3CCD on väritelevision värien erotustekniikka , joka käyttää kolmea valoherkkää matriisia tai siirtoputkea , jotka ovat erillisiä kullekin kolmelle värinerotuskuvalle: punainen , vihreä ja sininen . Tekniikka perustuu optiseen värien erotukseen käyttämällä dikroista (tai dikroista) prismaa, joka erottaa linssistä valon kolmeen kuvaan aallonpituudella häiriön vuoksi [1] . Televisiokäytössä tällaisia kameroita ja videokameroita kutsutaan kolmimatriisiksi.
Optista värierottelua kolmeen yksiväriseen kuvaan käytettiin ensimmäisen kerran värikuvien saamiseksi 1800- luvun lopulla . Valotus kolmella mustavalkoisella valokuvalevyllä kolmen värisuodattimen takana mahdollisti kolme värieroteltua negatiivia , joista tulostettiin värikuva pigmenttimenetelmällä [2] . Värielokuvatekniikassa " Technicolor " käytettiin myös filmikameroita , jotka tallentavat värierottelukuvia kolmelle filmille samanaikaisesti [ 3] . Vastaavaa televisiota lähettävän kameran laitetta on käytetty väriinformaation samanaikaiseen siirtoon perustuvien väritelevisiojärjestelmien olemassaolon varhaisista ajoista lähtien. Ennen puolijohdematriisien syntyä tällaisen järjestelmän mukaan rakennetuissa kameroissa käytettiin kolmea tai neljää lähettävää televisioputkea [4] . Jälkimmäisessä tapauksessa neljäs putki muodosti luminanssisignaalin, ja kolmiputkijärjestelmissä käytettiin usein pseudoluminanssisignaalia vihreän signaalin sijaan [5] .
Ensimmäiset väritelevisiokamerat käyttivät tavallisia peilejä ja värisuodattimia. Dikroististen prismien käyttö mahdollisti valonläpäisykyvyn ja vastaavasti tällaisten kameroiden herkkyyden lisäämisen. Kolmen ja neljän putken kameroissa vaadittiin jokaisen päällekytkennän jälkeen kohdistusmenettely, joka oli tarpeen lähetysputkien tarkan kohdistamisen kannalta . Magneettisilla poikkeutusjärjestelmillä ei ollut absoluuttista vakautta ja ne reagoivat ympäröivän magneettikentän muutoksiin , usein riippuen jopa kameran asennosta. Kohdistus eliminoi kuvan väriääriviivat, jotka ilmenivät kolmen putken kuvien kohdistuksen epätarkkuuksista. Keskitys oli kunkin putken pysty- ja vaakasuuntaisten pyyhkäisyvirtojen hienosäätö, ja se suoritettiin automaattisella järjestelmällä käyttämällä kompaktikameroiden mukana toimitettua pöytää. Kiinteissä kameroissa pöytä projisoitiin asennuksen yhteydessä lähetysputkien kohteeseen värinerotusprisman lisäpinnan kautta kamerapäähän rakennetulla diaprojektorilla [5] [6] .
Puolijohdepuolijohdematriisien käyttö poisti tarpeen suorittaa kohdistusta jokaisessa käynnistyksessä, koska matriisin muodostaman kuvan geometria on käytännössä riippumaton ulkoisista vaikutuksista. Televisiolähetysputkien ilmaantuessa, jotka suorittavat sisäisen värierottelun sisäänrakennetuilla viivasuodattimilla, joitain kompakteja videokameroita alettiin rakentaa kahden ja yhden putken mallin mukaan ilman prismavärien erottelujärjestelmää [7] . Puolijohdematriiseissa voidaan käyttää myös värien erotusmenetelmää käyttämällä useita värisuodattimia , mikä mahdollistaa yhden valoherkän matriisin käytön ilman kallista ja tilaa vievää värinerotusprismaa. Kolmen matriisijärjestelmän edut ovat kuitenkin sellaiset, että kolmelle matriisille rakennetut videokamerat eivät luovu asemastaan ammattimaisessa videotuotannossa ja edes digitaalisessa elokuvassa tähän päivään asti . Tätä värien erottelumenetelmää käytettiin myös joissakin videokameroissa kuvanlaadun parantamiseksi [8] .
Kuvauslinssistä tuleva valo tulee väriä erottavaan dikroiseen prismaan jakaen sen prisman eri puolille suunnatun virran kolmeen osaan. Lyhyin aallonpituussäteily heijastuu selektiivisesti dikroisesta F1-pinnoitteesta , joka siirtää muun valon eteenpäin. Joten valon sininen komponentti suunnataan alempaan lähtöpintaan. Sitten pinta, jossa on F2-pinnoite, erottaa spektrin pitkän aallonpituuden - punaisen osan, joka putoaa ylemmälle lähtöpinnalle. Jäljelle jäänyt valo, joka on kulkenut kaikkien pinnoitteiden läpi, vastaa spektrin vihreää osaa ja tulee prisman takaulostulopinnalle. Tällä tavalla saadaan kolme yksiväristä todellista kuvaa kohteesta . Punainen ja sininen valo heijastuvat kaksinkertaisesti, mikä johtaa suoriin (ei-spekulaarisiin) kuviin näistä väreistä. Jokainen näistä värierotelluista kuvista putoaa erilliselle matriisille, jonka videosignaali lisätään käsittelyn jälkeen yleiseen matriisiin. Kolmen matriisin signaalien lisäämisen tuloksena saadaan täydellinen väritelevisiosignaali .
Jotkut valmistajat käyttävät neljää matriisia kolmen sijasta järjestelmän resoluution lisäämiseksi. Pääsääntöisesti lisämatriisi muodostaa lisäkuvan vihreästä kanavasta 1/2 pikselin siirrolla , mikä vähentää värimoiré-väriä ja lisää kuvan näennäistä terävyyttä. Nelimatriisijärjestelmästä tuli kuuluisa Ikegami -yhtiön ansiosta , joka käytti ensimmäisen kerran tätä kamerapäiden mallia [9] . Ensimmäisissä lähetyskammioissa käytettiin myös neljää lähetysputkea, joista yksi muodosti luminanssisignaalin.
Dikroinen prisma on kolmen matriisin värierottelujärjestelmän pääelementti. [10] Värierottelujärjestelmää laskettaessa tulee ottaa huomioon, että kunkin värin säteiden polun pituuden tulee olla sama, ottaen huomioon prisman eri osien lasin taitekertoimien ero. Lisäksi suunniteltaessa prismoja käytettäväksi puolijohderyhmien kanssa, peilikäänteiset kuvat eivät ole sallittuja, kuten oli mahdollista tyhjiösiirtoputkien kanssa . Jälkimmäisessä tämä poistettiin yksinkertaisesti muuttamalla pyyhkäisyjen napaisuutta. Lisävaikeus kolmen matriisikameroiden suunnittelussa on valon polarisaation vaikutuksen eliminointi värien erottelun laatuun. On olemassa monia eri malleja värin erottelevia prismoja, joissa on erilaiset pinnat ja lähtöpinnat. Tällä värien erottelumenetelmällä käytettävien kameroiden linssien käyttöpituus ilmoitetaan yleensä kahdella arvolla, joista toinen koskee lasia ja toinen ilmaa, eli yksimatriisikameroita ilman prismaa.
Lähettävän kameran kolmimatriisin (kolmen putken) laitteen tärkein etu on värien erottelun tarkkuus, jota ei voida saavuttaa useille värisuodattimille , joiden valonläpäisyominaisuudet ovat kaukana ihanteellisista. Dikroisilla prismoilla on lähes täydellinen opasiteetti spektrin heijastuneille osille ja sama läpinäkyvyys lähetetyille prismoille [11] . Luettelo eduista voi jatkua:
Lukuisista eduista huolimatta järjestelmässä on useita haittoja, ja ennen kaikkea se on herkkä valon polarisaatiolle ja valonsäteiden tulokulmalle [11] . Tämä asettaa tiettyjä rajoituksia suunniteltaessa värierottelujärjestelmää ja käytettäessä eri polttovälillä olevia linssejä. Lisäksi on muita haittoja: