwei Lichtbilder entstehen, die über die übliche Faserplatte U3 auf der Fläche UU sichtbar sind.

Danach werden diese zwei Bilder durch ein Farbzerlegungssystem gedeckt. In diesem Fall besteht dieses zweite Farbzerlegungssystem nur aus einer vertikal auf der Fläche UU angeordneten dielektrischen Schicht U5 oder einem Metallspiegel. Das Auge U6 sieht die zwei gesondert gebildeten Bilder nun als ein einziges Bild über die halbe Lupe Uj. Das Licht von dem einen Bild, symbolisch mit dem Hauptstrahl U8 angegeben, reflektiert ja ganz auf dem Spiegel U5, während das mit dem Hauptstrahl U9 angegebene Licht durch den Spiegel gehen wird. Das Auge nimmt also ein einziges Bild der Szene wahr, ein Bild, in dem alle Teile in der Farbe, mit der die Anode U2 bedeckt ist, sichtbar sein werden.

Nachstehend wird noch näher auf die verschiedenen, möglichen Farbzerlegungssysteme eingegangen. Obwohl im vorigen einige Ausführungsformen besprochen sind, sind die Möglichkeiten noch gar nicht erschöpft. Trotz folgender Beispiele solcher Systeme wird darauf hingewiesen, dass es keineswegs die Absicht ist, die Erfindung auf die darin genannten Farbzerlegungssysteme zu beschränken.

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Fig. h zeigt schematisch ein System, das besonders in denjenigen Fällen vorteilhaft ist, dass Farbverschiebungen infolge Polarisation störend sind, da der Einfallswinkel auf die Spiegelfläche klein gehalten werden kann.

Mit 50 und 51 werden zwei viereckige Prismen bezeichnet, die mit zwei entsprechenden Seiten zusammengekittet sind. Eine dieser Seiten ist wieder mit einer dielektrischen Schicht oder einem Metallspiegel 52 versehen. Der Hauptstrahl 53, die Achse des Strahlenbündels von der Szene (nicht dargestellt) wird durch den Spiegel 52 in die Strahlen 5^ und 55 aufgespalten, die nach ganzer Reflexion als die Strahlen 56 und 57 über keilförmige Fiberplatten 58 und 59 und über die übliche Faserplatte 6ö symbolisch die einzelnen Bilder auf der nicht dargestellten Fotokathode bilden.

Fig. 5 zeigt nochmals das Farbzerlegungssystem nach Fig. 2, wobei entsprechende Bezugsziffern entsprechende Teile bezeichnen. In dieser Figur wird mit 61 das Objektiv bezeichnet, durch das das von der nicht dargestellten Szene kommende Strahlenbündel auf der Fotokathode 18 .abgebildet wird. Das Strahlenbündel hinter dem Objektiv 61 wird durch die Strahlen lh¹ und 1U'' begrenzt und weiter durch den Hauptstrahl lU dargestellt.

Wie im Zusammenhang mit Fig. 2 schon bemerkt wurde, bildet das zusammengesetzte Prisma ein gleichseitiges Dreieck, dessen Winkel°<gleich sind. Der Einfallswinkel 9 des Strahlenbündels, angegeben anhand des Strahls 1U»·, auf die Oberfläche 62 beträgt 30°. Wach Aufspaltung des Strahlenbündels auf dieser Oberfläche 62 findet auf den Seiten bzw. 16 des zusammengesetzten Prismas Reflexion statt. Der Winkel, unter dem der auf der Oberfläche 62 reflektierte Hauptstrahl 1U, nach Reflexion Strahl 21, auf die Seite 15 auftrifft, ist mit P₁ bezeichnet und beträgt 60 , oder ist grosser als der Grenzwinkel (Brechungsindex des Prismenmaterials n=1,52), wodurch eine vollkommene Reflexion auftritt.

Die Oberfläche 62 braucht nicht unbedingt mit einer dielektrischen Schicht

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versehen zu sein. Im hier gezeichneten Fall wird angenommen, dass diese Oberfläche mit einem "haTbdurchlässigen" Metall oder mit Streifen versehen ist, derart, dass die Hälfte des einfallenden Strahlenbündels auf Seite 15 und die andere Hälfte auf Seite 16 reflektiert wird. Ihn die Wellenlängenaufspaltung herbeizuführen werden dann Filter 6k und 65 verwendet, die zwischen dem Prisma und der Kathodenfiberplatte 17» oder Anodenfiberplatte, wenn das System dazu benutzt wird, um die einzelnen Bilder zu decken, angeordnet sind.

Wie schon bemerkt, ist ein kleiner Einfallswinkel auf die Spiegelfläche in denjenigen Fällen erwünscht, dass Farbverschiebungen infolge Polarisation störend sind.

Ein Farbzerlegungssystem, in dem der Einfallswinkel auf 15 verkleinert ist, zeigt Fig. 6.

Gemäss dieser Figur besteht das Prisma TO aus zwei rechtwinkligen, aus einem Material mit einem Brechungsindex η hergestellten Dreiecken 71 und 72 und einem zusätzlichen Prisma 73, wodurch das Ganze als eine Planplatte arbeitet. Für den reflektierten Strahl soll wegen der gewünschten Gesamtreflexion zwischen dem zusätzlichen Prisma 73 und dem Dreieck 72 ein Luftspalt 7^ vorgesehen sein.

Die zwei rechtwinkligen Dreiecke 71 und 72 sind wieder mit den längsten Rechteckseiten zusammengekittet, wobei eine der Oberflächen mit entweder einer dielektrischen Schicht oder einem "halbdurchlässigen" Metall oder mit Streifen versehen ist, wobei in den beiden letzten Fällen Filter 75 und 76 erforderlich sind.

Der spitze Winkel gegenüber der Fläche 77 der rechtwinkligen Dreiecke 71 und 72, in Dreieck 72 als OC bezeichnet, ist in diesem Fall 52,5°.

Der Einfallswinkel des Strahlenbündels IU¹, \h, 1U" nach Passage des Objektivs 61, bei Strahl iH^lf mit ö angegeben, beträgt jetzt 15 , während der Reflexionswinkel t) der Strahlen 78 und 78', die aus Aufspaltung des Hauptstrahls 1U entstanden sind, auf die Oberfläche 79 52,5 beträgt,

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und also grosser ist als der Grenzwinkel (Brechungsindex n=1,6U), wodurch eine volHommene Reflexion erhalten wird.

Vorzugsweise werden der Brechungsindex η und der Einfallswinkel so gewählt, dass

η sin θ «=* 0,5

um Farbverschiebungen bei verschiedenen Einfallswinkeln und infolge Polarisationserscheinungen zu vermeiden.

In Fig. T wird wieder eine andere Variante eines Farbzerlegungssystems gezeigt, wobei zwischen den Prismen 81 und 82 eine g λ-Piatte 83 vor der Spiegelfläche Qk angeordnet ist. Weiter sind die Reflexionsflächen 85 und 86 und die Farbfilter 87 und 88 angegeben, die vor der Faserplatte 17 und der Fotokathode 18 angeordnet sind.

Dieses System funktioniert wie folgt. Das durch den Hauptstrahl dargestellte Strahlenbündel von der nicht dargestellten Szene passiert das Objektiv 89 und wird auf der Fläche 85 zwischen dem Prisma 81 und einem Vorsatzprisma 91 in einen zu der Zeichnungsebene senkrechten, polarisierten Strahl 92, der sich nicht an der Herstellung des Endbilds beteiligt, und in einen parallel polarisierten Strahl 93 aufgespalten. Ein Teil 9^ des letztgenannten Strahls passiert die Spiegelfläche 8H, während der übrige Teil 95 reflektiert wird. Dieser letzte Teil passiert die 5 λ-Platte 83 zweimal, wodurch seine Polarisationsrichtung um 90° gedreht wird.

Die Prismen 81 und 82 können gegebenenfalls wegfallen, während die Flächen 8U, 85 und 86 dann als lose Spiegel auf dünnen Gläsern oder Vliesen ausgebildet werden.

Alle zu den Figuren 5-7 beschriebenen Systeme können auch hinter der letzten Anode angewendet werden, um die einzelnen Bilder zu decken. Es versteht sich, dass der Strahlengang dann umgekehrt ist und dass das genannte Objektiv dann die Rolle einer Lupe spielen wird.

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Das Farbzerlegungssystem kann auch vor statt hinter dem Objektiv angeordnet werden und funktioniert dann so, dass das ganze Feld sowohl in der einen wie in der anderen Farbe auf der ganzen Kathode aber gespiegelt zu der dielektrischen Spiegelschicht oder dem Metallspiegel, abgebildet wird.

Mit zwei Filtern, die die Kathode je zur Hälfte bedecken, wird erreicht, dass zweimal dieselbe Hälfte des Felds relativ gespiegelt die ganze Kathode bedeckt.

Durch eine richtige Wahl des Glases, wenn wenigstens Prismen als Farbzerlegungssystem benutzt werden, und des Winkels kann erreicht werden, dass die ungewünschte Hälfte des Gesichtsfelds schon einigermassen geschwächt wird, da gerade die Mitte des Gesichtsfelds einem Einfallswinkel entspricht, der dem Grenzwinkel für Gesamtreflexion gleich ist.

Die Farbzerlegung vor dem Objektiv hat folgende Vorteile:

-jedes Objektiv kann benutzt werden; ein besonderes, für die Glasbahn des Prismensystems korrigiertes Objektiv ist nicht notwendig;

-der Einfallswinkel auf die dielektrische Schicht variiert nur den halben Feldwinkel (parallele Bündel), der Aperturwinkel kommt nicht hinzu, wodurch die "Dispersion" beschränkt gehalten wird;

-Translation der Prismen ist gestattet, vorausgesetzt, dass die Spiegelschicht zu sich selbst parallel bleibt.

Dies ermöglicht den Umbau bestehender, passiver Gläser.

Fig. 8 zeigt eine Aufstellung eines Farbzerlegungssystems vor dem Objektiv 100.

Die Farbzerlegungsschicht 101 ist zwischen zwei rechteckigen Prismen 102 und 103 angeordnet, die mit ihren längsten Rechteckseiten zusammengekittet sind. Der Scheitelwinkel ^ dieser Prismen ist z.B. hh°. Vor

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diesem Prismensystem, aber jenseits eines Luftspalts 1OU, wird ein zusätzliches Prisma 105 in Form eines gleichschenkligen Dreiecks mit einem Basiswinkel °(von z.B. h6 auf eine solche Weise angeordnet, dass die Oberflächen, wie Oberfläche 106 des Prismas 105, beide die Grenze mit einer Luftschicht bilden. Weiter ist die Basis des Prismas 105 teilweise mit einer Absorptionsschicht 107 versehen, um die störende Hälfte des Gesichtsfelds dieses Systems beseitigen zu können. Ueber das Objektiv 100 wird jedes einzelne Bild auf der ganzen Fotokathode 18 über die. übliche Faserplatte 17 abgebildet. Mit zwei Filtern 108 und 109, die die Kathode je zur Hälfte bedecken, wird erreicht, dass zweimal dieselbe Hälfte des Gesichtsfelds des Systems, aber relativ gespiegelt, abgebildet wird.

Der Hauptstrahl 110 trifft die Farbzerlegungsschicht 101 zwischen den Prismen 102 und 103 in diesem Fall mit gleichen Basiswinkeln des Prismas 105 von h6° und einem Scheitelwinkel des rechteckigen Prismas 103 von kh° unter einem Einfallswinkel von 2°.

Der Hauptstrahl 110 passiert den Luftspalt 10U zwischen den Prismen 103 und 105 unter einem Winkel, der gerade dem Grenzwinkel, in diesem Fall k2 , entspricht, oder, etwas kleiner ist, also der Brechungsindex η = 1,U9^5· Nach Passage der Spiegelschicht 101 bzw. Reflexion darauf werden die schrägen Seiten der Prismen 102 und 103 unter einem Winkel ft getroffen, so dass Gesamtreflexion auftritt und die Lichtstrahlen und 11^ parallel zu der ursprünglichen Richtung des Hauptstrahls 110 weitergehen.

Strahlen wie der Strahl 111 werden auf der schrägen Seite 106 des Prismas 105 ganz reflektiert und anschliessend in 107 absorbiert.

Strahlen wie der Strahl 112 werden nicht auf der schrägen Seite 106 reflektiert, sondern passieren den Luftspalt 10U und sind denn auch die benutzten Strahlen.

Fig. 9 zeigt noch eine andere Ausführungsform eines Farbzerlegungssystems,

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das vor dem nicht dargestellten Objektiv angeordnet ist. Dieses System besteht aus drei dreieckigen Prismen 201, 202 und 203, zwischen denen sich die Luftspalte 20U und 205 befinden. Die Basis des Dreiecks 201 weist eine Absorptionsschicht 206 auf. In der Mitte des Prismas 202 befindet sich die eigentliche Farbzerlegungsschxcht 208.

Da sich zwischen der nicht dargestellten Szene und dem Eingang des Farbzerlegungssystems oben in der Zeichnung kein Objektiv befindet, muss auch hier der ungewünschte halbe Feldwinkel des Systems unterdrückt werden. Hierzu werden ausser der Absorptionsschicht 206 parallele Streifen 210 verwendet.

Dieses System hat zwei Eingänge und die Farbzerlegungsschicht 208 wird auf beiden Seiten verwendet, namentlich auf der (in der Zeichnung) rechten Seite durch das Licht, Hauptstrahl 212, das bei Prisma 201 eintritt, und auf der linken Seite durch das Licht, Hauptstrahl 213, das bei Prisma 203 eintritt. Diese Strahlen verlassen das System nach Aufspaltung als die ebenfalls parallelen Strahlen 2ik und 215.

Wenn die Basiswinkel des Prismas 201 c< und β genannt werden und die des Prismas 202 o( und £ , der Winkel zwischen der Spiegelschicht 208 und dem Luftspalt 20U y , der Einfallswinkel der einfallenden Hauptstrahlen auf die Spiegelschicht Sund der Winkel mit der Normale in Glas, unter dem der Luftspalt passiert wird, L , gelten folgende Gleichungen:

Θ= V)-Y

I = 180° - 2<X -tf
2 <* = 180° + θ -9-2Τ

In einem praktischen Beispiel kann men folgende Werte anwenden:

<* = 45°
I) = kB°

*-=U5°

£ = U8°

und für den Brechungsindex η des Glases: η = 1,^9^5·

In diesem Fall beträgt θ nur 3° und wird die Farbzerlegungsschicht

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nicht senkrecht zu der Eintrittsfläche stehen.

Wenn das Objektiv hinter dem Farbzerlegungssystem angeordnet wird, muss dieses System ebenso gross werden wie das Objektiv, oder denselben Durchmesser haben, was nachteilig sein kann. Dieses spezifische Problem kann aber durch die in Fig. 10 schematisch gezeigte Aufstellung gelöst werden.

Gemäss dieser Figur werden drei Farbzerlegungs-Prismensysteme 301, 302 und 303 nebeneinander verwendet. In diesem Fall wird das empfangene, von der nicht dargestellten Szene kommende Strahlenbündel durch die Strahlen 30U und 305 begrenzt. Das Strahlenbündel kann noch vergrössert werden, wenn die Systeme vertikal zueinander verschoben werden, wie mit den gestrichelten Linien angegeben ist. Das Strahlenbündel wird in diesem Fall durch die Strahlen 30U und 306 begrenzt.

Fig. 11 zeigt eine Vorzugsausführungsform eines Farbzerlegungssystems, das insbesondere für Anwendung in der erfindungsgemässen Vorrichtung geeignet ist und vor dem Objektiv 1*00 anzuordnen ist. Dieses Farbzerlegungssystem enthält zwei Planspiegel U01 und 1+02, z.B. Aluminium- oder Silber spiegel, die unter einem Winkel von 60 zueinander angeordnet sind und sich längs der Linie U03 berühren. Eine Farbzerlegungsschicht UoU, z.B. eine dielektrische Spiegelschicht oder I Λ-Schichten, ist zu dem Spiegel U02 unter einem Winkel von 60 angeordnet, so dass das Ganze im Querschnitt ein gleichseitiges Dreieck bildet. Das Objektiv U00 ist so angeordnet, dass der Einfallswinkel des Hauptstrahls U05 des von der abzubildenden Szene kommenden Bündels zu der Normale auf die dielektrische Schicht kok 30 beträgt. Auf diese Weise werden sowohl die reflektierte Komponente U05* wie die durchgelassene Komponente U05^lf nach Reflexion auf den Spiegeln U02 und 1*01 längs der Achse des Objektivs U00 austreten.

Es sind Mittel, z.B. eine Blende, vorgesehen, so dass von der abzubildenden Szene kommende Lichtbündel, die mit der Normale auf die dielektrische Schicht UoU einen Winkel kleiner als 30° einschliessen, nicht in das Objektiv U00 eingelassen oder eher aus der Vorrichtung entfernt werden.

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Das Objektiv UOO hat einen kleinen Feldwinkel. Ein Bündel kO6_t das mit der Normale einen Winkel von wenig grosser als 30 einschliesst, wird in eine reflektierte Komponente U06¹ mit Strahlung aus einem ersten Wellenlängenbereich und in eine durchgelassene Komponente U06¹¹ mit Strahlung aus einem zweiten bzw. zwei Wellenlängenbereich(en) aufgespalten und diese Komponenten sind räumlich getrennt. Wie aus Fig. 11 hervorgeht, werden die reflektierten Komponenten dieser Bündel jeweils unterhalb der Hauptachse des Objektivs HOO fokussiert werden, während die durchgelassenen Komponenten jeweils oberhalb dessen Hauptachse fokussiert werden. Auf diese Weise entsteht dann wieder dieselbe Lage wie in den vorigen Figuren. Das Farbzerlegungssystem gemäss Fig. 11 hat mehrere Vorteile. Da das Licht aus Luft (nK;1) auf die Schicht kok auftritt und das Objektiv UOO wie gesagt einen kleinen Feldwinkel hat, wird die Bedingung n.sin 0^.0,5 ziemlich gut erfüllt sein, wodurch die zwischen der Durchlasskennlinie der Schicht 40^ für parallel polarisiertes Licht und der für senkrecht polarisiertes Licht auftretende Verschiebung (Durchlässigkeit aufgetragen gegen die Wellenlänge) auch ohne zusätzliche Hilfsmittel bei einem verhältnismässig grossen Einfallswinkel (6^30 ) auf einen praktisch zulässigen Wert beschränkt wird.

Ein weiterer Vorteil dieses Farbzerlegungssystems ist, dass es sich durch seine einfache Konstruktion gut für eine Aufstellung gemäss Fig. 12 eignet, wobei mit UOI und 1*02 jeweils die auf einer Grundplatte befestigten Spiegel mit Anschlägen ^07 und mit Uo4 ein einzelner dielektrischer Spiegel bezeichnet sind. Wenn der dielektrische Spiegel UoU an den Anschlägen kOJ anliegt, erhält man ein Vielfaches der Farbzerlegungssysteme gemäss Fig. 11. Erwünsehtenfalls kann der dielektrische Spiegel HoU leicht durch einen dielektrischen Spiegel mit einem anderen Wellenlängenbereich, wo Farbzerlegung auftritt, ersetzt werden. Es versteht sich, dass auch die Aufstellung gemäss Fig. 10 leicht verwirklicht werden kann.

Noch ein Vorteil des Farbzerlegungssystems gemäss Fig. 11 ist, dass sich bei einem Einfallswinkel grosser als oder gleich 30° die Zahl der Reflexionen des reflektierten Strahls ^θ6· um eine ungerade Zahl, nämlich 1, von der des durchgehenden Bündels U06¹¹ unterscheidet, so dass die gewünschte

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Spiegelsymmetrie erhalten werden kann.

Die im vorigen beschriebenen Systeme eignen sich auch hervorragend für Einbau in Mikroskope, wodurch es möglich wird, die Kontraste in der wahrzunehmenden Szene zu verstärken und so das Wahrnehmungsvermögen zu vergrössern.

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Claims

ANSPRÜCHE

1.)Verfahren zur Farbbildwiedergabe, dadurch gekennzeichnet, dass das von einerSzene kommende Strahlungsspektrum in zwei Wellenlangenbereiche aufgespalten wird, dass mit der Strahlung aus jedem Wellenlängenbereich auf eine solche Weise ein einzelnes Bild der Szene auf der Kathode einer einzigen Bildverstärkerröhre gebildet wirft, dass diese Bilder räumlich voneinander getrennt sind, dass die Kathodenbilder auf eine an sich bekannte Weise durch eine oder mehrere Bildverstärkerröhren verstärkt werden und dass die dadurch auf der letzten Anode erhaltenen, verstärkten, einzelnen Bilder je mit einer eigenen Farbe gedeckt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Bilder so räumlich getrennt werden, dass sie danach auf der bzw. den Kathode(n) und Anode(n) symmetrisch um die elektro-optische Achse liegen oder symmetrisch zu einer Ebene durch die elektro-optische Achse.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes einzelne Bild auf der letzten Anode mit einer anderen Farbe als die des anderen Bilds wahrnehmbar gemacht wird.

k. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung von den einzelnen Bildern auf der Anode der Bilverstärkerröhre oder der letzten Bildverstärkerröhre durch mehrere Farbfilter geführt wird und dass mit der durch die Filter geführten Strahlung das gedeckte Bild gebildet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlungsspektrum bei einer Wellenlänge von annähernd 750 nm zerlege wird.

6. Vorrichtung zur Farbbildwiedergabe mit dem Verfahren nach einem der -vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch Mittel zur Abbildung einer Szene in einer Ebene mil einem Farbzerlegungssystem, um das StrahlungsspekLrum von der Szene auf eine solche Weise in einzelne Wellenlängenbereiche zu zerlegen, dasd in der Ebene für jeden Wellenlängenbereich ein

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Bild entsteht, das räumlich von den übrigen Bildern getrennt ist, durch wenigstens eine Bildverstärkerröhre mit einer Kathode, die so aufgestellt ist, dass ihre Oberfläche mit der Ebene zusammenfällt, und einer Anode durch Mittel, um jedes Bild mit einer eigenen Farbe wahrnehmbar zu machen, und durch Mittel hinter dieser Anode, um die einzelnen Bilder zu einem einzigen Bild zu decken.

7. Vorrichtung zur Farbbildwiedergabe nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Mittel, durch die die einzelnen Bilder symmetrisch um die elektrooptische Achse oder symmetrisch zu einer Ebene durch diese Achse auf der Kathode gebildet werden.

8. Vorrichtung zur Farbbildwiedergabe nach Anspruch 6 oder 7» gekennzeichnet durch eine Anode die aus zwei Sektoren aufgebaut ist, die je mit einem mit verschiedener Farbe emittierenden Phosphor versehen sind.

9· Vorrichtung zur, Farbbildwiedergabe nach Anspruch 6 oder 7» gekennzeichnet durch eine Anode, die mit einem einfarbigen Phosphor und zwei Farbfiltern versehen ist, die so angeordnet sind, dass die einzelnen Bilder über ein eigenes Farbfilter wahrgenommen werden können.

10» Vorrichtung zur Farbbildwiedergabe nach Anspruch 6, 7j 8 oder 9₅ gekennzeichnet durch ein Farbzerlegungssystem, das eine dielektrische Spiegelschicht enthält.

11. Vorrichtung zur Farbbildwiedergabe nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ain Farbzerlegungssystem, dessen Schnitt ein gleichseitiges Dreieck bildet, bestehend aus zwei rechteckigen Prismen, von denen das eine an seiner längsten Rechteckseite mit einer dielektrischen Schicht versehen ist, und die mit den entsprechenden längsten Seiten aneinander befestigt sind.

12. Vorrichtung zur Farbbildwiedergabe nach einem der Ansprüche 6-11, gekennzeichnet durch ein zweites Farbzerlegungssystem zum Zusammenfügen der einzelnen Bilder.

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13. Vorrichtung zur Farbbildwiedergabe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Farbzerlegungssystem zvei Planspiegel enthält, die
unter einem Winkel von 60 zueinander angeordnet sind und sich längs
einer Linie berühren, wobei eine Farbzerlegungsschicht unter einem Winkel von 60 zu einem der Spiegel angeordnet ist, so dass das Ganze im Schnitt ein gleichseitiges Dreieck bildet.

1U. Farbzerlegungssystem, das in der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-12 angewendet werden kann.

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