DE1947598C3

DE1947598C3 - Vorrichtung zum Abtasten und Wiederzusammenstellen eines Infrarotbildes

Info

Publication number: DE1947598C3
Application number: DE1947598A
Authority: DE
Inventors: Arie Nicolaas De Dipl.-Ing. Pijnacker Jong (Niederlande)
Original assignee: Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Current assignee: Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Priority date: 1968-09-19
Filing date: 1969-09-19
Publication date: 1979-05-31
Also published as: DE1947598B2; NL6813387A; DE1947598A1; US3775619A; GB1287280A; FR2018396A1

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 einer 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 Körper aus Kunststoff bestehen, der äußere reflektierende Flächen aufweist, die zylindrisch bzw. konkav gestaltet sind. Da die

•o zylindrischen konkaven Flächen nicht in einer Spitze auslaufen, ist mit Hilfe dieses bekannten Spiegelrades keine scharfe Trennung zwischen Abtastung und Rückführung möglich. Gemäß einer weiteren Ausführungsform dieser bekannten Vorrichtung können die

>S Spiegelflächen parapolisch gestaltet sein oder sie können hyperpolisch gestaltet sein und schließlich gemäß einer noch weiteren Ausführungsform kann der rotierende Körper aus einem Vieleck bestehen, dessen einzelne Umfangsfiächen als Spiegelflächen ausgebildet

ίο 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 allge-

*5 mein 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 Abbildung 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.

Aus der Zeitschrift »Applied Optics«, Band 6, Nr. 2, Februar 1967, Seiten 267 bis 274 ist ein Gitterspektrometer bekannt, dessen optisches System u. a. auch einen mit Spiegelflächen ausgestatteten umlaufenden Körper enthält, wobei am Umfang dieses Körpers 24 einen rechten Winkel zwischen sich einschließende Spiegel angeordnet sind. Diese Winkelspiegel besitzen gleichen Abstand zueinander und werden derart eingesetzt, daß die Stelle eines Zwischen-Fokkusierpunktes auf einer Ebene liegt, welche die senkrechte Winkelhalbierende jedes Winkelspiegels ist.

Die Winkelspiegel gehen jedoch bei dieser bekannten Konstruktion nicht nach Art eines scharfkantigen Prismas ineinander über, so daß bei der Abtastbewegung während der Drehung des Winkelspiegelkörpers Totzeiten entstehen.
Die der Erfindung zugrunde liegende 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 defi-

nierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Maßnahmen des Anspruches 1 gelöst

Mit Hilfe der Scheitel der Spiegelflächen wird eine exakte 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 ScIi eitel zum nächsten Scheitel aus zwei unter einem rechten Winkel zueinanderstehenden Spiegelflächen geworfen wird. Jedesmal wenn ein Scheitel der Spiegelflächen des umlaufenden zylindrischen Körpers den Bereich des Detektors passiert, springt die Abtastung auf den Anfang der abzutastenden Zeile zurück. Neben dem Vorteil einer schnellen Rückführung der Abtastung ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung 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.

Im einzelnen kann die Erfindung dadurch eine vorteilhafte Weiterbildung erfahren, daß die Achse des umlaufenden Körpers unter einen anderen Winkel als 90° zu der optischen Achse des Abbildungssystems der jeweiligen Punktlampe angeordnet ist.

Besonders vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 3 bis 5.

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

F i g. 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,

F i g. 2 eine Seitenansicht des umlaufenden Körpers gemäß F i g. 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 aen Merkmalen der Erfindung.

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

CJemäß F i g. 1 ist eine Scheibe I mit acht prismenförmigen Spiegeln 2 bis 9 versehen, die sich um eine Welle 10 herum in Richtung des in der Aufsicht eingezeichneten Pfeils 11 zu drehen vermögen. Ein Detektor D wird durch eine Linse L_x über die Kanten bzw. Scheitel 12 bis 19 der Spiegel 2 bis 9 auf den Zylinderumfang abgebildet. Ein Bild Db unmittelbar vor dem Scheitel 12 ergibt ein virtuelles Bild D_vX.

Durch Drehen der Scheibe 1 in Richtung des Pfeils 11, bis das Bild D₀ unmittelbar auf den Scheitel 12 fällt, wird ein virtuelles Bild Dv 2 erzeugt. Wenn die Scheibe 1 weitergedreht wird, bis das Bild Db unmittelbar vor der Kante bzw. Scheitel 13 liegt, so hat das virtuelle Bild D_v während dieser Bewegung der Scheibe 1 eine Strecke s von Dv2 bis D_v\ überstrichen. Folglich springt das virtuelle Bild D_v von D_v\ auf D_v2, wenn sich eine Kante bzw. ein Scheitel 12 bis 19 an D₀ vorbeibewegt, und bewegt sich über die Strecke s von D„? zurück zu D.. i, wenn sich die Scheibe 1 über ein Segment zwischen den Scheiteln 12 bis 19 an Da vorbeibewegt Umgekehrt wird ein in dem durch den Winkel α in F i g. 1 angedeuteten Sichtfeld der Prismen-Spiegel (2 bis 9) befindliches 5 Objekt durch einen punktförmigen Detektor D mit 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

ίο wird das Objekt durch eine Anzahl paralleler Linien bzw. Zeilen senkrecht zur Richtung der Zeilenabtastung abgetastet

Gemäß F i g. 2 sind Detektoren D\ bis D_n über eine Linse L_x 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 K₁ 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 10 der Scheibe bzw. des Körpers 1. Die Detektoren D\ bis D_n bewirken eine Intensitätsmodulation der Punktlampen K] bL K_n über Verstärker V_x bis V_n. Durch Anwendung einer Anzahl von Detektoren D\ bis D_n, einer entsprechenden Anzahl von Verstärkern V₁ bis V_n und einer gleichen Anzahl von Punktlampen K_x bis K_n kann eine Anzahl von Zeilen eines abzutastenden Objekts gleichzeitig wiedergegeben werden bzw. können alle für die gleichzeitige Abtastung des Objekts erforderlichen Zeilen wiedergegeben werden. Im letztgenannten Fall ist es nicht erforderlich, die Detektoren D₁ bis D_n und die Punktlampen K_x bis K_n ^:n einer durch die Welle 10 verlaufenden Ebene zu verschieben, so daß die Einrichtungen zur Abtastung in einer Richtung senkrecht zur Zeilenabtastung in Fortfall kommen.

F i g. 3 zeigt die schematische Darstellung eines Infrarot-Sichtgeräts zur Wiedergabe von fünfundzwanzig Bildern je Sekunde. Die Welle 10 des umlaufenden Körpers 1 wi-d 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 Bewegungen 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_x zum Detektor D reflektiert. Eine Punktlampe K wirft ihren Lichtstrahl über eine Linse Li 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 mi! der Intensität des auf den Detektor einfallenden Infrarotlichts überein.

Zusammenfassend schafft die Erfindung mithin eine

Vorrichtung zur Erzeugung bzw. zum Zusammenstellen eines Infrarotbilds, welche einen umlaufenden Körner

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 verteilten Prismen-Spiegeln auf.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abtasten and Wieder-Zusammenstellen eines Infrarotbildes, mit einem umlaufenden, reflektierenden Körper zur zeilenweisen Abtastung eines Objektes, einem in der Nähe dieses Körpers angeordneten Detektor und einem mit der Abtastbewegung synchronisierten Wiedergabe-.system, dadurch gekennzeichnet, daß

— der umlaufende zylinderförmige Körper (1) an seinem Umfang mindestens fünf spitzdachförmige, mit der Spitze nach außen gerichtete, aneinanderstoßende, auswärts reflektierende und regelmäßig um den Umfang verteilte Prismenspiegel (2—9) aufweist, wobei die reflektierenden Flächen zweier nebeneinander angeordneter Prismenspiegel im rechten Winkel zueinander stehen,

— die vom Objekt herrührenden Strahlen über die Prismenspiegel (2—9) auf die Prismenkanten abbildbar sind und daß die so erhaltenen Abbildungen mit Hilfe eines Linsensystemes (L\) oder eines Spiegelsystemes (25, 26) auf mindestens einen Strahlungs-Detektor (D) abbildbar sind,

— und mindestens eine Punktlampe (K) über ein Linsensystem (L₂) oder ein Spiegelsystem (28,27) auf der Zylindermantelfläche abbildbar ist.

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

3. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (10) des umlaufenden Körpers (1) unter einem anderen Winkel (ß) als 90° zu der optischen Achse des Abbildungssystems (L₂) der jeweiligen Punktlampe (K) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 3, 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.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (23) in einer durch die Achse (10) des umlaufenden Körpers (1) verlaufenden Ebene sägezahnförmig bewegbar ist.