DE1472155C - Optische Hilfseinrichtung zur Beobachtung und Bestimmung der Stellung von Gegenständen - Google Patents
Optische Hilfseinrichtung zur Beobachtung und Bestimmung der Stellung von GegenständenInfo
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Description
1 2
Die Erfindung bezieht sich auf eine optische, mit geräts der vorgenannten Art, wie es z. B. aus
einer Fernsehkamera verwendbare Hilfseinrichtung O. Vierling, »Die Stereoskopie in der Photozur
Beobachtung und Bestimmung der Stellung von graphie und Kinematographie«, Wissenschaftliche
Gegenständen, bestehend aus einem Gerät zur Strah- Verlagsgesellschaft Stuttgart, 1965, S. 171, Abb. 92 d
lehteilung, durch das die vom Objekt ausgehenden 5 bekannt ist, in Verbindung mit einer die Strahlen in
Strahlen mittels zweier parallaktisch stereoskopisch vorbestimmter Zeitfolge unterbrechenden Blende hat
angeordneter Systeme, von denen eins um seine zur die Wirkung, daß für den Beobachter des von der
optischen Achse senkrechten Achse drehbar gelagert ,.Kamera wiedergegebenen Bildes nur die im Scheitelist,
auf unterschiedlichen Wegen in das Objektiv der punkt des von den geteilten Strahlen gebildeten Kon-Kamera
gelangen. io vergenzwinkels liegenden Objektpunkte in Ruhe zu
Fernbedienungsgeräte werden in den Fällen be- , sein scheinen. Alle anderen Bildpunkte scheinen innutzt,
in denen bei unmittelbarer Berührung eine Ge- folge der intermittierenden Wiedergabe auf dem Bildfährdung
durch radioaktive Strahlen besteht. Daher schirm in der Bildebene hin- und herzuspringen. Es
sind Fernbedienungsgeräte im allgemeinen in. zur ist zweckmäßig, eines der beiden parallaktisch stereo-Abschirmung
gegen radioaktive Strahlen vorgesehene 15 skopisch angeordneten optischen Systeme des VorWandungen,
z. B. in Wandungen von Heißen Zellen, satzgeräts der Einrichtung gemäß der Erfindung um
angeordnet. Um bei der Handhabung von Fernbe- eine parallel zur Bildebene verlaufende Achse drehdienungsgeräten
auch in den Fällen den zu behan- bar anzuordnen, so daß die Einstellung auf die jedelnden
Gegenstand und das Fernbedienungsgerät weils gewünschte Entfernung, die der Arbeitsstellung
beobachten zu können, in denen eine direkte Beob- 20 des zu behandelnden oder des zu überwachenden Obachtung
nicht möglich ist, hat man bisher innerhalb jekts entspricht, möglich wird. Denn der Abstand der
solcher Heißen Zellen Fernsehkameras angeordnet. Objektebene zum Objektiv der Kamera ist durch die
Gleichwohl war jedoch die Durchführung der erfor- Lage des Scheitelpunktes des Konvergenzwinkels bederlichen
Arbeiten dadurch erschwert, daß mittels stimmt, die Lage des Scheitelpunktes hängt aber ab
einer Kamera nicht ohne weiteres feststellbar ist, 25 von der Größe des Konvergenzwinkels. Mittels der
ob sich der zu bearbeitende Gegenstand und das von - Einrichtung gemäß der Erfindung ist es somit in eindem
Fernbedienungsgerät betätigte Werkzeug in der fächer Weise möglich, Objekt und Werkzeug sehr
für die Behandlung erforderlichen Lage befinden. genau in die gewünschte Arbeitsstellung zueinander
Die gleichen Schwierigkeiten treten auch bei der zu bringen oder, wie beispielsweise bei der ÜberÜberwachung
von Vorgängen im Reaktor auf, bei 30 wachung von Reaktoren, einer Abweichung zweier
denen mittels Fernsehkameras die Stellung zweier benachbarter Konstruktionselemente von der für den
Teile oder Elemente des Reaktors zueinander beob- Betrieb erforderlichen Stellung, mittels einer angeachtet
werden soll. . . schlossenen Signaleinrichtung ein Signal oder mittels
Bekannt ist eine optische Hilfseinrichtung für einer weiteren Hilfseinrichtung die notwendigen Maß-Fernsehkameras
zur Entfernungsmessung, die aus 35 nahmen auszulösen.
einer Einrichtung zur Strahlenteilung besteht, durch Zwar sind die beiden Strahlengänge, die über das
die die vom Objekt ausgehenden Strahlen mittels Vorsatzgerät in das Objektiv der Kamera gelangen,
zweier parallaktisch stereoskopisch angeordneter Sy- verschieden lang. Dieser Unterschied ist jedoch in
sterne, von denen eines um seine senkrecht zur op- der Praxis deshalb nicht von Bedeutung, weil der
tischen Achse gerichtete Achse drehbar gelagert ist, 40 Objektabstand, der mi allgemeinen einige Meter beauf
unterschiedlichen Wegen in das Objektiv der trägt, gegenüber dem durch den Abstand der beiden
Kamera gelangen. Bei der Verwendung dieser be- Prismen oder Reflektoren des Vorsatzgeräts hervorkannten
Einrichtung, in Verbindung mit Fernbedie- gerufenen Unterschieds der Länge der beiden Strahnungsgeräten,
ergab sich jedoch der Nachteil, daß lengänge groß ist. Bei dem bekannten Vorsatzgerät
die hohe Genauigkeit, die bei der Handhabung oder 45 entspricht dieser Abstand dem üblichen Augenabbei
der Bearbeitung von kleinen Gegenständen und stand, d.h., er beträgt etwa 6cm. In den Fällen, in
deren Zuordnung zueinander mittels von Fernbe- denen es erforderlich wird, einen kleineren Objektdienungsgeräten
betätigten Werkzeugen notwendig abstand zu wählen, ist es selbstverständlich ohne
ist, nicht in dem gewünschten Maße durchführbar ist. , weiteres auch möglich, den Strahlengang in an sich
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Hilfsein- 50 bekannter Weise nach Art des Strahlengangs bei
richtung zu schaffen, die es ermöglicht, die Verschie- einem Prismenfeldstecher umzulenken und da-
bung und Zuordnung von Gegenständen zueinander durch die beiden Strahlengänge gleich lang zu
mittels von Fernbedienungsgeräten betätigten Werk- machen.
zeugen mit großer Präzision vorzunehmen. Außerdem . Ein bevorzugtes Verfahren zum Betreiben der er-
soll die Hilfseinrichtung dazu dienen, Vorgänge im 55 findungsgemäßen Einrichtung besteht darin^ daß die
Reaktor mit der für den Reaktorbetrieb notwendigen in vorbestimmter Zeitfolge automatisch sich öffnende
Sicherheit zu überwachen. und schließende Blende oder das in entsprechender
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mittels Zeitfolge in Durchlaßstellung oder Unterbrechungseiner optischen Hilfseinrichtung zur Beobachtung stellung gebrachte Filter oder das System von Blen-.
und Bestimmung der Stellung von Gegenständen der 60 den oder Filtern die geteilten Strahlen im Wechsel so
oben bezeichneten Art gelöst durch die Anordnung unterbricht, daß die Abbildung des Objekts durch
einer an sich bekannten, die auf unterschiedlichen jeden der beiden Strahlengänge sechsmal in der Se-Wegen
in das Objektiv der Kamera gelangenden künde sichtbar wird. Dadurch wird erreicht, daß
Strahlen in bestimmter Zeitfolge unterbrechenden jede Abweichung von der gewünschten Lage gut erBlende,
einem Filter oder einem System von Blen- 65 kennbar ist, ohne daß das Auge des Beobachters
den oder Filtern im Strahlengang der von dem Ob- überbeansprucht wird,
jekt ausgehenden Strahlen. Zwei Ausführungsbeispiele der Einrichtung gemäß
jekt ausgehenden Strahlen. Zwei Ausführungsbeispiele der Einrichtung gemäß
Die erfindungsgemäße Anordnung eines Vorsatz- der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch
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dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 die Hilfseinrichtung gemäß der Erfindung unter Verwendung von Prismen für den Strahlenteiler
und einem System von Polarisationsfiltern,
Fig. 2 ein anderes Ausführungsbeispiel der Einrichtung
gemäß der Erfindung unter Verwendung eines Reflexionsspiegels und einer Blende.
Wie aus F i g. 1 hervorgeht, gelangen die vom Objekt 1 kommenden Strahlen entweder über das Doppelprisma
2 in das Objektiv 3 der Kamera 4 oder über das Umlenkprisma 5 und nach der Reflexion an
der gemeinsamen Grenzfläche 6 der Einzelprismen des Doppelprismas 2 in das Objektiv 3 der Kamera
4. Zu diesem Zweck ist die Grenzfläche 6 des Doppelprismas 2 in an sich bekannter Weise so ausgebildet,
daß die vom Objekt 1 her direkt einfallenden Strahlen zur Hälfte durch die Grenzfläche hindurchgelangen,
während die von dem Reflexionsprisma 5 herkommenden Strahlen an der Grenzfläche reflektiert werden.
Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung ist das Reflexionsprisma 5 mittels des Stellmotors 7 um seine
senkrecht zur Strahlrichtung gerichtete Achse 8 drehbar gelagert, so daß der Konvergenzwinkel α den
jeweiligen Erfordernissen entsprechend einstellbar ist. Die Prismen 2 und 5 sind in an sich bekannter Weise
in einem Gehäuse 9 angeordnet, das mittels einer an sich bekannten Aufsteckvorrichtung 10 mit dem Objektiv
3 der Kamera 4 lösbar verbunden ist.
Die Prismen 2 und 5 sind in dem Gehäuse 9 hinter den beiden Frontfenstern 11 und 12 angeordnet.
Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den öffnungen
der Frontfenster 11 und 12. Polarisationsfilter 13 und 14 vorgesehen, durch die die vom Objekt ausgehenden
Strahlen nur in zwei um 90° gegeneinander verschobenen Schwingungsrichtungen des Lichtvektors
hindurchgelassen werden. Außerdem ist in der optischen Achse des Kameraöbjektivs 3 ein von einem
Motor 15 angetriebenes, mit Drehpunkt in der optischen Achse drehbares oder um 90° schwenkbares
Polarisationsfilter 16 angeordnet. Statt der Schwenkbewegung kann das Polarisationsfilter 16 auch so angeordnet
werden, daß es eine Drehbewegung vollführt. Wird nun gemäß der Erfindung das Polarisationsfilter
16 in einer vorbestimmten Zeitfolge jeweils um 90° geschwenkt oder mit entsprechender Winkelgeschwindigkeit
gedreht, so gelangen die von dem Objekt 1 ausgehenden Strahlen abwechselnd entweder
direkt über das Doppelprisma 2 oder auf dem Umweg über das Reflexionsprisma 5 in das Objektiv
3 der Kamera 4. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, scheinen dann für den Beobachter alle Punkte,
die nicht in der Objektebene 17 liegen, hin- und herzuspringen. Nach dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
bleiben somit die in der Objektebene 17 liegenden Punkte A und B in Ruhe, während
der Punkt C hin- und herspringt. Diese an sich bekannte Erscheinung wird mit Querdisparation bezeichnet
und ist in der Zeichnung mit Q angedeutet worden.
Eine Schwächung der Intensität der Strahlen, die durch das Doppelprisma 2 einfallen, gegenüber den
Strahlen, die an den Grenzflächen der beiden Prismen 2 und 5 reflektiert werden, tritt dann nicht ein,
ίο
wenn als Doppelprisma 2 ein an sich bekanntes, halb durchlässig verspiegeltes Prisma verwendet wird, bei
dem beide Prismen mit einem Kitt zusammengekittet sind, der den gleichen Brechungsindex aufweist wie
das Glas, aus dem die beiden Prismen bestehen. In diesem Fall werden· also die über das Prisma 5 in
das Prisma 2 einfallenden Strahlen in gleicher Weise geschwächt wie die durch das Prisma 2 direkt einfallenden
Strahlen.
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt. Bei dieser
Ausführungsform ist eine von einem Motor 15 angetriebene Blende 18 in direktem Strahlengang
zwischen dem Objekt 1 und dem Objektiv 3 der Kamera
4 angeordnet. Diese Blende ist zweckmäßig als Sektorenblende ausgebildet. Dadurch ist es möglich,
den Strahlengang entsprechend der Zahl der angeordneten Sektoren und der Umdrehungsgeschwindigkeit
zu unterbrechen. Gemäß der Erfindung ist die
ao Sektorenblende 18 im Winkel von 45° zur optischen Achse angeordnet; die dem Spiegel 19 zugekehrten
Flächen der Sektorenblende 18 sind verspiegelt. Daher werden die vom Objekt 1 her auf den Spiegel 19
auftreffenden Strahlen jeweils dann in das Objektiv 3 der Kamera 4 umgelenkt, wenn der direkte Strahlengang
unterbrochen ist. Durch die Verwendung von Spiegeln für den- Strahlenteiler «rgibt sich eine besonders
vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung wegen der großen Lichtstärke
der verwendeten Spiegelflächen. Die Verstellbarkeit des Spiegels 19 mittels des Motors 7 erlaubt eine Anpassung
des Konvergenzwinkels a an die jeweils vorherrschenden Bedingungen.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Steuern von Fernbedienungsgeräten ermöglicht es also, zwei
Gegenstände, deren direkte Betrachtung dem Beobachter nicht möglich ist, mit hoher Genauigkeit in die
gewünschte Lage zueinander zu bringen.
Claims (2)
1. Optische, mit einer Fernsehkamera verwendbare Hilfseinrichtung zur Beobachtung und
Bestimmung der Stellung von Gegenständen, bestehend aus einem Gerät zur Strahlenteilung,
durch das die von dem Objekt ausgehenden Strahlen mittels zweier parallaktisch stereoskopisch
angeordneter Systeme, von denen eins um seine zur optischen Achse senkrechten Achse
drehbar gelagert ist, auf unterschiedlichen Wegen in das Objektiv der Kamera gelangen, gekennzeichnet durch die Anordnung einer an
sich bekannten, die auf unterschiedlichen Wegen in das Objektiv der Kamera gelangenden Strahlen
in bestimmter Zeitfolge unterbrechenden Blende, einem Filter oder einem System von Blenden
oder Filtern im Strahlengang der von dem Objekt ausgehenden Strahlen.
2. Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die von dem Objekt ausgehenden Strahlengänge durch die Blende, das Filter oder das System von
Blenden oder Filtern so unterbrochen werden, daß die Abbildung des Objekts durch jeden der
beiden Strahlengänge sechsmal in der Sekunde sichtbar wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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