DE2055424B2 - Vorrichtung zur erzeugung eines optischen bildes eines blickfeldes - Google Patents

Description

jedem Element abgestrahlte Licht von den elektri- Blickfeld einfallenden elekromagnetiscnen Energie

sehen Signalen eines zugeordneten der Infrarot- auf den Wandler und der andere Satz zur Reflex.on

detektoren gesteuert wird, so daß das optische 45 des modulierten Lichtstrahles verwendet ist.

Bild aus einer Anzahl ineinander verschachtelter Die Verwendung einer Spiegelanordnung, die

Teilbilder aufgebaut ist. einen Satz Außenspiegel und einen Satz Innenspiegel

umfaßt, führt zu einer sehr geringen Masse der

Spiegelanordnung, so daß die Kreiselwirkung dieser

50 Spiegelanordnung sehr gering ist, und macht außerdem den Innenraum der Spiegelanordnung für die

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung Unterbringnng von Bauelementen frei, so daß sich zur Erzeugung eines optischen Bildes eines Blick- eine sehr gedrängte Bauweise erzielen läßt. Außerfeldes mit einer um eine Achse drehbaren poly- dem ist durch die Anwendung von Außen- und gonalen Spiegelanordnung, deren Spiegel mit der 55 lnnenspiegcln ohne zusätzliche Justierarbeiten geAchse verschiedene W'nkel bilden, einem elektro- währleistet, daß die einfallende elektromagnetische optischen Wandler, der sich im Strahlengang der Energie und die zur Bilderzeupng dienenden l.ioduaus dem Blickfeld empfangenen und an der Spiegel- lierten Lichtstrahlen eine einander entsprechende anordnung reflektierten elektromagnetischen Energie Ablenkung erfahren. Dieser Vorteil der erfindungsbefbidet und diese Energie in elektrische Signale 60 gemäßen Vorrichtung kommt besonders dann zur umwandelt, einer mit dem Wandler gekoppelten Geltung, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfin-Lichtquelle, die einen in Abhängigkeit von den vom dung der Wandler und die Lichtquelle derart anWandler gelieferten elektrischen Signalen moduliei- geordnet sind, daß die auf den Wandler einfallende ten Lichtstrahl erzeugt und auf die Spiegelanord- elektromagnetische Energie und der modulierte nung richtet, und einer optischen Einrichtung zur 65 Lichtstrahl von Spiegelflächen reflektiert werden, die Betrachtung des von dem an der Spiegelanordnung sich an den entgegengesetzten Seiten des gleichen reflektierten modulierten Strahl erzeugten Bildes. Elementes der Spiegelanordnung befinden.
Es ist aus der USA.-Patentschrift 2 989 643 eine Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet infolge

ihres einfached und wenig Platz beanspruchenden 106 des prismatischen Spiegels 10 gelenkt, die öef Aufbaues die Möglichkeit, ein ähnlich wie ein Ferr abtastenden Fläche des prismatischen Spiegels gegenglas anzuwendendes Infrarot-Sichtgerät herzustellen. üfeerliegt Die letzte FläGhelOfe wird als Betrach-Insbesondere bei einem solchen Sichtgerät kann tungsfiäche bezeichnet Das von der Betrachtimgsdann der Wandler aus einer Gruppe nicht anein- 5 fläche reflektierte Licht wird von einem Linsensystem andergretirader Infrarotdetektoren und die Licht- 18 gesammelt

quelle aus einer Gruppe uicht aneinandergfenzender Wenn der N-seitige prismatische Spiegel entgegen

iichtemittierender Elemente bestehen und es kann dem Uhrzeigersinn in die Stellung gedreht wird, die

das von jedem Element abgestrahlte Liest τοπ den durch die gestrichelten linien wiedergegeben ist,

elektrischen Signalen eines zugeordneten der Infra- ίο wirü Strahlungsenergie von solchen Objekten ge-

rotdetefctoren gesteuert werfen, so daß das optische sammelt und auf die Sirahlungsdetektoranordnung

Bild aus einer Anzahl ineinander verschachtelter 14 gelenkt, die sich in bezug auf die Bezugslmie Teilbildei aufgebaut wild, unter einem Winkel Θ + φ befinden. Wenn die FM-

Diese Ausführungsform der Erfindung hai den chen des prismatischen Spiegels alle parallel zueinbesonderen Vorteil, daß mit Hilfe einer id vsrnümv- 15 ander verlaufen, wird beim Drehen des Spiegels mutigen Grenzen bleibenden Anzahl von Infrarot- eine einzige Zeile wiederholt abgetastet Um eine detektoren und Lichtquellen sowie einer Spiegel- rasterweise Abtastung zu erzielen, sind die jeweiligen anordnung mit einer vernünftigen Anzahl Von Flächen des N-seitigen prismatischen Spiegels unter Außen- und Innenspiegeln klare, flimmerfreie Bilder kleinen und verschiedenen Wir'-.ein _ζι1Γ Drehachse hoher Auflösung erzeugt werden können, weil sich 20 des Spiegels ausgerichtet. Diese Ausbildung ist in aus dem Produkt aus der Anzahl von Spiegeln und F i g. 2 schematisch dargestellt, die einen prisinatider Anzahl von Infrarotdetektoren bzw. Lichtquellen sehen, Spiegel 20 mit N-Seiten und einer Drehachse eine relativ große Zeilenzahl für das erzeugte Bild 20 α zeigt. Jede Seite bildet einen anderen Spiegel und ergibt. ist urrer einem anderen Winkel zur Drehachse ange-

Die Erfindung wird im folgenden an Hand des in 25 ordnet als die benachbarte Seite. Für eine Strahlungs-

der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles detektoranordnung, in der die Detektorelemente

näher beschrieben und erläutert. Es zeigt aneinander anstoßen, ist die Winkelabweichung zwi-

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Ab- sehen benachbarten Spiegelflächen, die in Fig. 2

tastung mit Hilfe eines prismatischen Spiegels, wie er durch die mit Spiegel 1, Spiegel 2 und Spiegel 3 be-

bei einer Vorrichtung nach der Erfindung verwende* 30 zeichneten gestrichelten Linien dargestellt sind, gleich

wird, der halben Winkelbreite der Detektoranordnung.

Fig. 2 eine ',chematische Darstellung zur Ver- Bei Detektorenordnungen mit nicht aneinander

anschaulichung der zeilenweisen Abtastung mit Hilfe angrenzenden Detektoren ist die Winkelabweichung

eines primatischen Spiegels nach Fig. 1 und zwischen den Spiegelflächen gleich der Hälfte der

F i g. 3 die schematische Darstellung einer Vor- 35 Winkelbreite eines einzigen Detektorelementes in der

richtung nach der Erfindung. Anordnung.

F i g. 1 veranschaulicht schematisch das Arbeits- Die Rekonstruktion der betrachteten Szene erfolgt prinzip einer prismatischen Spiegelanordnung, wie in der in F i g. 1 veranschaulichten Weise, indem das sie bei einer Vorrichtung nach der Erfindung als Licht einer Darstellungslampe dem Auge des Be-Abtastvorrichtung und zur Wiederherstellung des 40 trachters durch eine Reflektion an der entgegenabgetasteten Bildes verwendet wird. Das Abtasten gesetzten ^äche des rotierenden prismatischen der Szene oder des Blickfeldes erfolgt durch Drehen Spiegels zugeführt wird. Wenn also die Abtastfläche eines N-seitigen, prismatischen Spiegels 10, der so die Spiegelfläche 1 ist, ist die Betrachtungsfläche angeordnet ist, daß er von einem Feld 11 Strahlung beispielsweise eine Spiegelfläche 7. Wenn die Abtastempfängt. Wenn der prismatische Spiegel die durch 45 fläche die Spiegelfläche 2 ist, ist die Betrachtungsausgezogene Linien wiedergegebene Stellung ein- fläche beispielsweise eine Spiegelfläche 8. (Die Benimmt, wird von dem Linsensystem 12 Strahlungs- zugszeichen 7 und 8 sind in den Figuren nicht darenergie gesammelt, die von Objekten stammt, deren gestellt.) Die Drehung des Spiegels bewirkt, daß die Stellung unter eine~n Winkel 0 in bezug auf eine Darstellungslampe in der gleichen Richtung i-nd in ausgewählte Bezugslinie liegt. Diese Strahlungs- 50 der gleichen Weise eine Abtastbewegung auszufühenergie wird von der Abtastfläche 10α des prisma- ren scheint, wie die Detektoren die Szene abtasten, tischen Spiegels auf eine Strahlungsdetektoranord- Die in F i g. 3 dargestellte Vorrichtung nach der nung 14 reflektiert. Diese Strahlungsdetektoranord- Erfindung weist einen 12seitigen Spiegel 30 auf. der nung kann einen oder mehrere Wandler, wie hohl ausgebildet und sowohl mit äußeren Spiegelbeispielsv/eise Photozellen oder Infrarotdetektoren, 55 flächen 30 α als auch mit inneren Spiegelflächen 30 α' umfassen, die die Strahlungsenergie, die sie von der versehen ist. Lie Vorder- und Rückflächen oder die Fläche 10 a des prismatischen Spiegels empfangen, Außen- und Innenspiegel, die die Vorder- und Rückin elektrische Signale umwandeln. flachen bilden, sind unter gleichen Winkeln in bezug

Diese elektrischen Signale werden dann einer ge- auf eine Linie angeordnet, die zur Drehachse senksteuerten Lichtquelle zugeführt, bei der es sich um 60 recht steht.

eine Lampenanordnung 16 handeln kann, um die Die Rekonstruktion des abgetasteten Bildes erIntensität des Lichtes in Abhängigkeit von den folgt dadurch, daß die reflektierte Strahlung auf das elektrischen Signalen 7U steuern. Die Lampenanord- Linsensystem 36 eines Fernrohres gerichtet sind. nungnl6 kann eine oder mehrere Lampen enthalten, Das Linsensystem richtet das Licht auf einen elektroderen Lichtabgabe in Abhängigkeit von den entspre- 65 optischen Wandler 38. Das elektrische Ausgangschenden Signalen gesteuert werden kann, die von der signal dieses Wandlers wird zur Modulation einer Strahlungsdetektoranordnung geliefert werden. Das Lichtquelle 40 benutzt, bei der es sich um eine Licht der Lampenanordnung 16 wird auf die Fläche Lampe, eine Diode oder eine sonstige, geeignete

lichtemittierende Quelle handeln kann, die modu- eine geometrische Ähnlichkeit zwischen dem abgelierbar ist. Das Licht der Lichtquelle wird auf die tasteten Objekt und dem rekonstruierten Bild beSpiegelfläche 30 α' im Rücken der Spiegelfläche 30 α stehen soll, dann müssen der aktive Abtastspiegel gerichtet. Diese Spiegelfläche 30 a, die mit der Dreh- und der aktive Rckonstruktionsspiegel gleiche Winachse einen ebenso großen aber entgegengesetzten 5 kel in bezug auf eine zur Drehachse senkrechte Winkel bildet wie der Spiegel 30 a, reflektiert das Linie haben. Wenn jedoch unter gewissen Bedingun-Licht auf die Oberfläche eines Ablenkspiegels 44. gen eine Verzerrung der Szene gewünscht wird, dann Dieser Spiegel richtet das empfangene Licht auf die können der aktive Abtastspiegel und der aktive Spiegelfläche eines weiteren Spiegels 46. Ein weiteres Rekonstruktionsspiegel auch verschiedene Winkel in Linsensystem 48 richtet das vom Spiegel 46 empfan- io bezug auf eine zur Drehachse senkrechte Linie gene Licht auf das Auge eines Empfängers oder aufweisen.

Betrachters. Wenn eine Darstellung auf einer Ka- Es sei erwähnt, daß die inneren und äußeren thodenstrahlröhre erwünscht ist, kann das Signal des Spiegelflächen der prismatischen Spiegelanordung elektro-optischen Wandlers 38 einem eine Kathoden- eine der beiden folgenden Ausrichtungen haben strahlröhre enthaltenden Darstellungsgerät 50 züge- 15 können. In dem einen Fall sind die Vorder- und führt werden. Es besteht dann die Forderung, daß Rückflächen so ausgerichtet, daß sie gleiche und entdie Ablenkung des Kathodenstrahles zur Rotations- gegengesetzte Winkel mit einer zur Drehachse senkgeschwindigkeit des prismatischen Spiegels synchro- rechten Linie bilden, also keilförmig angeordnet sind, nisiert ist. Es muß nämlich die Zeit, die vom Im anderen Fall können die Vorder- und Rück-Kathodenstrahl zum Schreiben einer Linie benötigt ao flächen so ausgerichtet sein, daß diese Flächen parwird, gleich der Zeit sein, die von einer Spiegelfläche allel zueinander verlaufen und gleiche Winkel mit benötigt wird, um das Blickfeld zu überstreichen. einer zu Drehachse senkrechten Linie einschließen. Wenn gewünscht wird, mit Hilfe der dargestellten Aus der vorhergehenden Beschreibung ist zu entSpiegel 44 und 46 das rekonstruierte Bild in der nehmen, daü durch die Erfindung eine optische gleichen Richtung betrachten zu können, in der der as und mechanische Rasterabtastvorrichtung geschaffen abtastende Spiegel sieht, dann wird die innere wird, bei der die zur Abtastung dienenden Spiegel-Spiegelfläche in Phase zu der äußeren Spiegelfläche flächen eines die Form eines Polygons aufweisenden angeordnet, so daß der die Szene sehende aktive prismatischen Spiegels jeweils gegenüber den bc-Spiegel und der der Rekonstruktion dienende aktive nachbauen Spiegelflächen um einen vorgegebenen Spiegel die gleiche Winkelstellung in bezug auf eine 30 Winkel gekippt sind. Daher werden auf einem Detekzu der Drehachse senkrechte Linie einnehmen. Es tor verschiedene Zeilen einer Szene gerichtet, wenn können jedoch auch andere Beziehungen zwischen der prismatische Spiegel um seine Achse gedreht den Winkeln der aktiven Innen- und Außenspiegel wird. Das Ausgangssignal des Detektors kann zur in bezug auf eine zur Drehachse senkrechte Linie in Wiederherstellung der Szene benutzt werden, indem Übereinstimmung mit den Prinzipien der Erfindung 35 entweder von einer Kathodenstrahlröhre oder eine verwendet werden. andere Spiegelfläche des prismatischen Spiegels zur Das Zeitintervall zur Abtastung eines einzigen Betrachtung benutzt wird. Bei der Verwendung einer Bildes ist die Zeit, die für eine vollständige Um- anderen Spiegelfläche muß diese Spiegelfläche mit drehung des in F i g. 3 dargestellten prismatischen der Drehachse einen Winkel einschließen, der ebenso Spiegels benötigt wird. 40 groß ist wie der Winkel, den die abtastende Spiegel-Wenn in den Anordnungen nach den F i g. 1 bis 3 fläche mit der Drehachse bildet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

2757

Claims (3)

1 2 solche Vorrichtung bekannt, die einen mit Hilfe von Patentansprüche: Jiockeä angetriebenen, um zwei AehSen schwenk baren Spiegel aufweist Die Anwendung eines sol-

1. Vorrichtung zur Erzeugung eines optischen chen Spiegels erfordert einen erheblichen mechani-Bildes eines Blickfeldes mit einer um eine Achse 5 sehen Aufwand und führt außerdem zu heftigen drehbaren polygonalen Spiegelanordnung, deren Vibrationen, die es schwierig machen, eine solche Spiegel mit der Achse verschiedene Winkel Vorrichtung zur Beobachtung eines Blickfeldes ruhig bilden, einem elektrooptischen Wandler, der sich zn halten. Weiterhin dürfte es schwierig sein, uie im Strahlengang der aus dem Blickfeld empfan- zum Antrieb des Spiegels benötigten Einrichtungen genej und an der Spiegelanordung reflektierten io so klein zu halten, daß sie in einem frei in der Hand elektromagnetischen Energie befindet and diese haltbaren Sichtgerät, das etwa die Größe eines Fem-Energie in elektrische Signale umwandelt, einer gläses öder einer Kleinbildkamera haben sollte, mit dem Wandler gekoppelten Lichtquelle, die untergebracht werden können. Bei einem frei in der einen in Abhängigkeit von dem vom Wandler ge- Hand ί,α haltenden Gerät wurden sich auch die lieferten elektrischen Signale modulierten licht- 15 durch den Antrieb des Schwingspiegels bedingten strahl erzengt und auf die Spiegelanordnung Erschütterungen besonders nachteilig bemerkbar richtet, and einer optischen Einrichtung zur Be- machen,

trachtung des von <1p.m an der Spiegelanordnung Es ist ferner aus der schweizerischen Patentschrift

reilektierten modulierten Strahl erzeugten Bildes, 445 559 eine umlaufende, polygonale Spiegelanorddadurch gekennzeichnet, daß die poly- ao nung bekannt, die bei der aus der U^cA.-Patentschrift gonale Spiegelanordnung (30) einen Satz Außen- 2 989 643 bekannten Vorrichtung an Stelle des spiegel (30 σ) und einen Satz Innenspiegel (30 <i') Schwingspiegels Verwendung finden könnte. Die aus umfaßt, die Rücken an Rücken angeordnet sind der schweizerischen Patentschrift 445 559 bekannte und von denen der eine Satz zur Reflexion der polygonale Spiegelanordnung hat jedoch einen sehr aus dem Blickfeld einfallenden elektromagnet!- as großen Platzbedarf und eⁱ dürfte die die Spiegel traschen Energie auf den Wandler (38) und der gende Trommel auch ein erheblich«.« Trägheitsandere Satz zur Reflexion des modulierten Licht- moment haben, das bei der relativ hohen Drehzahl Strahles verwendet ist. der Trommel eine Kreiselwirkung hervorruft, die ein

2. Vorrichtung na h Anspruch 1, dadurch ge- Handhaben und ein Ausrichten einer solchen Vorkennzeichnet, daß der Wandler (38) und die 30 richtung schwierig machen dürfte.

Lichtquelle (40) derart angeordnet sind, daß die Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe

auf den Wandler (38) einfallende eleHromagne- zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschrie-

tische Energie und der modulierte Lichtstrahl benen Art so auszubilden, daß sie für ein ähnlich

von Spiegelflächen reflektiert werden, die sich wie eir Fernglas verwendbares Sichtgerät geei5.net an den entgegengesetzten Seiten des gleichen 35 ist, schwingungsfrei arbeitet und auch deren Hand

Elementes der Spiegelanordnung (30) befinden. habung durch Kreiselwirkungen nicht wesentlich gc-

3. Vorrichtung nach Anspaich 1 oder 2, da- stört wird.

durch gekennzeichnet, daß der Wandler (38) aus Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch

einer Gruppe nicht aneinander angrenzender gelöst, daß die polygonale Spiegelanordnung einen

Infrarotdetektoren und die Lichtquelle (40) ius 40 Satz Außenspiegel und einen Satz Innenspiegel um-

einer Gruppe nicht aneinander angrenzender faßt, die Rücken an Rücken angeordnet sind und

lichtemittierender Elemente besteht und das von von denen der eine Satz zur Reflexion der aus dem