DE1039095B - Verfahren zur Orientierung des Bildinhaltes von mit einer Fernsehkamera ueber einen sich drehenden Spiegel beobachteten Flaechen - Google Patents

Description

Es ist bekannt, zur Beobachtung von Hohlräumen, Rohren od. dgl. Fernsehkameras einzusetzen. Neben der direkten Beobachtung der interessierenden Flächen durch die Kamera mit Hilfe einer geeigneten Optik hat sich besonders die Verwendung von Spiegeln bewährt. In den bevorzugten Ausführungsformen sind die Spiegel (Keilspiegel, Kegelspiegel, Flachspiegel usw.) mit A^orrichtungen verbunden, durch welche sie um eine zur optischen Achse der Fernsehaufnahmekamera parallele oder konzentrische Achse gedreht werden können. Dabei besitzen diese Spiegel eine gewisse Neigung zu den zu untersuchenden Wänden. Bei einer bekannten Anordnung der geschilderten Art wird beispielsweise ein Ovalspiegel verwendet, der in einer Neigung von 45° zur optischen Achse angebracht ist und unter ständiger Drehung ein Bild der zu beobachtenden Flächen auf die lichtempfindliche Schicht der Bildaufnahmeröhre wirft.

Es hat sich dabei jedoch gezeigt, daß es einem Beobachter am Wiedergabegerät nahezu unmöglich gemacht ist, die Lage eines bestimmten Objektes od. dgl. relativ zu einer festgelegten Bezugsrichtung zu erkennen. Diese Schwierigkeit findet ihre Ursache darin, daß eine axial zur Abbildung verlaufende Winkelverschiebung gegenüber dem Raster dann auftritt, wenn die zu untersuchende Fläche in ihrer Lage nicht in Richtung des abtastenden Rasters der Fernsehkamera liegt.

Zur Behebung dieses Nachteiles wurde bisher versucht, die jeweilige Stellung des rotierenden Spiegels mittels eines vom Spiegel ausgehenden Zeichens, beispielsweise von Linien oder Punkten auf dessen Oberfläche, optisch mit in das Gesamtbild einzublenden.

Auch diese Anordnung kann jedoch den schwerwiegenden Nachteil nicht beheben, daß beispielsweise bei Winkelmessungen der Winkel jeweils von einer anderen Basis aus bestimmt werden muß. Diese Aufgabe der Winkelmessung entsteht beispielsweise bei der Untersuchung von Bohrlöchern zur Feststellung von Gesteinsverwerfungsstrukturen in der Geologie. Da sich mit drehendem Spiegel jeweils auf dem Wiedergabegerät die Grundlinie des zu untersuchenden Winkels mitdreht, erfordert dieses bekannte Verfahren einen großen Zeitaufwand und verlangt vom Betrachter ein ständiges Umdenken.

Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Orientierung des Bildinhaltes von mit einer Fernsehaufnahmekamera mit Hilfe eines sich drehenden, zur optischen Achse der Fernsehaufnahmekamera geneigten Spiegels beobachteten Flächen, die vorzugsweise parallel zur optischen Achse der Fernsehaufnahmekamera liegen, beispielsweise die Innenflächen von Rohren. Sie vermeidet die Nachteile der bekannten Anordnungen und bewirkt eine ständige, feste Zuord-Verfahren zur Orientierung

des Bildinhaltes von mit einer

Fernsehkamera über einen sich drehenden

Spiegel beobachteten Flächen

Anmelder:

Max Grundig,

Fürth (Bay.), Kurgartenstr. 37

Horst Hennig, Fürth (Bay.), ist als Erfinder genannt worden

nung der Abbildungen auf dem Wiedergabegerät zu an sich beliebig festlegbaren Bezugsrichtungen dadurch, daß das Aufnahme- oder Wiedergaberaster synchron mit dem Spiegel im Raum gedreht wird.

Die Erfindung läßt sich beispielsweise bei kreisförmiger, sternförmiger, spiralartiger oder quadratischer Abtastung dadurch realisieren, daß das jeweilige Raster in der Aufnahmekamera oder im Empfänger relativ zum Gehäuse (bzw. Chassis od. dgl.) gedreht wird. Dabei ist es möglich, entweder die Ablenksysteme selbst mechanisch zu drehen oder durch geeignete elektrische Schalteinrichtungen eine rein elektronische Steuerung der Drehung des Rasters zu bewirken.

Eine besonders einfache Verwirklichung der erfindungsgemäßen Anordnung ist dadurch gegeben, daß bei festbleibendem Aufnahmeraster das gesamte Wiedergabegerät gedreht wird, wobei die Bildfläche vorzugsweise horizontal angeordnet ist. Das Gerät kann in Form einer Konsole oder eines Aufsichtsgerätes angeordnet sein, so daß der darauf blickende Beobachter stets ein relativ zur Bezugslinie ruhendes Bild feststellen kann, wobei natürlich bei sich änderndem Bildinhalt das Wiedergabebild sich konform ändert.

Es ist auch möglich, bei feststehendem Aufnahmeraster und bei ruhendem Wiedergabegerät über dem Bildschirm eine Deckscheibe anzubringen oder um den Bildschirm eine kreisringförmige oder rahmenförmige Ringscheibe vorzusehen, welche zweckmäßigerweise mit einer Skala versehen ist und durch einen geeigneten Antrieb in Übereinstimmung mit der

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Drehung des Spiegels mitgedreht wird und daher beispielsweise den jeweiligen Winkel relativ zur Bezugslinie eindeutig anzeigt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher erläutert.

Fig. 1 zeigt, rein schematisch, eine bekannte Anordnung zur Beobachtung von Innenräumen od. dgl. Der zu untersuchende Hohlraum ist durch seine Seitenflächen 1 beispielsweise in rechteckiger Form dargestellt. Es ist natürlich ohne weiteres möglich, auch kreisförmige oder Innenräume anderer Querschnittsformen zu untersuchen. Die Fernsehaufnahmekamera 2 mit der Optik 3 und der Bildaufnahmeröhre 4 ist in dem Hohlraum derart untergebracht, daß die optische Achse der Optik 3 bzw. der Aufnahmeröhre 4 parallel zu den Kanten der ebenen Flächen 1 verläuft. Ein Spiegel 5, der durch eine Anordnung 6 beispielsweise im Uhrzeigersinn gedreht wird, wirft die Bilder der Seitenwände durch die Optik 3 auf die lichtempfindliche Schicht der Bildaufnahmeröhre 4. Die Mittel zur Befestigung bzw. Bewegung der Kamera 2 und die Verbindung zu dem Spiegel 5 sind nicht eingezeichnet.

Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens sind auf den Seitenflächen 1 jeweils nach oben gerichtete Pfeile 7, 8, 9 und 10 eingezeichnet. Der Spiegel 5 ist in ausgezeichneten Stellungen 5', 5" und 5"' nochmals gezeichnet. Bei den eingezeichneten Lagen ist das Spiegelbild der Pfeile 7 bis 10 jeweils auf dem Spiegel strichliert dargestellt. Wenn der abtastende Elektronenstrahl in der Bildaufnahmeröhre 4 beispielsweise in der Figur von rechts nach links und von vorn nach hinten abtastet, ergibt sich auf einem angeschlossenen Beobachtungsgerät, wie es in der Fig. 2 schematisch dargestellt ist, die Lage der abgebildeten Teile wie folgt: Der nach oben gerichtete Pfeil 7' entspricht dem Pfeil 7, der nach rechts gerichtete Pfeil 8' entspricht dem Pfeil 8, der nach unten gerichtete Pfeil 9' entspricht dem Pfeil 9 und der nach links gerichtete Pfeil 10' dem Pfeil 10 in den Flächen 1 des zu untersuchenden Hohlraumes. Bei kontinuierlicher Bewegung bzw. Drehung des Spiegels 5 über die einzelnen Zwischenlagen wandert auch die Pfeilspitze im Zeigersinn auf dem Wiedergabeschirm mit. Sofern es sich darum handelt, Strukturen oder Abbildungen in den Flächen zu vermessen, weiche nicht in paralleler Lage zu der optischen Achse der Fernsehkamera liegen, ergeben sich nahezu unüberwindliche Schwierigkeiten. Es ist nicht ohne weiteres festzustellen, in welcher Lage der Spiegel 5 momentan ist und wie die Winkelverhältnisse, die sich auf dem Beobachtungsgerät 11 ständig verändern, in Beziehung zur Orientierung der Flächen 1 zu bringen sind.

Erfindungsgemäß wird eine eindeutige Zuordnung dadurch erreicht, daß mit dem Antrieb 6, welcher den Spiegel 5 bewegt, gleichzeitig andere elektrische oder mechanische Mittel verbunden sind, welche eine Drehung beispielsweise des Rasters in der Bildaufnahmekamera 2 bewirken. Dabei ist es prinzipiell möglich, das Aufnahmeraster durch Drehung der Ablenkorgane in der Kamera zu drehen. Diese Lösung würde jedoch sehr großen mechanischen und elektronischen Aufwand erfordern. Es ist durchaus auch möglich, die gesamte Kamera 4 um die optische Achse als Drehachse im selben Sinn wie den Spiegel 5 zu drehen.

Eine einfachere Lösung ergibt sich dann, wenn die Abtastung in der Kamera 2 durch eine spiralenförmige, sternförmige oder kreisförmige Ablenkung des Elektronenstrahls erfolgt. Dann läßt sich durch elektronische Mittel allein das Raster im gewünschten Maße mitdrehen. Es ist ebenso gut möglich, den Empfänger 11 so zu gestalten, daß die Bildröhre sich im (im gegebenen Fall im Gegenzeigersinn) richtigen Sinne dreht, wodurch die auf den Flächen 1 stets nach oben gerichteten Pfeile auch auf der Wiedergabefläche stets nach oben zeigen würden. Eine besonders einfache Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt, welche das Wiedergabegerät 11 in horizontaler Lage zeigt, welches durch einen Antrieb 12, welcher synchron mit dem Antrieb 6 für den Spiegel 5 läuft, mitgedreht wird. Bei dieser Anordnung beispielsweise würde der Pfeil stets in eine feste Raumrichtung zeigen, während sich das Gerät unter ihm wegdrehen würde.

Wie in Fig. 4a schematisch dargestellt ist, läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch derart durchführen, daß das Wiedergabegerät 11 feststeht und über der Schirmbildfläche 13 eine durchsichtige Deckscheibe 14, welche mit einer geeigneten Gradeinteilung 15 bzw. einem Koordinatennetz 16 versehen sein kann, mit Hilfe eines Antriebes 17 synchron mit dem Antrieb 6 des Spiegels 5 gedreht wird. Dadurch ist ebenfalls eine stetige, eindeutige Relation zwischen einer bestimmten Raumrichtung und der Abbildung sichergestellt. Das Koordinatennetz 16 kann dabei rechtwinklig, wie in Fig. 4a dargestellt, aber auch krummlinig (kreisförmig od. dgl.) sein. Ein kleiner Nachteil bei dieser Ausführung besteht jedoch darin, daß die Abbildung sich ständig dreht und dadurch die Ablesung des Bildinhaltes für den Beobachter etwas erschwert erscheint.

In der Fig. 4b ist die Schirmbildfläche 13 des Wiedergabegerätes 11 von einer drehbaren Ringskala 18 umrahmt, welche eine Einteilung, z. B. eine Gradeinteilung 15, trägt. Diese Ringskala 18 wird mit Hilfe der Vorrichtung 17 wiederum synchron mit dem Spiegel 5 gedreht.

Als zweckmäßig erweist es sich, für die Verwendung des Rasters bzw. der rasteranzeigenden Elemente oder auch der Wiedergabegeräte u. dgl. selbst gleichgesteuerte Synchronmotore oder Drehfeldgeber zu verwenden. Sie können dabei noch mit Einrichtungen versehen sein, welche eine selbsttätige Rückmeldung ihrer Lage gegenüber dem festen Raster ermöglichen.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und gezeichnete Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern läßt sich auf vielerlei Arten realisieren, wenn nur eines der beiden Raster oder eine der beiden Abbildungen im geeigneten Verhältnis zum anderen in Übereinstimmung mit dem Spiegel oder einer anderen optischen Einrichtung zur Abbildung der Innenwände synchron gedreht wird.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Orientierung des Bildinhaltes von mit einer Fernsehaufnahmekamera mit Hilfe eines sich drehenden, zur optischen Achse der Fernsehaufnahmekamera geneigten Spiegels beobachteten Flächen, die vorzugsweise parallel zur optischen Achse der Fernsehaufnahmekamera liegen, beispielsweise die Innenflächen von Rohren, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahme- oder Wiedergaberaster synchron mit dem Spiegel im Raum gedreht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Raster in der Kamera oder im Empfänger relativ zum Gehäuse gedreht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Raster innerhalb der Aufnahmeoder Wiedergaberöhre gedreht wird, indem die Ablenkorgane gedreht oder so gespeist werden, daß sich ein Drehfeld ergibt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung des Rasters im Raum durch Drehung des Wiedergabegerätes bewirkt wird, wobei die Bildfläche vorzugsweise waagerecht liegt. ίο

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehung der Ablenkelemente bzw. des Aufnahme- oder Wiedergabegerätes und des Spiegels Synchronmotore oder Drehfeldgeber verwendet werden und daß diese selbst eine Rückmeldung über die Lage des Spiegels im Raum durchführen.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung abschaltbar ist.

7. Verfahren zur Orientierung des Bildinhaltes von mit einer Fernsehaufnahmekamera mit Hilfe eines sich drehenden Spiegels beobachtenden Flächen, die vorzugsweise parallel zur optischen Achse der Fernsehaufnahmekamera liegen, beispielsweise der Innenflächen von Rohren, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Bildwiedergaberöhre vorgesetztes Koordinatennetz oder eine ringförmige Gradskala synchron mit dem Spiegel gedreht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung kreis-, spiral-, stern- oder zellenförmig erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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