1961 - Die Optik der Farbfernsehkamera
von H. JENSEN - Deutsche Philips, Hamburg aus KINO-TECHNIK Nr. 8/1961
Das optische System einer Farbfernsehkamera muß drei getrennte Farbauszüge des Bildes herstellen. Die dafür bestehenden Lösungsmöglichkeiten werden besprochen. Für die praktische Anwendung von Farbfernsehanlagen ist die Verwendbarkeit eines Zoom-Objektivs besonders wichtig.
Die bisherigen Systeme hatten aber eine relativ kurze Schnittweite, so daß man das Farbteilungssystem nicht zwischen Objektiv und Aufnahmeröhre anordnen konnte. Man kann aber nicht gut drei Zoom-Objektive nebeneinander verwenden, um die drei Farbauszüge herzustellen, weil bei einer Änderung der Brennweite nur sehr schwer alle drei Bilder auf genau gleiche Größe gebracht werden können.
Neuerdings stehen jedoch Spezialsysteme mit besonders langer Schnittweite zur Verfügung, so daß sich das Farbteilungssystem zwischen Objektiv und Bildröhre unterbringen läßt. Welche Forderungen man an solche Systeme stellt und wie sie verwirklicht werden, wird im zweiten Teil des Aufsatzes diskutiert.
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Grundtatsachen des Fernsehens und des Farbensehens
Eine Fernsehkamera hat die Aufgabe, die flächenhafte Helligkeitsverteilung im Bild einer vorgegebenen Szene in ein elektrisches Bildsignal umzuwandeln. Dazu bedient man sich der zeilenweisen Abtastung des Bildfeldes und wandelt dadurch die flächenhafte Helligkeitsverteilung in die zeitlich aufeinanderfolgenden Amplitudenschwankungen des elektrischen Bildsignals um.
Dabei bewertet die lichtempfindliche Bildfläche oder Photokatode der Bildaufnahmeröhre nur die Helligkeit der Bildpunkte, wobei die spektrale Energieverteilung des Lichtes im einzelnen Bildpunkt entsprechend der spektralen Empfindlichkeitskurve der Katodenfläche in Strom oder Spannung umgesetzt wird. Die Farbe wird also völlig unterdrückt.
Zur Helligkeit gehört auch die Farbe
Im menschlichen Auge - wenigstens im voll farbsehtüchtigen Auge - wird dagegen außer der Helligkeit auch die Farbe festgestellt. Wieso freilich die zahlreichen Zapfen der Netzhaut, die alle gleich aussehen und keine Unterschiede aufweisen, zu dieser Unterscheidung der Farben befähigt sind, ist noch keineswegs geklärt.
Erst recht ist die technische Nachahmung dieser Leistung des Auges bei einer Aufnahmeröhre noch nicht gelungen. Man muß daher bei der Farbfernsehkamera auf die Regel zurückgreifen, daß das Auge so arbeitet, als enthielte es drei verschiedene Arten von Empfindungszellen, die teils auf „blaues", teils auf „grünes" und teils auf „rotes" Licht ansprechen.
Unter diesen drei Farbangaben darf man sich aber keine sehr engen Spektralbereiche eindeutiger Farbe (schon gar keine monochromatische Strahlung) vorstellen, sondern jede der drei Arten von Empfindungszellen spricht auf ein breites Teilgebiet der Spektralfarben an.
Ihre spektrale Empfindlichkeitsverteilung wird durch drei bestimmte Kurven dargestellt, die recht erheblich übereinandergreifen {Bild 1).
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Die drei Empfindungskurven sind "normiert"
Zur Eindeutigkeit bei praktischen Farbberechnungen hat man diese drei Empfindungskurven auf Grund von entsprechendem Beobachtungsmaterial in einem Normblatt festgelegt.
Man ist sich zwar seit langem darüber klar, daß diese Normdaten nicht mehr dem letzten Stand unserer Erkenntnisse entsprechen, hat sich aber wegen vieler heute immer noch offener Fragen auf dem Gebiet des Farbensehens bis heute noch nicht zu einer Verbesserung der Grunddaten entschließen können.
Aus diesen Hinweisen möge man entnehmen, daß das Farbensehen offensichtlich recht kompliziert ist. Trotzdem kann man es vom rein physikalischen und technischen Standpunkt aus mit relativ geringem Aufwand rechnerisch untersuchen.
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Wir brauchen also 3 unterschiedliche elektrische Signale
Beim Farbfernsehen müssen also für die Umsetzung der Lichtverteilung in ein elektrisches Signal drei getrennte Umsetzungssysteme verwendet werden, deren spektrale Empfindlichkeitsverteilungen denen der drei genormten Augen-Empfindlichkeitskurven entsprechen.
Der Aufbau farbteilender optischer Anordnungen
Optische Systeme für das getrennte Umsetzen der drei Farbbereiche sind am einfachsten durch drei Objektive, drei Aufnahmeröhren und zweckentsprechende Lichtfilter in diesen drei Strahlengängen darzustellen.
Drei nebeneinanderliegende Objektive sehen aber das Objekt aus verschiedenen Richtungen und liefern infolge ihres Querabstandes unterschiedliche
Bildperspektiven, so daß man die drei Farbauszüge am Ende des Übertragungsweges nicht eindeutig zur Deckung bringen kann.
Um den drei Farbauszug-Kameras gleiche Blickrichtung zu geben, legt man ein strahlenteilendes Spiegelsystem vor die Objektive (Bild 2).
Damit, hat man dann gleiche Bildperspektive erreicht, ist aber in diesem Fall - ebenso wie im ersten Fall - noch nicht frei von etwaigen kleinen Unterschieden in der Brennweite und in der Abbildungsgüte, insbesondere der Verzeichnung der drei Objektive.
Wollte man gar drei Zoom-Objektive verwenden, so wäre das Einhalten gleicher Brennweite für den gesamten Verstellungsbereich praktisch unmöglich. Wesentlich angenehmer ist es, nur mit einem einzigen Objektiv zu arbeiten und die Strahlenteilung erst hinter dem Objektiv vorzunehmen (Bild 3).
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Beschreibung des Objektivabstandes zur Aufnahmeröhre
Ein solches Spiegelsystem benötigt aber einen relativ großen Abstand zwischen Hinterkante des Objektivs und Vorderfläche der Aufnahmeröhre.
Ein Objektiv mit der Lichtstärke 1:2 hat den Durchmesser f/2. Alle Spiegel erfordern ebenfalls eine Weglänge von mindestens je f/2 (Bild 4). Für den ungünstigsten Fall (untere Aufnahmeröhre im Bild 3) wird also eine freie Weglänge, eine „mechanisch freie Sctmittweite", von mindestens 1,5 f benötigt.
Üblicherweise haben aber photographisehe Objektive eine Schnittweite, die merklich kürzer als die Brennweite ist, zum Beispiel 2/3 f. Sie bieten also nicht genug Platz, um das Spiegelsystem unterzubringen.
Man benötigt also für diese Spiegelsystem-Anordnung Objektive mit relativ sehr langer Schnittweite. In der Praxis braucht man noch weit mehr Platz, da mechanische Halterungen untergebracht werden müssen und die Aufnahmeröhren einen gewissen Abstand voneinander erfordern.
Die Verhältnisse werden etwas günstiger, wenn man berücksichtigt, daß das Lichtbündel in einer Vidikon-Kamera zur Bildröhre hin im Durchmesser etwas abnimmt und wenn ein kleineres Öffnungsverhältnis
des Objektivs gewählt wird.
Das einfallende Licht in drei Anteile aufspalten
Aber gerade in diesem Punkt läßt sich nicht viel verschenken, denn man erreicht die Anpassung der Empfindlichkeitskurve der drei Aufnahmeröhren an die der drei Empfindungszellentypen ja nicht, indem man Aufnahmeröhren der gewünschten Empfindlichkeitskurve herstellt, sondern indem man die spektrale Energieverteilung des einfallenden Lichtes in drei Anteile aufspaltet, wobei noch gewisse Lichtverluste durch Absorption und Reflexion zusätzlich in Kauf genommen werden müssen.
Die Empfindlichkeitskurven von Auge ud Röhre
Außerdem muß man sich bei dieser Anpassung nach demjenigen Bildauszug richten, bei dem der ungünstigste Wirkungsgrad der Aufnahmeröhre erreicht wird.
Bei keiner Bildröhre stimmt die Empfindlichkeitskurve in ihrer Form mit der des Auges überein, und in einem der drei Farbbereiche wird sie den ungünstigsten Wirkungsgrad erreichen; auf ihn sind dann die beiden anderen durch zusätzliche Absorption abzustimmen.
Ob dies im optischen oder im elektrischen Teil vorgenommen wird, bleibt sich im Endeffekt gleich.
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Die Aufteilung des insgesamt verfügbaren „weißen" Lichtstromes
Nachdem zunächst die prinzipielle Spiegelanordnung zur Herstellung der drei Farbauszüge behandelt wurde, seien im folgenden die Eigenschaften der selektiv wirkenden Elemente betrachtet, mit denen die Anpassung der spektralen Empfindlichkeitskurven an die des Auges vorgenommen wird.
Die Eigenschaften der selektiv wirkenden Elemente
würde man für die im Bild 2 und Bild 3 gezeichneten Spiegel normale, also mit Silber oder Aluminium belegte voll- oder halbdurchlässige Spiegel verwenden, so erhielte jede Aufnahmeröhre ein Drittel des insgesamt verfügbaren „weißen" Lichtstromes, und die Anpassung der spektralen Empfindlichkeitskurven der drei Aufnahmeröhren müßte durch optische Glasfilter vorgenommen werden.
In diesem Falle würde die Anpassung aber einfach durch Absorption der „überflüssigen" Farbanteile erreicht und damit durch eine weitere hohe Einbuße an Energie erkauft werden.
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Die Wirkung dünner aufgedampfter Spiegelschichten
Die moderne Technik dünner Schichten, die anfangs mit der Vergütung oder Reflexverminderung begann, schuf inzwischen Spiegelschichten, die das Licht nahezu verlustlos in zwei verschiedene Spektralbereiche aufteilen.
Als bekannt darf vorausgesetzt werden. daß die Wirkung reflexmlndernder Schichten von der Wellenlänge abhängt - der Farbstich der Restreflexion bei vergüteten Objektiven beweist es deutlich.
Bei einer einzelnen Schicht ist die Wellenlängenabhängigkeit für das reflektierte Licht zwar deutlich, aber für den vorliegenden Zweck nicht stark genug (Bild 5).
Durch Zusammenwirken mehrerer Schichten, die voneinander durch Schichten eines anderen Materials getrennt sein müssen, kann man die Wellenlängenabhängigkeit verstärken. Brechzahl und Dicke der einzelnen Schichten müssen ziemlich genau berechnet und beim Aufdampfen eingehalten werden.
Sie bestimmen im wesentlichen die Lage des Maximums, während die Steilheit der Reflexionskanten vorwiegend durch die Anzahl der Schichten bedingt wird.
Diese Schichten absorbieren nur sehr wenig Licht, teils weil das dazu verwendete Material möglichst klar durchsichtig gewählt wird, teils aber auch wegen der außerordentlich geringen Dicke dieser Schichten.
Die Absorptionsverluste kann man mit weniger als 5% ansetzen, so daß sie praktisch keine Rolle spielen.
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Interferenzvorgänge an den Grenzflächen
Die optische Wirkung der Schichten wird durch Interferenzvorgänge an den Grenzflächen zwischen den einzelnen Schichten erreicht, wobei die Wellenlänge eine wesentliche Rolle spielt.
Da bei diesen Vorgängen kein Licht absorbiert wird, geht der an der Reflexion gehinderte Anteil durch das Glas und durch die aufgedampften Schichten hindurch.
Reflektiertes und durchgelassenes Licht haben also verschiedene Farben. Man spricht daher von "dichroitischen", also "doppelfarbigen" Schichten und Spiegeln.
Reflexionsgrad und Durchlaßgrad ergänzen sich wegen der praktischen Vernachlässigbarkeit der Absorption zu 1, so daß die Durchlässigkeitskurve zugleich als eine auf dem Kopf stehende Reflexionskurve angesehen werden kann.
Die in der Kinotechnik bekanntesten Spiegel dieser Art sind die Kaltlichtspiegel, bei denen die Grenzkante der Reflexion und der Durchlässigkeit an der Grenze zwischen sichtbarer und infraroter Strahlung liegt (Bild 6).
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Das farbteilende Spiegelsystem
Bei dem farbteilenden Spiegelsystem nach Bild 3 muß der Spiegel S1, wenn der Einfachheit halber die Abbildung eines weißen Objektes angenommen wird, das vom Objektiv kommende weiße Licht so aufteilen, daß der blaue Lichtanteil reflektiert, der Rest, also der grüne und rote Anteil, durchgelassen wird (Kurve 1 im Bild 7).
Der blaue Farbauszug gelangt über den Spiegel S2, einen normalen, voll reflektierend belegten Aluminium-Oberflächenspiegel, zu der Aufnahmeröhre B, die das „blaue" Bildsignal liefert.
Der vom Spiegel S1 durchgelassene Rest wird am Spiegel S3 nochmals aufgeteilt, wobei der „rote" Anteil reflektiert, der „grüne" durchgelassen wird (Kurve 2 im Bild 7).
Der grüne Farbauszug gelangt direkt zur Aufnahmeröhre G, der rote auf dem Umweg über den voll reflektierenden Spiegel S4 auf die Aufnahmeröhre R. Diese beiden Aufnahmeröhren liefern dann das „grüne" und das „rote" Bildsignal.
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Berechnung der Reflexions- und Durchlaßkurven
Bei der Berechnung der Reflexions- und Durchlaßkurven der Farbteilungsspiegel müssen die spektralen Durchlaßkurven des Objektivs und die spektrale Empfindlichkeit der Aufnahmeröhren berücksichtigt werden.
Die Dicke der "dichroitischen" Schichten muß für den schrägen Strahleneinfall berechnet werden, da die Weglänge in den aufgedampften Schichten nicht mit der Schichtdicke identisch ist. Im übrigen empfiehlt es sich aus diesem Grunde auch, den Einfallswinkel möglichst klein zu machen, die Spiegel also nicht unter 45° zur optischen Achse zu stellen, obwohl man dann noch längere Zwischenräume für die Trennung der Strahlenbündel benötigt.
Man kann oder man muß sogar soweit gehen, daß man auch die Unterschiede in den Einfallswinkeln, die durch den Gesichtswinkel entstehen, einbezieht und die Schichten aus diesem Grunde keilförmig bedampft.
Letzte Korrekturen zur Anpassung der drei spektralen Empfindlichkeitskurven an die drei Farbempfindungskurven des Auges werden noch durch Farbfilter im Strahlengang vorgenommen.
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Objektive veränderbarer Brennweite
Bei Verwendung eines farbteilenden Spiegelsystems zwischen Objektiv und Aufnahmeröhre (Bild 3) muß das Objektiv eine besonders lange Schnittweite haben.
Derartige Objektive kann man in Form eines umgekehrten Telesystems bauen. Sie haben also ein weit vorgebautes Negativglied und ein Positivglied in merklichem Abstand dahinter.
Solche Systeme haben relativ große Baulängen und erfordern einen großen Durchmesser für den positiven Teil. Außerdem sind sie optisch ziemlich schwierig korrigierbar, so daß man entweder dieses Prinzip nur in relativ milder Form verwirklichen kann oder Beschränkungen des Öffnungsverhältnisses oder des Bildfeldes in Kauf nehmen muß.
In vielen Fällen bevorzugt man bei Fernseh-Kurzschlußanlagen wegen der häufig wechselnden Wünsche an die Größe des Objektfeldes und an die gute Ausnutzung der verfügbaren Bildgröße Objektive veränderbarer Brennweite, sogenannte Zoom-Objektive [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7].
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Beispiel eines "afokalen" Systems
In der Chirurgischen Universitätsklinik in Frankfurt am Main ist die Farbfernsehkamera beispielsweise mit einem Zoom-Objektiv„Pan-Cinor B3 bis" ausgerüstet.
Dieser Typ zeichnet sich durch die besonders große Schnittweite von rund 150mm aus. Die Brennweite ist zwischen 40 und 170mm zu verändern, also in einem Verhältnis l:4. Das Öffnungsverhältnis ist unabhängig von der jeweils eingestellten Brennweite und beträgt bei ganz geöffneter Blende 1:4,2.
Den der Aufnahmeröhre zugewandten Teil kann man als ein fest auf unendlich eingestelltes Objektiv betrachten, das „Grundobjektiv" (Bild 8). Es bestimmt das Öffnungsverhältnis der gesamten Kombination, sofern nur alle noch davor angeordneten Linsen ausreichend großen Durchmesser haben.
Vor dem Grundobjektiv befindet sich zunächst eine Gruppe von teils feststehenden, teils verschiebbaren Linsengliedern. die zusammen ein „afokales" (brennpunktloses) System bilden.
Kommen von einem unendlich entfernten Objekt parallele Strahlenbündel in dieses System, so treten sie auch wieder als Parallelstrahlenbündel aus dem System aus.
Je nach Stellung der verschiebbaren Elemente des afokalen Systems wird dabei aber der Bildwinkel vergrößert oder verkleinert. Das afokale System wirkt also wie ein vergrößerndes oder verkleinerndes Fernrohr, so daß im Zusammenwirken mit dem fest eingestellten Grundobjektiv eine Veränderung der Brennweite möglich ist.
Das Produkt aus der jeweils eingestellten Winkelvergrößerung des afokalen Systems und der Brennweite des Grundobjektives ergibt die Brennweite des Zoom-Objektivs.
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„Optisch kompensierte" Systeme „Pan-Cinor"
Bei Einhaltung bestimmter Bedingungen erreicht man, daß beim Verschieben von zwei Linsengliedern in gleicher Richtung und um gleiche Längen keine spürbare Änderung der Afokalität des Systems eintritt.
Damit wird die mechanische Verschiebung außerordentlich einfach, und es bedarf keiner Führungskurven. Man bezeichnet sie daher als „optisch kompensierte" Systeme.
Genaugenommen wird freilich die Afokalität - je nach Anlage des Systems - nur für drei oder vier Vergrößerungswerte erreicht, und nur für diese liegt dann das Bild exakt im Brennpunkt des Grundobjektivs.
Bei den Zwischenwerten dagegen treten die Strahlenbündel ein wenig konvergent oder divergent aus dem vorgesetzten Fernrohrsystem aus. Das führt dann dazu, daß die Bildebene bei diesen Zwischenstellungen ein wenig vor oder hinter der Brennebene des Grundobjektivs liegt.
Diese Fehler lassen sich aber so klein halten (beispielsweise kleiner als ±0,03mm, neuerdings sogar unwesentlich über ±0,01mm), daß die Bildverlagerung in der Tiefenschärfe des Objektivs untergeht.
Es empfiehlt sich im allgemeinen, die Vergrößerungen des vorgesetzten Fernrohrsystems einigermaßen symmetrisch zu wählen, also sowohl mit Verkleinerung als auch mit Vergrößerung zu arbeiten.
Bei den „Pan-Cinor"-Objektiven geht der Bereich beispielsweise von einer Verkleinerung auf die Hälfte über die Vergrößerung 1x bis zur Vergrößerung 2x. Im einen Fall erreicht man also Verkürzungen, im anderen Fall Verlängerungen der Brennweite des Grundobjektivs.
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Das „Pan-Cinor B 3 bis" Objektiv (von Phlips)
Da das „Pan-Cinor B 3 bis" einen Brennweitenbereich von 40 bis 170mm aufweist, ergibt sich für das Grundobjektiv also eine Brennweite von etwa 82mm.
Wenn es dabei eine optische Schnittweite von 149,6mm hat, so bedeutet das schon einen recht beachtlichen Gewinn. Das in diesem Zusammenhang mäßige Öffnungsverhältnis von 1:4,2 und die Beschränkung auf das nur kleine Bildfeld der Vidikon-Aufnahmeröhre erleichterten die optische Korrektion des Systems.
Nun bleibt noch das Problem der Entfernungseinstellung. Ein Objekt in endlicher Entfernung würde nämlich durch das veränderbare afokale System je nach seiner Einstellung in wechselnder Entfernung abgebildet.
Dementsprechend müßte man das nachfolgende Grundobjektiv verschieben. Auch hier hinge die Verschiebung des Grundobjektivs sowohl von der Entfernung des Objektes als auch von dem eingestellten Vergrößerungsfaktor des afokalen Systems ab. Aber auch für dieses Problem gibt es recht einfache Lösungen.
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Nutzung einzelner Linsenglieder
Man kann zum Beispiel das vordere Linsenglied allein für die Entfernungseinstellung verwenden. In der Grundeinstellung des Zoom-Objektivs auf Unendlich liegt die Brennebene des ersten Linsengliedes, also auch das von ihr entworfene Bild eines unendlich fernen Gegenstandes, an einer bestimmten Stelle.
Bei der Aufnahme eines Gegenstandes in endlicher Entfernung hat man nun nur dafür zu sorgen, daß dessen vom Vorderglied allein entworfenes Bild wieder an der gleichen Stelle liegt, an der in der Grundeinstellung die Brennebene des Vordergliedes lag. Man hat also nur das Vorderglied um einen entsprechenden Betrag zu verschieben, dessen Größe von der (wechselnden) Entfernung und der (konstanten) Brennweite des Vordergliedes allein abhängt.
Diese „Frontlinseneinstellung", die auch bei Photoobjektiven zu finden ist, wird bei dem „Pan-Cinor" verwendet. Wenn die Frontlinseneinstellung nicht vertretbar ist - weil etwa die Brechkraft des Frontgliedes ungeeignet ist oder weil seine Verschiebung ungünstig auf die Bildfehlerkorrektur einwirkt - kann man ein weiteres Vorsatzsystem vor die bisher genannten Bauteile setzen.
Es besteht im Prinzip aus einer Plankonkav- und einer Plankonvexlinse gleicher Flächenkrümmung. Schiebt man diese beiden Linsen eng aneinander, so daß sich die Flächen genau berühren, so stellen sie eine planparallele Platte dar.
Diese hat keinen brechenden Einfluß auf die Strahlenbündel, solange die Objektweite groß gegenüber der Dicke beider Linsen ist. Zieht man die beiden Linsen auseinander, so ergibt dieses System eine endliche Brennweite.
Stellt man den Linsenzwischenraum so ein, daß die Brennweite gleich der Objektweite wird, so liegt das Objekt im vorderen Brennpunkt und wird damit durch das Linsenpaar ins Unendliche abgebildet. Das aber ist genau das, was das nachfolgende afokale System und das Grundobjektiv benötigen.
Entfernungskorrektur bei CinemaScope- Aufnahme-Anamorphoten
Dieses System wird unter anderem für die Entfernungskorrektion bei CinemaScope-Aufnahme-Anamorphoten verwendet, da hierbei die Zylinderlinsen für eine Frontlinseneinstellung unbrauchbar sind.
Bild 8 zeigt nur den prinzipiellen Aufbau eines Zoom-Objektivs. Zur geometrisch-optischen Korrektur müssen die als Einzellinsen gezeichneten Glieder aus mehreren Linsen aufgebaut werden.
So besteht das erste, positive Glied des Vorsatzsystems aus zwei verkitteten Linsen, um den Farbfehler dieses Gliedes zu korrigieren.
Das zweite, zum verschiebbaren Teil gehörende negative Glied ist in zwei freistehende Elemente aufgespalten.
Das gleiche gilt für das dritte, wieder feststehende positive Glied. Das vierte, negative Glied, das zum verschiebbaren Teil gehört, ist in zwei verkittete, chromatisch korrigierte Elemente aufgespalten.
Das fünfte Glied schließlich ist wieder aus zwei Linsen verkittet und achromatisiert. Daran schließt dann das Grund objektiv an, dessen Bauart man (bei den normalen „Pan-Cinor"-Typen) als ein Triplet - also ein dreigliedriges Objektiv - mit verkittetem Mittelglied bezeichnen kann.
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Spezialobjektive langer Schnittweite
Bei dem Spezialobjektiv langer Schnittweite hat das Grundobjektiv einen völlig anderen Aufbau. Das Frontglied besteht aus zwei verkitteten Linsen, deren Gesamtbrechkraft negativ ist. Der positive, in merklichem Abstand folgende Teil des Grundobjektivs besteht aus zwei Elementen positiver Brechkraft, von denen jedes aus zwei verkitteten Linsen besteht. Mit diesem Objektiv war eine besonders glückliche Konstruktion der Zoom-Optik einer Farbfernsehkamera möglich. Sie wurde deshalb bei der Philips-Farbfernsehkamera verwendet.
Zusammenfassung
Für die Farbfernsehkamera benötigt man ein System zur optischen Aufteilung des Bildes in drei Farbauszüge. Die Teilung erfolgt durch eine Reihe von selektiv reflektierenden und selektiv durchlässigen Spiegeln mit aufgedampften Interferenzschichten.
Der günstigste Platz für die Aufstellung dieses Spiegelsystems ist zwischen Objektiv und Aufnahmeröhre. Das setzt jedoch Objektive mit besonders langer Schnittweite voraus.
Der besonders häufige Wunsch nach leichter Veränderbarkeit des Abbildungsmaßstabes führt zu einer Bevorzugung von Zoom-Objektiven, die aber normalerweise nur eine relativ kurze Schnittweite haben.
Die Farbfernsehkamera erforderte also die Konstruktion eines Zoom-Objektivs mit extrem langer Schnittweite. Der prinzipielle Aufbau von Zoom-Objektiven und die besonderen Bedingungen zur Erlangung einer langen Schnittweite werden besprochen.
Schrifttum
[1] Naumann, H.: Kino-Objektive mit veränderlicher Brennweite,
Kinatechn. Bd. 15 (1933) S. 307 [21 Gramatzki, H. I.: Der Transfokator, Filmteehn. Bd. 11 (1935)
S. 240
13] Klemt, G.: Über die Grundformen von Varia-Objektiven. Haus-mittlg. Jos. Schneider & Co. Kreuznach (1956) Nr. 8, S. 44
[4] B a c k , F, G., u. Löwen, H.: Verallgemeinerte Theorie der
Zoomar-Systeme. J. OSA Bd. 48 (1958) S. 149 [5] B e r g s t e i n , L.: Allgemeine Theorie der optisch-kompenslerten
Systeme veränderlicher Brennweite. J. OSA Bd. 48 (1950) S. 154 [6] Ki n g sl a k e , R.: Die Entwicklung der Zoom - Objektive.
J. SMPTE Bd. 69 (1BS0) S. 534 [7] Ulf fers, H.: Die technische Entwicklung des Zoom-Objektivs,
Kino-Techn. Bd. 15 (19B1) S. 162
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Bildunterschriften
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Bild 1. Normspektralwert-Kurven für das energiegleiche Spektrum nach DIN 5033 Blatt 2. Die Kurve x bewertet den Helligkeitsreiz für Rotempfindung, y für Grünempfindung und z für Blauempfindung des Auges eines „Normalbeobachfers"
Bild 2. Um die drei Farbauszüge des Bildes zu erhalten, kann man drei Objektive und drei Aufnahmeröhren verwenden. Mit einem strahlen- und farbteilenden Spiegelsyslem gibt man den drei Objektiven gleiche Blickrichtung
Bild 3. Ein strahlen- und farbteilendes Spiegelsystem hinter dem Objektiv erfordert viel Platz und laßt sich nur bei besonders langer Schnittweite verwirklichen
Bild 4. Abschätzung der freien Schnittweite, die für die Unterbringung eines strahlenteilenden Spiegelsystems zwischen Objektiv und Bildebene erforderlich ist
Bild 5. Berechneter Reflexionsgrad einer einzelnen Zinksulfidschicht 1 auf Glas (obere Kurve) und mehrerer Zinksulfidschichten, die voneinander durch Kryolitschichten 2 getrennt sind, in Abhängigkeit von der Wellenlänge (nach P.M. van Alphen). Die Skizzen rechts neben den Kurven deuten den Schichtaufbau an
Bild 6. Durchlaßgrad von Kaltlichtspiegeln in Abhängigkeit von der Wellenlänge (nach Angaben von Balzers)
Bild 7. Spektrale Durchlaßkurven von dichroitischen Spiegeln für eine Philips-Farbfernsebkamera (gemessene Werte)
Bild 8. Schematischer Aufbau eines Zoom-Objektivs langer Schnittweile vom Typ „Pan-Cinor B 3 bis"