DE1947598B2

DE1947598B2 - Vorrichtung zum abtasten und wiederzusammenstellen eines infrarotbildes

Info

Publication number: DE1947598B2
Application number: DE19691947598
Authority: DE
Inventors: Arie Nicolaas De Dipl.-Ing. Pijnacker Jong (Niederlande)
Original assignee: Nederlandse Organisatie voor Toegepast-NatuurwetenschappelijkOnderzoek ten behoeve van de Rijksverdediging, Den Haag (Niederlande)
Priority date: 1968-09-19
Filing date: 1969-09-19
Publication date: 1977-02-24
Also published as: NL6813387A; FR2018396A1; DE1947598A1; DE1947598C3; US3775619A; GB1287280A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtasten und Wiederzusammenstellen eines Infrarotbildes, mit einem umlaufenden, reflektierenden Körper zur zeilenweisen Abtastung eines Objekts, einem in der Nähe dieses Körpers angeordneten Detektor und einem mit der Abtastbewegung synchronisierten Wiedergabesystem.

Aus der FR-PS 1189 884 ist eine Vorrichtung bekannt, die insbesondere für das Wiederzusammenstellen ur>er Abbildung verwendet wird und zwar aus bereits vorhandenen Abtastungen, wobei ein rotierender Körper mit Spiegelflächen oder mit optischen zylindrischen Elementen ^verwendung findet. Gemäß einer Ausführungsform dieser bekannten Vorrichtung kann der genannte rotierende Köiper aus Kunststoff bestehen, der äußere reflektierende Flauen aufweist, die zylindrisch bzw. konkav gestaltet sind Ua die zylindrischen konkaven Flächen nicht in einer Spitze auslaufen, ist mit HiJfe dieses bekannten Spiegelrades keine scharfe Trennung zwischen Abtastung und Rückführung möglich. Gemäß einer weiteren Ausführungsform dieser bekannten Vorrichtung können die Spiegelflächen parabolisch gestaltet sein oder sie können hyperbolisch gestaltet sein und schließlich gemäß einer noch weiteren Ausführungsform kann der rotierende Korper aus einem Vieleck bestehen, dessen einzelne Umfangsflächen als Spiegelflächen ausgebildet sind. Bei dieser letzteren Ausführungsform erfolgt nur eine einzige Abtastung von einer Kante zur nächstfolgenden Kante des Vielecks.

Außerdem sind Vorrichtungen der eingangs definierten Art und der Bezeichnung Infrarotkamera allgemein bekannt. Bei diesen bekannten Vorrichtungen gelangt ein Germaniumwürfel als Körper für die Abtastbewegung zur Anwendung. Während der Abtastbewegung dreht sich der Germaniumwürfel um eine Welle, welche den Mittelpunkt zweier einander gegenüberliegender Ebenen des Würfels durchsetzt. Im Strahlengang vor dem Würfel befindet sich eine Linse, die eine Abildung auf einem hinter dem Würfel angeordneten Wärmedetektor hervorruft. Durch Drehung des Würfels wird das auf dem Detektor erzeugte Bild längs einer Linie bewegt oder es wird ein stetes Bild auf den Detektor geworfen, welches der Abtastung einer Linie im Sichtfeld der Kamera entspricht.

Diese bekannte Vorrichtung weist jedoch schwerwiegende Nachteile auf. Beispielsweise müssen weitreichende Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um variable Strahlungsreflexionen zu verhindern. Derartige Reflexionen stammen u. a. von der Streuung des Lichtstrahls her, wenn dieser den umlaufenden Würfel passiert, und beeinträchtigen die Abbildung auf dem Detektor. Außerdem bietet diese Vorrichtung keine einfache Lösung zur Synchronisierung des Reproduktionssystems mit der Abtastbewegung.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs definierten Art zu schaffen, die eine verbesserte Zeilenabtastung eines darzustellenden Infrarotbildes ermöglicht.

Ausgehend von der Vorrichtung der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der umlaufende zylinderförmige Körper mit mindestens fünf spitzdachförmig angeordneten und aneinanderstoßenden auswärts reflektierenden Prismenspiegeln, die umfangsmäßig in regelmäßigen Abständen folgen, versehen ist. und daß die reflektierenden Flächen zweier nebeneinander angeordneter Prismenspiegel im rechten Winkel zueinander stehen.

Mit Hilfe der Scheitel der Prismenspiegel wird eine Sägezahnbewegung des Abtastvorganges erreicht, wobei die Rückführung der Abtastung sehr schnell also mit steiler Flanke erfolgt und wobei der Abtaststrahl während einer Drehbewegung des umlaufenden zylinderförmigen Körpers entsprechend von einem Scheitel zum nächsten Scheitel aus zwei unter einem rechten Winkel zueinander stehenden Spiegelflächen geworfen wird. Jedes Mal wenn ein Scheitel der Prismenspiegel des umlaufenden zylindrischen Körpers den Bereich des Detektors passiert, springt die Abtastung auf den Anfang der abzutastenden Zeile zurück. Neben dem Vorteil einer schnellen Zurückführung der Abtastung bietet der erfindungsgemäß ausgebildete reflektie-ende zylindrische Körper auch

noch die Möglichkeit, mehr als nur einen Strahlungsdetektor über ein Linsen- oder Spiegelsystem auf die Kanten der Prismenspiegel zu richten. Infolge dieser Anordnung können gleichzeitig mehrere Zeilen im Sichtfeld der Vorrichtung abgetastet werden und zwar entsprechend der Anzahl der verwendeten Detektoren.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist mindestens ein Strahlungsdetek'or mit Hilfe eines Linsen- oder Spiegelsystem* auf die Prismenspiegel abbildbar. Bei dieser Ausführungsform ist die Achse des umlaufenden Körpers unter einem anderen Winkel als 90° zu der optischen Achse des Abbildungssystems des jeweiligen Strahlungsdetektors angeordnet.

Im einzelnen kann die Erfindung dadurch eine vorteilhafte Weiterbildung erfahren, daß mindestens eine Punktlampe mit Hilfe eines Linsen- oder Spiegelsystems auf die Prismenspiegel abbildbar ist. Dabei kann die Achse des umlaufenden Körpers unter einem anderen Winkel als 90° zu der optischen Achse des Abbildungssystems der jeweiligen Punktlampe angeordnet sein.

Eine besonders vorteilhafte Anordnung läßt sich auch dadurch realisieren, daß die Abbildungssysteme des Detektors oder der Detektoren und der Punkilampe oder der Punktlampen auf einem gegenüber dem umlaufenden Körper bewegbaren Bügel montiert sind. Dieser Bügel wird in einer durch die Achse des umlaufenden Körpers verlaufenden Ebene sägezahnförmig bewegt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Erfindung mit einem erfindungsgemäß vorgeschlagenen umlaufenden Körper mit acht Prismen-Spiegeln und einem Detektor, welcher auf die Kante bzw. den Scheitel eines dieser Prismen-Spiegel abgebildet wird,

Fig. 2 eine Seitenansicht des umlaufenden Körpers gemäß Fig. 1 mit drei Detektoren zur gleichzeitigen Abtastung dreier paralleler Zeilen und mit drei Punktlampen des Wiedergabesystems, die mit den Detektoren synchronisiert sind, und

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Infrarot-Sichtgeräts mit den Merkmalen der Erfindung.

In den Zeichnungen sind gleiche Teile jeweils mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.

Gemäß F i g. 1 ist eine Scheibe 1 mit acht prismenförmigen Spiegeln 2 bis 9 versehen, die sich um eine Welle 10 herum in Richtung des in der Aufsicht eingezeichneten Pfeils U zu drehen vermögen. Ein Detektor D wird durch eine Linse L\ über die Kanten bzw. Scheitel 12 bis 19 der Spiegel 2 bis 9 auf den Zylinderumfang abgebildet. Ein Bild Do unmittelbar vor dem Scheitel 12 ergibt ein virtuelles Bild D₁, ι.

Durch Drehen der Scheibe 1 in Richtung des Pfeils 11, bis das Bild Do unmittelbar auf den Scheitel 12 fällt, wird ein virtuelles Bild D_v2 erzeugt. Wenn die Scheibe 1 weitergedreht wird, bis das Bild D₀ unmittelbar vor der Kante bzw. Scheitel 13 liegt, so hat das virtuelle Bild D₁ während dieser Bewegung der Scheibe 1 eine Strecke s von D_v2 bis D_v\ überstrichen. Folglich springt das virtuelle Bild D,-von D_v\ auf D₁₂, wenn sich eine Kante bzw. ein Scheitel 12 bis 19 an Do vorbeibewegt, und bewegt sich über die Strecke s von D₁₂ zurück zu D, 1, wenn sich die Scheibe 1 über ein Segment zwischen den Scheiteln 12 bis 19 an D₀ vorbeibewegt. Umgekehrt wird ein in dem durch den Winkel « in F i g. 1 angedeuteten Sichtfeld der Prismen-Spiegel (2 bis 9) befindliches Objekt durch einen punktförmigen Detektor D η\Λ einer Sägezahn-Bewegung über eine Linie abgetastet. Wenn sich anschließend der Detektor langsam und ebenfalls mit Sägezahnbewegung parallel zur Welle 10 in einer die Welle 10 durchsetzenden Ebene bewegt, so wird das Objekt durch eine Aa⁷.ahl paralleler Linien bzw. Zeilen senkrecht zur Richtung der Zeilenabtastung abgetastet.

Gemäß Fig. 2 sind Detektoren D, bis D_n über eine Linse L\ auf eine Rippe bzw. ein Prisma 12 des umlaufenden Körpers bzw. der Scheibe 1 abgebildet, wobei die optische Achse des Abbildungssystems unter einem Winkel β zur mechanischen Welle 10 des Körpers 1 steht. Zur Erzielung einwandfreier Synchronisation müssen Punktlampen K\ bis K_n in der gleichen Stellung zum Körper 1 stehen wie die Detektoren D\ bis D_n; zu diesem Zweck werden die Punktlampen über eine Linse L₂ auf die Rippe bzw. das Prisma 12 des Körpers 1 abgebildet. Hierbei steht die optische Achse des Reproduktions- bzw. Wiedergabesystems ebenfalls unter einem Winkel β zur mechanischen Welle !0 der Scheibe bzw. des Körpers 1. Die Detektoren D\ bis D_n bewirken eine Intensitätsmodulation der Punktlampen K] bis K_n über Verstärker Vi bis V_n. Durch Anwendung einer Anzahl von Detektoren Di bis D_n, einer entsprechenden Anzahl von Verstärkern Vi bis V_n und einer gleichen Anzahl von Punktlampen K\ bis K_n kann eine Anzahl von Zeilen eines abzutastenden Objekts gleichzeitig v\ iedergegeben werden bzw. können alle für die gleichzeitige Abtastung des Objekts erforderlichen Zeilen wiedergegeben werden. Im letztgenannten Fall ist es nicht erforderlich, die Detektoren Di bis D_n und die Punktlampen Ki bis K_n in einer durch die Welle 10 verlaufenden Ebene zu verschieben, so daß die Einrichtungen zur Abtastung in einer Richtung senkrecht zur Zeilenabtastung in Fortfall kommen.

Fig. 3 zeigt die schematische Darstellung eines Infrarot-Sichtgeräts zur Wiedergabe von fünfundzwanzig Bildern je Sekunde. Die Welle 10 des umlaufenden Körpers 1 wird durch einen Motor 20 angetrieben. Eine mit dem Körper 1 verbundene Programmierscheibe 22 steuert einen Bügel 23 mit einer Sägezahnbewegung über eine mechanische Kupplung 21, d. h. sie bewirkt aufeinanderfolgende, langsame und gleichmäßige B^p wegungen in Richtung des Pfeils a sowie schnelle und gleichmäßige Bewegungen in Richtung eines Pfeils b. Mit dem Bügel 23 sind Spiegel 25 — 28 verbunden. Ein

durch eine Linse 29 gebündelter Infrarotstrahl B wird über einen Spiegel 24 auf den Körper 1 geworfen, welcher den Strahl über Spiegel 25 und 26 und eine Linse L] zum Detektor Dreflektiert. Eine Punktlampe K wirft ihren Lichtstrahl über eine Linse L₂ sowie Spiegel 27 und 28 auf den Körper 1, welcher das Licht über Spiegel 30 bis 35 und Linsen 36 bis 38 reflektiert. Der in das Auge 39 des Beobachters einfallende Lichtstrahl tritt über eine Okularlinse 38 aus. Zur elektrischen Synchronisation ist die Punktlampe K über einen Verstärker V mit dem Detektor D verbunden. Die Intensität der Punktlampe K, welche einen sichtbaren Lichtstrahl abgibt, stimmt demnach mit der Intensität des auf den Detektor einfallenden Infrarotlichts überein.

Zusammenfassend schafft die Erfindung mithin eine

f>5 Vorrichtung zur Erzeugung bzw. zum Zusammenstellen eines Infrarotbilds, welche einen umlaufenden Körper zur Abtastung des abzubildenden Infrarotobjekts und zum Zusammenstellen des sichtbaren Bilds aufweist.

Der umlaufende Körper weist dabei erfindungsgemäß eine Scheibe bzw. einen Zylinder mit mindestens fünf aneinanderstoßenden, auswärts reflektierenden, um seinen Umfang herum auf regelmäßige Abstände verleihen Prismen-Spiegeln auf.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abtasten und Wiederzusammenstellen eines infrarotbildes, mit einem umlaufenden, reflektierenden Körper zur zeilenweisen Abtastung eines Objekts, einem in der Nähe dieses Körpers angeordneten Detektor und einem mit der Abtastbewegung synchronisierten Wiedergabesystem, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende zylinderförmige Körper (1) mit mindestens fünf spitzdachförmig angeordneten und aneinanderstoßenden auswärts reflektierenden Prismenspiegeln (2—9), die umfangsmäßig in regelmäßigen Abständen folgen, versehen ist, und daß die reflektierenden Flächen zweier nebeneinander angeordneter Prismenspiegel im rechten Winkel zueinander stehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Strahlungs-Detektor (D) mit Hilfe eines ünsen-(L l)oder Spiegelsystems

(25.26) auf die Prismenspiegel (2-9) abbildbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (10) des umlaufenden Körpers (1) unter einem anderen Winkel (ß) als 90° zu der optischen Achse des Abbildungssystems (L 1) des jeweiligen Strahlungs-Detektor fD^steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Punktlampe (K) mit Hilfe eines Linsen-(A. 2) oder Spiegelsystems

(28.27) auf die Prismenspiegel (2—9) abbildbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (10) des umlaufenden Körpers (1) unter einem anderen Winkel (ß) als 90° zu der optischen Achse des Abbildungssystems (L 2) der jeweiligen Punktlampe (K)angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungssysteme (25, 26; 27, 28) des Detektors (D) oder der Detektoren (D) und der Punktlampe (K) oder der Punktlampen (K) auf einem gegenüber dem umlaufenden Körper (1) bewegbaren Bügel (23) montiert sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (23) in einer durch die Achse (10) des umlaufenden Körpers (1) verlaufenden Ebene sägezahnförmig bewegbar ist.