DE3854214T2

DE3854214T2 - Optisches System zur Trennung dreier Farben.

Info

Publication number: DE3854214T2
Application number: DE3854214T
Authority: DE
Inventors: Tsutou Asakura; Masato C - Furuya; Shintaro Nakagaki; Hirohiko C- Shinonaga; Itsuo Takanashi
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1987-09-09
Filing date: 1988-09-08
Publication date: 1995-12-07
Anticipated expiration: 2008-09-09
Also published as: DE3854214D1; EP0307203A2; JPS6468190A; EP0307203A3; EP0307203B1; US4933751A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System zur Trennung dreier Farben, das in vielfältigen Farbbildaufnahmevorrichtungen hoher Auflösung eingebaut ist.
Videosignale, die ein optisches Bild eines Gegenstandes darstellen, können durch eine Farbbildaufnahmevorrichtung gewonnen werden und beinhalten vielfältige Vorteile wie den der Signalverarbeitung (beispielsweise Editieren, Schneiden, Trimmen usw.), und die Signalaufzeichnungs/Wiedergabeverarbeitung werden durch Verwendung eines löschbaren Aufzeichnungsmediums erleichtert. In der Farbbildaufnahmevorrichtung zum Erzeugen von Videosignalen wird ein optisches Bild eines Gegenstandes, der durch ein Bildaufnahmelinsensystem aufgenommen wurde, mittels eines optischen Farbtrennsystems in drei Primärfarben getrennt und dann auf einen photoelektrischen Wandler fokussiert, der aus Bildaufnahmeelementen aufgebaut ist, um elektrische Bildinformationssignale entsprechend dem optischen Bild eines Gegenstandes zu erzeugen. Die erzeugten Bildinformationssignale werden zeitsequentiell als Videosignale ausgegeben. Wie allgemein bekannt, werden verschiedene Bildröhren oder verschiedene Festkörperbildaufnahmeelemente als Bildaufnahmeelemente, die in Farbbildaufnahmevorrichtungen enthalten sind, verwendet.
Andererseits wird ein mehrschichtiger Farbfilm zur Aufzeichnung von optischen Farbbildern eines Gegenstandes verwendet.
Im übrigen ist zu erwähnen, daß kürzlich verschiedene neue Fernsehsysteme (das sind EDTV/TV-Systeme mit erweitertem Frequenzbereich, HDTV/TV-Systeme mit hoher Auflösung) entsprechend dem ansteigenden Bedarf an höherer Qualität und höherer Auflösung für die wiedergegebenen Bilder vorgeschlagen wurden. Um die Qualität des wiedergegebenen Bildes zu verbessern, sind nun Farbbildaufnahmevorrichtungen erforderlich, die Videosignale höherer Bildqualität und höherer Auflösung erzeugen können. Im Fall der Barbbildaufnahmevorrichtung, die eine Bildröhre als Bildaufnahmeelement verwendet, ist es jedoch schwierig, Videosignale zu erzeugen, die Abbildungen hoher Qualität und hoher Auflösung wiedergeben. Dies ist deshalb der Fall, weil eine Grenze bei der Minimierung des Durchmessers vom Elektronenstrahl in der Bildröhre vorliegt. Da ferner das Zielvermögen bzw. die Targetkapazität der Bildröhre mit ansteigender Targetfläche zunimmt, ist es nicht möglich, die Auflösung durch Vergrößern der Targetfläche zu verbessern. Ferner ist es im Fall sich bewegender Bilder für das Frequenzband der Videosignale erforderlich, daß dieses von einigen zehn bis zu einigen hundert Megahertz (MHz) reicht, weshalb sich das S/N-Verhältnis mit wachsender Auflösung der sich bewegenden Bilder verschlechtert.
Dies kann genauer dadurch erklärt werden, daß sozusagen zwei Mittel zur Erzeugung von Videosignalen, die Bilder hoher Qualität und hoher Auflösung ergeben können, mittels einer Farbbildaufnahmevorrichtung unter Verwendung einer Bildrohre als Bildaufnahmeelement, in der Herabsetzung des Elektronenstrahldurchmessers der Bildröhre oder der Vergrößerung dessen Targetfläche oder Auftrefffläche bestehen. Jedoch ist es unmöglich, den Elektronenstrahldurchmesser unter eine bestimmte durch das Leistungsvermögen einer Elektronenkanone und die Struktur des Fokussiersystems vorgegebene Grenze zu reduzieren. Wird ferner die Targetfläche durch Verwenden einer Abbildungslinse großen Durchmessers vergrößert, um die Auflösung zu verbessern, verschlechtert sich, da die Hochfrequenzsignalkomponenten der Ausgangssignale der Bildröhre infolge einer Zunahme der Targetkapazität einen reduzierten Spannungspegel aufweisen, das S/N- Verhältnis der Bildröhrenausgangssignale merklich. Zusammenfassend kann gesagt werden, daß bei den bekannten Farbbildaufnahmevorrichtungen mit Bildröhre es nicht möglich war, Videosignale zu erzeugen, die hochqualitative und hochauflösende Bilder wiedergeben können.
Darüber hinaus existieren im Fall von Farbbildaufnahmevorrichtungen, die Festkörperbildaufnahmeelemente verwenden, obgleich es erforderlich ist, die Anzahl von Bildelementen (Pixeln) zur Erzeugung von Bildern hoher Qualität und hoher Auflösung zu steigern, weitere Probleme darin, daß die Frequenz des Takts zum Ansteuern der Bildelemente auf nicht weniger als 500 bis 600 MHz für den Fall von Kameras für sich bewegende Bilder, d.h. Filmkameras, ansteigt und daß auch die elektrostatische Kapazität der Axisteuerschaltungen mit der ansteigenden Axizahl von Bildelementen zunimmt. Da gegenwärtig die obere Grenze der Frequenz des Takts zum Axisteuern von Festkörperbildaufnahmeelementen etwa 20 MHz beträgt, ist es daher unmöglich, ein praktikables Gerät zu konstruieren.
Um die obigen Probleme zu überwinden, d.h. Videosignale zu erzeugen, die Bilder hoher Auflösung und hoher Qualität wiedergeben können, hat dieselbe Anmelderin wie die von der vorliegenden Anmeldung bereits eine Patentanmeldung eingereicht (U.S.S.N. 139,005 entsprechend der US-A- 4 831 452, veröffentlicht am 15.05.89, und der EP-A- 0273773, veröffentlicht am 06.07.88) mit dem Titel "Color image pickup apparatus", in der eines der vorgeschlagenen Systeme eine Einrichtung zum Trennen eines optischen Bildes eines Gegenstandes, das durch eine Abbildungslinse gewonnen wird, in zwei oder mehr optische Bilder, die zumindest im Wellenlängenbereich unterschiedlich sind, aufweist; ferner eine Einrichtung, die jedes getrennte optische Bild auf einem jeweiligen Licht-auf-Licht-Umsetzungselement ausbildet; und eine Einrichtung zur Projektion der optischen Bildinformation entsprechend optischen Bildern eines Gegenstands, die auf diesem einzelnen Licht-auf-Licht-Umsetzungselement ausgebildet werden, auf ein löschbares Aufzeichnungsmedium, d.h. ein wiederbeschreibbares Aufzeichnungsmedium, in der Form optischer Bildinformationssignale in zeitlicher Aufeinanderfolge auf dem löschbaren Aufzeichnungsmedium.Da in der obigen Farbbildaufnahmevorrichtung Videosignale, die Bilder hoher Auflösung wiedergeben, einfach von einem derartigen reversiblen nämlich wiederbeschreibbaren Aufzeichnungsmedium gewonnen werden können, auf dem optische Bildinformation aufgezeichnet ist, ist es möglich, die obigen Probleme, die der bekannten Vorrichtung innewohnten, zu lösen. Jedoch besteht ein Problem darin, daß der Aufbau dieser Vorrichtung recht kompliziert ist, da jedes von zwei oder mehr optischen Bildern mit unterschiedlichen Wellenlängenbereichen, die durch Trennen eines durch eine Abbildungslinse gewonnenen optischen Bildes eines Gegenstandes gewonnen werden, auf jeweiligen unterschiedlichen Licht- auf-Licht-Umsetzungselementen ausgebildet bzw. abgebildet werden muß.
Genauer umfaßt dabei gemäß FIG. 1 das bekannte optische System zur Trennung dreier Farben einen Gegenstand O, eine Bildaufnahmelinse oder Abbildungslinse L, dichroitische Spiegel Dr, Db, zwei total reflektierende Spiegel Mr1 und Mb1, eine optische Abbildungsebene oder Bildgebungsebene Ir1 für die rote Komponente, eine optische Abbildungsebene Ib1 für die blaue Komponente und eine optische Abbildungsebene 19 für die grüne Komponente. Im optischen System zur Trennung dreier Farben gemäß dem Stand der Technik und der Darstellung in FIG. 1 war es, da drei Abbildungsebenen Ir1, Ib1 und Ig der drei optischen Bilder, die durch die Farbtrennung gewonnen wurden, räumlich voneinander getrennt waren, erforderlich, ein spezielles Licht-auf-Licht-Umsetzungselement zu verwenden, um mehrere optische Bilder zu erzeugen. Wie in FIG. 1 dargestellt, beinhalten die räumlichen Versetzungen oder Offsets dieser drei Abbildungsebenen Ir1, Ib1 und Ig einen axialen Versatz a, d.h. eine Verschiebung entlang der Lichtwege zu den Abbildungsebenen, und einen transversalen Versatz, der denselben Betrag a aufweist und in einer Richtung senkrecht zu den Lichtwegen hervorgerufen wird, wobei beide Versätze auf die optische Abbildungsebene Ig für die grüne Komponente bezogen sind. Der axiale Versatz wird durch den transversalen Versatz hervorgerufen.
Es gibt weitere vorgeschlagene Systeme, die in derselben Patentanmeldung (USSN 139,005 entsprechend der US -A-4 831 452, veröffentlicht am 16.05.89 und der EP-A-0 273 773, veröffentlicht am 06.07.88) offenbart sind, in denen getrennte drei (3) Farbbilder auf einer einzelnen Ebene fokussiert sind, jedoch erfordern diese Systeme entweder eine komplizierte optische Auslegung oder teure optische Weglängeneinstellkomponenten, da andernfalls die Orientierung der fokussierten Farbbilder entgegengesetzt zueinander wäre, d.h. ein Bild würde aufrechtstehen, jedoch können die anderen beiden Bilder auf dem Kopf stehen.
Werden folglich zwei oder mehr optische Bilder mit unterschiedlichen Wellenlängenbereichen, die durch Trennen des optischen Bildes eines Gegenstandes, das durch eine Bildaufnahmelinse gewonnen wird, auf einem löschbaren Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet, ist es folglich, da die Abbildungsebenen der optischen Bilder, die durch die Farbtrennung gewonnen werden, entweder räumlich voneinander getrennt sind oder die Orientierungen der auf den Abbildungsebenen entworfenen optischen Bilder eines Gegenstandes voneinander verschieden sind, erforderlich, mehrere unterschiedliche löschbare Aufzeichnungsmedien zur Aufzeichnung mehrerer optischer Bilder zu verwenden, wodurch die Vorrichtungsstruktur kompliziert wird.
Das oben erwähnte Problem ist so wie bei einem Fall, bei dem zwei oder mehr optische Bilder und mit unterschiedlichen Wellenlängenbereichen, die durch Trennen eines durch eine Bildaufnahmelinse gewonnenen optischen Bildes eines Gegenstandes auf einem irreversiblen (nicht löschbaren, jedoch einmal beschreibbaren) Aufzeichnungsmedium wie einem monochromen Film aufgezeichnet werden, der jedes der getrennten Farbbilder in dem Bemühen aufzeichnet, Verfärbungs- oder Verblassungsphänomene zu verhindern, die einem mehrschichtigen Farbfilm inhärent sind.
Wie im Journal Patent Abstracts of Japan (Band 9, Nr. 56 (E-302) [1779]) vom 12. März 1985) erläutert, betrifft die japanische Patentanmeldung 59-196682 ein optisches Bildaufnahmesystem mit Dreifarbtrennung, welches Komponenten gemäß Darstellung in FIG. 1 der vorliegenden Anmeldung unfaßt. Zusätzlich sind drei Bildaufnahmeröhren in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, um die drei unterschiedlichen optischen Farbbilder aufzunehmen. Um die rote und blaue optische Bildebene mit der grünen optischen Bildebene auszurichten, sind Glasblöcke auf einem Teilweg entlang der Wege des roten und blauen optischen Bildes eingefügt. Der Einsatz von Spiegeln und Glasblöcken zur Führung der blauen und roten optischen Bilder von den dichroitischen Spiegeln zur optischen Bildebene ruft eine relativ sperrige Gesamtanordnung hervor. Da ferner die Glasblöcke einen relativ kleinen Bruchteil der optischen Weglänge der blauen und roten optischen Bilder belegen, ist es erforderlich, Glasblöcke aus einem Material hergestellt zu verwenden, das einen höheren Brechungsindex aufweist, um eine gewünschte Ausweitung oder Verlängerung der optischen Weglänge zu erzielen.
Vor dem Hintergrund dieser Probleme ist es daher der primäre Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein optisches System zur Trennung dreier Farben vorzusehen, mit dem zwei oder mehr optische Bilder mit unterschiedlichen Wellenlängenbereichen, die durch Trennen eines durch eine Bildaufnahmelinse gewonnenen optischen Bildes eines Gegenstandes entworfen werden, in dichter Nachbarschaft zueinander auf derselben einzigen Bildgebungsebene oder Abbildungsebene mit Verwendung einer einfachen optischen Systemkonfiguration angeordnet werden können.
Zur Erzielung des oben erwähnten Gegenstandes sieht die vorliegende Erfindung ein optisches System zur Trennung dreier Farben vor, um ein optisches Bild eines Gegenstandes in optische Bilder dreier unterschiedlicher Farben zu trennen, wobei das System aufweist:
(a) eine Fokussiereinrichtung zum Fokussieren des optischen Gegenstandsbildes auf einer ersten optischen Abbildungsebene oder Bildgebungsebene;
(b) eine dichroitische reflektierende Einrichtung, die optisch mit der Fokussiereinrichtung gekoppelt ist, um ein optisches Bild einer ersten Farbe (kurz erstes optisches Farbbild) durch sich durchzulassen und ein optisches Bild einer zweiten Farbe in einer ersten Richtung von sich zu reflektieren und ein optisches Bild einer dritten Farbe in einer zweiten zur ersten Richtung entgegengesetzten Richtung von sich zu reflektieren; und
(c) eine Einrichtung zur Ausdehnung oder Erweiterung bzw. Verlängerung der optischen Weglänge des zweiten und dritten optischen Bildes zur Ausrichtung der optischen Abbildungsebene für die erste, zweite und dritte unterschiedliche Farbe auf einer einzigen Ebene;
dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnungseinrichtung für die optische Weglänge aufweist:
ein optisches System zur Trennung dreier Farben zum Trennen eines optischen Bildes (O) eines Gegenstandes in optische Bilder dreier unterschiedlicher Farben, aufweisend:
(a) eine Fokussiereinrichtung (L) zum Fokussieren des optischen Gegenstandsbildes (O) auf einer ersten optischen Abbildungsebene (Ig);
(b) eine dichroitische reflektierende Einrichtung (Db, Dr/Dp), die optisch mit der Fokussiereinrichtung (L) gekoppelt ist, um ein optisches Bild einer ersten Farbe direkt durch sich hindurchzulassen und ein optisches Bild einer zweiten Farbe in einer ersten Richtung von sich zu reflektieren und ein optisches Bild einer dritten Farbe in einer zweiten zur ersten Richtung entgegengesetzten Richtung von sich zu reflektieren; und
(c) eine Einrichtung (Pb, Pr) zur Ausdehnung bzw. Verlängerung der optischen Weglänge des zweiten und dritten optischen Bildes zur Ausrichtung der optischen Abbildungsebenen (Ig, Ib, Ir) in einer einzigen Ebene;
dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnungseiririchtung (Pb, Pr) für die optische Weglänge aufweist:
(d) eine erste optische Blockeinrichtung (Pb) in der Form eines Prismas, das darin eine total reflektierende, optisch mit der dichroitischen reflektierenden Einrichtung (Db, Dr/Dp) gekoppelte Oberfläche (Mb) und eine erste ausgedehnte oder verlängerte optische Weglänge aufweist, um das von der dichroitischen reflektierenden Einrichtung (Db, Dr/Dp) in der ersten Richtung reflektierte zweite optische Farbbild zu einer zweiten optischen Abbildungsebene (Ib) durch die erste ausgedehnte optische Weglänge zu reflektieren; und
(e) eine zweite optische Blockeinrichtung (Pr) in der Form eines zweiten Prismas, das darin eine zweite total reflektierende, optisch mit der dichroitischen reflektierenden Einrichtung (Db, Dr/Dp) gekoppelte Oberfläche (Mr) und eine zweite ausgedehnte optische Weglänge aufweist, um das von der dichroitischen reflektierenden Einrichtung (Db, Dr/Dp) in der zweiten Richtung reflektierte dritte optische Farbbild auf eine dritte optische Abbildungsebene (Ir) durch die zweite ausgedehnte optische Weglänge zu reflektieren; daß die optischen Abbildungsebenen (Ig, Ib, Ir) erster, zweiter und dritter unterschiedlicher Farben in enger Nachbarschaft miteinander oder eng aneinander angrenzend auf der einzigen Ebene ausgerichtet sind, daß das erste und zweite Prisma dieselbe Form aufweisen und symmetrisch bezüglich des optischen Wegs des ersten optischen Farbbildes angeordnet sind und daß die dichroitische reflektierende Einrichtung ein dichroitisches Prisma (Dp) ist, das eine erste dichroitische Spiegeloberfläche (B) zur Reflexion nur des blauen optischen Farbbildes und zum Hindurchlassen das roten und grünen optischen Farbbildes und eine zweite dichroitische Spiegeloberfläche (a) aufweist, die nur das rote optische Farbbild reflektiert und das blaue und grüne optische Farbbild hindurchläßt, wobei die erste und zweite Spiegeloberfläche an derselben Position auf der optischen Achse der Fokussiereinrichtung (L) angeordnet sind.
Ferner ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine Farbbildaufnahmevorrichtung vorzusehen, indem photoelektrische Wandlerelemente bedarfsweise an den drei Abbildungsebenen für die drei unterschiedlichen optischen Farbbilder des optischen Systems angeordnet werden.
Die Merkmale und Vorteile des optischen Systems zur Trennung dreier Farben gemäß der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Heranziehung der begleitenden Zeichnungen noch klarer verständlich, in denen gleiche Bezugszeichen einander entsprechende Elemente bezeichnen und in denen:
FIG. 1 eine schematische Hilfsdarstellung zur Erklärung eines optischen Systems zur Trennung dreier Farben aus dem Stand der Technik ist, welches in einer Farbbildaufnahmevorrichtung enthalten ist;
FIG. 2 eine ähnliche schematische Hilfsdarstellung ist zur Erklärung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen optischen Systems zur Trennung dreier Farben;
FIG. 3 eine ähnliche schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist; und
FIG. 4 eine perspektivische Ansicht ist, die ein Beispiel einer praktischen Ausfüuuung eines optischen Systems des Ausfühuungsbeispiels gemäß Darstellung in FIG. 3 zeigt.
Ein optisches System zur Trennung dreier Farben gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun im folgenden detailliert unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.
In FIG. 2 umfaßt das optische System eine Bildaufnabmelinse L (Fokussiereinrichtung), ein erstes (blaues) Prisma Pb (optischer Block), das mit einer ersten total reflektierenden Oberfläche Mb und einem darin vorgesehenen optischen Weg für blaue Farbe ausgebildet ist, ein zweites (rotes) Prisma Pr (optischer Block), das mit einer zweiten total reflektierenden Oberfläche Mr und einem darin ausgebildeten optischen Weg für rote Farbe ausgebildet ist, und einen dichroitischen Spiegel (dichroitische reflektierende Einrichtung), der aus einem ersten (blauen) Spiegel Db, der parallel zur ersten total reflektierenden Oberfläche Mb angeordnet ist und zur Reflexion nur der Blaufarbkomponente dient, jedoch die roten und grünen Farbkomponenten hindurchläßt, und einem zweiten (roten) Spiegel Dr aufgebaut ist, der parallel zur zweiten total reflektierenden Oberfläche Mr angeordnet ist und nur die rote Farbkomponente reflektiert, hingegen die blauen und grünen Farbkomponenten hindurchläßt.
Ferner setzt sich in FIG. 2 die Grünfarbkomponente eines optischen Bildes eines Gegenstandes O vom Objekt O durch die Linse L und die dichroitischen Spiegel Db, Dr auf eine Grün- Abbildungsebene Ig fort; die Blaufarbkomponente des optischen Bildes des Gegenstandes O breitet sich vom Gegenstand O durch die Linse L, den dichroitischen Spiegel Db, die erste total reflektierende Oberfläche Mb und das erste (blaue) Prisma Pb zu einer Blau-Abbildungsebene Ib aus; und die Rotfarbkomponente des optischen Bildes des Gegenstandes O setzt sich vom Gegenstand O durch die Linse L, die dichroitischen Spiegel Db, Dr, die zweite total reflektierende Oberfläche Mr und das zweite (rote) Prisma Pr zu einer Rot-Abbildungsebene Ir fort.
Das blaukomponentige optische Gegenstandsbild wird auf der Blau-Abbildungsebene Ib ausgebildet, indem die optische Weglänge für blaue Farbe innerhalb des ersten (blauen) Prismas Pb ausgedehnt bzw. verlängert wird, während das rotkomponentige optische Gegenstandsbild auf der Rot-Abbildungsebene Ir ausgebildet wird, indem die optische Weglänge für rote Farbe innerhalb des zweiten (roten) Prismas Pr ausgedehnt bzw. verlängert wird, so daß die beiden optischen Gegenstandsbilder für blaue und rote Farbe in enger Nachbarschaft zueinander auf derselben Ebene F ausgebildet werden können, auf der ein optisches Bild grüner Farbe ausgebildet wird, wie in FIG. 2 dargestellt ist.
Die Funktion dieser Prismen Pb und Pr wird im folgenden erläutert.
Eine Ausdehnung oder Verlängerung (verursachte Verschiebung) x der optischen Weglänge eines Lichtstrahls, der durch ein Prisma hindurchtritt, kann ausgedrückt werden durch
x = d(n-1)n (1),
wobei d die optische Weglänge in einem Prisma bezeichnet und n den Brechungsindex des Prismas angibt.
Wie in FIG. 1 dargestellt ist, beträgt der axiale Versatz des Rotfarbbildes zwischen der Rot-Abbildungsebene Ir und der Grün-Abbildungsebene Ig a, wobei es folglich möglich ist, in FIG. 2 sowohl das grüne als auch rote Bild auf derselben Grün-Abbildungsebene Ig abzubilden, indem die optische Weglänge d innerhalb des Prismas Pr und der Brechungsindex n des Prismas Pr so in geeigneter Weise eingestellt werden, daß der axiale Versatz a an die Ausdehnung oder Verlängerung x angepaßt ist (d.h. x = a). Auf diese Weise ist es möglich, sowohl das blaue als auch grüne Bild auf derselben Abbildungsebene für grünes Licht auszubilden, indem d und n derart passend eingestellt werden, daß a x entspricht.
So ist es, wenn die beiden Prismen Pb und Pr in geeigneter Weise ausgebildet sind, möglich, drei Objektbilder für Rot, Blau und Grün in enger Nachbarschaft zueinander auf derselben Abbildungsebene auszubilden, ohne die Orientierungen der drei optischen Farbbilder eines Gegenstandes umzukehren ( in der Seite zu verkehren) und ohne die drei optischen Farbbilder auf derselben Abbildungsebene zu überlagern.
Wird ferner ein Prisma mit einem großen Brechungsindex n verwendet, ist es möglich, da die optische Weglänge d innerhalb des Prismas gemäß der Formel (1) reduziert werden kann, ein optisches System zur Trennung dreier Farben mit kleinen Abmessungen zu realisieren.
FIG. 3 zeigt ein Ausfüurungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in dem ein dichroitisches Prisma Dp anstelle der dichroitischen Spiegel Db, Dr verwendet ist. Das dichroitische Prisma Dp ist mit einer roten dichroitischen Spiegeloberfläche R ausgebildet, die nur die Rotfarbkomponente reflektiert und die blauen und grünen Komponenten hindurchläßt, und einer blauen dichroitischen Spiegeloberfläche B, die nur die Blaufarbkomponente reflektiert, jedoch die roten und grunen Komponenten hindurchläßt. Die dichroitischen Spiegeloberflächen R und B befinden sich auf derselben Position auf der optischen Achse der Linse L. Ferner sind die Prismen Pr und Pb symmetrisch bezüglich des optischen Weges des grünen optischen Bildes angeordnet.
FIG. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel des zweiten Ausführungsbeispiels des optischen Systems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die Abmessungen in Millimetern angezeigt sind. Ferner ist in FIG. 4 ein Bereich von 36x24 gezeigt, der eine effektive Fläche entsprechend einem Filmbild einer 35-mm-Kamera anzeigt, so daß ein Bild des 35-mm-Films einen Satz eines roten, grünen und blauen Bildes aufzeichnet, die in derselben Richtung ausgerichtet und orientiert sind.
In den FIG. 2 und 3 ist es wiederum, wenn photoelektrische Wandlerelemente in der optischen Abbildungsebene F des optischen Systems zur Trennung dreier Farben plaziert werden, möglich, eine Farbbildaufnahmevorrichtung wie eine Videokamera auszulegen.
Wird ferner ein Positivfarbabzugspapier (unbelichtet) an der Position des Gegenstandes O angeordnet und werden drei Negativbilder jeweils von der Abbildungsebene F zum optischen Dreifarbtrennsystem projiziert, so ist es möglich, auf dem Druck- bzw. Farbabzugspapier ein gedrucktes oder abgezogenes Farbbild zu erzeugen. In gleicher Weise ist es, wenn ein Negativfarbabzugspapier (nicht belichtet) an der Position des Gegenstandes plaziert wird und drei Negativbilder jeweils von der Abbildungsebene F zum optischen Dreifarbtrennsystem projiziert werden, möglich, ein negatives gedrucktes Farbbild oder Abzugsbild auf dem Negativabzugspapier zu erzeugen, von dem bei Betrachtung mit dem bloßen Auge Intensität und Farbe umgekehrt sind.
Da ferner ein mehrschichtiger Farbfilm dem Verfärbungs- oder Verblassungseffekt unterliegt, ist es möglich, drei optische Bilder eines Gegenstandes, getrennt in drei unterschiedliche Farben, auf einem monochromen Film aufzuzeichnen. In diesem Fall ist es jedoch erforderlich, daß der monochrome Aufzeichnungsfilm unter Verwendung dreier unterschiedlicher Lichtfarben projiziert wird, um von ihm ein Farbbild wiederzugeben.
Ferner kann auch dann, wenn der Gegenstand O monofarbig ist, das optische System zur Trennung dreier Farben gemäß der vorliegenden Erfindung drei optische Bilder gleichzeitig auf der Abbildungsebene oder Bildgebungsebene ausbilden, ohne deren Orientierungen umzukehren.
Da wie oben erläutert im optischen System zur Trennung dreier Farben gemäß der vorliegenden Erfindung zwei oder mehr optische Bilder mit unterschiedlichen Wellenlängenbereichen, die durch Trennen eines optischen Bildes eines Gegenstandes ausgebildet werden, welches durch eine Bildaufnahmelinse oder Abbildungslinse gewonnen wird, eng nebeneinander auf derselben einzelnen Ebene abgebildet werden können, wobei die Ausdehnungen oder Verlängerungen der optischen Weglängen in zwei Prismen hervorgerufen werden und die Bilder mit derselben Vergrößerung und derselben Lage abgebildet werden, ist es möglich, das optische Dreifarbtrennsystem zu vereinfachen und zu miminieren. Wenn daher das optische System der vorliegenden Erfindung in einer Farbbildaufnabmevorrichtung eingebaut wird und ein Farbbild auf einem monochromen Film aufgezeichnet wird, um Verfärbung oder Verblassung, die in einem mehrschichtigen Farbfilm verursacht werden, zu vermeiden, ermöglicht die Verwendung dieser Farbbildaufnahmevorrichtung, daß die Anordnung bzw. Auslegung des monochromen Films vereinfacht ist.

Claims

1. Optisches System zur Trennung dreier Farben zum Trennen eines optischen Bildes (0) eines Gegenstandes in optische Bilder dreier unterschiedlicher Farben, welches System aufweist:

(a) eine Fokussiereinrichtung (L) zum Fokussieren des optischen Gegenstandsbildes (0) auf einer ersten optischen Abbildungsebene (Ig);

(b) eine dichroitische reflektierende Einrichtung (Db,Dr/Dp), die optisch mit der Fokussiereinrichtung (L) gekoppelt ist, um ein optisches Bild einer ersten Farbe direkt durch sich hindurchzulassen und ein optisches Bild einer zweiten Farbe in einer ersten Richtung von sich zu reflektieren und ein optisches Bild einer dritten Farbe in einer zweiten, zur ersten Richtung entgegengesetzten Richtung von sich zu reflektieren; und

(c) eine Einrichtung (Pb,Pr) zur Ausdehnung der optischen Weglänge des zweiten und dritten optischen Bildes zur Ausrichtung der optischen Abbildungsebenen (Ig,Ib,Ir) erster, zweiter und dritter unterschiedlicher Farben auf einer einzigen Ebene,

dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnungseinrichtung (Pb,Pr) für die optische Weglänge aufweist:

(d) eine erste optische Blockeinrichtung (Pb) in der Form eines Prismas, das darin eine erste total reflektierende, optisch mit der dichroitischen reflektierenden Einrichtung (Db,Dr/Dp) gekoppelte Oberfläche (Mb) und eine erste ausgedehnte optische Weglänge aufweist, um das von der dichroitischen reflektierenden Einrichtung (Db,Dr/Dp) in der ersten Richtung reflektierte zweite optische Farbbild zu einer zweiten optischen Abbildungsebene (Ib) durch die erste ausgedehnte optische Weglänge zu reflektieren; und

(e) eine zweite optische Blockeinrichtung (Pr) in der Form eines zweiten Prismas, das darin eine zweite total reflektierende, optisch mit der dichroitischen reflektierenden Einrichtung (Db,Dr/Dp) gekoppelte Oberfläche (Mr) und eine zweite ausgedehnte optische Weglänge aufweist, um das von der dichroitischen reflektierenden Einrichtung (Db,Dr/Dp) in der zweiten Richtung reflektierte dritte optische Farbbild zu einer dritten optischen Abbildungsebene (Ir) durch die zweite ausgedehnte optische Weglänge zu reflektieren; daß die optischen Abbildungsebenen (Ig,Ib,Ir) erster, zweiter und dritter unterschiedlicher Farben miteinander in enger Nachbarschaft auf der einzigen Ebene ausgerichtet sind, das erste und zweite Prisma dieselbe Form aufweisen und symmetrisch zum optischen Weg des ersten optischen Farbbildes angeordnet sind, und daß die dichroitische reflektierende Einrichtung ein dichroitisches Prisma (Dp) ist, das eine erste dichroitische Spiegeloberfläche (B) zur Reflexion nur des blauen optischen Farbbildes und zum Hindurchlassen der roten und grünen optischen Farbbilder und eine zweite dichroitische Spiegeloberfläche (R) zur Reflexion nur des roten optischen Farbbildes und zum Hindurchlassen der blauen und grünen optischen Farbbilder aufweist, wobei die erste und zweite Spiegeloberfläche an derselben Position auf der optischen Achse der Fokussiereinrichtung (L) angeordnet sind.

2. Optisches System zur Trennung dreier Farben nach Anspruch 1, in welchem die erste oder zweite ausgedehnte optische Weglänge gemäß einer Formel wie

x = d(n-1)n

definiert ist, in welcher x den Ausdehnungsbetrag der optischen Weglänge angibt, d eine optische Weglänge der ersten (Pb) oder zweiten (Pr) optischen Blockeinrichtung angibt und n einen Brechungsindex vom Material dieser optischen Blockeinrichtung (PbPr) angibt.

3. Optisches System zur Trennung dreier Farben nach Anspruch 1, in welchem die Fokussiereinrichtung (L) eine konvexe Bildaufnahmelinse ist.

4. Farbbildaufnahmevorrichtung, aufweisend:

(a) ein optisches System zur Trennung dreier Farben zum Trennen eines optischen Bildes eines Gegenstandes in optische Bilder dreier unterschiedlicher Farben nach Anspruch 1; und

(b) photoelektrische Wandlerelemente, die jeweils auf den optischen Abbildungsebenen (Ig,Ib,Ir) der ersten, zweiten und dritten unterschiedlichen Farbe angeordnet sind.