DE2031335A1

DE2031335A1 - Optische Raumabtast Vorrichtung

Info

Publication number: DE2031335A1
Application number: DE19702031335
Authority: DE
Inventors: Gilbert Juvisy sur Orge Courner (Frankreich)
Original assignee: Cuiiipdgiiic Generale dFlectr.Cite Paris
Priority date: 1969-06-27
Filing date: 1970-06-24
Publication date: 1971-01-14
Also published as: BE752091A; CH514853A; FR2045250A5; GB1286565A; US3629592A; NL7009504A

Description

COMPAGNIE GEiIERALE D'ELECTRIGITE 54, Rue La Boetie, Paris.(8.), Frankreich

OPTISCHE RAUMABTAST-VORRICHTUNG

Die Erfindung betrifft optische Raumabtast-Vorrichtungen ähnlich denen, die beispielsweise in Laser-Aufnahmekameras verwendet werden.

Eine Laser-Aufnahmekamera ist in der Regel mit einer Belichtungsvorrichtung ausgerichtet,die einen Laser-Generator aufweist, dessen Strahlenbündel derart ausgerichtet ist, dass es durch einen beliebigen Deflektor gesteurt und mit ihm ein Teil einer ebenen Fläche abgetastet werden kann.

Die von dem Laserstrahlenbündel nacheinander belichteten Gegenstände senden ihrerseits infolge Reflexion »der Diffusion Licht aus. Dieses von den betreffenden Gegenständen ausgesandte Licht wird von einer optischen Abtastvorrichtung aufgefangen, die mit der Belichtungsvorrichtungsynchronisiert ist. Das von der optischen Abtastvorrichtung aufgefangene Signal wird mit Hilfe geeigneter Detektoren analysiert, die das Signal in eine Information umwandeln, die auf geeignete Weise, beispielsweise auf einem Fernsehschirm, abgebildet oder in einem herkömmlichen Speicher

00 9 883/192 1 y-

zwecks späteren Verwendung aufgezeichnet werden kann.

Die Erfindung betrifft insbesondere die optische Empfangs- und · Analysiervorrichtung des durch das Laserstrahlenbündel belichteten Raumes«

Gegenstand der Erfindung ist eine Raumabtast-Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Vielzahl von Sammellinsen aufweist, die im wesentlichen die gleiche Brennweite haben und derart angeordnet sind, dass ihre höchsten Punkte im wesentlichen auf einem Kreisbogen liegen, dessen Radius kleiner als die Brennweite ist und ihre optischen Achsen im wesentlichen im Mittelpunkt des Kreisbogens derart zusammenlaufen, dass die Brennpunkte der Linsen im wesentlichen auf einem zum Kreisbogen konzentrischen Kreisbogen liegen, wobei eine optische Ablenkvorrichtung in Nähe des Mittelpunktes der Kreisbögen angeordnet ist, welche die von den Linsen erzeugten 3ilder in Richtung auf die lichtempfindlichen Analysiervorrichtungen 24 ablenkt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung enthalt die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung.

Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild einer Laser-Aufnahmekamera ;

Fig. 2 zeigt das Prinzipschaltbild einer bekannten Empfangsund Analysiervorrichtung ;

Fig. 3 zeigt das Prinzipschaltbild des erfindungsgemSssen Empfängers ;

Fig. 4, 5, 6 und 7 veranschaulichen, wie der Schliff der optischen ; Teile einer Kombinationslinse, die im Empflinger nach Fig. 3 vorgesehen ist, erfolgt ;

Fig. 8 zeigt das Prinzipschaltbild einer ©rfiadungsgemMssen Ab-

00 9883/1921 ,

tastvorrichtung, die mit einer Kombinationslinse nach Fig. 3 und einer erfindungsgemässsn Analysiervorrichtung ausgestattet ist.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Laser-Aufnahmekamera mit einem Laser 1, dessen Lichtstrahlenbündel 2 durch einen steuerbaren Deflektor in Pfeilrichtung 4 abgelenkt werden kann. Bei dem Deflektor 3 handelt es sich in der Regel um einen Drehspiegel. Die Kamera ist ferner mit einer optischen Abtastvorrichtung 5, bestehend aus einem Empfänger und einer Analysiervorrichtung, ausgerüstet ; im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel dieser Vorrichtung beschrieben.

Die Abtastvorrichtung 5 ist mit dem Deflektor 3 durch elektrische oder elektromagnetische Vorrichtungen synchrongeschaltet. Ein Datenverarbeitungsgerät 7 ist der Abtastvorrichtung 5 zugeordnet und gewährleistet die Aufzeichnung, Anzeige oder ganz allgemein die Verarbeitung der von der Abtastvorrichtung 5 gelieferten Signale.

Fig. 2 ist eine sehr schematische Darstellung einer Ausführungsart der Abtastvorrichtung 5 mit einem Empfänger, bestehend aus einer Sammellinse 8 und einer Analysiervorrichtung, die aus einem Bündel optischer Fasern ^α besteht, dessen eines Ende in der Brennebene der Linse 8 angeordnet ist und dessen anderes Ende durch einen symbolisch mit 10 "bezeichneten beweglichen Detektor abgetastet wird.

Die grössten Nachteile dieser Vorrichtung bestehen darin, dass infolge der Verwendung von optischen Fasern ein beträchtlicher Lichtstärkeverlust, insbesondere durch Absorption, eintritt und die Verwendung einer einzigen Linse zahlreiche Abbildungsfehler aufgrund des verhältnismässig grossen abzutastenden Feldes hervorruft.

009883/19^21 /

Fig. 3 veranschaulicht den Empfangsteil der erfindungsgernässen Abtastvorrichtung, die aus einer aus einer Vielzahl von Linsen 11, 12, 13, 14 ... gebildeten Kombinationslinse besteht, deren einzelne Linsen derart angeordnet sind, dass ihre Spitzen S „ S , S, und S. vorteilhafterweise auf einem Kreisbogen 15 liegen und ausserdem ihre optischen Achsen im Punkt M zusammenlaufen ; bei diesem Punkt M kann es sich um den Mittelpunkt des Kreisbogens 15 handeln. Vorteilhafterweise werden Linsen gleicher Brennweite verwendet, die langer als der Radius des Kreises 15 ist, so dass die Brennpunkte F., F₀, F und F. infolgedessen auf dem Kreisbogen mit dem Mittelpunkt M liegen.

Die Linsen 11, 12, 13, 14 -.». können auf verschiedene Weise geschliffen werden, um eine erfindungsgemässe Kombinationslinse zu ergeben. Die Fig. 4 bis 7 veranschaulichen verschiedene Typen von Linsen, die aus einer Kugelkalotte hergestellt wurden.

Fig, 4 zeigt perspektivisch eine in Scheiben zerschnittene Kugel , 20. Die Schnitte verlaufen in zwei Ebenen, .d.h.. in Meridianebenen, wobei mit 16, 17, 18 und 19 die Schnittlinien der Meridianabeaen bezeichnet sind, die die Kugel zerschneiden, und in zwei parallelen Ebenen, die die Kugel entsprechend zwei Kreisen 21 und 22 zerschneiden. Die FJStehe gegenüber dem Mittelpunkt der Kugel kann durch den Schliff nach den FIg₀ 5, β und f erzielt werden. Ausgehend von einer derartigen Scheibe kann eine plankonvexe Linse 30 hergestellt werden, deren Meridianschnitt in Fig. 5 gezeigt ist, d.h. eine Meniskuslinse 31 wie sie in Fig. $ Jm ?feridian<schnitt gezeigt ist oder eine im Meridianschnitt in Fig, 7 gezeigte bikonvexe Linse 32*

0098 83/1921 j

Wie in Fig. 8 gezeigt, ist erfindungsgemäss die in Pig. 3 veranschaulichte Kombinationslinse einer Analysiervorrichtung zugeordnet, die · als Feldblende ausgebildet ist, welche vorteilhafterweise aus einem Spiegel 23 besteht, der um eine durch den Punkt M hindurchgehende Achse drehbar ist. DieseAchse verläuft parallel zu der in Fig. 4 gezeigten und als Gerade definierten Achse, auf der sämtliche Meridianebenen zusammenlaufen, die die Linsen 11, 12, 13» 14 zerteilen, und steht senkrecht auf der Kreisbogenebene 15· Die optischen Achsen sind derart ausgerichtet, dass sie im Punkt M zusammenlaufen. Ein lichtempfindlicher Detektor 24 ist so angeordnet, dass er die Lichtstrahlen empfängt, die vom Spiegel 23 reflektiert werden und von.dem Gegenstand stammen„ der das licht durch ■ die Kombinationsliiise hindurch aussendet* Der Detektor 24 ist-ferner derart angeordnet, dass sein lichtempfindlicher Teil vorzugsweise auf dea Kreisbogen* liegt, der durch die .Brennpunkts. F ', F₀., F₉ F_A . .<> hindurchgeht, so dass auf dem Detektor klare Bilder erzielt werden» Dieser Detektor kann beispilesweise eine Blende 25 zur Verringerung seiner lichtempfindlichen Fläche aufweisen.

Die mit 11, 12, 13, 14 ... bezeichneten Linsen zur Herstellung der Kombinationslinse können solche Krümmungsradien und Starken erhalten, dass Abbildungsfehler berichtigt werden können. Vorteilhafterweise werden Linsen aus Glas mit unterschiedlichem Brechungsindex verwendet oder solche, deren Krümmungsradien und Brennweiten geringfügig voneinander abweichen. Hierdurch wird eine bessere Berichtingung der Abbildungsfehler des durch die Kombinationslinse gebildeten Empfängers gewährleistet.

Die erfindungsgemSlsse Laserkamera kann z..B. vorteilhafterweise an

Bord eines Aufklärungsflugzeugs zur Herstellung von Bodenaufnataten. nach der Methode der Zeilenfolgeabtastung.von Fernsehbildern-verwendet werte»«.

Claims

PATENTANSPRUCHS

1J Optische Raumabtast-Vorrichtung _v dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vielzahl von (11, 12, 13* 14 ...^ aufweist,, die im wesentliches die gleiche Brennweite haben und derart angeordnet sind,, dass itea höchsten Punkte (S_ie S , S-) im wesentlichen auf einem Kreisbogen liegen» dessea Saöius MEyzer als die Brennweite ist imd ihre optischea Achse» im weseatliehea im Mittelpunkt (ΙΊΠ des Kreisbogens derart zus^nmenlaufen, dass die _g P__t P ,..^ der Linsen im ueseBtlichea auf einem sum ICreisfeogea

Kieeisbogea liegea^ "wobei eine optische . (23) la NMhe des Mttelpimlctes (M) übt Kreisbögen angeordnet ist» welefee die von den Liasen erseugtea Bilder in Richtung auf die lichtempfindlichen Analysiervorrichtungen (24) ablenkt.
2. Optische Raumabtast-Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet!, dass die lichtempfindlichen Analysiervorrichtungen (24) feststehend angeordnet sirad.
3» Optische Raumabtast-Vorrichtüng nach Anspruch-1₍ dadurch gekennzeichnet» dass es sich bei der optischen Ablenkvorrichtung (23) um eine Feldblead© füy die Linsen

handelt. .. ..
4. Optische Raumabtast-VosTichtung- aach Äaspifuefe 1₉ ■■ " - ν

dadurch gekeaazeiehaeto dass die Analysiervorrichtungea (§4) mit @iaes> Feldblsjade (25) aw@§@Äätet
5· Optische Raumabtast-Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass die optische Ablenkvorrichtung aus einem Spiegel besteht, der um eine Achse drehbar ist, die durch den Mittelpunkt (M^ der Kreisbögen hindurchgeht und senkrecht auf der Ebene dieser Kreisbögen steht«
6. Optische Raumabtast-Vqrrichtung nach Anspruch 1,

d a du r ch g e k e η η ζ e ic h η e t, dass die Linsen aus einer Kugelkalotte (20) hergestellt werden, die durch zwei Medianebenen (16, 17) und zwei parallele Ebenen (21, 22) begrenzt wird, die zu beiden Seiten des Mittelpunkts der Kugelkalotte und senkrecht zu dem durch den Schnittpunkt der beiden Medianebenen definierten Durchmesser angeordnet sind. "
7. Optische Raumabtast-Vorrichttang nach Anspruch 1, d a du rc h g e k e η η ζ e i c h η e t, dass die Linsen (32) bikonvex sind.
B, Optische Raumabtast^Vorrichtung nach Anspruch ltd a d u r c h g e k e η η zei c h net, dass die Linsen (31) Meniskuslinsen sind.
9. Optische Raumaibtast-Vorrichtung nach Anspruch 1, da durch g e Ta e η η ζ e i c h η e t, dass die Linsen (30V plankonvex sind. -

TO. Optische Raumabtast- Vorrichtungnach Anspruch. 1, dadurch gele η η ζ e ich η e t, dass sie eine optische Belichtungisvorrichtung, bestehend aus einem taser-Generator aufweist, dessen Lichtbtlnclel durch einen Reflektor gesteuert werden kann, der mit der Ablenkvorrichtung synchrongeschaltet ist.

009883/1921