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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 imVergleich

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 Zustandekommen, 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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