Technik Wissen von CANON
Das CANON Handbuch über die Optik von TV-Systemen. Diese Artikel sind mit freundlicher Genehmigung der CANON Deutschland hier übernommen bzw. überarbeitet und ergänzt. Die sauberen und verständlichen Darstellungen und Erklärungen sind aussergewöhnlich detailliert und informativ.
7.4 Farbteilerprisma für CCD-Kameras
7.4.1. Eigenschaften von Farbteilerprismen für CCD-Kameras
- CCD und Röhre im Vergleich
- Hier die alte Technik mit den Mini-Plumbicon Röhren
Farbteilerprismen für CCD-Kameras unterscheiden sich wegen der Art der Befestigung der CCDs am Prisma und der CCD- Besonderheiten von herkömmlichen Farbteilerprismen in drei wichtigen Punkten.
1. Stabilität zum Tragen der CCDs
Bei einer Röhrenkamera werden die Aufnahmeröhren von einem die Prismen umschließenden justierbaren Gehäuse getragen. Im Gegensatz dazu sind die CCDs einer CCD-Kamera direkt an den Farbteilerprismen befestigt (siehe auch Bild 58). Deshalb müssen die Farbteilerprismen von CCD-Kameras die nachfolgend aufgeführten Eigenschaften haben:
- Die mechanische Festigkeit der verbindenden Kleberschicht muß ausreichen, um die CCDs auch bei Vibrationen oder Stößen sicher zu halten.
- Die Prismenhalterung und das Prismenglas müssen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, um die Dekkungsgleichheit der drei Farbauszugsbilder auch bei Temperaturschwankungen zu gewährleisten.
Zur Lösung der obengenannten Probleme müssen das Material für die Prismenhalterung und der Kleber sorgfältig ausgesucht werden. Besonders für die Auswahl des Klebers sind wiederholte Tests zur Prüfung der Temperaturabhängigkeit und der Klebefestigkeit erforderlich. Um den optimalen Einsatz unter allen denkbaren Bedingungen zu gewährleisten, müssen diese Bedingungen bis ins kleinste durchdacht werden. Darüber hinaus ist es erforderlich, die Genauigkeit, mit der die Prismenteile gefertigt werden, zu steigern (Bild 96).
2. Spektrale Eigenschaften
Die folgenden beiden Maßnahmen sind notwendig, weil sich die spektrale Empfindlichkeit von CCDs ganz erheblich von derjenigen der Aufnahmeröhren unterscheidet.
- Weil CCDs bis in den nahen Infrarotbereich sehr empfindlich sind, muß die nahe Infrarotstrahlung ferngehalten werden.
- Die spektrale Empfindlichkeit der CCDs im langwelligen Bereich muß an die von Aufnahmeröhren angeglichen werden.
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Zur Lösung dieser Probleme erweist sich ein blaugrünes Infrarot-Sperrfilter (Wärme- schutzfilter), dessen Transmissionskurve in Bild 97 strichpunktiert eingezeichnet ist, als wirksam. Ein solches Filter absorbiert nahe Infrarotstrahlung in hohem Maße, und seine spektrale Transmission hat im langwelligen sichtbaren Bereich eine der spektralen Empfindlichkeit der Aufnahmeröhren sehr ähnliche Kurvenförm.
Die Kombination von CCDs mit einem derartigen IR-Sperrfilter ermöglicht die Anpassung der spektralen Empfindlichkeit von CCD-Kameras an die von Röhrenkameras. Weil diese Anpassung aber nicht zur völligen Übereinstimmung führt, müssen die spektralen Eigenschaften der Farbteilerprismen von CCD-Kameras auch noch etwas modifiziert werden.
3. Maßnahmen gegen "Geisterbilder"
Im Gegensatz zu Aufnahmeröhren sind CCDs nicht einbrenn- gefährdet. Weil CCD-Kameras deshalb bedenkenlos auch gegen extrem helle Lichtquellen gerichtet werden können, werden nun Streulicht und Geisterbilder zu einem Problem, über das man bei Röhrenkameras keine Gedanken verlieren mußte. Streulicht und Geisterbilder entstehen, wenn sich sehr helle Lichter innerhalb der Bildfläche befinden, weil die Bildfläche der CCDs metallisch glänzt.
Deshalb müssen strengere Sicherheitsvorkehrungen gegen die Störeffekte getroffen werden, die dann zustande kommen, wenn sehr helles Licht durch das Farbteilerprisma oder durch das Objektiv fällt. Die neuesten Farbteilerprismen erzeugen im Vergleich zu denen herkömmlicher Röhrenkameras erheblich weniger Geisterbilder und Streulicht.
Dies ist den durch Computersimulation optimierten Masken und maskierenden Einfräsungen im Strahlengang zur Ausblendung der Geister- bilder (siehe auch Seite 60), den Verbesserungen bei reflexionsmindernden Vergütungen und Farben zum Schwärzen von Prismenflächen (siehe auch Seite 29) sowie einigen weiteren fortschrittlichen Maßnahmen zu verdanken.
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