DE1772046C3

DE1772046C3 - Regeleinrichtung für eine Kamera für photographische Aufnahmen aus einem Flugzeug

Info

Publication number: DE1772046C3
Application number: DE1772046A
Authority: DE
Inventors: Arie Nicolaas Dipl.-Ing. S-Gravenzande De Jong; Huibert Johannes Dipl.- Ing. Den Haag Dirksen
Original assignee: Nederlandse Organisatie Voor Toege Past Natuurwetenschappelijk Onderzoek Ten Behoeve Van De Rijksverdediging Den Haag Niederlande
Current assignee: Nederlandse Organisatie Voor Toege Past Natuurwetenschappelijk Onderzoek Ten Behoeve Van De Rijksverdediging Den Haag Niederlande
Priority date: 1967-03-29
Filing date: 1968-03-23
Publication date: 1975-11-13
Also published as: DE1772046A1; NL6704503A; DE1772046B2; FR1560787A; GB1222231A; US3608453A

Description

mit

²⁵

dieser vorgeschalteter, automatisch durch den y -Wert gesteuerter Blende vorgesehen ist.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Detektor mit zoomoptischem System vorgesehen ist, dessen Brennpunktsentfernung in der Flugrichtung entsprechender

Richtung durch den -^-Wert gesteuert wird und

dabei die Brennpunktsentfernung senkrecht zur Flugrichtung unverändert bleibt.

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Detektor mit einem Linsensystem aus einer plankonvexen (L_cl) und einer plankonkaven (L_C2) Zylinde:rlinse, die gemeinsam eine ebene Scheibe bilden, wobei die plankonvexe Linse gleitbar angeordnet ist.

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitbewegung der plankonvexen Linse von einem Servomotor gesteuert wird, der seine Impulse von v- und /i-Meßeinrichtungen an Bord des Flugzeuges empfängt.

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für die Geländephotographie aus einem Flugzeug oder einem anderen sich über einem Gelände bewegenden Flugkörper. Die Einrichtung hat beispielsweise große praktische Bedeutung bei der Anwendung der Infrarotphotographie mittels Abtastsystemen.

Bei hierfür bereits prinzipiell bekannten Einrichtungen wird das zu photographicrende Gelände Streifen für Streifen abgetastet und das Bild der abgetasteten Streifen auf einen sich bevregenden Film übertragen.

So ist aus der DT-PS 9 53 300 bekannt, mit dem Aufnahmelichtstrahl unmittelbar den bewegten Film zu belichten. Dabei ist es auch bereits bekannt, Filmtransportgeschwindigkeit und Drehgeschwindigkeit des Abtastspiegels, d.h. die Geschwindigkeit des Bildes, in der Bildebene auf unterschiedliche Werte einzustellen, mit anderen Worten, den Filmtnaisportmechanismus so zu beeinflussen, daß eine von der variablen Größe v/h (v = Fluggeschwindigkeit; h — Flughöhe) abhängige Filmtransportgeschwindigkeit entsteht.

Das Abtasten geschah nunmehr zumeist mittels eines umlaufenden Dachkanten-Spiegels (Kombination von zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Spiegeln). Die Richtung der Drehachse fällt praktisch mit der Flugrichtung zusammen, und das Abtasten wird in einer Richtung senkrecht zur Flugrichtung ausgeführt. Die Spiegel bilden vorzugsweise mit der Achse einen Winkel von 45°.

So wird beispielsweise in der älteren Anmeldung DT-OS 15 97 343 ein Bildaufzeichnungssystem mit einem Dachkanten-Spiegel als Abtastspiegel beschrieben, der zum System einer Lichtmodulationseinrichtung gehört, die zwischen Aufnahme und Belichten des Films eingeschaltet ist. Abtaster und photographische Aufnahmeeinrichtung sind mechanisch gekoppelt und bewegen sich synchron.

Die bekannten Systeme besitzen jsdoch zumeist den Nachteil, daß die auf dem Erdboden abgetasteten Streifen nicht aneinanderstoßen, und zwar auf Grund der Tatsache, daß der Durchmesser der Abbildungselemente, welcher durch den Ausdruck όφ bestimmt wird, stark von der Höhe des Flugzeugs und somit von der Breite des abgetasteten Streifens abhängt und auf Grund der Tatsache, daß die in dem Intervall zwischen zwei Abtastungen zurückgelegte Entfernung meistens größer als der Durchmesser eines Abbildungselementes ist. Bestenfalls ist es mit den bekannten und bekanntgewordenen Einrichtungen möglich, bei konstanter Geschwindigkeit (v) und Flughöhe (h) des Flugzeugs aneinanderpassende Bildstreifen zu erhalten.

Ein weiterer Nachteil des älteren Systems ist darin zu sehen, daß mit der Regeleinrichtung nur der Bildausschnitt und nicht die Bildinformation der Streifen zur Anpassung an lückenlose Aneinandersetzbarkeit beeinflußt wird.

Die dem Anmeldungsgegenstand zugrunde liegende Aufgabe liegt daher in erster Linie darin, die genannten Nachteile zu beseitigen und eine Regeleinrichtung zu schaffen, bei welcher bei Flughöhenschwankungen das lückenlose Aneinanderpassen der Bildstreifen praktisch erreicht wird.

Dabei wird von einer Regeleinrichtung für eine Kamera für photographische Aufnahmen aus einem Flugzeug mit Hilfe eines Abtastsystems mit der üblichen Regelgröße v/h (Quotient aus Fluggeschwindigkeit ν und Flughöhe h) ausgegangen.

Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß aufnahmeseitig die Größe des momentanen Blickfeldes in der Flugrichtung δ φ in Abhängigkeit von der Regelgröße v/h automatisch verändert wird.

Der große Vorteil dieser Maßnahme gemäß der Erfindung ist es, daß ein genaues und gut ausdeutbares Bild des Geländes erhalten wird, d. h., die abgetasteten Geländestreifen sowie die Abbildung dieser auf den Film übertragenen Streifen stoßen aneinander, und zwar unabhängig von Geschwindigkeit und Höhe des Flugzeugs. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Bild frei von Verzerruneen ist.

Die kleinste Breite der auf dem Erdboden abgetasteten Streifen hängt von dem Durchmesser d_c des Detektors, der Brennpunktsentfernung /₀ des optischen Systems und der Höhe/» des Flugzeuges ab und wird durch die Gleichung

h —- = A<5g>
/o

definiert, wenn δ φ der Durchmesser eines Bildelementes ist, angegeben in Radialen.

Die Entfernung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastungen hängt von der Geschwindigkeit v, Höhe h des Flugzeuges, der Anzahl A: der Abtastungen pro Umlauf des in Anwendung kommenden Abtastspiegels und Anzahl η der Umdrehungen des Abtastspiegels ab.

Es werden aneinanderstoßende Abtastungen erhalten für

— — knöq>. h

Dies ist lediglich möglich für einen ν/Λ-Wert, solange die Größe des Detektors, die Brennpunktsentfernung /₀ und die Lage des Detektors bezüglich der Brennpunktebene nicht verändert werden.

Die Bedingung für verzerrungsfreie Bilder wird erhalten durch Auswahl der Fallgeschwindigkeit v, in Übereinstimmung mit der Formel

in der C eine Konstante ist, die von der Größe des Abtastwinkels abhängt, und b die Breite des Films. In dem Fall eines Abtastwinkels von 120° ist

C =

2·π

Bei den bisher bekannten Systemen wird die oben angegebene Bedingung für das Ausbilden verzerrungsfreier Bilder dadurch erfüllt, daß die Filmgeschwindigkei* v, nach der Formel

(s. weiter oben) veränderlich gestaltet wird. Der Wert 4- verändert sich in der Praxis von etwa 0.7

bis 14.

Die Überführung der Abbildung der abgetasteten Streifen auf den Film erfolgt vermittels Modulieren einer Entladungsröhre vermittels des durch den Detektor ausgesandten elektrischen Signals. Das erhaltene Lichtsignal wird über einen Schlitz auf einen Spiegel projiziert, der synchron mit dem Abtastspiegel umläuft. Vermittels eines um die gleiche Achse umlaufenden Mikroskopobjektivs wird eine Abbildung des Schlitzes längsseitig auf den Film projiziert. Durch Verändern der Schlitzlänge vermittels einer automatisch gesteuerten Blende wird die Breite des Bildes des abgetasteten Streifens auf den erforderlichen Wert für das Anstoßen der aufeinanderfolgenden Bilder des Streifens abgetastet.

Erfindungsgemäß hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die automatische Regelung der Bezugsgrößen beispielsweise nach einer der nachstehend genannten drei verschiedenen Arbeitsweisen zu erreichen:

1. Als Detektor ist eine photoelektrische ZtHe mit

einem Längen-zu-Breitensystem = -jt—:— mit einer vorgeschalteten, automatisch durch den v/h-Wert gesteuerten Blende vorgesehen.

2. Als Detektor ist ein zoomoptisches System vorgesehen, dessen Brennpunktsentfernung Ln der Flug-

richtung entsprechender Richtung durch den WA-Wert gesteuert wird und dabei die Brennpunktsentfemung senkrecht zur Flugrichtung unverändert bleibt.

3. Es wird ein Detektor mit einem Linsensystem aus einer plankonvexen und einer plankonkaven Zylinderlinse vorgesehen, die gemeinsam eine ebene Scheibe bilden, wobei die plankonvexe Linse gleitbar angeordnet ist. In der Flugrichtung tritt in Übereinstimmung mit dem v/A-Wert eine Defokussierung

ao ein, nicht aber in der Richtung senkrecht dazu.

Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Gleitbewegung der plankonvexen Linse von einem Servomotor gesteuert wird, der seine Impulse von v- und Α-Meßeinrichtungen an Bord des Flugzeuges empfängt.

Durch Auswahl zylinderförmiger Linsen werden die Größen der Abbildungselemente in der Flugrichtung modifiziert, während diejenigen in der längsseitigen Richtung der Abtaststreifen unmodifiziert bleiben.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand einer Zeichnung näher erläutert:

F i g. 1 gibt eine allgemeine Erläuterung der Bedeutung v, A und δ φ wieder;

F i g. 2 zeigt in allgemeiner Form einen sogenannten »Linienabtaster«;

F i g. 3 zeigt die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen zylinderförmigen Linsensystems;

F i g. 3 zeigt die Ergebnisse, die mit den bekannten und den erfindungsgemäßen Systemen erreicht werden.

In der F i g. 1 sind ein Flugzeug, die Höhe A, die Geschwindigkeit ν desselben und das momentane Blickfeld wiedergegeben.

In der F i g. 2 ist die vollständige Ausrüstung gezeigt. Der Abtastspiegel D₁ ist als ein Dachkanten-Spiegel ausgeführt. Somit werden bei einem Achsenumlauf zwei Abtastungen durchgeführt. Die von dem ankommende Strahlung wird vermittels des Spiegels D₁ über ein Objektiv C auf einen Spiegel projiziert, der die Strahlen durch das Defokussierungssystem D_s zu dem Detektor D überträgt.

Das elektrische Auslaßsignal des Detektors geht über einen Verstärker (nicht gezeigt) zu einer kleinen Modulatorlampe M. Das modulierte Licht wird über eine Feldlinse L zu einem Schlitz mit automatisch gesteuerter Höhe h_s und Breite b_s zugeführt und fällt auf den Dachkanten-Spiegel D₂, der synchron mit dem Abtastspiegel D₁ umläuft. Durch M_n werden

Mikroskopobjektive wiedergegeben, die umlaufen und die Abbildung des Schlitzes auf den sich bewegenden Film projizieren.

F i g. 3 ist eine Zeichnung des erfindungsgemäßen Linsensystems. Die plankonkave Linse L_c., befindet sich in einer ortsfesten Entfernung d von dem Detektor D. Die plankonvexe Linse L_c _x ist in der Richtung des Detektors gleitbar angeordnet. Bei dieser Ausführungsform des durch die zwei Linsen gebilde-

ten optischen Systems erfolgt das Defokussieren durch die Gleitbewegung, die durch die Größe des momentanen Blickfeldes δ φ in der Flugrichtung verändert wird, während die Größe des momentanen Blickfeldes δ φ in der Abtastrichtung unverändert bleibt.

In der Fig.4 sind untereinander die auf dem Boden abgetasteten Streifen und die auf dem Film aufgezeichneten Bilder wiedergegeben.

Die F i g. 4 a bezieht sich auf eine Vorrichtung, die weder dazu führt, daß die Streifen auf dem Boden noch diejenigen auf dem Film aneinanderstoßen, so daß ein erheblicher Teil des Geländes nicht aufgezeichnet wird.

Das gleiche gilt auch für die Fi g. 4 b. In diesem letzteren Fall stoßen die Bilder auf dem Film aneinander an, jedoch werden die auf dem Boden abgetasteten schmalen Streifen als beispielsweise für den gesamten Streifen zwischen zwei aufeinanderfolgenden und nicht aneinander anstoßenden abgetasteten Streifen angesehen. Bei dieser Verfahrensweise wird sehr viel Information verlorengehen.

F i g. 4 c zeigt schließlich die Situation, wie sie erfindungsgemäß erreicht wird.

Die auf dem Boden abgetasteten Streifen stoßen aneinander an, und dies gilt auch für die Bilder auf dem Film. In dieser Weise wird ein größtes Ausmaß an Informationen erhalten.

Beispiel

An Hand eines praktischen Beispiels wird die Regeleinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3 näher erläutert.

Das Gleiten der plankonvexen Linse wird vermittels eines Servomotors durchgeführt, der sein Signal von den ν- und Λ-Meßeinrichtungen empfängt, die zur Standardausrüstung eines Flugzeuges gehören, das für diese Art von Geländephotographie angewandt wird.

Bei einem Gleiten über eine Entfernung j wird die Größe des momentanen Blickfeldes in der Flugrichtung δ φ', wobei

δφ^^+δφ
/ο /ο

ist; dabei ist D₀ der Durchmesser des Objektivs C. Hieraus ergibt sich das Verhältnis

S =

/0

ν ν

min.

h h

kn D₀
Setzt man in diese Formel folgende Werte ein:

(v/A) max = 14 sec"¹, / — 17 cm, k — 2, η = 200SeC-SD₀-IOCm,

so führt dies zu einem s_max von etwa 1 cm.

Die Abmessungen der Zylinderlinsen hängen von der kleinsten Entfernung d_min ab; die plankonvex« Zylinderlinse kann sich dem Detektor nähern. Die Entfernung d von der plankonkaven Zylinderlinse zi dem Detektor ist gleich der Summe s_m&x und d_min Die Brennpunktsentfernung der plankonkaven Zy linderlinse ist gleich der Entfernung d. Dies führ dazu, daß der Strahl zwischen den plankonkaven unc plankonvexen Linsen in einer Richtung parallel ist während derselbe in der anderen Richtung unver ändert verbleibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für eine Kamera für photographische Aufnahmen aus einem Flugzeug mi ι Hilfe eines Abtastsystems mit der üblichen Regelgröße γ (Quotient aus Fluggeschwindigkeit ν und Flughöhe h zur Erzielung einer Aufnahme mit lückenlos nebeneinanderliegenden Bildstreifen, dadurch gekennzeichnet, daß aufnahmetcitig die Größe des momentanen Blickfeldes in der Flugrichtung ό φ in Abhängigkeit von der

Regelgröße ■— automatisch "erändert wird.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die selbsttätige Veränderung als Detektor (D) eine photoelektrische Zelle mit einem

Längen-zu-Breitensystem = — max

min