DE2018397A1

DE2018397A1 - Strahlenteilerpnsmensystem fur ein Gerat der Farbfernsehtechnik, insbe sondere fur eine Farbfernsehkamera

Info

Publication number: DE2018397A1
Application number: DE19702018397
Authority: DE
Inventors: Heinwig Dr Laschat Fritz 6100 Darmstadt P Lang
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1970-04-17
Filing date: 1970-04-17
Publication date: 1972-02-17
Also published as: US3767290A; GB1286787A; FR2086137A1; FR2086137B1; DE2018397B2

Description

^FERNSEH ΘΜ8Η PLl/KWbp

Rl.-Nr. 1359/7O 13*4.197 ο

FEBNSEH GO H, !Darmstadt, am Alten Bahnhof ß

S tmahlen te ilerpr ismensy stein für ein Gerät der Farbfernsehtechnik, insbesondere für eine Farbfernsehkamera

Die Erfindung betrifft ein Strahlenteilerprismensystem für ein Gerät dex Farbferasehtechnik^ insbesondere für eine Farbfernse3ikajnera, zur Aufteilung eines einfallenden Lichtstromes in Teillichtströiiie verschiedener Spektralbereiche,

Es ist an sich bekannt, zur Strahlenteilung Prismensysteme zu verwenden, bei denen unter Verwendung von diehroitischen, polarisierenden, sowie doppelbrechenden Schichten das dem Prisniensysteras zugeführte Licht in Lichtströme verschiedener Spektralbereiche zerlegt wird.

Bei den bisher für die Farbfernsehaufnahmetechnik zur Verfügung stehenden Strahlenteilerprismensystemen ist jedoch entweder in einigen Spektralbereichen der optische Wirkungsgrad nicht befriedigend, oder aber die Prismenanordnungen beanspruchen verhältnismäßig viel Raum, was insbesondere bei leicht transportablen Farbfernsehkameras nachteilig ist.

Die Erfindung bezweckt, durch eine neuartige Anordnung von Prismen, doppolbrechenden Schichten sowie dichroitischen Schichten unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile, ein verhältmäßig kleines Strahlenteilungsprismensystem anzugeben, welches einen hohen optischen Wirkungsgrad, also geringe Verluste, in allen für die Farbfernsehübertragung wesentlichen Spektralbereichen aufweist.

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GMBH

Rl.-Nr. 1359/7ο

Es hat sich überraschend gezeigt, daß die bisher als nachteilig angesehene Eigenschaft dichroitischer Schichten, bei einem Einfallswinkel von ca. 3o° bis 5o° in Glas, je nach Orientierung der Polarisationsebenen, einen Teil des Lichtes durchzulassen und den anderen zu reflektieren, vorteilhaft bei der Verwendung in Strahlenteilerprismensysteinen ausgenutzt werden kann, die sich durch einen hohen optischen Wirkungsgrad in allen für die Farbfernsehübertragung wesentlichen Spektralbere ichen auszelehnen.

Ein Strahlenteilerprismensystera zur Lösung der gestellten Aufgabe soll daher erfindungsgemäß gekennzeichnet sein durch die Anordnung eines ersten Strahlenteilungsprismas, dessen Eingangsfläche an die Luft angrenzt und das Licht von einem Objekt empfängt, mit einer ersten Ausgangsfläche, die einen dichroitischen Belag zur Teilung des Lichtstromes in zwei Teillichtströme aufweist, wobei die dichroitische Schicht so beschaffen ist, daß das Licht eines Spektralbereiches durchgelassen, das Licht eines zweiten Spektralbereiches reflektiert, und das Lichjt eines dritten Spektralbereiches teilweise durchgelassen und teilweise reflektiert wird, je nach der Orientierung der Polarisationsebene des einfallenden Lichtes zur Einfallsebene, und eines zweiten Strahlenteilungsprismas, dessen Eingangsfläche an die erste Ausgangsfläche des ersten Strahlenteilungsprismas angrenzt, wobei die zweite Ausgangsflache-des ersten Strahlenteilungsprismas und die erste Ausgangsfläche des zweiten Strahlenteilungsprismas je eine doppe1brechende Schicht und, in Strahlenrichtung gesehen, dahinter je einen dichroitischen Belag aufweisen, wobei der dichroitische Belag

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der zweiten Ausgangsfläche dos ersten Strahlenteilungsprismas

c-, --■■ des an

so beschaffen ist, daß er den Anteil'der ersten dichroitischen Schicht reflektierten Lichtes eines ersten Spektralbereiches im wesentlichen durchlässt und den Anteil des teilreflektierten Lichtes eines dritten Spektralbereiches im wesentlichen reflektiert und der dichroitische Belag der ersten Ausgangsfläche des zweiten Strahlenteilungsprismas so beschaffen ist, daß er den Anteil des von der ersten dichroitischen Schicht durchgelassenen Lichtes eines zweiten Spektralbereiches im wesentlichen durchläßt und den Anteil des teildurchgelassenen Lichtes des dritten Spektralbereiches reflektiert und die doppelbrechendcn Schichten an der zweiten Ausgangsfläche des ersten Färbteilungsprismas und an der ersten Ausgangsfläche des zweiten Färbteilungsprismas so beschaffen sind, daß die Polarisationsebenen der von den dichroitischen Belägen an den Ausgangsflächen des Strahlenteilerprismensystems reflektierten Anteile des Lichtes des dritten Spektralbereiches beim zweimaligen Durchgang durch die doppelbrechende Schicht um 9o gedreht werden.

Die Drehung der Polarisationsebenen bewirkt, daß der von der ersten dichroitischen Schicht beim ersten Durchgang reflektierte Anteil des Lichtes des dritten Spektralbereiches nach der Umpolarisation von der ersten dichroitischen Schicht durchgelassen und der beim ersten Durchgang durchgelassene Anteil reflektiert wird.

Es ist bekannt, daß die spektrale Durchlässigkeit und Reflektio dichroitischer Schichten vom Einfallswinkel abhängt und außerdem bei Einfallswinkeln, die von 0° abweichen, für Licht verschiedener Polarisationsrichtungen unterschiedlich ist.

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Diese Anordnung ergibt einen besonders einfachen Strahlengang, der durch geringe Glaswege zu kurzen Schnittweiten führt.

Ein weiteres wesentliches Erfindungsmerkmal besteht darin, daß die doppelbrechenden Schichten an d°er zweiten Aus gangs fläche des ersten Strahlenteilungsprismas und an der ersten Ausgangsfläche des zweiten Strahlenteilungsprismas sogenannte "X /4-Platteny bezogen auf die Wellenlänge des Grünlichtstromes sind. Durch die Anordnung dieser doppelbrechenden Schichten an den beiden Ausgangsflächen für den Rot- bzw. Blaulichtstrom wird erreicht, daß die von den auf den doppelbrechenden Schichten angeordneten dichroitischen Schichten reflektierten Anteile des Grünlichtstromes beim zweimaligen Durchgang so umpolarisiert werden, daß der von der dichroitischen Schicht in der Ebene zwischen beiden Teilprismen reflektierte Anteil jetzt durchgelassen, und der beim ersten Durchgang durchgelassene Anteil jetzt reflektiert wird. Auf diese Weise werden beide Teillichtströme des grünen Spektralbereiches vereinigt, und zu der für die Aufzeichnung des Grünanteiles vorgesehene Speicherröhre bzw. Fotokathode gelenkt. Dabei ist es bei der Verwendung des erfindungsmäßen Strahlenteilerprismensystems in Filmabtastern möglich, die Fotokathoden für die drei Hauptspektralboreiche unmittelbar vor den Ausgangsflächen des Prismensystems anzuordnen, und dadurch eine äußerst platzsparende Anordnung zu erziehen. Auch bei der Verwendung des Strahlenteilerprismensystems, nach der Erfindung in Farbkameras,* lassen sich die Speicherröhren mit einem Minimum an Glaswegen um das Strahlenteilerprismensystem anordnen. Dabei können vorteilhaft zwei der drei Röhren parallel zueinander und die dritte im rechten Winkel dazu angeordnet sein. Die damit erzielbare Farbkamera zeichnet sich durch extrem kurze Baulänge und geringe

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Höhe aus.

Für die Ausfilterung unerwünschter Spektralbereiche ist es häufig erforderlich, an deji Aus gangs flächen des Prisraensystem an sich bekannte Korrekturfilter, die nicht Gegenstand der Erfindung sind, anzubringen.

Die Erfindung wird im folgenden und an Hand der Zeichnungen näher erläutert und beschrieben.

Es stellen dar:

Figur 1: Die schematischen Durchlasskurven einer dichroitische Schicht unter 45° Einfallswinkel in Glas, die im blauen Spektralbereich reflektiert, im roten durchlässt, und im grünen polarisiert; Figur 2: Die schematischen Durchlasskurveη einer dichroitische Schicht unter 45° Einfallswinkel in Glas, die im blauen Spektralbereich durchlässt, im roten reflektiert, und im grünen polarisiert; Figur 3: Die erzielbaren Kurven spektraler Durchlässigkeit für ein dichroitisches Filter unter 0°, und unter 45° Einfallswinkel (jeweils in Glas); Figur 4: Eine bevorzugte Ausführungsform des Strahlenteilerprismensystems"

Figur 5: Eine schematische Darstellung der beispielsweisen Anordnung eines erfindungsgernäßen Strahlenteilerprismensystems in einer Farbkamera.

In der Figur 1 sind die Kurvenzüge 1 und 2 beispielsweise ideale Kurven spektraler Durchlässigkeit für ein dichroitisches Filter, bei einem Einfallswinkel von 45° in Glas. Der Kurvenzug 1 zeigt die Durchlässigkeit für verschiedene Wellenlängen bei parallel zur Einfallsebene polarisiertem Licht, während die Kurve 2 in gleicher Weise die spektrale Durchlässigkeit

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Claims

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STFERNSEH GMBH 13.4.1970

Rl.-Nr. 1359/7O , PLl/Klm/bP

- IS, -

Patentansprüche

Strahlenteilerprismensystera für ein Gerät der Farbfernsehtechnik, insbesondere für eine Farbfernsehkamera, zur Aufteilung eines einfallenden Lichtstromes in Teillichtströme verschiedener Spektralbereiche, gekennzeichnet durch die Anordnung eines ersten Strahlenteilungsprismas (9), dessen Eingangsfläche an die Luft angrenzt und das Licht von einem Objekt empfängt, mit einer ersten Ausgangsfläche, die einen dich^oitisehen Belag (θ) zur Teilung des Lichtstroraes in zwei Axlichtströme aufweist, wobei die dichroitische Schich (β) so beschaffen ist, daß das Licht eines Spektralbereiches durchgelassen, das Licht eines zweiten Spektralbereiches reflektiert, und das Licht eines dritten Spektralbereiches teilweise durchgelassen und teilweise reflektiert wird, je nach der Orientierung der Polarisationsebene des einfallenden Lichtes zur Einfallsebene, und eines zweiten Strahlenteilungs prismas (lO), dessen Eingangsfläche an die erste Ausgangaflache des ersten Strahlenteilungsprismas (9) angrenzt, wobei die zweite Ausgangsfläche (17) des ersten Strahlenteilungsprismas und die erste Ausgangsfläche (16) des zweiten Strahlenteilungsprisiiias je eine doppelbrechende Schicht (18, 19) und, in Strahl&nrichtung gesehen, dahinter je einen dichroitischen Belag (20,21) aufweisen, wobei der dichroitiscl Belag (21) der zweiten Ausgnngsflache des ersten Strahlenteilungsprismas (9) so beschaffen ist, daß er den Anteil des an der ersten dichroitischen Schicht (8) reflektierten Lichtes eines ersten Spektralbereichea im wesentlichen durchlässt und den Anteil des teilreflektierten Lichtes eines dritten Spektralbereiches im wesentlichen reflektiert und der dichroitisch^ Belag (2θ) der ersten Ausgangsfläche des zweiten Strahlenteilungsprismas so beschaffen ist, daß er den Anteil des von dar ersten dichroitischen Schicht durchge-Lichtes eines zweiten Spektralbereiches im wesent-

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lichen durchläßt und den Anteil des teildurchgelassenen Lichtes des dritten Spektralbereiches im wesentlichen reflektiert und die doppelbrechenden Schichten (18, 19) an der zweiten Ausgangsfläche des ersten Farbteilungsprismas und an der ersten Ausgangsfläche des zweiten Farbteilungsprismas so beschaffen sind, daß die Polarisationsebenen der von den dichroitischen Belägen (2o, 21) an den Ausgangsflächen (16, 17) des Strahlenteilerprismensystems reflektierten Anteile des Lichtes des dritten Spektralbereiches beim zweimaligem Durchgang durch die doppelbrechende Schieb um 9o gedreht werden.
2. Strahlenteilerprismensystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die dichroitische Schicht (8) zwischen beiden Strahlenteilungsprismen so beschaffen ist, daß das Licht des roten Spektralbereiches (13) durchgelassen und das Licht des blauen Spektralbereiches (12) reflektiert wird, und dabei jeweils der in einer Ebene polarisierte Anteil des Lichtes des grünen Spektralbereiches (15) durchgelassen und der in der anderen Ebene polarisierte Anteil des Lichte des grünen Spektralbereiches (14) reflektiert wird.
3. Strahlenteilerprismensystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die dichroitische Schicht zwischen beiden Strahlenteilungsprismen so beschaffen ist, daß das Licht des roten Spektralbereiches reflektiert, und das Licht des blauen Spektralbereiches durchgelassen wird und dabei jeweils der in einer Ebene polarisierte Anteil des Lichtes des grünen Spektralbereiches durchgelassen und der in der anderen Ebene polarisierte Anteil des Lichtes des grünen Spektralbereiches reflektiert wird.
4. Strahlenteilerprismensystem nach einem der vorgehenden Ansprüche,' dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene der

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dichroitischen Schicht (8) zwischen beiden Strahlungsteilerprismen unter einem Winkel von 3o° bis 6o° zur primären optischen Achse verläuft.

Strahlenteilerprismensystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene der dichroitischen Schicht (8) zwischen beiden Strahlenteilungsprismen unter einem Winkel von 45° zur primären optischen Achse verläuft.

Strahlenteilerprismensystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die doppelbrechenden Schichten (2o, 21) sogenannte "X /4-Platten bezogen auf die Wellenlänge des Lichtes des grünen Spektral bereiches, sind. .

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