3CCD er en farveseparationsteknologi i farve - tv , der bruger tre lysfølsomme matricer eller transmissionsrør , adskilt for hvert af de tre farveseparationsbilleder: rød , grøn og blå . Teknologien er baseret på optisk farveseparation ved hjælp af et dikroisk (eller dikroisk) prisme, som adskiller lyset fra linsen i tre billeder langs bølgelængden på grund af interferens [1] . I tv-brug kaldes sådanne kameraer og videokameraer for tre-matrix.
Optisk farveadskillelse i tre monokrome billeder blev først brugt til at opnå farvefotografier i slutningen af det 19. århundrede . Eksponering af tre sort-hvide fotografiske plader bag tre farvefiltre gjorde det muligt at opnå tre farveseparerede negativer , hvorfra der blev printet et farvebillede ved hjælp af pigmentmetoden [2] . Teknologien i farvebiografen " Technicolor " brugte også filmkameraer , der optager farveseparationsbilleder på tre film samtidigt [3] . En lignende anordning til et tv-sendekamera er blevet brugt siden de meget tidlige dage af eksistensen af farvefjernsynssystemer baseret på samtidig transmission af farveinformation. Før fremkomsten af halvledermatricer brugte kameraer bygget efter et sådant skema tre eller fire transmitterende tv-rør [4] . I sidstnævnte tilfælde dannede det fjerde rør et luminanssignal, og i trerørssystemer blev der ofte brugt et pseudo-luminanssignal i stedet for et grønt signal [5] .
De første farve-tv-kameraer brugte almindelige spejle og farvefiltre. Brugen af dikroiske prismer gjorde det muligt at øge lystransmissionen og følgelig følsomheden af sådanne kameraer. For tre- og fire-rørs kameraer var der efter hver tænding påkrævet en justeringsprocedure, som var nødvendig for nøjagtig opretning af senderørene . Magnetiske afbøjningssystemer havde ikke absolut stabilitet og reagerede på ændringer i det omgivende magnetfelt , ofte afhængigt af kameraets position. Justering eliminerede farvekonturerne af billedet, som dukkede op på grund af unøjagtigheder i justeringen af billeder fra de tre rør. Centrering var en finjustering af de lodrette og vandrette scanningsstrømme for hvert rør og blev udført af et automatisk system ved hjælp af et bord med kompaktkameraer. I stationære kameraer blev bordet ved opstilling projiceret på målet for senderrørene gennem en ekstra flade af det farveadskillende prisme med en diasprojektor indbygget i kamerahovedet [5] [6] .
Brugen af halvledermatricer i fast tilstand eliminerede behovet for at udføre justering ved hver start, da geometrien af billedet dannet af matrixen praktisk talt er uafhængig af ydre påvirkninger. Med fremkomsten af tv-transmissionsrør, der udfører intern farveseparation ved hjælp af indbyggede linjefiltre, begyndte nogle kompakte videokameraer at blive bygget efter et to- og et-rørsskema uden et prismefarveseparationssystem [7] . Halvledermatricer kan også bruge en farveseparationsmetode ved hjælp af en række farvefiltre , hvilket tillader brugen af en enkelt lysfølsom matrix uden et dyrt og omfangsrigt farveseparerende prisme. Fordelene ved tre-matrix-ordningen er dog sådan, at videokameraer bygget på tre matricer ikke opgiver deres positioner i professionel videoproduktion og endda i digital biograf den dag i dag . Denne metode til farveadskillelse blev også brugt i nogle videokameraer for at forbedre billedkvaliteten [8] .
Lyset fra optagelinsen kommer ind i det farveadskillende dikroiske prisme og deler det i tre komponenter af strømmen rettet mod forskellige flader af prismet. Den korteste bølgelængde stråling reflekteres selektivt fra F1 dichroic belægningen , som transmitterer resten af lyset videre. Så den blå komponent af lyset er rettet mod den nederste udgangsflade. Derefter adskiller overfladen med F2-belægningen den lange bølgelængde - røde del af spektret og falder til den øvre udgangsflade. Det resterende lys, der har passeret gennem alle belægningerne, svarer til den grønne del af spektret og kommer ind i prismets bagudgangsflade. På denne måde opnås tre monokrome rigtige billeder af motivet. Rødt og blåt lys gennemgår en dobbelt refleksion, hvilket resulterer i direkte (ikke-spekulære) billeder af disse farver. Hvert af disse farveseparerede billeder falder på en separat matrix, hvorfra videosignalet efter behandling føjes til det generelle. Som et resultat af tilføjelse af signaler fra tre matricer opnås et komplet farvefjernsynssignal .
Nogle producenter bruger fire i stedet for tre matricer for at øge opløsningen af systemet. Som regel danner en ekstra matrix et ekstra billede af den grønne kanal med et skift på 1/2 pixel , hvilket reducerer farvemoiré og øger billedets tilsyneladende skarphed. Fire-matrix-systemet blev berømt takket være Ikegami -firmaet , som først brugte dette design af kamerahoveder [9] . De første sendekamre brugte også fire senderør, hvoraf det ene dannede luminanssignalet.
Det dikroiske prisme er hovedelementet i farveseparationssystemet med tre matrixer. [10] Når man beregner et farveseparationssystem, skal det tages i betragtning, at vejlængden af strålerne i hver farve skal være den samme, idet der tages højde for forskellen i brydningsindeksene for glasset i forskellige dele af prismet. Når prismer designes til brug med halvlederarrays, er spejlvendte billeder desuden ikke tilladt, som det var muligt med vakuumtransmissionsrør . I sidstnævnte blev dette elimineret ved blot at ændre polariteten af sweepene. En yderligere vanskelighed ved designet af tre-matrix-kameraer er elimineringen af effekten af lyspolarisering på kvaliteten af farveseparation. Der er mange forskellige designs af farveadskillende prismer med forskelligt arrangement af flader og udgangsflader. Arbejdslængden af linser til kameraer med denne farveadskillelsesmetode er normalt angivet som to værdier, hvoraf den ene er gyldig for glas og den anden for luft, det vil sige for enkeltmatrixkameraer uden prisme.
Den største fordel ved det transmitterende kameras tre-matrix-enhed (tre-rør) er nøjagtigheden af farveseparation, som er uopnåelig for en række farvefiltre med lystransmissionskarakteristika, der er langt fra ideelle. Dikroiske prismer har næsten fuldstændig opacitet for de reflekterede dele af spektret og den samme gennemsigtighed for transmitterede [11] . Listen over fordele kan fortsætte:
Trods adskillige fordele har systemet en række ulemper, og frem for alt er det følsomt over for lysets polarisering og lysstrålernes indfaldsvinkel [11] . Dette pålægger visse begrænsninger, når man designer et farveseparationssystem og bruger linser med forskellige brændvidder. Derudover er der andre ulemper: