NL7906803A - Kleurenbeeldversterker. - Google Patents

Description

- 49 292/Bs/MV 1 5 AMERICAN OPTICAL CORP., SOUTHBRI0GE, Mass.

Verenigde Staten van Amerika.

Kleurenbeeldversterker.

De uitvinding heeft betrekking op beeldversterkers, en in het bijzonder op vezeloptische middelen en een methode voor het verschaffen van een volledig kleurenbeeldverster-kingssysteem.

5 Er zijn beeldversterkers ontwikkeld, die in staat zijn tot een sterke mate van beeldversterkingvoor nachtzien en overeenkomstige toepassingen voor een laag lichtniveau, maar daarbij gaat het alleen om monochromatische beelden (bijv. groen-zwart zoals met behulp van een P 20 fosfor).

10 Systemen, beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 3.141.105; 3.321.658 en 3.436.142 zijn voorbeelden hiervan.

In fotografische zoekersystemen, bewakingsinrichtingen, medische instrumenten en apparaturen, waarbij kleurweergave van belang is, werden de voordelen van beeldversterking 15 tot nog toe niet benut.

Dienovereenkomstig is het een doel van de uitvinding om te zorgen voor een volledige kleurenbeelduitgang in beeldversterkingsinrichtingen.

Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen 20 van een samengestelde, volledige kleurenbeelduitgang met hoog scheidend vermogen en met een nog hoger scheidings-vermogen van beelddetail in elke monochromatische component van het beeld. Andere doeleinden en voordelen van de uitvinding zullen duidelijk worden uit de thans volgende 25 beschrijving.

De hiervoor genoemde en daaruit voortvloeiende doeleinden van de uitvinding worden verkregen door versterkte volledige kleurenbeelden te verschaffen met een vezeloptische kleurenfilterrangschikking, die "wit” licht scheidt 30 in drie primaire kleurcomponenten aan de ingang van een 7906803 £ 2 ' ƒ versterker. Een overeenkomstig kleurenfilter aan de uitgang van de versterker maakt de volledige kleurweergave mogelijk. De ingangs- en uitgangsfilters zijn op identieke wijze geometrisch qua patroon uitgevoerd voor het tot een 5 minimum terugbrengen van vervorming. Multi-gekleurde fosfor binnen de versterker kan in de plaats genomen worden van het uitgangsfilter.

Het filter is gevormd van naast elkaar gelegen gekleurde vezels (de primaire kleuren), die elk onderverdeeld zijn 10 in een veelvoud van kleinere elementaire vezels (bijv. als multivezel) voor het verschaffen van een verhoogd scheidingsvermogen van beelddetail binnen elk kleurgebied.

Details van de uitvinding zullen thans nader worden toegelicht aan de hand van de volgende beschrijving in 15 samenhang met de tekening. In de tekening toont: fig. 1 een weergave in dwarsdoorsnede van een voor-keursuitvoeringsvorm van de uitvinding, fig. 2 een sterk vergroot vooraanzicht van een groep gekleurde multivezel-lichtfiltercomponenten, welke confi-20 guratie bruikbaar is voor het vervaardigen van de kleur-filterplaten van de beeldversterker, getoond in fig. 1, fig. 3 een fragmentarisch vooraanzicht van een folterplaat, gevormd van in elkaar gepaste groepen van gekleurde multivezels van het type getoond in fig. 2, 25 fig. 4 een dwarsdoorsnede van een modificatie van de uitvoeringsvorm van fig. 1, fig. 5 een andere modificatie van de uitvoering, eveneens getoond in dwarsdoorsnede, en fig. 6 een schematische weergave in perspectief van 30 een fibroscoopsysteem, waarin een uitvoeringsvorm van de uitvinding is belicht voor beelduitgangsversterking en kleurweergave.

In fig. 1 van de tekening omvat beeldversterker 10, die van het type is, dat op nabijheid wordt gefocusseerd, 35 een paar op afstand gelegen beeldontvangende en beeld- emitterende voorplaten, resp. 12 en 14 binnen omhulsel 16, 7906803 % - 3 - i dat zorgt voor een geëvacueerde ruimte 18 voor beeldenergie-conversie van licht-electronenergie en terug naar versterkt licht voor eindweergave. Zijde 20 van plaat 12 is voorzien van fotokathode 22, en zijde 24 van plaat 14 is voorzien 5 van een licht-emitterende fosforbekleding 26. Een hoge elektrische spanning wordt aangebracht over de ruimte 18 door middel van de gelijkspanningsbron 28.

Tot hier toe beschreven is de versterker 10 met voorplaten 12 en 14, die elk zijn geconstrueerd van een groot 10 aantal samengesmolten optische vezels 12a en 14a, van gebruikelijk ontwerp, dat geen verdere toelicht vereist.

Voor hen, die geïnteresseerd zijn in details van beeldversterkers van dit type, kan worden verwezen naar de Amerikaanse octrooischriften 3.141.105; 3.321.658; en 15 3.436.142.

Teneinde een versterker 10 te vervaardigen, die in staat is om versterkte volledige kleurweergaven te geven van daarop gerichte kleurenbeelden, zijn extra vezeloptische voorplaten 30 en 32 aangebracht, bij voorkeur, evenwel niet 20 noodzakelijk, binnen omhulsel 16.

De platen 30 en 32, die van een identiek geometrisch patroon zijn, en nauwkeurig identiek gericht zijn volgens de as 34 van de versterker 10, zijn elk gevormd van een groot aantal nauw tussengepaste en bij voorkeur gesmolten, 25 gecementeerde of op andere wijze met elkaar verbonden multi-vezels 36 (fig. 1, 2 en 3); dat wil zeggen elke multivezel 36 bestaat uit een veelvoud van afzonderlijke dicht naast elkaar gelegen lichtgeleidende vezels 38 (fig. 2).

De multivezels 36 zijn bij voorkeur geassembleerd 30 in groepen van drie, zoals getoond door de driehoekige T-formatie van fig. 2.

In elke driehoekige groep van multivezels 36 is êén multivezel 36 gevormd van gekleurde vezels 38, in staat om in hoofdzaak slechts één van de primaire kleuren, dat 35 wil zeggen blauw, groen (of geel) en rood, door te laten, terwijl een andere multivezel 36 is geconstrueerd van vezels 7906803 , 4 - • ( ¥ 38, in staat om hoofdzakelijk slechts één andere primaire kleur door te laten, terwijl een derde multivezel in staat is om slechts in hoofdzaak de overblijvende derde primaire kleur door te laten. De letters R, G en B, die 5 de kleuren rood, groen en blauw representeren, geven een gekleurd multivezelarrangement aan, dat, wanneer het is geassembleerd in een voorplaatstructuur zoals die, weergegeven in fig. 2, zorgt voor een integratie, die geschikt is om een kleurmenging voort te brengen (waarbij volledige 10 kleurenbeelden worden voortgebracht) volgens de uitvinding.

De vezels 38 kunnen zijn gevormd van rode, groene (of geel) en blauwe glassoorten of kunststofmaterialen, en zijn geïntegreerd als multivezels 36 door elke bekende techniek. De vervaardiging van glasmultivezels wordt bijv. 15 beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 2.992.516; 3.188.188; 3.119.678 en 3.837.824.

Aangezien de gekleurde vezelgroepen (multivezels 36) voor optimale werking geometrisch in een strikte 1-1 correspondentie moeten zijn aan de ingangs- en uitgangs-20 einden van de versterker 10, verdient een relatief grote multivezelgroepgrootte(bijv. 25-150 (micron) de voorkeur. Elementaire vezels 38 voor het geven van monochromatische beelden met een hoog scheidend vermogen binnen elke kleurstip (multivezel 36) worden evenwel bij -voorkeur 25 gehouden tot binnen 5-10 micron diameter.

Een gewenste op nabijheid gefocusseerde versterker (bijv. beeldversterker 10) kan vacuumdichte voorplaten 12 en 14 bevatten, gevormd van 5-10 micron heldere glasvezels, de gebruikelijke fotokathode of fotoreceptor (bijv. van 30 cadmiumsulfide, cadmiumselenide of selenium), een electro-luminescerende bekleding 26 (bijv. van "wit" lichtfosfor of zinksulfide, geactiveerd met koper of mangaan), en ingangs- en uitgangskleurplaten 30 en 32 zoals boven beschreven.

35 In fig. 6 is de beeldversterker 10 getoond in gebruik als kleurenbeeldweergeefinrichting, waarbij bijv.

7906803 \ 5 - een beeld van een voorwerp 40, gefocusseerd op het ene einde 42 van een vezelbundel (fibroscoop) 44, en getrans-mitteerd naar het emitterende einde 46 van bundel 44 kan worden afgeheeld door lens 48 (zie fig. 1 en 6) op het 5 ontvangende vlak 30 van versterker 10 voor versterking en volledige kleurweergave aan het emitterende eindvlak 32 van de versterker.

Een andere toepassing, waarvoor versterkers van het beschouwde type kunnen worden gebruikt, is in samenhang 10 met een reflexzoeker voor een filmcamera of een fotocamera. Hierdoor wordt het mogelijk om het zoekerbeeld binoculair waar te nemen zonder de gebruikelijke beperkingen en belastingen aan hoofd- of oogpositie. Bovendien zal het beeld helder zijn, zelfs wanneer de opneemlens is gediafrag-15 meerd of in fotografische omstandigheden van een laag licht-niveau. Een verder voordeel is, dat er geen licht terug kan vallen door het reflexzoekersysteem, waar zulk ongewenst licht de film zou kunnen versluieren.

Andere toepassingen omvatten bewaking met een laag 20 lichtniveau of zoeksystemen, waarvoor monochromatische beeldversterkers reeds worden gebruikt, bijv. militair gebruik, politie, maritiem, grenspatrouilles, enz. De uitvinding voegt een minimum aan ruimte en kosten toe aan de inrichting in dergelijke toepassingen.

25 Een modificatie van de uitvinding is toegelicht in fig. 4, waarin een multicomponent (drie-kleuren) fosfos-laag 50 in de plaats is genomen van de bekleding 26 van fig. 1. Door deze voorziening kan de uitgangsmultikleur-voorplaat 32 van fig. 1 komen te vervallen. Alle andere 30 onderdelen van beeldversterker 10a van fig. 4, die in hoofdzaak identiek zijn aan corresponderende onderdelen van beeldversterker 10 van fig. 1, hebben dezelfde verwij z ingscij fers gekregen.

Het is noodzakelijk, dat het geometrische patroon 35 van de multikleurenfosforlaag 50 is gecoördineerd met de geometrische structuur van de ingangsvoorplaat 30 overeen- 7906803 , 6 ' / komstig aan de hierboven besproken coördinatie van de voorplaat 32 in geometrisch opzicht met die van plaat 30. Hiertoe kan ingangsvoorplaat 30 worden gebruikt om zijn intrinsieke geometrie door kopiëringsmiddelen (bijv. foto-5 grafische methodes) over te dragen op het fosfor"stip"-patroon onder gebruikmaking van fotoresistmethodes voor het afzetten van dit "stip"-patroon. Met de uitdrukking "stip" is bedoeld een vorm, die correspondeert met de dwarsdoorsnedevorm van een multivezel 36 van de ingangs-10 plaat 30.

Voor hen, die zijn geïnteresseerd in fotografie-fotoresistmethodes voor het vormen van verschillende configuraties van fosforbekledingen, kan worden verwezen naar de Amerikaanse octrooischriften 3.139.340; 3.255.003; 15 en 3.360.450.

De modificatie van de uitvinding, getoond in fig. 5, omvat de toevoeging van een elektronenvermenigvuldiger-kanaalplaat 52 tussen fotokathode 22 en fosforbekleding 26. Deze vermenigvuldigerkanaalplaat kan eveneens worden 20 toegepast bij de uitvoeringsvormen van de fig. 1 en 4, en wordt bekrachtigd door een spanning V2 (fig. 5) met het oog op een verhoogde versterking van beelden, voortgebracht aan het emitterende einde 54 van. de versterker 10b.

Voor hen, geïnteresseerd in de details van kanaal-25 plaatelektrodevermenigvuldigers zij verwezen naar de

Amerikaanse octrooischriften 3.867.183; 3.979.621; 3.979.637; en 4.031.423.

Het zal duidelijk zijn, dat er tal van andere modificaties en/of aanpassingen van de hier getoonde uitvoerings-30 vormen van de uitvinding zijn, en dat de getoonde uitvoeringsvormen niet bedoeld zijn als beperkend voor de uitvinding.

- conclusies - 7906803

Claims (7)

7 ' * -Conclusies-

1. Beeldversterker, omvattende beeldontvangende en beeldend.tterende optische vezelvoorplaten in op afstand geplaatste op elkaar gerichte relatie, waarbij deze platen elk tegenover geplaatste, lichtontvangende en lichtemitte-5 rende vlakken bezitten, waarbij het lichtemitterende vlak van de beeldontvangende plaat en het lichtontvangende vlak van de beeldemitterende plaat naar elkaar toegekeerd zijn, middelen voor het ondersteunen van de platen in deze relatie en voor het hermetisch afdichten van de ruimte 10 daartussen, een fotoreceptor aan het lichtemitterende vlak van de beeldontvangende plaat, electroluminescerende organen aan de beeldemitterende plaat, en middelen voor het aanleggen van een elektrische spanning over de fotoreceptor en de electroluminescerende organen, met het 15 kenmerk, dat de inrichting verder omvat een kleur- filter aan het lichtontvangende vlak van de beeldontvangende plaat, welk filter een groot aantal naast elkaar geplaatste multivezelcomponenten heeft, die elk een groot aantal naast elkaar geplaatste elementaire optische vezels bevatten, 20 welke selectief doorlatend zijn in hoofdzaak voor slechts één van de drie primaire kleuren van een volledig kleurenbeeld, dat daarop wordt gericht, waarbij de multivezel-componenten van het kleurfilter zijn gerangschikt in naast elkaar gelegen groepen van drie van de genoemde primaire 25 kleuren voor een uniforme kleurmenging, waarbij een hoog scheidend vermogen voor beelddetail wordt geleverd door de genoemde elementaire vezels, en middelen aan de beeldemitterende plaat voor het reconstruëren van groepen kleuren, corresponderende met die van het genoemde kleurfilter voor 30 volledige kleurweergave door de versterker.

2. Beeldversterker volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de multivezelcomponenten een algemeen vierkante dwarsdoorsnede bezitten, en dat elk van de genoemde groepen een T-formatie bevat van drie van de 7906803 \ · * It genoemde componenten, elk met verschillend gekleurde elementaire vezels.

3. Beeldversterker volgens conclusie 1 of 2, m e t het kenmerk, dat de dwarsdoorsnede-afmeting van 5 elk van de genoemde multivezelcomponenten is gelegen binnen een gebied van ongeveer 25 tot 150 micron, en dat de elementaire vezels daarvan een diameter hebben van ongeveer 5 tot 10 micron.

4. Beeldversterker volgens één der voorgaande conclu-10 sies, met het kenmerk, dat de genoemde middelen voor het reconstruëren van de genoemde kleurgroepen voor volledige kleurweergave bestaan uit een tweede kleur-filter van nagenoeg identieke constructie als dat van het eerstgenoemde filter, waarbij de filters in nauwkeurig 15 georiënteerde relatie zijn voor coördinatie van de multi-vezelgeometrieën.

5. Beeldversterker volgens conclusie 4, m e t het kenmerk, dat de dwarsdoorsnede-afmeting van elk van de multivezelcomponenten is gelegen in een gebied van 20 ongeveer 25 tot 150 micron, en dat de elementaire vezels daarvan een diameter van ongeveer 5 tot 10 micron hebben.

6. Beeldversterker volgens ëën der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de genoemde middelen voor het reconstruëren van de kleurgroepen voor volledige 25 kleurweergave bestaan uit de electroluminescerende laag, die is gevormd van multicomponentfosfors, welke fosfors zijn vooruitgekozen en gerangschikt om bij activering een luminescentie te geven, die in kleur, geometrische plaats, vorm en grootte correspondeert met die van het 30 kleurfilter. 7906803 » *

7. Beeldversterker volgens conclusie 4 of 5, m e t het kenmerk, dat deze een multikanaalelectronen-vermenigvuldigerplaat heeft, tussengeplaatst tussen de fotoreceptor en de electroluminescerende organen. 7906803