DE2700745B2

DE2700745B2 - Optisches System mit einfügbarem Farbfilter

Info

Publication number: DE2700745B2
Application number: DE19772700745
Authority: DE
Inventors: Lionel Jacques Chelmsford Essex Rooyen Van (Ver. Koenigreich)
Original assignee: ELLIOTT BROTHERS (LONDON) Ltd CHELMSFORD ESSEX (VER KOENIGREICH)
Current assignee: ELLIOTT BROTHERS (LONDON) Ltd CHELMSFORD ESSEX (VER KOENIGREICH)
Priority date: 1976-11-06
Filing date: 1977-01-10
Publication date: 1980-11-13
Also published as: FR2370293A1; GB1582844A; NL7712007A; FR2370293B1; IT1091721B; DE2700745A1

Description

Die Erfindung betrifft ein abbildende;: optisches System mit einem Farbfilter, das in einem konvergenten bzw. divergenten Teil des Strahlengangs einlügbar ist.

Derartige Systeme werden in der Photographic oder bei anderen optischen Abbildungen verwendet, wenn eine Bevorzugung eines bestimmten Spektralbereichs erwünscht ist bzw. der Bildkontrast des betrachteten Gegenstands gesteigert werden soll.

Aus dem Abschnitt »Dicke und Planheit:« aus »Die wissenschaftliche und angewandte Photographic«, Herausgeber K. Michel, Band 1, »Das photographische Objektiv« (von J. Flügge), Seite 227, 1955 und aus »Technische Optik« von G. Schröder, S. 36—37, Würzburg 1974 beispielsweise ist es bekannt, daß sich die Schnittweite bei einem optischen System durch Einfügen einer planparallelen Platte bzw. eines Farbfilters ändert.

F i g. 1 dient zur Veranschaulichung dieses Sachverhalts für ein Farbfilter 3 (gestrichelt) beispielsweise ein Rotfilter das im Objektraum in den Sirahlengang eingefügt wird. Von links kommt von einem nicht gezeigten Gegenstand kollimiertes Licht, das durch das Objektiv 1 auf die Bildebene P\ im Abstand S rechts vom Objektiv fokussiert wird. Die optische Achse ist mit 2 bezeichnet. Die Bildebene verschiebt sich nach Pj, wobei sich die Schnittweite um di vergrößert. Diese bei Anordnungen ähnlich der in F i g. 1 gezeigten auftretende Schnittweitendifferenz spielt oft keine Rolle.

Aus den oben zitierten Literaturstellen geht ferner hervor, daß das Einfügen eines Filters auf der Linsenseite mit relativ geringer Schnittweite eine Änderung der Scharfeinstellung bewirkt Des weiteren kann eine Abbildung auch dadurch erheblich beeinflußt werden, daß eine Planparallelplatte bei konvergentem oder divergentem Bündel in den Abbildungsstrahlengang eingefügt wird.

Es ist somit ersichtlich, daß die Verwendung stark

ίο selektiver Farbfilter bei einem optischen System der eingangs genannten Gattung, insbesondere bei einem Fernsehaufnahmesystem bzw. einer Fernsehkamera für geringe Helligkeiten, Probleme mit sich bringt, da chromatische Schnittweiten-D'fferenzen auftreten bzw. sich die Brennebene für verschiedene Farben in Abhängigkeit des Brechungsindex von der Wellenlänge bzw. Spektralfarbe verschiebt

Wenn nun bei einem derartigen System nacheinander Farbfilter verschiedener Spektralbereiche eingesetzt werden, ist jeweils eine neue Schärfeneinstellung des optischen Systems erforderlich.

Es ist zwar bekannt zur Reduzierung dieses Effekts Linsenmaterialien mit verschiedenen Dispersionen zu verwenden, so daß für eine beschränkte Anzahl von Spektralfarben innerhalb eines gewissen Bandes eine Nachjustierung der Scharfeinstellung unterbleiben kann. Bei optischen Systemen mit langen Brennweiten ist dieses Verfahren jedoch wenig befriedigend, da die Größe der Schnittweitendifferenz mit der Brennweite zunimmt

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein optisches System der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem sich die Lage der Bildebene durch Einfügen eines Farbfilters nicht ändert.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein anstelle des Farbfilters einsetzbares weiteres Filter vorgesehen ist, dessen Dicke und Brechungsindex unter Berücksichtigung der Dicke und des Brechungsindex des Farbfilters derart gewählt sind, daß die Lage der Bildebene für beide Filter gleich ist.

Durch diese erfindungsgemäOe Ausbildung des optischen Systems wird auf einfache Weise erreicht, daß Farbfilter verschiedener Spektralfarbe in einem weiten Bereich eingesetzt werden können, ohne daß die Schnittweite des optischen Systems sich dabei ändert. Bislang dazu erforderliche, z.T. recht aufwendige, konstruktive Maßnahmen bei den Linsen- und Filtersystemen entfallen hierdurch völlig.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der

M Erfindung sind die Filter im einen konvergenten Teil des Strahlengangs enthaltenden Bildraum eines Objektivs einfügbar. Dies ermöglicht eine Beibehaltung der Bildgröße.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das anstelle des Farbfilters einsetzbare Filter ein Neutralfilter. Das Bild gibt somit den Abbildungsgegenstand entsprechend seiner ursprünglichen Farbzusammensetzung gemäß dem Absorptionsgrad des Filters mehr odor weniger abge-

bo !schwächt wieder.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildungsform ist das anstelle des Farbfilters einsetzbare Filter ein farbloses Filter mit dem Absorptionsgrad 0. Dieses Filter schwächt das hindurchgehende Licht in keinem

b5 nennenswerten Ausmaß ab und ändert des weiteren das Farbgleichgewicht, insbesondere im Bereich des sichtbaren Lichtes, nciht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der

	und	-t ist.
JV
Setzt man	1
N_w-i	K_w
N_w
1

Zeichnungen näher erläutert Es zeigt weil

Fig. 1 die scbematische Darstellung eines dem Stand der Technik entsprechenden optischen Systems mit einem Farbfilter und

F i g. 2 schematische Darstellungen eines erfindungs- ; gemäßen optischen Systems.

In F i g. 2, in der für entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 verwendet werden, zeigt der obere Teil (a) ein optisches System mit einem eingefügten Rotfilter 3 und der untere Teil (b) das ι ο optische System mit einem anstelle des Farbfilters eingefügten farblosen Neutralfilters 4. Sowohl das Filter 4 als auch das Rotfilter 3 besitzen im Strahlengang zueinander parallele Seitenflächen. "^R

Die beiden Filter sind jeweils auf der Bildseite des 15 _{so er}gj_Dt sich Objektivs 1, d.h. in einem Teil des Strahlengangs eingefügt, in dem die Lichtstrahlen konvergent sind.

Befindet sich das System in Luft mit dem Brechungsindex N= 1, so besteht die Wirkung der Einfügung des Filters 4 in den Strahlengang gemäß F i g. 2b darin, daß die Bildebene von der Stelle Pi zu einer Stelle Pw verschoben wird, was eine Vergrößerung des Bildabstandes um t/tvzur Folge hat (vgl. F i g. 1).

Fügt man ein Rotfilter 3 in oen Strahlengang gemäß F i g. 2a ein, so wird die Bildebene von der Stelle Pi zu einer Stelle Pr verschoben. Diese liegt um einen Abstand tfe hinter der Stelle P2, wo die Bildebene liegen würde, wenn dasselbe Rotfilter auf der Objektseite des Objektivs 1 in den Strahlengang eingefügt worden wäre.

Durch geeignete Wahl der Dicke /« des RotfiUers 3 und dei Dicke tw des Filters 4 im Strahlengang kann erreicht werden, daß die Ebenen Pr und Pw zusammenfallen, so daß sich die Lage der Bildebene nicht ändert, wenn die Filter gegeneinander ausgetauscht werden.

Es werden zu diesem Zweck die folgenden Beziehun- r, gen angewandt:

k_r '

20 und

= d₂+ d_R

Um die Werte für diese Gleichung zu erhalten, werden Kr und Kw aus Nw und Nr berechnet, die in Glastabellen tabellarisch aufgeführt sind. Der Wert für di kann für irgendein spezielles Filter ausgerechnet oder dadurch bestimmt werden, daß man das Filter entsprechend der Anordnung von F i g. 1 einsetzt. Die Dicke tw für das Filter 4 wird auf herkömmliche Weise abgeschätzt (etwa 3 mm sind ein gängiger Wert) und die Dicke r« des Rotfilters berechnet.

Gewöhnlich werden die beiden Filter 3 und 4 so in einem Magazin montiert, daß normalerweise das Filter 4 verwendet wird, während das Filter 3 an seiner Stelle eingesetzt werden kann, wenn der Bildkontrast erhöht werden muß.

Es können zusätzliche Farbfilter für verschiedene Wellenlängen in dem Magazin vorgesehen werden, die das Neutralfilter 4 ersetzen sollen. Ihre Dicke wird so berechnet, daß die Bildebenen zusammenfallen und auf diese Weise eine Nachfokussierung vermieden wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

27 OO 745 Patentansprüche:

1. Abbildendes optisches System mit einem in einen konvergenten bzw. divergenten Teil des Strahlengangs einfügbaren Farbfilter, dadurch gekennzeichnet, daß ein an Stelle des Farbfilters (3) einsetzbares weiteres Filter (4) vorgesehen ist, dessen Dicke (tw) und Brechungsindex unter Berücksichtigung der Dicke (t_R) und des Brechungsindex des Farbfilters (3) derart gewählt sind, daß die Lage der Bildebene für beide Filter (3,4) gleich ist

2. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter in einen konvergenten Teil des Strahlenganges enthaltenden Bildraum eines Objektivs (1) einfügbar sind.

3. Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (4) ein Neutralfilter ist.

4. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (4) ein Filter ist, dessen spektraler Absorptionsgrad um genutzten Spektralbereich praktisch 0 ist

5. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Farbfilter (3) als auch das weitere Filter (4) zueinander parallele Seiten aufweisen und senkrecht zur optischen Achse (2) angeordnet sind.

6. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System ein Fernsehaufnahmesystem für geringe Helligkeiten ist.