DE2064242A1

DE2064242A1 - Abtastkamera

Info

Publication number: DE2064242A1
Application number: DE19702064242
Authority: DE
Inventors: Ralph Barry Rochester N Y Johnson (V St A)
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1969-12-30
Filing date: 1970-12-29
Publication date: 1971-07-08
Also published as: NL7018584A; GB1304210A; US3631248A; CA955089A; SE352175B; FR2075133A5

Description

OR-ING- D(F*t.*lNG. M. SO DPL.-PHVi. OR. OIPl.-PHVS.

HÖGER - STELLRECHT - GRiEGSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE iN STUTTGART

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21.12.1970

Texas Instruments Inc. Dallas, Terras / U.S.A.

Abtastkamera

Die Erfindung betrifft eine Abtaatkaciera mit einen als Drehspiegel ausgebildeten antreitbaren Abtastspiegel und einem optischen System im Strahlengang zwischen dem Abtastspiegel und einer Ausvverteeinrichtung fur das Abtastsignal. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einer Abtastkamera, die einen veränderlichen Schärfenbereich und einen einzigen Abtastspiegel besitzt.

Bis jetzt besitzen Abtastkameras der Art, mit der sich die vorliegende Erfindung befaßt, getrennte Horizontal- und Vertikal-Abtastspiegel. Der Horizontal-Abtaytapiegel ist dabei als regelmäßiges Polygon ausgebildet und so angeordnet,

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daß er sich rait einer geringen konstanten Winkelgescnwindigkeit dreht, um eine horizontale Abtastung des Zielgebiets durchzuführen. Der vertikale Abtastspiegel ist bisher eine ebene Oberfläche, die mit einer honen konstanten Winkelgeschwindigkeit oszilliert, um eine, vertikale Auslenkung zu erzeugen und damit einen Raster im Objektraum. Die auf den Horizontal-Abtastspiegel einfallende Strahlungsenergie wird zu dem vertikalen Abtastspiegel reflektiert und von diesem erneut zu einem feststehenden Hohlspiegel reflektiert. Der Hohlspiegel empfängt die Strahlungsenergie und bündelt sie auf einen Infrarot-Detektor. Der Detektor setzt die empfangene Strahlung in ein elektrisches Signal um, welches von einem Video-Signalkreis ausgewertet wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Abtastspiegel gegeneinander auszutauschen mit dem Ergebnis, daß der Abtastspiegel um 90° gedreht wird.

Da die Größe der beiden Abtastspiegel der bekannten Systeme für praktische Anwendungen verhältnismäßig groß 13t, müssen die beiden Abtastspiegel durch einen beachtlichen Abstand voneinander getrennt sein. Darüberhinaus ist der Objektabstand, d.h. der Schärfenbereich der Kamera im Allgemeinen auf vveniger als etv/a 3 mtr. beschränkt. Der Schärfenbereich einer Kamera ist aber die Fähigkeit des optischen Systems, einen großen Satz konjugierter Punkte zu umfassen. Ein optisches System mit einem weiten Bereich kann daher nicht nur sehr weit entfernte, sondern auch nahe Objekte durch Einstellung des optischen Systems abbilden. Die 'Tiefenschärfe einer Kamera ist andererseits gleich der Breite des Bereichs, die ein optisches System, das auf eine bestimmte Diatanz eingestellt ist, scharf abgebildet.

Ausgehend von dem oben dargestellten Stand der Technik

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lag der vorliegenden Erfindung nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Abtastkamera vorzuschlagen, die sich wesentlich kompakter bauen läßt als die bisher bekannten optischen Systeme dieser Art. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, da3 nur ein Abtastspiegel vorgesehen ist, der uc eine zu seiner Drehachse senkrechte Achse schwenkbar ist. Dabei hat es siel: als günstig erwiesen, wenn der Abtastspiegel durch einen Ilotor antreibbar ist, wenn der Abtastspiegel weiter als polygonförmiger Tragkörper mit verspiegelten Seitenflächen ausgebildet ist, insbesondere wenn er die Porm eines regelmässigen polygonförmigen Tragkcrpers mit sechseckigem Querschnitt aufweist und durch den L'otor zu einer Rotation um seine längsachse antreibbar ist. Als günstig hat sich weiter erwiesen, wenn eine Antriebsvorrichtung zum Verschwenken des Abtastspiegels um eine zu seiner Drehachse senkrechte Achse vorgesehen ist. Dabei kann die Antriebsvorrichtung zum Verschwenken des Abtastspiegels vorteilhafterweise eine Nockenscheibe und einen Hockenabta3ter umfassen, mit deren Hilfe der Abtastspiegel zu einer vorgegebenen periodischen Schwenkbewegung um seine zur Drehachse senkrechte Achse antreibbar ist.

'leiter hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das optische System die von dem Abtastspiegel kommende Strahlung gebündelt auf den als Auswerteeinrichtung dienenden Detektor ausrichtet, wobei das optische System vorteilhafterweise einen Reflektor, insbesondere einen Hohlspiegel enthält,der gemäß einer güns tigen Ausgestaltung der Erfindung die Strahlungsenergie in einem ersten Brennpunkt bündelt.

In V/eiterbiidung der Erfindung hat es sich ferner als günstig erwiesen, wenn der Reflektor einstellbar ißt, um die Brennweite zwischen dem abzutastenden Zielgebiet und dem Detektor zu verändern.

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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausfübrungsbeispielen näher erläutert und/oder sind Gegenstand der Schutzansprüche.

In der Zeichnung zeigen:

Fig.1 eine schematische Darstellung einer optischen Abtastvorrichtung gemäß der Erfindung;

P Fig.2 ein Abtastsignalmuster wie es von einem um eine

Längsachse rotierenden Abtastspiegel erzeugt wird;.

Pig.3 ein Blockschaltbild eines Systems zur Umsetzung eines Detektorsignals in eine Videoanzeige;

Fig.4 die Videoanzeige, die Eichung und die Torwellenformen des Systems gemäß Fig.3\

Fig β 5 eine perspektivische Ansicht einer Abtastkamera mit einer sechseckförmigen Spiegelfläche;

Figo6 eine Seitenansicht - teilweise in Schnitt -

der Kamera gemäß Fig.5 mit besonderer Betonung der Schwenkvorrichtung;

Fig.7 eine Draufsicht auf die Kamera gemäß Fig.5j

Fig.8 einen Schnitt längs der Linie VIII - VIII in Fig.7.

In Fig.1 sind die wesentlichen Komponenten einer Abtastkamera gezeigt, die ein gerasteites Abtastmuster eines Zielgebietes erzeugt. Die Strahlungsenergie von dem Zielgebiet fällt auf einen Abtastspiegel 10, der als vierseitiges regelmäßiges

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Polygon mit verspiegelten Oberflächen auf jeder Seite dargestellt ist. Der Abtastspiegel 10 ist so angeordnet, daß er um eine Längsachse (die X-Achse) innerhalb eines Halterahmens 12 mittels eines Motors 14 rotiert. Das Rotieren des Abtastspiegels 10 um die X-Achse hat zur ?olge, daß das Zielgebiet in einer horizontalen Richtung abgetastet wird. Die vertikale Abtastung des Zielgebietes wird durch Rotieren des Halterahmens 12 um eine Y-Achse erreicht, die senkrecht zur X-Achse ist. Um den Abtastspiegel um die Y-Achse zu drehen,verleiht ein ü-esehwindigkeitsreduzierer 16, der mit der Ausgangswelle des Motors 14 verbunden ist, einerexzentrischenNockenscheibe 18, eine langsame Drehbev/egung. Die Nockenscheibe 18 steht mit einem Nockenabtaster 20 in Eingriff, wodurch der Halterahmen veranlasst wird, um die Y-Achse oszilliert zu werden. Das Oszillieren des Halterahmens 12 um die Y-Achse veranlasst den Abtastspiegel ein Zielgebiet senkrecht abzutasten.

Die Strahlung, die auf den Abtastspiegel 10 einfällt, während dieser um seine beiden zueinander senkrechten Achsen rotiert, wird von diesem zu einem ersten Spiegel 22 reflektiert. Der erste Spiegel 22 ist ein Hohlspiegel, der die Strahlung, die er von dem Abtastspiegel 10 empfängt, zu einem Strahl bündelt, der auf einen Paltungsspiegel 24 - gerichtet ist. Die Strahlung von einem Zielgebiet wird somit von dem Abtastspiegel 10 auf einen ersten Spiegel 22 reflektiert, der die Strahlung auf den Faltungsspiegel 24 konvergiert und von dort die Strahlung auf einen Detektor 26 bündelt. Der Detektor 26 kann von der Art 3ein, die auf Strahlung im infraroten oder im sichtbaren Bereich reagiert und elektrische Signale erzeugt, die mit der Strahlungsenergie verknüpft sind, die aui" den Abtastspiegel 10 einfällt.

Die richtige Arbeitntemperatur für den Detektor 26 wird aufrecht erhalten, indem der Detektor auf dem kalten Finger eines

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Dewar-Gefäßes 28 montiert wird. Bei Benützung eines Quecksilber-Cadmium-Tellurid ;-Detektors (ein solcher Detektor wird in dem 8 .xl- bis 14 n-.-Bereich bevorzugt) ist das Dewar-Gefäß 28 mit einem flüssigen Stickstoffkühlmittel gefüllt, um die Temperatur auf einen geeigneten ,dveau zu halten.

In Pig.2 ist die Draufsicht auf eine Abtastkamera in einem Gehäuse 30 dargestellt. Die Strahlung, die in das Gehäuse 30 eintritt, folgt einem Weg, v/elcher den Abtastspiegel 10, den ersten Spiegel 22, den Faltungsspiegel 24 und den De-.tektor 26, der auf dem Dewar-Gefäß 28 montiert ist, einschließt. Die elektrischen Ausgangssignale des Detektors 26 v/erden an den Eingang eines elektronischen Video-Scnaxtkreises 32 gelegt, dessen Blockdiagramm Mg.3 zeigt.

Die Strahlungsenergie, die den Detektor 26 erreicht, moduliert die Leitfähigkeit des Detektors und hat analoge elektrische Signale zur Folge, die an einen Vorverstärker 34 angelegt werden. Der Vorverstärker 34 verstärkt das Detektorsignal auf einen Pegel, der für die Verarbeitung geeignet ist. Von dem Vorverstärker 34 v/ird das Signal zu einem Pegel-Regelverstärker 36 geleitet, wo es durch ein Tor geführt wird, um unerwünschte Informationen zu entfernen. Am Ausgang des Pegel-Regelverstärkers 36 ist ein Emitter-Folger-Pufferverstärker 38 für externe Tonbandaufzeichnungen vorgesenen, wo dies erforderlich ist. In dem Pegel-Re^elverstärker 36 wird eine kontinuierliche Verstärkungsregelung angeboten und ein Uegelrestpe^el eingeführt. Hinter dem Pegel-Re^lverstärker 36 wird das Videosignal von dem Detektor 26 wahlweise an einen inverciorenden Liniarverstärker 40 und einen nicht inverüierenden Liniarverstärker 42 angelegt. Das Ausgangssignal dieser Verstärker wird mittels eines Frontplattenschalters 44 ausgewählt j um die Anzeige eines heißen Ziels auf dem Bild» aahxrm eiηer Kathodenstrahlröhre in schwarz oder in weiß

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zu erhalten. Ein Treiberverstärker 46 verbindet die beiden Verstärker und besitzt einen Ausgang für die aufbereiteten Yideo-Signale,der mit einem Aufzeichnungsgerät (nicht dargestellt) verbindbar ist.

Um bedeutungsvolle Daten aufzuzeichnen, sollte der Video-Signalausgang des Pegel-Regelverstärkers 36 über eine konstante Bezugstemperatur verstärkt werden. Vor jeder aktiven Abtastung des Abtastspiegels 10 sieht der Detektor 26 eine auf konstanter Temperatur gehaltene Heizplatte 48 (vergl. Pig.2), die an dem Gehäuse 30 montiert ist, vor. Vor jeder aktiven Abtastung eines Zielgebiets empfängt somit der Abtastspiegel 10 zunächst einen festen Pegel von Strahlungsenergie, welcher über den ersten Spiegel 22 zu dem Detektor 26 reflektiert wird, von der Heizplatte 48. Hiermit wird der Pegel-Regelverstärker 36 am Beginn jeder Abtastung eingestellt. Die "kalte Spitze (cold spike)", die entsteht, wenn der Detektor 26· sich selbst" sieht, wird von dera Pegel-Regelverstärker 36 ferngehalten, so daß sie die Bezugstemperatur nicht stört.

In Fig.4 sind ϊί-ellenformen dargestellt, um den Zusammenhang zwischen der Einstellung eines Bezugspegels und der aktiven Abtastzeit zu beschreiben. Lediglich während der aktiven Abtastperiode zwischen den Klammerimpulsen 50 erzeugt die auf den Abtastspiegel 10 einfallende Strahlung ein ^ideo-Ausgangssignal. Die Erzeugung der Klammerimpulse 50 ist ηit der Rotation des Abtastspiegels 10 un seine Längsachse mittels eines Synciironabtasters 51 synchronisiert, der mit dem Eingang eines Synchronverstärkers 53 gekoppelt ist. Ein Ausgangssignal von dem Synchronverstärker 53 wird an einen Torgenerator 55 gelegt, dessen Ausgänge mit dem Pegel-Regelverstärker 36, einem Pufferverstärker 57 und dem Video-

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Signalaufzeichnungsgerät verbunden sind. Der Pufferverstärker 57 ist wahlfrei und wird nur benutzt, wenn eine Bandaufzeichnung benötigt wird.

Y/ährend des Betriebs rotiert der Abtastspiegel 10 um die X-Achse, um die Horizontalab- 3es Zielgebiets zu erzeugen, und wird gleichzeitig um die Y-Achse gedreht, um eine vertikale Ablenkung zu erzeugen. Die beiden Rotationsachsen des Abtastspiegels 10 erzeugen somit eine komplette Rasterabtastung des Zielgebiets. Vor dem Beginn Jeder Horizontslabtastung wird der elektronische Kreis 32 geeicht, indem die Strahlung von der Heizplatte 48 über den Abtastspiegel 10 auf den Detektor 26 gerichtet wird. Nach Beendigung dieser Bezugspegeleinstellung beginnt der aktive Abtastbereich, und die Strahlungsenergie, die in das Gehäuse 30 eintritt und auf den Abtastspiegel 10 fällt, wird mittels des ersten Spiegels 22 und des Paltungsspiegels 24 zu dem Detektor 26 reflektiert.

Während dieses aktiven Abtastbereichs rotiert der Abtastspiegel 10 mit hoher konstanter Winkelgeschwindigkeit um seine Längsachse. Zur gleichen Zeit beendigt er eine Hälfte des Oszillationszyklus von der einen Endstellung zu der anderen, und zwar mittels der exzentrischen Nockenscheibe 18. Nachdem der Abtastspiegel 10 um die X-Achse von einer Endstellung in die andere gedreht wurde, endet der aktive Abtastbereich und der Video-Ausgang des Kreises 32 wird abgetrennt. Während dieser Totzeit bringt die Nockenscheibe 18 den Abtastspiegel 10 in die Ausgangsposition zurück. Dieser Zyklus wird kontinuierlich wiederholt, um eine Video-Darstellung der Strahlungsenergie des Zielbereichs zu erzeugen.

Wenn ein Infrarotdetektor 26 benutzt wird, ist die Video-

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Darstellung ein Temperaturprofil des Zielgebiets.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen eine AusfUhrungsform der Erfindung, bei der eine sechsseitige reflektierende Struktur benutzt wird. Ein sechsseitiges Polygon mit Reflektionsflachen für Strahlungsenergie auf jeder Seite bildet einen Abtastspiegel 52. Die Rotation des Abtastspiegels 52 um eine Längsachse wird mittels eines Motors 54 erzeugt, der an der Deckplatte eines Gehäuses 56 befestigt ist. Das Gehäuse 56 ist gegenüber der Grundplatte 58 mittels aufrechter Träger 60 und 62 drehbar befestigt. Durch die drehbare Halterung des Gehäuses 56 mittels der senkrechten Träger 60 und 62 wird in Verbindung mit einer rotierenden Nockenscheibe 64 und eineia Nockenabtaster, 66 eine oszillierende Bewegung des Abtastspiegels 52 hervorgerufen, sodaß dieser ein Zielgebiet in vertikaler Richtung abtastet. Die Nockenscheibe 64 wird mittels eines Motors 68 über ein Getriebe 70 mit einer langsamen konstanten Winkelgeschwindigkeit gedreht. Somit liefert bei der vorliegenden AusfUhrungsform der Motor 54 die Drehung des Abtastspiegels 52 für die horizontale Abtastung und der Motor 68 dreht die Nockenscheibe 64, um eine vertikale Abtastung eines Zielgebiets zu erreichen.

Die Strahlungsenergie, die auf den Abtastspiegel 52 auftrifft, wird zu einem Faltungsspiegel 72 reflektiert und ferner zu einem ersten Spiegel 74· Der erste Spiegel 74 konvergiert die Energie von dem Faltungsspiegel 72 durch eine öffnung 78 in dem Faltungsspiegel zu einem primären Brennpunkt. Von den primären Brennpunkt divergiert die Strahlung und wird weiter von einem Reflektor 76 reflektiert. Von dem Reflektor 76 wird die Strahlungsenergie auf einen Infrarotdetektor 108 focuaiert (vergl.Fig. 8),und zwar mittels eines optischen Systems 80. Um den Detektor auf einer geeigneten Arbelta temperatur zu halten, isb er an

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dem kalten Pinger eines Dewar-Gefäßes 82 befestigt, .welches mit flüssigem Stickstoff gefüllt ist.

Ein wichtiges Merkmal der Abtastkamera gemäß Pig. 5 ist die einstellbare Stellung des ersten Spiegels 74. Der erste Spiegel 74 ist auf V-förmigen Schienen 84 und 86 befestigt, und zwar mittels einer Trägerbefestigung 88. Eine Justierschraube 90 mit einem mit einem Gewinde versehenen Teil positioniert die Trägerbefestigung 88 längs der Schiene und 86. Eine Einstellmutter 92 ist auf die Justierschraube 90 aufgeschraubt und der Trägerbefestigung 88 angepasst.

Durch Einstellen der Position des ersten Spiegels 74 v/erden die optischen Abtastpunkte der Abtastkamera variiert. In der in Pig.5 gezeigten Stellung fokussiert die Kamera auf eine Objektebene, die relativ nahe an dem Kameragehäuse ist. In der in gestrichelten Linien dargestellten Position wird die Objektebene konjugierter Punkte unendlich.

Zur Erzeugung einer Bezugstemperatur für den Detektor sind zwei Quellen 96 und 98 konstanter Temperatur vorgesehen, Wie bereits erläutert wird die Eichung des Detektors 108 je einmal für jede horizontale Abtastung durchgeführt. Wenn der Abtastspiegel 52 die richtige lage gegenüber den Quellen 96 und 98 während jeder horizontalen Abtastung einnimmt, dann wird die Öffnung des ersten Spiegels völlig von der Strahlung aus den Quellen 96 und 98 gefüllt. Die.von den Quellen 96 und 98 ausgesandte Strahlung wird auf den Detektor 108 gebündelt.. Das Signal von dem Detektor 108 während dieser Stellung des Abtast3piegels 52 ist der Sezugspegel für die Eichung. Die Quellen 96 und 98 werden mittels einer Heizung, die mit einer elektrischen Energiequelle in üblicher V/eise verbunden ist, auf der gewünschten Temperatur gehalten.

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Die Synchronisation der Operation des Abtastspierels 52 wird sowohl während des Eichzyklus als auch während des Abtastzyklus durch Positionssyncnronisatoren 100, 102 und 104 geregelt, die auf der Deckplatte des Gehäuses 56 montiert sind. Jeder Positionßsynchronisator enthält eine lichtempfindliche Vorrichtung, eine Lichtquelle und eine geeignete Optik für die Pojsusierung auf den Abtastspiegel 52, während dieser um. seine Längsachse rotiert. Jeder der Positionssyncnronisatoren 100, 102 und 104 liefert ein elektrisches Ausgangssignal an den Video-Kreis, damit dieser zeitlich richtig arbeitet.

Wie bereits oben erläutert, erteilt die Nockenscheibe 64 im Zusammenwirken mit dem Nockenabtaster 6b dem Abtastspiegel 52 für die Vertikalabtastung des Zielgebiets eine oszillierende Bewegung. In der in Pig.6 gezeigten Stellung befindet sich der Abtastspiegel 52 in einer Startposition, d. h. am einen Ende der Abtastbewegung. Während sich die Nockenscheibe 64 im Uhrzeigersinn dreht, wird das Gehäuse 56 entgegen dem Uhrzeigersinn um die senKrechten Träger und 62 gedreht, was zur Polge hat, daß der Abtastspiegel ί>2 langsam und mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit in eine zweite Endstellung oszilliert wird. Die nockenscheibe 64 dreht sich während der Rahmenzeit um etwa 324°. Wänrend der letzten 36° der Rotation der Nockenscheibe 64 wird das Gehäuse 56 in seine Startposition zurückgeführt. Diese Rückführung des Abtastspiegels 52 wird durch das Profil 106 der Nockenscheibe 64 gesteuert.

Die Betriebsweise des in Pig. 5 dargestellten Systems ist im wesentlichen die gleiche wie die des zuvor beschriebenen Systems. Die Quellen 96 und 98 konstanter Temperatur stellen ein Mittel zur Eichung des elektronischen Schaltkreises dar, der der Darstellung der Modulation der Leitfähigkeit des

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Detektors dient» Zeitsignale zur Synchronssation der Operation des Abtastspiegels 52 werden von den Positionssynchronisatoren 100, 102 und 104 geliefert. Nachdem die Kamera in Betrieb genommen ist, richtet ein Operateur die Position der Träger-befestigung 88 aus,und zwar in Abhängigkeit von der Lage des Zielgebiets bezüglich des ersten Spiegels 74· Y/ährend des Abtastzyklus der Kamera wird eine Video-Darstellung der Strahlungsenergie des .Zielgebietes gegeben. Bei Benutzung eines Infrarotdetektors wie z.B. eines Quecksil.ber-Cadmium-Tellurid .-Detektors ist die Video-Darstellung ein Temperaturprofil des Ziels.

In Pig. 8 ist in den Einzelheiten der Reflektor 76 gezeigt sowie das optische System 80 zur Bündelung der Strahlungsenergie auf einer Detektor 108, der auf dem kalten Pinger des Dewar-Gefäßes 82 befestigt ist. Der Reflektor 76 ist auf einem Zapfen 110 befestigt und wird von einer Klammer 112 gehalten. Drei Stellschrauben 114, die durch die Klammer 112 hindurchgeschraubt sind und an dem Zapfen 110 anliegen, drehen den Reflektor 76,um die Strahlungsenergie von dem ersten Spiegel 74 zu dem optischen System 80 zu richten. Das optische System .80 enthält eine Linse 116 und eine Linse 118 zur Bündelung der Energie auf den Detektor 108.

Von Bedeutung in der Abtastkamera der Pig.5 ist die optische Anordnung,die den ersten Spiegel 74 und die Linsen 116 und 118 umfasst. Durch genaues Ausrichten dieser Komponenten und Benutzung einer bevorzugten Konfiguration ist das Ge-

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sichtsfeld der Abtastkamera über den aktiven Bereich/verdunkelt. Wie zuvor erklärt, konvergiert der erste Spiegel 74 die Strahlung von dem Abtastspiegel 52 zu einem ersten Brennpunkt bei dem Paltspiegel 72» Dieser Brennpunkt wird durch die Linsen 116 und 118 zu dem Detektor 108 übertrafen. Auf diese Weise wird der Verlust der optischen Apertur der Kamera zu einem I.Iinimum gemacht. Tatsächlich geben die Linsen 116 und 118 den primären Brennpunkt an den Detektor 10β

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weiter, um von diesem ein maximales Ansprechen zu erhalten.

Die Parameter eines optischen Systems für eine Abtasteinrichtung des beschriebenen T-yps sind unten in Tabelle I wiedergegeben. Die Werte basieren auf der Bedingung, daß die Linse 118 auf einer Temperatur von 77° K. gehalten wird. Der Abstand zwischen den Linsen 116 und 118 ist in der Größenordnung von 0,915 cm mit einer rückwärtigen Brennweite von 0,38 cm. Der Abstand zwischen dem ersten Spiegel 74 und der Linse 118 einschl. des Abstandes zu und von dem Reflektor 76 ist in der Größenordnung von 26 cm.

Tabelle I
(Optisches System)·

Element	Type	Radius,cm	,5 -	ikonische	Dicke,	Material
				Konstante	cm
erster	hyperboli	^-43		-1,4953		PYREX
Spiegel	scher		,6*
74	Spiegel ;		,72**
Linse	sphärisch	~i 11	,19*		0,526	Germanium
116		~» 4	,439**
Linse	sphärisch \	r* 1		1,07	Germanium
116	1	rJ 0

+)Radius der dem Faltungsspiegel 72 zugewandten Linsenseite ++)Radius der dem Faltungsspiegel 72 abgewandten Seite der Linse,

Ee hat sich herausgestellt, daß ein optisches System in einer Abtastkamera mit den oben angegebenen Parametern ein Gesichtsfeld besitzt, v/elches größer als 0,5° ist und dessen Auflösung besser als 0,75 Milliradiariten ist. Die Einstellweite reicht von 0,7 m bis unendlich, wobei die Fokus- eierung durch Veränderung der Stellung des ersten Spiegels 74 erreicht wird, d.,h. duroh Änderung des Abstandes zwi- •oh«n den «raten Spiegel und der Linse 116. Die rückwärtige

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Brennweite bleibt dabei jedoch konstant. Das effektive Brennweitenverhältnis (f) des Systems ist 1,1 und die Brennweite beträgt 10,16 cm.

Obwohl lediglich Quecksilber-Cadnnum-Tellurid .-Detektoren im -Zusammenhang mit den Kameras gemäß !ig. 1 und 5 besprochen wurden, können auch andere Halbleiterdetektoren wie 2. B. Quecksilber-Germanium- oder pyroelektrisch^ Detektoren benutzt werden. Die Empfindlichkeit von Quecksilber-Cadium-Tellurid -Detektoren für Wellenlängen von 8 bis 12 ji ist geringfügig besser als die der Quersilber-Germanium-Detektoren. Für einige Anwendungsfälle kann es jedoch günstig sein, Quecksilber-Germanium-Detektoren zu verwenden.

Weiterhin kann der Abtastspiegel statt als vier- oder sechsseitiges regelmäßiges Polygon in Form eines anderen regelmäßigen Polygons ausgebildet sein. Z. B. könnte eine achtseitige Struktur als Abtastspiegel vorgesehen werden. Die Gesamtgröße der Kamera wird jedoch dadurch bedeutend vergrößert.

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Claims

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Patentansprüche

1. Abtastkamera mit einem als Drehspiegel ausgebildeten antreibbaren Abtastspiegel und einem optischen System im Strahlengang zwischen dem Abtastspiegel und einor Auswerteinrichtung für das Abtastsignal, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastspiegel um eine zu seiner Drehachse (X-Achse) senkrechte Achse (Y-Achse) schwenkbar ist.

2. Abtastkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastspiegel (10) durch einen ilotor (H) antreiboar ist.

3. Abtastkamera nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastspiegel (10) als polygonförmiger Tragkörper mit verspiegelten Seitenflächen ausgebildet ist.

4. Abtastkamera nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper ein regelmäßiger polygonförmiger Tragkörper mit sechseckigem Querschnitt ist.

5. Abtastkamera nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der als Abtastspiegel (10) dienende ρ ο Iygonförmige Tragkörper mit verspiegelten Seitenflächen durch den Motor (14) zu einer Rotation um seine Längsachse (X-Achse) antreibbar ist.

6. Abtastkamera nach Anspruch 1 bis 5_f dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebsvorrichtung (16, 18, 20) zum Verschwenken des Abtastspiegels um eine zu seiner Drehachse (X-Achse) senkrechte Achse (Y-Achse) vorgesehen ist.

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7. Abtastkamera nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (16, 18, 20) zum Verschwenken des Abtastspiegels (10) eine Nockenscheibe (18) und einenNockenabtaster (20) umfasst, mit deren Hilfe der Abtastspiegel (10) zu einer vorgegebenen periodischen Schwenkbewegung um eine zu seiner Drehachse (X-Achse) senkrechte . Achse (Y-Achse) antreibbar ist.

8. Abtastkamera nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreh- und die Schwenkbewegung des Abtastspiegels (10) derart aufeinander abgestimmt sind, daß ein vorgegebenes Zielgebiet abtastbar ist.

9« Abtastkamera nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteinrichtung ein Detektor (26) ist, dessen Ausgangssignal mit der auf ihn einfallenden Strahlungsenergie schwankt.

10. Abtastkamera nach Anspruch 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß das optische System die von dem Abtastspiegel (10) kommende Strahlung gebündelt auf den Detektor (26) ausricntet.

ο Abtastkamera nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System einen Reflektor (22, 74) enthält.

12. Abtastkamera nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (22, 74) ein Hohlspiegel ist.

13· Abtastkamera nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der als Hohlspiegel ausgebildete Reflektor (22, 74) die Strahlungsenergie in einem ersten Brennpunkt bündelt.

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14. Abta3tkamera nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der als Hohlspiegel ausgebildete Reflektor (22, 74) ein Hyperbolischer Spiegel ist.

15. Abtastkamera nach Anspruch 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (74) einstellbar ist, um die Brennweite zv/ischen dem abzutastenden Zielgebiet und dem Detektor (26) zu verändern.

16· Abtastkamera nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System ein linsensystem enthält.

17· Abtastkamera nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System zwei sphärische Linsen (116, 118) enthält.

18. Abtastkamera nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die linsen (116, 118) aus Germanium bestehen.

19. Abtastkamera nach Anspruch 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsensystem die von dem ersten Brennpunkt ausgehende divergierende Strahlung auf den Detektor (108) bündelt.

20· Abtastkamera nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das effektive Brennweitenverhältnis des konvergierenden Spiegels in dem Linsensystem (f) »1,1 ist.

21. Abtaatkamera nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, . daß die Brennweite des Systems in der Größenordnung von 10,16 cm liegt.

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22. Abtastkamera nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Eichfläche (48) vorgesehen ist, die auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten wird und dem Detektor (26) über den Abtastspiegel (10) ein Eichsignal liefert.

23ο Abtastkamera nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (26) auf Strahlung, im Infrarotbereich anspricht.

24. Abtastkamera nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (26) ein Quecksilber-Cadmium-Tellurid Detektor ist.

25. Abtastkamera nach Anspruch 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (26) auf einer Kühlfläche konstanter Temperatur befestigt ist.

26. Abtastkamera nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen elektrischen Schaltkreis zur Auswertung der von dem Detektor (26) gelieferten Signale enthält.

27. Abtastkamera nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Schaltkreis (Fig. 3) mittels Synchronisatoren (100, 102, 104) derart r:.it den Bewegungen des Abtastspiegels (10) synchronisierbar ist, daß Zeiten für die Eichung, für die Auswertung der Abtastsignale und für die Unterdrückung unerwünschter Signale einstellbar sind.

BAD ORIGINAL 109828/1343

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