DE2018397B2 - Strahlenteilerprismensystem fuer ein geraet der farbfernsehtechnik, insbesondere fuer eine farbfernsehkamera - Google Patents

Description

ein zweites Strahlenteilungsprisma (10) vorge- durch gekennzeichnet, daß die doppelbrechenden

sehen ist, dessen Eingangsfläche an die erste Aus- Schichten (20, 21) sogenannte A/4-Platten, bezo-

gangsfläche des ersten Strahlenteilungsprismas (9) 25 gen auf die Wellenlänge des Lichtes des grünen

angrenzt, wobei die zweite Ausgangsfläche (17) Spektralbereiches, sind,
des ersten Strahlenteilungsprismas (9) und die

erste Ausgangsfläche (16) des zweiten Strahlen-

teilungsprismas je eine doppelbrechende Schicht

(19, 18) und, in Strahlenrichtung gesehen, da- 30 Die Erfindung betrifft ein Strahlenteilerprismenhinter je einen dichroitischen Belag (21, 20) auf- system für ein Gerät der Farbfernsehtechnik, insbcweisen, wobei der dichroitische Belag (21) der sondere für eine Farbfernsehkamera, zur Aufteilung zweiten Ausgangsfläche des ersten Strahlentei- eines einfallenden Lichtstromes in Teillichtströme lungsprismas (9) so beschaffen ist, daß er den verschiedener Spektralbereiche.
Anteil des an der ersten dichroitischen Schicht (8) 35 Es ist an sich bekannt, zur Strahlenteilung Prismenreflektierlen Lichtes (12) des zweiten Spektral- systeme zu verwenden, bei denen unter Verwendung bereiches im wesentlichen durchläßt und den An- von dichroitischen, polarisierenden sowie doppelteil (14) des teilreflektierten Lichtes des dritten brechenden Schichten das dem Prismensystem zuge-Spektralbereiches im wesentlichen reflektiert und führte Licht in Lichtströme verschiedener Spektralder dichroitische Belag (20) der ersten Ausgangs- 40 bereiche zerlegt wird.

fläche (16) des zweiten Strahlenteilungsprismas Bei den bisher für die Farbfernsehaufnahmetechnik (10) so beschaffen ist, daß er den Anteil (13) des zur Verfügung stehenden Strahlenteilerprismensystevon der ersten dichroitischen Schicht (S) durch- men ist jedoch entweder in einigen Spektralbereichen gelassenen Lichtes des ersten Spektralbereiches im der optische Wirkungsgrad nicht befriedigend, oder wesentlichen durchläßt und den Anteil (IS) des 45 aber die Prismenanordnungen beanspruchen verhältteildurchgelassenen Lichtes des dritten Spektral- nismäßig viel Raum, was insbesondere bei leicht bereiches im wesentlichen reflektiert, und die transportablen Farbfernsehkameras nachteilig ist.
doppelbrechenden Schichten (18, 19) an den bei- Es ist auch bekannt (deutsche Auslegeschrift den Ausgangsflächen (16, 17) so beschaffen sind, 1 101 792), eine dichroitische Schicht so auszubilden, daß die Polarisationsebenen der von den dichroi- 50 daß sie zwei getrennte Spektralbereiche in eine Richtischen Belägen (20, 21) reflektierten Anteile (22, tung reflektiert und den dazwischenliegenden Bereich 24) des Lichtes des dritten Spektralbereiches beim durchläßt. Die Trennung der beiden reflektierten zweimaligen Durchgang durch die doppel- Spektralbereiche erfolgt dann nach dem Austritt des brechende Schicht um 90° gedreht werden. Strahlenbündels durch weitere Filter. Für eine An-

2. Strahlenteilerprismensystem nach An- 55 Wendung in der Farbfernsehaufnahmetechnik ist diese spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die di- Anordnung nicht geeignet.

chroitische Schicht (8) zwischen beiden Strahlen- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch

teilungsprismen (9,10) so beschaffen ist, daß das eine neuartige Anordnung von Prismen, doppel-

Licht des roten Spektralbereiches (13) durchge- brechenden Schichten sowie dichroitischen Schichten

lassen und das Licht des blauen Spektralberei- 60 ein verhältnismäßig kleines Strahlenteilungsprismen-

ches (12) reflektiert wird, und dabei jeweils der system anzugeben, welches einen hohen optischen

in einer Ebene polarisierte Anteil des Lichtes des Wirkungsgrad, also geringe Verluste, in allen für die

grünen Spektralbereiches (IS) durchgelassen und Farbfernsehübertragung wesentlichen Spektralberei-

der in der anderen Ebene polarisierte Anteil des chen aufweist.

Lichtes des grünen Spektralbereiches (14) reflek- 6g Es hat sich nämlich überraschend gezeigt, daß die

tiert wird. bisher als nachteilig angesehene Eigenschaft dichroi-

3 Strahlenteilerprismensystem nach An- tischer Schichten, bei einem Einfallswinkel von etwa

spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die di- 30 bis 50° in Glas, je nach Orientierung der Polari-

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siUionsebenen, einen Toil des Lichtes durchzulassen gesehenen Eigenschaften dichroitischer Schichten zur

und den anderen zu reflektieren, vorteilhaft bei der Herstellung eines einfachen und in allen für die Farb-

Verwendung in Strnhlenteilerprismensyslemen oiisge- fernsehtechnik wesentlichen Spektralbereichen einen

nutzt werden kann, die sich durch einen hohen opti- hohen Wirkungsgrad aufweisenden Strahlenteilers

sehen Wirkungsgrad in allen für die Farbfernseher- s ausgenutzt werden können,

trngung wesentlichen Spektralbereichen auszeichnen. Es wurde gefunden, daß sich für eine bestimmte

Ein Strahlenteilerprismensystem zur Lösung der dichroitische Schicht, die bei 0° Einfallswinkel für gestellten Aufgabe ist erflndungsgemliß dadurch ge- Licht unterhalb 650 nm Wellenlänge reflektierend kennzeichnet, daß die dichroitische Schicht in an sich und oberhalb 650 nm Wellenlänge durchlassig ist, bekannter Weise so beschaffen Ist, daß das Licht eines m bei einem Einfallswinkel von 45° in Glas die Flanke ersten Spektralbereiches durchgelassen, das Licht für senkrecht zur Einfallsebene polarisiertes Licht eines zweiten Spektralbercichos reflektiert und zu etwa 550 nm und für parallel zur Einfallsebene das Licht eines dritten Spektralbereiches teilweise polarisiertes Licht zu etwa 485 nm verschiebt,
durchgelassen und teilweise reflektiert wird, je Die Schicht ist daher bei der getroffenen Anordnach Orientierung der Polarisationsebene des ein- 15 nung für parallel zur Einfallsebene polarisiertes Licht fallenden Lichtes zur Einfallsebene, daß ein zweites blaureflektierend, für senkrecht zur Einfallsebene po-Strahlenteilungsprisma vorgesehen ist, dessen Ein- larisiertes rotdurchlässig. Im grünen Spektralbereich gangsfläche an die erste Ausgangsfläche des ersten ist diese Schicht für senkrecht zur Einfallsebene pola-Strahlenteilungsprismas angrenzt, wobei die zweite risiertes Licht reflektierend, für parallel polarisiertes Ausgangsfläche des ersten Strahlenteilungsprismas ao durchlässig.

und die erste Ausgangsfläche des zweiten Strahlen- Entsprechend rücken die Flanken der Kurven spek-

tcilungsprismas je eine doppelbrechende Schicht und, traler Durchlässigkeit für eine Schicht, die bei 0° Ein-

in Strahlenrichlung gesehen, dahinter je einen di- fallswinkel für Licht mit einer Wellenlänge < 640 nm

chroitischen Belag aufweisen, wobei der dichroitische durchlässig und für Licht mit einer Wellenlänge

Belag der zweiten Ausgangsfläche des ersten Strahlen- «5 >640nm reflektierend ist, bei 45° Einfallswinkel in

tcilungsprismas so beschaffen ist, daß er den Anteil Glas für parallel zur Einfallsebene polarisiertes Licht

des an der ersten dichroitischen Schicht reflektierten zu 565 nm und für senkrecht zur Einfallsebene polari-

Lichtes des zweiten Spektralbereiches im wesentlichen siertes Licht zu 505 nm. Diese Schicht wird also bei

durchläßt und den Anteil des teilreflektierten Lichtes 45° Einfallswinkel für parallel zur Einfallsebene po-

des dritten Spektralbereiches im wesentlichen reflek- 30 larisiertes Licht rotreflektierend und für senkrecht

tiert und der dichroitische Belag der ersten Ausgangs- zur Einfallsebene polarisiertes Licht blaudurchlässig,

fläche des zweiten Strahlenteilungsprismas so beschaf- während der grüne Spektralbereich wiederum je nach

fen ist, daß er den Anteil des von der ersten dichroi- Polarisationsrichtung reflektiert oder durchgelassen

tischen Schicht durchgelassenen Lichtes des ersten wird.

Spektralbereiches im wesentlichen durchläßt und den 35 Die dichroitische Schicht in der Trennebene zwi-Anteil des teildurchgelassenen Lichtes des dritten sehen beiden Teilprismen ist daher vorteilhaft so be-Spektralbereiches im wesentlichen reflektiert, und die schaffen, daß sie bei der Trennung der Farbanteile doppelbrechenden Schichten an den beiden Ausgangs- entweder das Licht des blauen Spektralbereiches mögflächen so beschaffen sind, daß die Polarisations- liehst vollständig reflektiert, das Licht des roten Spekebenen der von den dichroitischen Belägen reflektier- 40 tralbereiches durchläßt, oder das Licht des roten ten Anteile des Lichtes des dritten Spektralbereiches Spektralbereiches möglichst vollständig reflektiert und beim zweimaligen Durchgang durch die doppel- das Licht des blauen Spektralbereiches durchläßt, brechende Schicht um 90° gedreht werden. und dabei jeweils den in einer Ebene polarisierten

Die Drehung der Polarisationsebenen bewirkt, daß Anteil des Lichtes des grünen Spektralbereiches reder von der ersten dichroitischen Schicht beim ersten 45 flektiert, und den in der anderen Ebene polarisierten Durchgang reflektierte Anteil des Lichtes des dritten Anteil des Lichtes des grünen Spektralbereiches Spektralbereiches nach der Umpolarisation von der durchläßt. Auf diese Weise erfolgt bereits in einer ersten dichroitischen Schicht durchgelassen und der Teilungsebene eine exakte Trennung des roten und beim ersten Durchgang durchgelassene Anteil reflek- des blauen Teillichtstromes,
tiert wird. so In einer bevorzugten Ausführungsform verläuft die

Es ist bekannt, daß die spektrale Durchlässigkeit Ebene der dichroitischen Schicht zwischen den beiden

und Reflexion dichroitischer Schichten vom Einfalls- Teilprismen unter einem Winkel von 45° in Glas zur

winkel abhängt und außerdem bei Einfallswinkeln, primären optischen Achse.

die von 0° abweichen, für Licht verschiedener Polari- Diese Anordnung ergibt einen besonders einfachen

sationsrichtungen unterschiedlich ist. 55 Strahlengang, der durch geringe Glaswege zu kurzen

Ferner ist bekannt, daß dichroitische Schichten, die Schnittweiten führt.

bei 0° Einfallswinkel in einem Teil des Spektralbe- Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfinreiches hohe Durchlässigkeit und im restlichen Spek- dung besteht darin, daß die doppelbrechenden Schichtralbereich hohe Reflexion aufweisen, wobei der ten au der zweiten Ausgangsfläche des ersten Strah-Übergang in einem schmalen Spektralbereich erfolgt, 60 lenteilungsprismas und an der ersten Ausgangsfläche bei größeren Einfallswinkeln dieselben Eigenschaften des zweiten Strahlenteilungsprismas sogenannte aufweisen, jedoch die Flanken der spektralen Durch- λ/4-Platten, bezogen auf die Wellenlänge des Grünlässigkeit für die beiden Polarisationsrichtungen des lichtstromes sind. Durch die Anordnung dieser dopeinfallenden Lichtes in unterschiedlichen Spektral- pelbrechenden Schichten an den beiden Ausgangsbereichen liegen und sich mit zunehmendem Einfalls- 65 flächen für den Rot- bzw. Blaulichtstrom wird erreicht, winkel weiter voneinander entfernen. daß die von den auf den doppelbrechenden Schichten

Ausgehend von diesem bekannten Stand der Tech- angeordneten dichroitischen Schichten reflektierten

nik wurde erkannt, daß diese bisher als nachteilig an- Anteile des Grünlichtstromes beim zweimaligen

Durchgang so umpolarisiert werden, daß der von der In F i g. 3 stellt der Kurvenzug 5 die Durchlässig-

dichroitischen Schicht in der Ebene zwischen beiden keit für eine bestimmte dichroitische Schicht bei An-Teilprismen reflektierte Anteil jetzt durchgelassen, Ordnung unter 0° Einfallswinkel dar. Es erfolgt hier und der beim ersten Durchgang durchgelassene An- keine Trennung des Lichtes nach unterschiedlichen teil jetzt reflektiert wird. Auf diese Weise werden 5 Polarisationsrichtungen. Bei Anordnung der gleichen beide Teillichtströme des grünen Spektralbereiches dichroitischen Schicht unter 45° in Glas zur Richtung vereinigt und zu der für die Aufzeichnung des Grün- des einfallenden Lichtes ergeben sich die Kurvenanteiles vorgesehene Speicherröhre bzw. Fotokathode züge 6 und 7 als praktische Ausführungsformen der gelenkt. Dabei ist es bei der Verwendung des erfin- Idealkurven entsprechend Fig. 1. Es ist erkennbar, dungsgemäßen Strahlenteilerprismensystems in Film- io daß die Kurvenzüge 6 und 7 der F i g. 3 im nutzbaren abtastern möglich, die Fotokathoden für die drei Bereich zwischen 450 und 600 nm die gewünschten Hauptspektralbereiche unmittelbar vor den Aus- Eigenschaften aufweisen.

gangsflächen des Prismensystems anzuordnen und In einer bevorzugten Ausführungsform eines crfin-

dadurch eine äußerst platzsparende Anordnung zu dungsgemäßen Strahlenteilerprismensystems nach erzielen. Auch bei der Verwendung des Strahlenteiler- 15 F i g. 4 ist die dichroitische Schicht 8 zwischen den prismensystems nach der Erfindung in Farbkameras beiden Teilprismen 9 und 10 angeordnet. Die lassen sich die Speicherröhren mit einem Minimum Schicht 8 weist die Eigenschaften der Schichten nach an Glaswegen um das Strahlenteilerprismensystem Fig. 1 bzw. 3 auf; sie reflektiert also Licht im blauen anordnen. Dabei können vorteilhaft zwei der drei Spektralbereich und ist für Licht im roten Spektral-Röhrenparallel zueinander und die dritte im rechten 20 bereich durchlässig. Das einfallende Licht 11 wird Winkel dazu angeordnet sein. Die damit erzielbare daher von der Schichte in einem Blaulichtstrom 12 Farbkamera zeichnet sich durch extrem kurze Bau- und einem Rotlichtstrom 13 aufgeteilt. Für das Licht länge und geringe Höhe aus. im grünen Spektralbereich erfolgt eine Aufteilung in

Fürdie Ausfilterung unerwünschter Spektralbereiche zwei Teilströme 14 und 15, je nach der Orientierung ist es häufig erforderlich, an den Ausgangsflächen 25 der Polarisationsebene. An den beiden Ausgangsdes Prismensystems an sich bekannte Korrekturfilter, flächen 16 und 17 des Strahlenteilersystems sind dopdie nicht Gegenstand der Erfindung sind, anzubringen. pelbrechende Schichten 18 und 19 mit den Eigen-

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im schäften /./4-Platten, bezogen auf die Wellenlänge des folgenden und an Hand der Zeichnungen näher er- Grünlichtstromes, angeordnet. Auf der doppelbreläutert und beschrieben. Es stellt dar 30 chenden Schicht 18 ist eine dichroitische Schicht 20

Fig. 1 die schematischen Durchlaßkurven einer angeordnet, die Licht des grünen Spektralbereiches dichroitischen Schicht unter 45° Einfallswinkel in reflektiert und Licht des roten Spektralbereiches Glas, die im blauen Spektralbereich reflektiert, im durchläßt. Der Teilgrünlichtstrom 15 wird daher von roten reflektiert und im grünen polarisiert. der dichroitischen Schicht 20 reflektiert und beim

Fig. 2 die schematischen Durchlaßkurven einer 35 zweimaligen Durchgang durch die doppelbrechende dichroitischen Schicht unter 45° Einfallswinkel in Schicht 18 so umpolarisiert, daß er als Teilgrün-Glas, die im blauen Spektralbereich durchläßt, im lichtstrom 22 von der dichroitischen Schicht 8 roten reflektiert, und im grünen polarisiert, reflektiert und zum Teilgrünlichtstrom 23 umgc-

Fig. 3 die erzielbaren Kurven spektraler Durch- gelenkt wird. Der Teilgrünlichtstroml4 wird vor lässigkeit für ein dichroitisches Filter unter 0° und 40 der dichroitischen Schicht 21, die für Licht dei \mter 45° Einfallswinkel (jeweils in Glas), grünnen Spektralbereiches reflektieren und füi

Fig. 4 eine bevorzugte Ausführungsform des Licht des blauen Spektralbereiches durchlässig Strahlenteilerprismensystems, ist, reflektiert, beim zweimaligen Durchgang durcV

F i g. 5 eine schematische Darstellung der beispiels- die doppelbrechende Schicht 19 umpolarisiert, so dal: weisen Anordnung eines erfindungsgemäßen Strahlen- 45 der Teilgrünlichtstrom 24 von der dichroitischer teilerprismensystems in einer Farbkamera. Schicht 8 durchgelassen wird und zusammen mit den

In der F i g. 1 sind die Kurvenzüge 1 und 2 bei- Teilstrom 23 den Gesamtgrünlichtstrom ergibt. Kor spielsweise ideale Kurven spektraler Durchlässigkeit rekturfilter 25. 26 und 27 an den drei Ausgangsflächei für ein dichroitisches Filter, bei einem Einfallswinkel des Strahlenteilersystems bewirken gegebenenfall von 45° in Glas. Der Kurvenzug 1 zeigt die Durch- 50 eine Ausfilterung unerwünschter Spektralbereiche, lässigkeit für verschiedene Wellenlängen bei parallel Bei Verwendung einer dichroitischen Schicht 8 mi

zur Einfallsebene polarisiertem Licht, während die Eigenschaften entsprechend Fig. 2, müssen die di Kurve 2 in gleicher Weise die spektrale Durchlässigkeit chroitischen Schichten 20, 21 und die Korrekturfilte bei senkrecht zur Einfallsebene polarisiertem Licht 26, 27 der beiden Ausgangsflächen 16,17 miteinande darstellt. 55 vertauscht werden. Die Wirkungsweise des Strahlen

In F i g. 2 sind die Kurven spektraler Durchlässig- teilerprismensystem bleibt im übrigen die gleiche, kcit für eine dichroitische Schicht dargestellt, die für Fig. 5 zeigt schematisch die Anordnung eine

Licht im blauen Spektralbereich die größte Durch- Strahlenteilerprismensystems in einer Farbfernseli lässigkeil aufweist und das Licht im roten Spektral- kamera Dabei wird das Licht von einem Objektiv 2 bereich reflektiert. Die Kurve3 in Fig. 2 gilt für 60 dem Strahlenteilerprismensystem29 zugeführt und i senkrecht zur Einfallsebene polarisiertes Licht, die drei Teillichtströme aufgeteilt. Die drei Speicherröl· Kurve 4 für parallel zur Einfallsebene polarisiertes rcn, 30 für grün, 31 für rot und 32 für blau, könne Licht. Der Einfallswinkel beträgt auch hier wieder dabei außerordentlich platzsparend unmittelbar ui 45° in Glas. das Strahlenteilersystcm gruppiert werden. Dabi

Bei beiden dichroitischen Schichten erfolgt für das 65 übernimmt das Umlenkprisma den Ausgleich d( Licht im grünen Spektralbereich, zwischen 500 und Glaswege für Blau. Lediglich für die Rotröhre 31 i 550 nm Wellenlänge, eine Trennung des Grünlicht- ein Glaskörper 33 zum Ausgleich der Glaswege e stromes je nach Polarisationsrichtung. forderlich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2 chronische Schicht (8) zwischen beiden Strahlen-Patentansprüche: teilungsprismen (9,10) so beschaffen ist, daß das Licht des roten Spektralbereiches reflektiert und

1. Strahlenteilerprismensystem für ein Gerät das Licht des blauen Spektralbereiches durchgeder Farbfernsehtechnik, insbesondere für eine S lassen wird und dabei jeweils der in einer Ebene Farbfernsehkamera, zur Aufteilung eines einfal- polarisierte Anteil des Lichtes des grünen Speklenden Lichtstromes in Teillichtströme verschie- tralbereiches durchgelassen und der in der andedener Spektralbereiche mit einem ersten Strahlen- ren Ebene polarisierte Anteil des Lichtes des tcilungsprisma, dessen Eingangsflüche an Luft grünen Spektralbereiches reflektiert wird,
angrenzt und das Licht von einem Objekt emp- io 4. Strahlenteilerprismensystem nach einem der fängt, und einer ersten Ausgangsfläche, die einen vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenndichroitischen Belag zur Teilung des Lichtstromes zeichnet, daß die Ebene der dichroitischen in zwei Teillichtströme aufweist, dadurch ge- Schicht (8) zwischen beiden Strahlungsteilerpriskennzeichnet, daß die dichroitische men unter einem Winkel von 30 bis 60° zur Schicht (8) in an sich bekannter Weise so be- 15 primären optischen Achse verläuft.

schaffen ist, daß das Licht (13) eines ersten Spek- 5. Strahlenteilerprismensystem nach An-

tralbereiches durchgelassen, das Licht (12) eines spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene

zweiten Spetralbereiches reflektiert und das der dichroitischen Schicht (8) zwischen beiden

Licht (14, IS) eines dritten Spektralbereiches teil- Strahlenteilungsprismen unter einem Winkel von

weise durchgelassen und teilweise reflektiert wird, 20 45 ^c zur primären optischen Achse verläuft,

je nach der Orientierung der Polarisationsebene 6. Strahlenteilerprismensystem nach einem oder

des einfallenden Lichtes zur Einfallsebene, daß mehreren der vorhergehenden Ansprüche, da-