DE1597343C - Aufnahmegerat fur Luftbilder - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Aufnahmegeräte für Luftbilder mit einer Abtasteinrichtung, die mit konstanter Geschwindigkeit das unter dem Flugzeug liegende Gelände in Streifen quer zur Flugrichtung auf Einzelheiten abtastet und ein entsprechendes elektrisches Video-Signal liefert, sowie einer fotografischen Aufzeichnungseinrichtung mit einer entsprechend dem Video-Signal intensitätsmodulierbaren Lichtquelle, und mit Mitteln zur Erzeugung eines von dieser Lichtquelle stammenden Lichtflecks, der einen während der Aufnahme gleichmäßig bewegten Filmstreifen synchron mit dem Abtaster quer überstreicht und somit den Film belichtet, wobei die Vorschubgeschwindigkeit des Filmstreifens im wesentlichen proportional zum Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit über Grund und der Höhe des Flugzeugs gesteuert wird.

Aus der USA.-Patentschrift 2 967 211 ist ein Aufnahmegerät dieser Art bekannt, bei welchem jedoch die Bewegung des Flugzeugs als die langsamere Abtastbewegung benutzt wird, so daß lediglich die schnelle Abtastbewegung (Linienabtastung) durch das Aufnahmegerät selbst durchgeführt werden muß. Ein typischer Anwendungsfall ist die sogenannte thermografische Kamera, deren Arbeitsweise auf langwelligen, infraroten Strahlen beruht, die von dem Gelände ausgehen. Jedoch sind die fotografischen Materialien für solche Strahlung nur wenig empfindlich.

Der Abtaster des bekannten Aufnahmegeräts arbeitet mit einem Strahl konstanter Winkelweite, der durch das empfindliche Feld des Infrarotdetektors (den Bildpunkt) und die Brennweite der Abtastoptik bestimmt ist. Daher ist die Breite des abgetasteten Geländestreifens der Flughöhe direkt proportional. Da die Abtastfrequenz, d. h. die Anzahl der Streifenabtastung pro Sekunde, so gut wie konstant ist, folgt daraus, daß für jede Geschwindigkeit des Flugzeugs nur eine Höhe existiert, für die die nacheinander abgetasteten Geländestreifen exakt aneinandergrenzen, d. h., daß sie sich ohne Lücken der Überlappungen berühren, und umgekehrt.

Dies ist offensichtlich nur für einen relativ kleinen, genau unter dem Flugzeug liegenden Geländestreifen der Fall, innerhalb dessen der abgetastete Streifen praktisch eine konstante ■ Breite hat. Wenn, wie üblicherweise der Fall, ein sehr großer Winkel von z.B. 120° abgetastet wird, so wächst die Breite des Streifens beträchtlich mit der Entfernung vom Flug-

zeug an. Daher überlappen sich die abgetasteten Enden der nacheinander abgetasteten Geländestreifen, während sie unter dem Flugzeug aneinandergrenzen. In dem bekannten Aufnahmegerät wird der Film durch einen Lichtfleck mit konstanten Abmessungen belichtet. Um Verzerrungen des fotografischen Bildes in der Flugrichtung zu vermeiden, wird die Transportgeschwindigkeit des Films durch die Aufnahmeeinrichtung mit der Geschwindigkeit über Grund ν und

eines Zylinderteiles annimmt. Zur Formung des sich bewegenden Lichtflecks wird eine durch eine intensitätsmodulierte Lichtquelle beleuchtete Blende durch ein Mikroskop-Objektiv auf dem gekrümmten Film abgebildet, wobei die optische Achse des Objektivs rechtwinklig zur Achse des Filmzylinders angeordnet ist, das um diese Achse synchron mit dem Abtaster rotiert. Das Mikroskop-Objektiv erhält das Licht von der Blende über einen schrägen Spiegel, der gemein

der Höhe des Flugzeugs h so verändert, daß sie dem io sam mit dem Objektiv rotiert. Verhältnis v/h direkt proportional ist. In der Praxis Wenn beim Aufnahmegerät nach der Erfindung

wird oft eine schrittweise Steuerung an Stelle einer eine ähnliche Anordnung verwendet wird, kann eine kontinuierlichen Anpassung gefordert. Die konstan- Schlitzblende verwendet werden, die an der Achse des ten Abmessungen des Lichtflecks in dem Aufnahme- Filmzylinders so angeordnet wird, daß sich der Schlitz gerät werden so gewählt, daß sie der Breite der abge- 15 rechtwinklig zu dieser Achse erstreckt und gemeinsam tasteten Geländestreifen bei bestimmten gegebenen mit dem Mikroskop-Objektiv und dem schrägen Spiegel rotiert. Um die Breite der durch den Fleck aufgezeichneten Spuren zu verändern, kann die Schlitzblende mit einer fest angebrachten Irisblende kombi-

FiIm um einen der Höhe h und der Geschwindigkeit ν ao niert werden, deren Öffnung in Abhängigkeit der Änentsprechenden Betrag vorgeschoben wird, dann derung der Filmgeschwindigkeit eingestellt werden grenzen auch die durch den Lichtfleck auf den Film kann. Die Schlitzblende kann durch einen Lichtstrahl geschriebenen Spuren aneinander. In diesem Fall mit kreisförmigem Querschnitt beleuchtet werden, der überlappen sich jedoch die Aufzeichnungsspuren, von einer intensitätsmodulierten Lichtquelle erzeugt wenn sich entsprechend einem niedrigen Verhältnis v/ 25 wird, wobei der Durchmesser dieses Lichtstrahls in h die Geländestreifen überlappen. Solche geringfügi- Ahhiineinkeit von Änderungen der Film»eKchwindk>gen Überlappungen beeinträchtigen die Qualität des
Bildes nicht wesentlich. Ernsthaftere Beeinträchtigungen entstehen jedoch, wenn zwischen aufeinanderfol-

Bedingungen entsprechen. Das heißt, wenn diese Geländestreifen bei gegebener Geschwindigkeit und Höhe des Flugzeugs aneinandergrenzen und wenn der

Abhängigkeit von Änderungen der Filmgeschwindigkeit steuerbar ist.

Die vorliegende Erfindung schließt auch die Möglichkeit einer Schlitzblende mit ein, deren Schlitz par-

genden Geländestreifen Lücken auftreten, was der 30 allel zur Achse des Filmzylinders verläuft und der in

Fall ist, wenn das Verhältnis v/h über einen Wert hinausgeht, auf den die Abmessungen des Lichtflecks eingestellt sind. Diese Lücken erscheinen als nicht belichtete Streifen auf dem Film und machen sich auf

einer zylindrischen Fläche um diese Achse bewegt wird. In diesem Fall ist eine zylindrische Muffe koaxial zu dieser Fläche vorgesehen, die axial entsprechend der Änderung der Filmgeschwindigkeit ver-

dem fotografischen Bild als auffällige Linien bemerk- '35 schiebbar ist. Diese dient dazu, die Schlitzlänge zu bar. In der Praxis wird gefordert, daß solche Systeme, steuern. Ein Paar weiterer schräger Spiegel, die gemeinsam mit der Schlitzblende rotieren, muß dann auf beiden Seiten des Schlitzes vorgesehen sein, um den

radialen Lichtpfäd durch den Schlitz zu brechen.

F i g. 1 zeigt das vollständige System teilweise in der Aufsicht und teilweise im Querschnitt, wobei der Ab-

in einem relativ weiten Bereich des Verhältnisses v/h von z. B. einem Faktor von 10 brauchbar sein müssen.

Es ist offensichtlich, daß mit einem Wert von v/h, der

das Optimum bei weitem übersteigt, fotografische BiI- 40 Die Erfindung wird an Hand einiger Ausführungs-

der erhalten werden, bei denen die aufeinanderfolgen- beispiele in Verbindung mit den Figuren näher erläu-

den Linien durch nicht belichtete Streifen getrennt sind, die viel breiter als diese sind. Dies erschwert die Auswertung solcher Bilder, wenn keine speziellen

Hilfsmittel benutzt werden. Tatsächlich wird die 45 taster und die fotografische Aufnahmeeinrichtung me-

Brauchbarkeit solcher Einrichtungen durch diesen Ef- chanisch gekoppelt sind;

fekt stark beeinträchtigt. F i g. 2 zeigt einige Teile der Aufnahmeeinrichtung

Die Erfindungsaufgabe besteht in der Hauptsache nach F i g. 1 in größerem Maßstab;

darin, ein Aufnahmegerät für Luftbilder zu schaffen, Fig. 3 zeigt eine ähnliche Form einer Aufnahme-

das in einem weiten Bereich von v//i-Werten in Flug- 50 einrichtung und

richtung unverzerrte Bilder von konstanter hoher Bild- . Fig. 4 zeigt einen Querschnitt der Aufnahmeeinqualität liefert, wobei Filmbilder mit aneinandergien- richtung nach Fig. 3.

zenden bilderzeugenden Streifen erzeugt werden. Dies Die Anordnung nach F i g. 1 besteht aus einem wird bei einem Aufnahmegerät für Luftbilder der elektrischen Motor 1, der einen Abtastspiegel 2 mit oben beschriebenen Gattung gemäß der Erfindung im 55 konstanter hoher Geschwindigkeit antreibt. Der Spiewesentlichen dadurch erreicht, daß die Einrichtung gel 2 ist ein sogenannter Dachspiegel. Er besteht aus zur Erzeugung des belichtenden Lichtflecks so ausge- einem leichten Metallkörper von kreisförmigem Querbildet ist, daß der Lichtfleck im wesentlichen recht- schnitt und zwei verspiegelten Endflächen 3 und 4, die eckige Form hat, und daß' eine Einrichtung vorgese- zur Drehachse einen Winkel von 45° bilden. Diese hen ist, welche die Abmessungen des Lichtflecks in 60 Flächen tasten abwechselnd auf bekannte Weise einen der Längsrichtung des Filmstreifens mit der Ge- schmalen Geländestreifen über einen Winkel von z. B. schwindigkeit des Filmstreifens so verändert, daß die 120^r' ab. Ein Strahl 5 von langwelliger infraroter durch den Lichtfleck hervorgerufenen Aufzeich- Strahlung, der vom Boden aufgefangen wird, wird aiii nungsspuren auf dem Film bei unterschiedlichen, den ein Cassegrain-Spiegelobjektiv reflektiert, das aus verschiedenen Flugbedingungen entsprechenden 63 einem konkaven ersten Spiegel 6 und einem konvexen Filmgeschwindigkeiten aneinandergrenzen. /weiten Spiegel 7 besteht. Der Strahl wird dadurch aiii

Bei bekannten Systemen ist der Film an der Beiich- die sehr kleine strahlimgsempfindliche Fläche eines

HiriL'sstelle seitlich so gekrümmt. daß er die Form Infrarotdetektors8 gebündelt. Die Größe diese·,

Oberfläche zusammen mit der Brennweite des Spiegel-Objektivs 6, 7 bestimmen den Streuwinkel des Abtast-Strahles und daher die Breite des abgetasteten Streifens auf dem Boden (die Auflösungsfähigkeit).

Auf dem Dachspiegel 2 ist eine Hohlwelle 9 befestigt, in der die beweglichen Teile der fotografischen Aufnahmeeinrichtung untergebracht sind. Die genaue gegenseitige Synchronisation des Abtasters und der Aufnahmeeinrichtung ist dadurch automatisch gewährleistet. Eine solche bauliche Vereinigung der zwei Einrichtungen ist jedoch für die Erfindung nicht wesentlieh. Sie können auch als getrennte Einrichtungen ausgeführt sein; die Aufnahmeeinrichtung braucht sich nicht an Bord zu befinden, wenn auf bekannte Weise Synchronisierimpulse zum Video-Signal addiert werden, bevor es zur Empfangsstation gesendet wird.

Die Hohlwelle 9 trägt an ihrem freien Ende eine Schlitzblende 10. Diese wird von der linken Seite durch eine intensitätsmodulierte Lichtquelle 11, wie z.B. eine modulierte Glimmlampe, über einen Kondensor 12 und eine bekannte fest angeordnete Irisblende 13 beleuchtet. Ein Filmstreifen 14 wird mit Hilfe eines gezahnten Rades 15 von einer Ablaufrolle 16 auf eine Aufnahmerolle 17 transportiert, das durch einen elektrischen Motor 15' mit gleichmäßiger Geschwindigkeit angetrieben wird. An der Belichtungsstation zwischen dem gezahnten Rad 15 und einer Spannrolle 18 sind Führungsmittel bekannter Art (nicht gezeigt) vorgesehen, die den Film seitlich krümmen, so daß er eine teilweise zylindrische Fläche koaxial zur Welle 9 bildet.

In der Hohlwelle 9 ist ein Dachprisma 19 mit verspiegelten Flächen angeordnet, dessen Dachwinkel ein wenig größer als 90° ist. In die Wand der Hohlwelle sind zwei Mikroskop-Objektive 20 und 21 eingeschraubt, deren optische Achsen aufeinanderfallen und rechtwinklig zur Achse der Welle 9 angeordnet sind. Die Anordnung der verschiedenen Teile ist so getroffen, daß die .Objektive 20 und 21 jeweils ein scharf gebündeltes und stark verkleinertes Bild des beleuchteten Spalts der Blende 10 auf der zylindrischen Fläche des Filmstreifens formen. Die durch die Objektive erzeugten Abbilder des Schlitzes tasten den Film durch die Spiegelflächen3 und 4 des Abtasters synchron mit der Abtastung des Geländes abwechselnd ab. Die Intensität der Modulator-Glimmlampe wird fortlaufend durch das vom Detektor 8 gelieferte und im Verstärker 22 verstärkte Video-Signal moduliert. ■

Gemäß der Krümmung des Filmstreifens werden die Geländeteile, die beiderseits des Kurses des Flugzeugs liegen, in seitlicher Richtung zusammengedrückt. Dies wird als zylindrische Verzerrung bezeichnet. Diese wächst mit der Entfernung der Geländeteile von der Linie des Fluges. Wie oben erläutert, kann durch passende Wahl der Filmgeschwindigkeit eine Verzerrung des Bildes in der Flugrichtung ebenfalls erreicht werden. Genauer gesagt, ein lineares Zusammendrücken des Bildes kann in dieser Richtung dadurch erreicht werden, daß der Film um einen kleineren Betrag vorgeschoben wird, als es dem Verhältnis v/h des Flugzeugs entspricht. Demgemäß ist es durch Veränderung der Filmgeschwindigkeit möglich, bestimmte Geländestreifen auszuwählen, die sich paralld zum Flugkurs bei unterschiedlichen Entfernungen befinden, für die die Wiedergabe verzerrungsfrei ist. Wegcn der gemeinsam mit dem Dachprisma 19 rotierenden Schiit/blende 10 ist die Lage des Bildes des Schlitzes auf dem Film unveränderlich. Durch die Irisblende 13 kann die Länge des Schlitzes, d. h. ihre Abmessung, rechtwinklig zur Dachkante des Spiegels 19, innerhalb bestimmter Grenzen verändert werden.

Diese Länge bestimmt die Breite der Spur auf dem Film. Die andere Abmessung des Schlitzes, die viel kleiner als die maximale Länge des Schlitzes ist, ist nicht veränderbar. Diese Abmessung bestimmt die Größe des Lichtflecks in der Abtastrichtung,
ιό Anstatt der Irisblende 13 können andere Mittel zur Veränderung der effektiven Schlitzlänge verwendet werden. So kann der Schlitz mit einem kreisförmigen Strahl mit veränderlichem Durchmesser beleuchtet werden. Solch ein Strahl kann durch eine Blende mit konstanter kreisförmiger Öffnung erzeugt werden, die auf die Schlitzblende durch ein Paar in einer sogenannten Tandemanordnung angeordnete Zoom-Objektive abgebildet werden. Wenn sich die Brennweite dieser Zoom-Objektive gegenläufig ändert, wird die Größe des Bildes der festen Blende auf dem Schlitz geändert, wobei das Bild scharf fokussiert bleibt.

Wie oben erläutert, wird sowohl die Geschwindig- ( keit des Films 14 an der Aufzeichnungsstation als auch die Länge der Schlitzblende 10 im allgemeinen proportional dem Verhältnis v/h geändert. Zu diesem Zweck kann eine automatische Steuerung 23 herkömmlichen Aufbaus verwendet werden. Es soll jedoch bemerkt werden, daß für manche Zwecke eine einfache schrittweise Steuerung für den in Aussicht genommenen Zweck ausreicht, bei welchem die Geschwindigkeit des Filmantriebs und die effektive Schlitzlänge von Hand auf einen Wert v/h eingestellt werden, der dem Flug entspricht. Diese Einstellungen können auch durch eine Fernbedienung vorgenommen werden, so daß während des Fluges Änderungen möglich sind.'

In F i g. 3 sind die wesentlichen Teile einer Aufnahmeeinrichtung gezeigt, die eine Weiterbildung der Anordnung nach F i g. 2 bildet. Diese Einrichtung ist für einen Abtaster mit drei Abtastflächen anstatt der zwei Spiegelflächen3 und 4 in Fig. 1 eingerichtet. Entsprechend hat die Aufnahmeeinrichtung drei Mikroskop-Objektive anstatt der zwei Objektive 20 und 21 / in Fig.2. Diese sind gegeneinander um jeweils 120°

versetzt.' Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß die Aufnahmeeinrichtung nach Fig. 3 drei Schlitze hat, d. h. einen für jedes Mikroskop-Objektiv. Außerdem sind diese Schlitze parallel zur Drehachse der Aufnahmeeinrichtung angeordnet und werden auf einer zylindrischen Fläche um diese Achse herum bewegt.

Die Aufnahmeeinrichtung hat ein drehbares rohrförmiges Teil 24, welches wie die Welle9 in Fig. 1 mit dem Abtaster zur Erzielung einer Synchronisation verbunden sein kann. Die drei Mikroskop-Objektive, von denen nur eins gezeigt ist, sind in die Wand des Teils 24 eingeschraubt. Jedes von ihnen erhält einen Lichtstrahl von einem der drei im Rohr 24 angeordneten Spiegel 26. Diese Strahlen stammen von drei in der zylindrischen Wand einer becherförmigen Blende 27 vorgesehenen Schlitzen, welche im röhrenförmigen Teil 24 angeordnet ist.

Wie aus Fig.4 ersichtlich, sind diese Schlitze 28, 29 und 30 um 120° gegeneinander versetzt. Der Boden des Bechers 27 weist drei längliche Öffnungen 31, 32 iuu\ 33 auf, durch welche das Licht der modulierten Lichtquelle 34 auf die drei Spiegel 35, 36 und 37 fällt, die in dem Becher 27 angeordnet sind und die

das Licht auf die Schlitze 28 bzw. 29 bzw. 30 reflektieren. Drei außerhalb des Bechers 27 angeordnete Prismen 38, 39 und 40 reflektieren das Licht durch die Schlitze in Richtung auf die entsprechenden Spiegel 26.

Die Schlitzlänge wird nun durch eine dünnwandige zylindrische Muffe 41 gesteuert, die in dem Luftspalt rings um die Blende 27 angeordnet ist. Die Muffe 41 ist mit einem Gewinde versehen und in einer Wand 42 eines Instrumenlengehäuses gelagert. Sie kann durch

einen umsteuerbaren Motor 43 axial bewegt werden, der die Muffe über ein Zahnrad 44 und ein Ritzel 45 auf der Muffe 41 in eine Drehbewegung versetzt.

Die Erfindung schafft eine einfache und zuverlässige Einrichtung zur Sicherung fotografischer Aufzeichnungen mit aneinandergrenzenden Bildlinien für einen großen Bereich des Verhältnisses v/h, wodurch die Auswertung der Fotografien erleichtert wird. Die Einrichtung eignet sich vorzugsweise zur Aufklärungsarbeit bei sehr verschiedenen Höhen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 309 615/233

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Aufnahmegerät für Luftbilder mit einer Abtasteinrichtung, die mit konstanter Geschwindigkeit das unter dem Flugzeug liegende Gelände in Streifen quer zur Flugrichtung auf Einzelheiten abtastet und ein entsprechendes elektrisches Video-Signal liefert, sowie einer fotografischen Aufzeichnungseinrichtung mit einer entsprechend dem Video-Signal intensitätsmodulierbaren Lichtquelle, und mit Mitteln zur Erzeugung eines von dieser Lichtquelle stammenden Lichtflecks, der einen während der Aufnahme gleichmäßig bewegten Filmstreifen synchron mit dem Abtaster quer überstreicht und somit den Film belichtet, wobei die Vorschubgeschwindigkeit des Filmstreifens im wesentlichen proportional zum Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit über Grund und der Höhe des Flugzeuges gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des belichtenden Lichtflecks so ausgebildet ist, daß der Lichtfleck im wesentlichen rechteckige Form hat und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche die Abmessungen des Lichtflecks in der Längsrichtung des Filmstreifens mit der Geschwindigkeit des Filmstreifens so verändert, daß die durch den Lichtfleck hervorgerufenen Aufzeichnungsspuren auf dem Film bei unterschiedlichen, den verschiedenen Flugbedingungen entsprechenden Filmgeschwindigkeiten aneinandergrenzen.

2. Aufnahmegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die den Filmstreifen seitlich an der Stelle krümmt, wo er durch den Lichtfleck belichtet wird, so daß er einen Teil eines Zylinders bildet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Lichtflecks eine durch die Lichtquelle (11) beleuchtete Blende aufweist, daß ein Mikroskop-Objektiv (20, 21 in Fig. 1; 25 in Fig.3) zur Abbildung der Blende auf dem gekrümmten Film vorgesehen ist, dessen optische Achse rechtwinklig zur Achse dieses Zylinders angeordnet ist und das so angeordnet ist, daß es um die Zylinderachse synchron mit dem Abtaster (1, 2, 3, 4) rotiert, und daß ein schräger Spiegel (19 in Fig. 1, 2; 26 in Fig. 3) vorgesehen ist, der zusammen mit dem Mikroskop-Objektiv rotiert und Licht von der Blende auf das Mikroskop-Objektiv reflektiert, und daß die Blende eine Schlitzblende (10) ist, die gemeinsam mit dem Mikroskop-Objektiv rotiert und eine veränderbare effektive Schlitzlänge hat.

3. Aufnahmegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schlitz der Blende senkrecht zur Zylinderachse erstreckt.

4. Aufnahmegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die effektive Schlitzlänge durch eine Irisblende (13) verändert wird, die, mit der Zylinderachse fluchtend, fest angeordnet ist.

5. Aufnahmegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Beleuchtung der Schlitzblende (10) einen von der Lichtquelle abgeleiteten Lichtstrahl mit kreisförmigem Querschnitt hat, der am Ort der Schlitzblende veränderlichen Durchmesser hat.

6. Aufnahmegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz der Blende (28, 29, 30) parallel zur Zylinderachse verläuft, so daß er sich auf einer Zylinderfläche bewegt, wenn die Blende rotiert, daß auf beiden Seiten des Schlitzes angeordnete reflektierende Mittel (26, 27) vorgesehen sind, die zusammen mit der Blende rotieren, so daß ein radialer Lichtstrahl durch den Schlitz fällt.

7. Aufnahmegerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zylindrische Muffe (27) vorgesehen ist, die koaxial zur Zylinderfläche angeordnet ist, in welcher sich die Blende (28, 29, 30) bewegt, und daß die Muffe axial verschiebbar ist, so daß die effektive Länge des Schlitzes veränderbar ist.