DE2110921A1

DE2110921A1 - Device for scanning a line of an object or for shifting an image

Info

Publication number: DE2110921A1
Application number: DE19712110921
Authority: DE
Inventors: Hasso Graesslein
Original assignee: Eltro GmbH and Co
Current assignee: Eltro GmbH and Co
Priority date: 1971-03-08
Filing date: 1971-03-08
Publication date: 1972-09-14

Description

Vorrichtung zum Abtasten einer Zeile eines Objekts oder zum Verschieben eines Bildes Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtasten einer Zeile eines Objektes oder zum Verschieben eines Bildes mit Hilfe von im konvergenten Strahlengang angeordneten Spiegeln. Device for scanning a line of an object or for moving of an image The present invention relates to an apparatus for scanning a Line of an object or to move an image with the help of the convergent Beam path arranged mirrors.

Es sind bereits Abtastvorrichtungen bekannt, insbesondere für die Aufnahme von IR-Bildern, bei denen mittels eines im konvergenten Strahlengang angeordneten kippbaren Spiegels eine Zeile eines Objektes nach der andern abgetastet wird und die 53 ermittelten Informationen an eine Empfangszelle gegeben werden, die sie wiederum in Form von elektrischen Signalen an das Wiedergabegerät weiterleitet. Es ist jedoch sehr schwierig, im konvergenten Strahlengang eine aberrationsfreie Abtastung des Obåektes-bzw. Verschiebung eines Bildes vorzunehmen, wenn die Depfangszelle bzw. die Bildaufnahmeröhre dabei ihre Lage nicht verändern soll.There are already known scanning devices, especially for Recording of IR images, in which by means of a arranged in the convergent beam path tiltable mirror one line of an object is scanned after the other and the 53 determined information is given to a receiving cell, which in turn in the form of electrical signals to the playback device. However, it is very difficult, aberration-free scanning of the in the convergent beam path Obåektes or. To move an image when the Depfangszelle resp. the image pickup tube should not change its position.

So wird z.B. in der USA-Patentschrift 2,653,185 eine Abtastvorrichtung beschrieben, bei der der Spiegel eine Art Uaumelbewegung ausführt, die durch Kippbewegungen des Spiegels in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Ebenen verursacht wird. Für jede abzutastende Zeile muß der Spiegel eine Kippbewegung ausführen. Da diese Kippbewegung im konvergenten Strahlengang erfolgt, bilden die von der Empfangszelle gesehenen Bildpunkte eine gekrümmte Pl.äche, die sich von der Bildebene des Aufnahmeobjektivs mit größer werdendem Schwenkwinkel immer weiter entfernt. Hierdurch entsteht eine Verzeichnung (Unschärfe) des Bildes, Xdie die Bildwiedergabe ungunstig beeinflußt.For example, in U.S. Patent 2,653,185, a scanning device is used described, in which the mirror executes a kind of wobbling movement caused by tilting movements of the mirror is caused in two mutually perpendicular planes. For the mirror must perform a tilting movement for each line to be scanned. Because this tilting movement takes place in the convergent beam path, form those seen by the receiving cell Image points a curved plane that extends from the image plane of the taking lens farther and farther away as the swivel angle increases. This creates a Distortion (blurring) of the image that adversely affects the image reproduction.

Auf die Anordnung des Abtastspiegels im konvergenten Strahlengang kann abor dann nicht verzichtet werden, wenn hohe Abtasi;-frequenzen gefordert werden, deh. wenn mittels der Vorrichtung ein möglichst flimmerfreies Bild gewonnen werden soll. Der die Zeilenfrequenz liefernde Spiegel maß dann möglichst klein sein, damit durch sein geringes Gewicht hohe Abtastgeschwindig keiten ermöglicht werden. Aus diesem Grunde muß er sich im konvergenten Strahlengang befinden.The arrangement of the scanning mirror in the convergent beam path but cannot be dispensed with if there are high abbot frequencies required be, deh. if an image that is as flicker-free as possible is obtained by means of the device shall be. The mirror supplying the line frequency then measured as small as possible, so that its low weight enables high scanning speeds. For this reason it must be in the convergent beam path.

Bei einer großen Anzahl von Abtatvorrichtiingen ist diese Bedingung nicht erfüllt, da die Abtastung des Objektes entweder durch -eine Schwenkspiegel erfolgt, der vor dem Aufnahme-Objektiv angeordnet ist, wie z.B. in der deutschen Offenlegungsschrift 1 537 103 dargestellt, oder durch Spiegelelemente, die sich in einem von Zwischenobjektiven erzeugten parallelen Strahlengang befinden, wie es die deutsche Patentschrift 675 365 offenbart.In the case of a large number of dispensers, this condition is necessary not fulfilled, because the object is scanned either by a swivel mirror takes place, which is arranged in front of the recording lens, such as in the German Offenlegungsschrift 1 537 103 represented, or by mirror elements that are are in a parallel beam path generated by intermediate lenses, such as it discloses the German patent specification 675 365.

Es sind auch bereits Abtastvorrichtungen bekannt, bei denen aie durch die Anordnung des Abtastspiegels im konvergenten Strahlengang bedingte Verzeichnung des Bildes entweder ganz aufgehoben oder wenigstens auf ein mit der Genauigkeit der Bildwiedergabe verträgliches Maß eingesahränkt ist.There are also scanning devices are already known in which aie by the arrangement of the scanning mirror in the convergent beam path caused distortion of the picture either completely canceled or at least with precision the image reproduction is restricted to an acceptable level.

So wird in der belgischen Patentschrift 738.160 eine Abtastvorrichtung für die Aufnahme von Wärmebildern beschrieben, bei der eine Reihe von Spiegeln am inneren Umfang einer rotierenden Trommel angebracht ist, wobei jeder Spiegel beim Durchlaufen des konverenten Strahlenganges eine Schwenkbewegung ausführt, die dem Abtasten einer Zeile entspricht. Je zwei nebeneinanderliegende Spiegel bilden den gleichen Wirlçel miteinander, und alle Spiegel müssen sehr sorgfältig ajustiert sein, um eine genaue Zeilenabtastung zu gewährleisten.So in the Belgian patent 738.160 a scanning device for taking thermal images with a series of mirrors on inner circumference of a rotating drum is attached, each mirror at Running through the convergent beam path executes a pivoting movement that the Scanning corresponds to one line. Two mirrors next to each other form the same vortices with each other, and all mirrors must be adjusted very carefully to ensure accurate line scanning.

Auch der USA-Patentschrift 503,493 liegt die Aufgabe zugrunde, die Bewegung des Bildpunktes auf einer um die Schwenkachse des Abtastspiegels gekrüm:nten Fläche auszugleichen, wozu hier ebenfalls eine rotierende Spiegeltrommel vorgeschlagen wird.The US patent 503,493 is based on the object Movement of the image point on a curved axis around the pivot axis of the scanning mirror To compensate for the area, for which a rotating mirror drum is also proposed here will.

Anstelle einer sonst häufig verwendeten Feldlinse, die das Ausmaß der Verzeichnung noch vergrößern wurde, ist ferner e ne feststehende konkave Spiegelfläche vorgesehen, die in Richtung der Abtasthewegung ier Spiegeltrommel gekrümmt ist.Instead of an otherwise frequently used field lens, the extent the distortion was increased, there is also a fixed concave mirror surface provided, which is curved in the direction of the scanning ier mirror drum.

Schließlica sei noch die USA-PatelltschIift 3,15,723- erwähnt, bei der die Abtastung eines Objektes ebenfalls mittels einer im konvergaton Strahlengang angeordneten rotierenden trommel erfolgt, in deren Inneren eine Vielzahl von Spiegelflächen angebracht ist Auch hier ist für eine gute Bildwiedergabe die genaue Justierung der Spiegel Voraussetzung.Closely the USA-PatelltschIift 3,15,723- should be mentioned the scanning of an object also by means of a convergaton beam path arranged rotating drum takes place, inside a plurality of mirror surfaces It is also appropriate to make precise adjustments here for good image reproduction the mirror requirement.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Lrt anzugeben, die eine aberrationsfreie Abbildung eines Objektes bzw. Verschiebung eines Bildes ohne technisch aufwendige Mittel ermöglicht.The present invention has the task of providing a device specify the Lrt described above, which is an aberration-free image of a Object or displacement of an image allows without technically complex means.

Die Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch zwei schwenkbar gelagerte Umlenkspiegel, die durch ein Gestänge derart miteinander verbunden sind, daß sie beim Verschieben des Gestänges mittels einee geeigneten Antriebselementes um in Richtung und Betrag gleiche Winkel geschwenkt werden.The solution to this problem is characterized by two pivotable mounted deflecting mirrors, which are connected to one another by a linkage, that they move the linkage by means of a suitable drive element be pivoted by the same angle in the direction and amount.

Ein von einem Objektiv kommendes Strahlenbündel trifft nacheinander auf die beiden Spiegel und wird won diesen derart umgelenkt, daß es auf eine feststehende Empfangsmelle oder Bildaufnahmeröhre fällt. Die Spiegel führen eine von der Bewegung des Gestänges abhängige Schwenkung um einen in Richtung und Größe genau gleichen W nkelbetrag aus, wobei eine Zeile des Objektes abgetastet wird und die einzelnen Punkte der Zeile stet;s auf denselben Punkt der Emfangszelle abgebildet werden. Soll die Vorrichtung als Bildverschiebungseinrichtung verwendet werden, so wird durch Verändern der Winkelstellung der beiden Spiegel eine Verschiebung des Bildes in der Bildebene bewirkt.A bundle of rays coming from an objective hits one after the other on the two mirrors and this is deflected so that it is on a fixed Receiving cell or image pick-up tube falls. The mirrors guide one from the movement the linkage-dependent pivoting about exactly the same in direction and size Angle amount, whereby a line of the object is scanned and the individual Points of the line continuously; s are mapped to the same point of the receiving cell. If the device is to be used as an image shifting device, then by changing the angular position of the two mirrors a shift of the image causes in the image plane.

Die Stellung der beiden Spiegel zueinander kann beliebig gewählt werden; sie können beispielsweise parallel oder im rechten Winkel zueinander angeordnet. sein. Es kommt nur darauf an, daß sie jeweils um den gleichen Betrag und in der gleichen Richtung geschwenkt werden.The position of the two mirrors to one another can be chosen as desired; they can, for example, be arranged parallel or at right angles to one another. be. It just depends that they are each by the same amount and in the be swiveled in the same direction.

Die Verbindung der Spiegel mit dem Gestänge ist ebenfalls in verschiedenen Variationen möglich. So können die Spiegel um eine in der Spiegel ebene liegende Achse schwenkbar gelagert sein, und die Verbindung zwischen den Spiegeln und dem Gestänge wird mit; Gelenken bewerkstelligt, die außerhalb der Schasenxachsen an den Spiegeln angreifen. Es kann aber auch zwischen das Gestänge und jeden Spiegel ein weiteres Gestänge geschaltet sein, das jeweils mit einem der Spiegel und einem Ende des ersten Gestänges gelenkig'verbunden ist.The connection of the mirrors with the linkage is also different Variations possible. So the mirror can be arranged around a plane lying in the mirror Axis can be pivoted, and the connection between the mirrors and the Linkage is with; Joints accomplished that are outside the Schasenxachsen attack the mirror. But it can also be between the linkage and each mirror can be connected to another linkage, each with one of the Mirror and one end of the first linkage is articulated.

Der Antrieb des Gestänges kann vorteilhaft nach Art eines Kurbelbetriebes durch einen Motor mit Exzenterscheibe erfolgen.The linkage can advantageously be driven in the manner of a crank operation by a motor with an eccentric disc.

Der gesamte Aufbau der Vorrichtung ist einfach und robust und läßt eine hohe aMtastgeschwindigkeit zu, die wiederum eine große Zeilenfrequenz zur Folge hat. Schwierige Justagearbeiten sind nicht eriorderlich, Außerdem sind die Transmissionsverluste sehr gering, da die Aufnahmeoptik nur ein Objektiv enthält.The entire construction of the device is simple and robust and leaves a high scanning speed, which in turn results in a high line frequency Has. Difficult adjustment work is not necessary, there are also transmission losses very low, as the optical system only contains one lens.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt und zwar zeigen die Fig. 1 eine Abtastvorrichtung mit parallel zueinander angeordneten Umlenkspiegeln und die Fig. 2 eine Abtastvorrichtung mit rechtwinklig zueinander angeordneten. Spiegeln sowie die Fig. 3-6 die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung.In the drawing, two exemplary embodiments of the device are shown in FIG of the invention shown schematically, namely Fig. 1 shows a scanning device with deflecting mirrors arranged parallel to one another, and FIG. 2 shows a scanning device with arranged at right angles to each other. Mirror as well as Figs. 3-6 the mode of operation the device according to the invention.

Die Fig. 1 läßt ein Objektiv l erkennen, das für spezielle Zwecke korrigiert ist. Ein von dem Objektiv 1 aufgenommenes Strahlenbündel wird auf einen Punkt 2 einer Empfangszelle 3 abgebildet, nachdem es durch zwei parallel zueinander angeordnete Spiegel 4 und 5 zwei Umlenkungen erfahren hat. Jeder Spiegel ist um eine in der Spiegel ebene liegende Achse 6 bzw. 7 schwenkbar gelagert. Die beiden Spiegel 4 und 5 sind durch ein Gestänge 8 miteinander verbunden, wobei das Gestänge mittels eines Gelenkes 9 an dem Spiegel 4 und mittels eines Gelenkes 10 an dem Spiegel 5 befestigt ist. Uber ein aus einer Schtabstange 11 und einer Exzenterscheibe 12 bestehendes KurbelgetrIebe wird das Gestänge 8 von einem Motor 13 angetrieben, wodurch auch die Spiegel 4 und 5 Schwenkbewegungen ausfünren.Fig. 1 reveals a lens l for special purposes is corrected. A bundle of rays recorded by the objective 1 is directed to a Point 2 of a receiving cell 3 mapped after going through two parallel to each other arranged mirror 4 and 5 has experienced two deflections. Every mirror is up a plane lying in the mirror axis 6 and 7 pivotally mounted. The two Mirrors 4 and 5 are connected to one another by a linkage 8, the linkage by means of a hinge 9 on the mirror 4 and by means of a hinge 10 on the mirror 5 is attached. Via a rod 11 and an eccentric disk 12 existing crank mechanism, the linkage 8 is driven by a motor 13, whereby also perform the mirrors 4 and 5 swivel movements.

Da die Spiegel 4 und 5 durch das Gestänge 8 aneinander gekoppelt sind, sind ihre Schwenkbewegungen i Richtung und Winkelbetrag genau gleich groß. Während einer «.chweXcbewegung der beiden Spiegel wird eine Zeile eines aufnehmenden oder zu unterscchenden Objektes abgetastet und im Punkt 2 der zDmpfaigszelle 3 abgebildet.Since the mirrors 4 and 5 are coupled to one another by the linkage 8, their swivel movements i direction and angular amount are exactly the same. While A "swaying movement of the two mirrors becomes a line of a receiving or The object to be examined is scanned and imaged in point 2 of the zDmpfaigszelle 3.

Das in der Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß die beiden Spiegel 4 und 5 im rechten Winkel zueinander angeordnet und daß zwischen das Gestänge 8 und die beiden Spiegel 4 und 5 zwei weitere Gestänge 14 und 15 geschaltet sind. (Gleiche Gegenstände sind in den beiden Figuren mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.) Die beiden Gestänge 14 und 15, die mit dem Gestänge 8 durch Gelenke 16 und 17 verbunden sind, greifen bei den Spiegeln 4 und 5 in Nähe der Achsen 6 und 7 an, so daß die Spiegel nur kleine Schwenkbewegungen ausführen können.The embodiment shown in FIG. 2 differs of the first embodiment in that the two mirrors 4 and 5 in the right Angle arranged to each other and that between the linkage 8 and the two mirrors 4 and 5 two further linkages 14 and 15 are connected. (Same items are denoted by the same reference numerals in the two figures.) The two linkages 14 and 15, which are connected to the linkage 8 by joints 16 and 17, grip at mirrors 4 and 5 near axes 6 and 7, so that the mirrors are only small Can perform swivel movements.

Eine Gegenüberstellung der Fig. 3 und 4 zeigt, wie die bei Vorhandensein nur eines Kippspiegels (Fig. 3) durch den gippvorgang auftretende Verzeichnung durch die Verwendung eines zweiten Kippspiegels (Fig. 4) beseitigt wird; d.h. die Bildpunkte liegen hier in einer Ebene.A comparison of FIGS. 3 and 4 shows how that is when present only one tilting mirror (Fig. 3) caused by the tilting process distortion the use of a second tilting mirror (Fig. 4) is eliminated; i.e. the pixels lie in one plane here.

Die Fig. 5 und 6 lassen erkennen, daß bei einer Vorrichtung mit zwei Kippspiegeln (Fig. 6) die Abbildurs zweier verschiedener Objektpunkte in einem Punkt (Punkt 2) erfolgt, während bei der Zeilenabtastung durch nur einen Spiegel (Fig. 5) eine Aberration auftritt.5 and 6 show that in a device with two Tilting mirrors (Fig. 6) the image of two different object points in one point (Point 2) takes place, while with the line scanning by only one mirror (Fig. 5) an aberration occurs.

- Patentansprüche - - patent claims -

Claims

Claims 1. Device for scanning a line of an object or to move an image with the help of arranged in the convergent beam path Mirror n, characterized by two pivotably mounted deflecting mirrors (4, 5) which-through a linkage (a) are connected to each other in such a way that they are moved when the Linkage (8) by means of a suitable drive element in direction and amount equal angles are pivoted1 2. Device according to claim 1, characterized in that that the two deflection mirrors (4, 5) are arranged parallel to one another.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the two Deflection mirrors (4, 5) are arranged at right angles to one another.

4. Apparatus according to claim 1, 2 or 3; characterized, that the mirror (4, 5) can be pivoted about an axis (6 or 7) lying plane in the mirror are stored and that the linkage (8) on the two mirrors (4,5) outside this Axes is hinged.

5. Apparatus according to claim 1, 2 or 3, characterized in that between the two mirrors (4, 5) and the rod (8) two further rods (14, 15) are connected, which the two ends of the first linkage (8) each with a the mirrors (4 or 5) articulately connect.

6. Apparatus according to claim 1, characterized in that the linkage (8) in motion by an eccentric disc t12) driven by a motor (13) is set.

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