История. Впервые оптическое цветоделение на три монохромных изображения было применено для получения цветных фотографий в конце XIX века

Впервые оптическое цветоделение на три монохромных изображения было применено для получения цветных фотографий в конце XIX века. Экспонирование трёх черно-белых фотопластинок за тремя цветными светофильтрами позволяло получать три цветоделенных негатива, с которых печаталось цветное изображение. Технология цветного кинематографа «Техниколор» также использовала киносъёмочные аппараты, регистрирующие цветоделённые изображения на трёх киноплёнках одновременно^[2]. Подобное устройство телевизионной передающей камеры применялось с самых первых дней существования цветного телевидения, основанного на одновременной передаче цветовой информации. До появления полупроводниковых матриц в камерах, построенных по такой схеме, применялись три или четыре передающие телевизионные трубки^[3]. В последнем случае четвёртая трубка формировала сигнал яркости, а в трёхтрубочных системах вместо зелёного сигнала часто использовался псевдояркостный^[4]. В первых цветных телекамерах использовались полупрозрачные дихроичные зеркала и светофильтры. Применение дихроидных призм позволило поднять светопропускание и, соответственно, чувствительность таких камер. У трех- и четырёхтрубочных камер после каждого включения была обязательна процедура центровки, необходимая для точного совмещения растров передающих трубок. Магнитные отклоняющие системы не обладали абсолютной стабильностью и реагировали на изменения окружающего магнитного поля, часто зависевшего даже от положения камеры. Выполнение центровки устраняло цветные контуры изображения, появлявшиеся вследствие неточностей совмещения изображений с трех трубок. Центровка представляла собой точную регулировку токов кадровой и строчной развёрток для каждой трубки и выполнялась автоматической системой при помощи таблицы, поставлявшейся в комплекте с компактными камерами. В стационарных камерах при настройке таблица проецировалась на мишени передающих трубок через дополнительную грань цветоделительной призмы диапроектором, встроенным в камерную головку^[4]. Применение твердотельных полупроводниковых матриц избавило от необходимости выполнения центровки при каждом включении, поскольку геометрия изображения, формируемого матрицей, не зависит от магнитных полей и отклоняющих систем. С появлением передающих телевизионных трубок, осуществляющих цветоделение при помощи встроенных штриховых светофильтров, некоторые компактные видеокамеры стали строить по двух- и однотрубочной схеме, без призменной цветоделительной системы^[5]. Полупроводниковые матрицы также могут использовать способ цветоделения при помощи массива цветных светофильтров, позволяющий использовать одну светочувствительную матрицу без дорогостоящей и громоздкой цветоделительной призмы. Однако, преимущества трехматричной схемы таковы, что видеокамеры, построенные на трех матрицах, до сегодняшнего дня не сдают свои позиции в профессиональном видеопроизводстве и даже в цифровом кинематографе.

Принцип действия[

Цветоделительная система трехматричных ТВ-камер

Свет от съемочного объектива попадает на цветоделительную дихроичную призму, разделяющую его на три составляющих потока, направляемых к разным граням призмы. Излучение с самой короткой длиной волны избирательно отражается от дихроичного покрытия F1, пропускающего остальной свет дальше. Так синяя составляющая света направляется к нижней выходной грани. Затем, поверхностью с покрытием F2 отделяется длинноволновая - красная часть спектра, попадающая к верхней выходной грани. Зеленый свет проходит через все покрытия, не отражаясь и попадает к задней выходной грани призмы. Таким образом, получаются три монохромных действительных изображения объекта съемки. Красный и синий свет претерпевает двукратное отражение, в результате чего получаются прямые (незеркальные) изображения этих цветов. Каждое из этих цветоделенных изображений попадает на отдельную матрицу, видеосигнал с которых после обработки добавляется к общему. В результате сложения сигналов с трех матриц получается полный цветной телевизионный сигнал.

Некоторые производители используют более сложную систему, добавляя ещё одну матрицу, работающую в зелёном канале. Четвёртая матрица используется для повышения разрешающей способности камеры путём сдвига «на полпикселя»^[6].