DE1537093C1

DE1537093C1 - Vorrichtung zur Abtastung von IR-Bildern

Info

Publication number: DE1537093C1
Application number: DE1967E0034521
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl-Phys Dr Zeifang
Original assignee: Eltro GmbH and Co
Current assignee: Eltro GmbH and Co
Priority date: 1967-08-03
Filing date: 1967-08-03
Publication date: 1978-06-15
Also published as: IT1021503B; GB1562190A; FR1605522A; BE718415A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtasten von IR-Bildern, insbesondere von Wärmebildern, unter Verwendung einer Reihe von Empfangselementen. Bei solchen Abtastvorrichtungen wird angestrebt, die Bildfolgefrequenz im Hinblick auf eine geringere Bandbreite und auf die zum Teil große Zeitkonstante der Empfangselemente so niedrig wie möglich zu halten, trotzdem jedoch bei der Bildwiedergabe auf einem Bildschirm ein stehendes, möglichst flimmerfreies Bild zu erhalten.

Es sind Vorrichtungen bekannt, bei welchen IR-Bilder mit Hilfe einer Reihe untereinanderliegender Empfangselemente abgetastet werden. Hierbei wird durch eine Abtastbewegung des mechanisch-optischen Systems das Bild über eine Reihe der Empfangselemente geführt und entsprechend der Zahl der Empfangselemente ein mehrzelliges Bild erzeugt. Bei Anwendung eines vierseitigen Prismas kann auf diese Weise eine Empfängerreihe pro Prismenumdrehung viermal abgetastet werden. Die Anordnung erfordert indessen ein Einzelelement pro abzutastender Zeile, d. h., wenn man ein einigermaßen brauchbares Bild erhalten will, eine große Zahl von Einzelelementen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Abtastvorrichtung so auszubilden, daß man ohne wesentliche Beeinträchtigung der Größe des Bildfeldes und/oder der Bildqualität mit einer geringeren Zahl von Empfangselementen auskommt.

Dabei sind die Empfangselemente auf einen Abstand zueinander zu setzen, welcher ein ganzes Vielfaches der Zeilenhöhe beträgt.

Nach der Erfindung wird bei einer Vorrichtung zum Abtasten von Infrarotbildern mit Hilfe von in Reihe angeordneten Empfangselementen ein rotierendes Prisma, das unter verschiedenen Winkeln zur Drehachse geneigte Seitenflächen aufweist, so angeordnet, daß " seine Drehachse parallel zur Reihe der Empfangselemente liegt.

Durch die Erfindung wird es möglich, statt einer Zeile wie seither, bei einer Umdrehung mehrere Zeilen ίο abzutasten, wodurch bei sonst gleichen Verhältnissen die Zahl der Empfangselemente herabgesetzt wird.

Am einfachsten läßt sich dieses Ziel erreichen, wenn die Außenflächen des Prismas so gegen die Drehachse geneigt sind, daß beim Übergang von einer Seitenfläche is auf die nächste verschiedene Zeilen abgetastet werden, derart, daß bei einer vollen Umdrehung alle einer Empfängerzelle zugeordneten Zeilen erfaßt werden.

Für die Anwendung eines Zeilensprungverfahrens, bei welchem pro Umdrehung und Empfangselement zwei Zeilen je zweimal abgetastet werden, eignet sich insbesondere ein vierseitiges Prisma, bei welchem je zwei gegenüberliegende Mantelseiten gegen die Drehachse unter dem gleichen Winkel, jedoch entgegengesetzt geneigt sind, während die senkrecht zur Drehachse stehenden Seiten durch Quadrate gebildet werden.

Sind je zwei gegenüberliegende Seiten parallel, aber gegen die Drehachse geneigt, so werden bei einem vierseitigen Prisma pro Umdrehung vier Zeilen je einmal abgetastet.

Will man pro Umdrehung des Prismas drei oder mehr als vier Zeilen abtasten, so verwendet man ein mehr als vierseitiges, jedoch eine gerade Seitenzahl enthaltendes, beispielsweise ein sechsseitiges Prisma. In diesem Fall sind die Mantelflächen so auszubilden, daß je zwei gegenüberliegende Seiten unter dem gleichen Winkel entweder parallel oder in entgegengesetzter Richtung geneigt sind.

In den Zeichnungen sind die Prismenstellungen und der Abtastvorgang schematisch dargestellt Es zeigt F i g. 1 die allgemeine Anordnung eines rotierenden Abtastprismas, gesehen senkrecht zur optischen Achse und zur Drehachse,

Fig.2 (a—c) ein Abtastprisma, gesehen in Richtung der Drehachse,

Fig.3 (a, b) ein Abtastprisma mit gegeneinander geneigten, gegenüberliegenden Seitenflächen, gesehen senkrecht zur optischen Achse und zur Drehachse,

Fig.4 nach einer Umdrehung von einem Prisma gemäß F i g. 3 abgetaster Raster,

Fig.5 (a—d) ein Abtastprisma mit parallelen gegenüberliegenden Seitenflächen, gesehen senkrecht zur optischen Achse und zur Drehachse,

Fig.6 nach einer Umdrehung von einem Prisma gemäß F i g. 5 abgetasteter Raster.

Bei F i g. 1 ist die Eintrittsoptik mit 11 bezeichnet. Die Abtastung erfolgt im konvergierenden Strahlengang durch ein Prisma 12, das um eine Achse 21 rotiert. Die normalerweise senkrecht zur Drehachse stehenden Endflächen des Prismas sind mit 22 und 32 bezeichnet. Hinter dem Prisma ist eine Reihe von Empfangselementen 13 angeordnet. Die konvergenten Strahlen 5, 6 werden beim Eintritt in das Prisma in die Richtungen 15, 16 und beim Austritt aus dem Prisma in die Richtungen 25,26 umgelenkt.

In Fig.2 sind drei verschiedene Stellungen des Prismas für einen Abtastvorgang senkrecht zur Empfängerreihe dargestellt, die mit a, b und c bezeichnet sind. Es handelt sich hierbei um ein

regelmäßiges Prisma, d.h. ein Prisma, dessen Endflächen durch Quadrate gebildet werden mit dazu senkrecht stehenden, als Rechtecke ausgebildeten Seitenflächen. Dabei bezeichnen die Punkte 1, 2 und 3 einzelne Bildpunkte, die nacheinander bei einer Prismenumdrehung erreicht werden. Sämtliche Bildpunkte liegen hierbei auf einer Zeile, die somit bei einer Umdrehung des vierseitigen Prismas viermal abgetastet wird.

Bei Fig.3 sind die bei der Ausführung nach Fig.2 parallel zur Drehachse 21 laufenden Seitenflächen nicht mehr parallel, sondern bilden einen sehr spitzen Winkel mit der Drehachse, wobei je zwei gegenüberliegende Seiten 7,17,8,18, in entgegengesetzter Richtung gegen die Drehachse geneigt sind.

Mit Bezug auf F i g. 4 können durch jeden Empfänger bei einer Umdrehung des Prismas zwei Zeilen abgetastet werden. Da die Winkel, die die Seiten 7, 17 mit der Drehachse bilden, einander gleich sind und ebenso die Winkel, die die Seiten 8, 18 mit der Drehachse bilden, ergibt sich derselbe Strahlengang wie in Fi g. 3a dargestellt, wenn Seite 7 rechts und Seite 17 links liegt, d. h. nach einer Umdrehung des Prismas um 180°. Das gleiche gilt für die Seiten 8 und 18, mit anderen Worten, bei jeder Umdrehung des Prismas wiederholt sich von 180° zu 180° dieselbe Stellung der Seitenfläche zur optischen Achse und damit derselbe Strahlengang. Bezeichnet man die in F i g. 3a wiedergegebene Stellung des Prismas mit 1 und die um 180° dagegen versetzte mit HI, die in F i g. 3b mit II und die dagegen um 180° versetzte Stellung mit IV, so wird die Zeile 1 in Fi g. 4 bei den Prismenstellungen I und III, die Zeile 2 bei den Prismenstellungen II und IV abgetastet, wobei in allen vier Stellungen dasselbe Empfangselement mitwirkt. In gleicher Weise werden durch je ein weiteres Empfangselement die Zeilen 3,4 bzw. 5,6 usw. abgetastet.

In Fig.5 ist wiederum ein vierseitiges Prisma dargestellt, wobei jedoch im Gegensatz zu dem in F i g. 3 dargestellten Prisma je zwei einander gegenüberliegende Seiten, z. B. 7, 17, einander parallel sind. Die Seiten 7,17 sind gegen die Drehachse unter einem Winkel 14 geneigt, die Seiten 8,18 unter einem Winkel 24. Winkel 14 ist so berechnet, daß beim Übergang von Stellung I (Fig.5a) in Stellung III (Fig.5c), also bei einer Drehung des Prismas um 180°, zwei Zeilen übersprungen werden, d. h., wenn bei Stellung I die erste Zeile des Bildes abgetastet wird, so wird bei Stellung HI die vierte Zeile abgetastet (s. auch F i g. 6). Winkel 24 ist dagegen so ausgelegt, daß der Zeilensprung zwischen Stellung II (F i g. 5b) und Stellung IV (F i g. 5d) nur eine Zeile beträgt. Wenn daher bei Stellung II die zweite Zeile abgetastet wird, so wird bei Stellung IV die dritte Zeile abgetastet. Wählt man nunmehr die Differenz der Winkel 14 und 24 so, daß auch der Zeilensprung von Stellung I auf Stellung II eine Zeile beträgt, so ergibt sich automatisch von Stellung II auf Stellung IH und von Stelung IH auf Stellung IV ebenfalls je ein Sprung von nur einer Zeile. Damit werden die Zeilen 1 —4 in F i g. 6 jeweils bei den in römischen Ziffern angegebenen Stellungen abgetastet, d. h. in der Reihenfolge 1,2,4,3.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abtasten von Infrarot-Bildern unter Verwendung von in Reihe angeordneten Empfangselementen, wobei jedes Empfangselement zum Abtasten mehrerer Zeilen nacheinander benutzt wird und die von den einzelnen Empfangselementen abgetasteten Teilbilder zu einem Gesamtbild zusammengesetzt werden, gekennzeichnet durch ein rotierendes Prisma (12) mit parallel zur Reihe der Empfangselemente angeordneter Drehachse (21) und unter verschiedenen Winkeln (14, 24) zur Drehachse geneigten Seitenflächen (7, 17,8,18).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen (7, 17, 8, 18) des Prismas (12) so gegen die Achse (21) geneigt sind, daß beim Übergang von einer Seitenfläche auf die nächste verschiedene Zeilen (Fig.4 und 6) abgetastet werden, derart, daß bei einer vollen Umdrehung alle einer Empfängerzelle zugeordneten Zeilen erfaßt werden.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei einander gegenüberliegende Seiten (J, 17 bzw. 8, 18) des Prismas (12) unter dem gleichen Winkel, aber in entgegengesetzter Richtung gegen die Drehachse (21) geneigt sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei gegenüberliegende Seiten (7, 17 bzw. 8, 18) des Prismas (12) parallel und gegen die Drehachse (21) geneigt sind.