DE2218270A1

DE2218270A1 - ARRANGEMENT FOR IMAGE SCANNING

Info

Publication number: DE2218270A1
Application number: DE19722218270
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Elektro Optik GmbH and Co KG
Current assignee: Elektro Optik GmbH and Co KG
Priority date: 1972-04-15
Filing date: 1972-04-15
Publication date: 1973-10-31

Description

Anordnung zur Bildabtastung Die crfindun betrifft eine Anordnung zur Bildabtastung mit zwei Freiheitsgraden, bei der das Bildfeld in einer kombination von polarer und linearer Ablenkung abgetastet wird. Image Sampling Arrangement The crfindun relates to an arrangement for image scanning with two degrees of freedom, in which the image field in a combination of polar and linear deflection is scanned.

Die erfindungsgemäße Anordnung besteht aus einer Reversionsoptik zur Erzeugung der Bilddrehung (polare Abtastung) und aus einem p'oly,gonalen Prisma zur linearen Ablenkung (kartesische Abtastung).The arrangement according to the invention consists of reversing optics for Generation of the image rotation (polar scanning) and from a poly, gonal prism for linear deflection (Cartesian scanning).

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel. Die einfallende Stralllung wird vom Objektiv gesammelt. Im konvergenten Strahlengang befindet sich zunächst die Reversionsoptik (in dem aufgeführten Beispiel ein Schmidt-Pechan Prisma) und dann das polygonale Prisma.Fig. 1 shows an embodiment. The incident radiation becomes collected by the lens. In the convergent beam path there is initially the Reversion optics (in the example shown, a Schmidt-Pechan prism) and then the polygonal prism.

Die Vorteile einer solchen Anordnung lassen sich besonders gut erkennen im Hinblick auf die Verwendung in ei nem optischen Tracker.The advantages of such an arrangement can be seen particularly well with regard to use in an optical tracker.

Bei Trackern, die mit zentrischen Zerhackerscheiben arzeiten, wird das für die Nachführung notwendige Fehlersignal direkt im optischen Sensor erzeugt Bei erfolgreicher Nachführung strebt infolgedessen das Signal geen Null, wenn sich das Ziel auf der optischen Achse befindet. er Nachteil ist leicht zu ersehen: die Steuerungslogik kann schwer zwischen den Situationen "kein Ziel im Bildfeld des Sensors" und "Ziel in der optischen Achse unterscheiden.For trackers that work with centric chopper disks, the error signal required for tracking is generated directly in the optical sensor If the tracking is successful, the signal tends to geen zero if the target is on the optical axis. The disadvantage is easy to see: the Control logic can be difficult between the situations "no target in the field of view of the Distinguish between sensors "and" target in the optical axis.

Auch bei Sensoren der zweiten Generation, die mittels einer polaren Bildfeldabtastung durch .ultielementendeteirtoren arbeiten, bleibt dieses Problem ungelöste Grundsätzlich, wo immer das Felllersiganl für den Regelkreis der Nachführung im Sensor erzeugt wird, bleibt der oben beschriebene Nachteil erhalten.This also applies to second-generation sensors that use a polar Field scanning through multi-element detectors work, this problem remains unsolved Basically, wherever the Felllersiganl for the control loop the tracking is generated in the sensor, the disadvantage described above remains.

Bei Verwendung der erEindungsmä,«gen Anordnung erhält man eine Modulation der Zielstrahlung in dem gesamten Bildfeld des optischen Systems und für den Fall eines Zieles auf der optischen Achse wird eine bestimmte, vorher genau definierte iiiodulations frequenz erzeugt.If the inventive arrangement is used, a modulation is obtained the target radiation in the entire image field of the optical system and for the case of a target on the optical axis becomes a certain, previously precisely defined iiiodulation frequency generated.

In dieser Weise wird ein Signal immer erzeugt, sobald ein Ziel sich im Bildfeld befindet: die Aufgabe der Bildung eines Fehlersignals für die Nachführung ist der Steuerungselektronik überlassen.In this way a signal is always generated as soon as a target is reached is in the image field: the task of generating an error signal for tracking is left to the control electronics.

Selbstverständlich ist das Verfahr n in einem weiten Spektralbereich verwendbar, vom sichtbaren bis zum fernen Infrarot.Of course, the method n is in a wide spectral range usable, from visible to far infrared.

Die jeweils günstigste Anordnung des polygonalen Prismas genauso wie das günstigste Verhältnis zwischen Roationsfrequenz und Frequenz der linearen Abtastung können für jedes System mit geringem Aufwand errechnet werden.The most favorable arrangement of the polygonal prism as well as the most favorable relationship between the rotational frequency and the frequency of the linear sampling can be calculated for every system with little effort.

Weitere Vorteile bringt die erfindungsmäßige Anordnung bei Verwendung in passiven Überwachungsgeräten.The arrangement according to the invention brings further advantages when used in passive monitoring devices.

Bei Betrachtung eines solchen Überwachungsgerätes stellt man gleich fest, daß die erste Forderung an das Gerät die Überwachung des gesamten Horizontes ist, d.h. ein Azimuthabtastbereich von 3600. Das kann nur mit einem rotierenden (;erät erreicht werden: Fig. 2 zeigt eine Prinzipskizze der optischen Anordnung Und des entsprechnnden Abtastverfahrens.When looking at such a monitoring device, one equates states that the first requirement of the device is the monitoring of the entire horizon , i.e. an azimuth scanning range of 3600. This can only be done with a rotating (; erät can be achieved: Fig. 2 shows a schematic diagram of the optical arrangement And the corresponding scanning method.

eekanntiicli erzeugt eine Anordnung mit einem drehbaren Objektiv einen sogenannten Bildsturz (Cfr. König-Köhler, Die Fernrohre und Entfernungsmesser, Springer Verlag 1959) d.h eine Drehung des Bildes in der Bildebene um die Bildmitte.eekanntiicli an arrangement with a rotatable lens produces one so-called Bildsturz (Cfr. König-Koehler, Die Fernrohre und Rangmesser, Springer Verlag 1959) i.e. a rotation of the picture in the picture plane around the center of the picture.

Dieser Bildsturz muß kompensiert werden wenn man die Vorteile genießen will, die damit verbunden sind, daß der Detektor, die dazugehörende hochempfindliche Elektronik und die eventuelle Kühlanlage für den Detektor nicht mitgedreht zu werden brauchen.This image fall must be compensated for if you enjoy the benefits wants that are associated with the fact that the detector, the associated highly sensitive Electronics and the possible cooling system for the detector not to be rotated to need.

Die allgemeine Lösung dieses Problems besteht darin daß mit einem lurendeprisma (cfr. König Köhler, zitiertes Werk, S. 44) eine gegenläufige Drehung erzeugt wird, Solche Systeme werden bei Rundblickfernrohren und Geschützzielfernrohren verwendet, sind aber für ein Gerät, wie es hier der Fall ist, indiskutabel, da in den bekannten Anordnungen nur geringe Öffnungsverhältnisse erreicht werden, was in unserem Falle die Empfindlich keit unerträglich reduzieren würde.The general solution to this problem is that with a lurendeprisma (cfr. König Koehler, quoted work, p. 44) an opposite rotation Such systems are used in panorama telescopes and gun riflescopes are used, but are out of the question for a device as is the case here, since in the known arrangements only small opening ratios can be achieved what in our case the sensitivity would be unbearably reduced.

Bei Verwendung einer erfindungsmäßigen Anordnung wird der Bildsturz durch die Reversionsoptik kompensiert, die mit einer Drehaeschwindiakeit halb so groß wie die Azimuthabtastgeschwindigke it rotiert Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des passiven Überwachungsgerätes. Das Hauptobj ektiv sammelt die ein fallende Strahlung auf einen Dachkantspiegel, diese rotiert um eine zur Kante senkrechte Achse mit einer Drehgeschwindigi:eit halb so groß wie die Rotationgeschwindigkeit des Hauptobjektivs. Bei entsprechender Wahl der Richtung der Rotation wird eine Bildrotation erzeugt, die exakt den Bildsturz kompensiert Objektiv und Dachkantspiegel bilden das primäre optische System mit waagerechter optischer Achse. Die vom Dachkantspiegel reflektierte StranlunC wird noch einmal durch einen Spiegel so umgelenkt, daß der neue Hauptstrahl des Büschels mit der senkrechten Rotationsachse koinzidiertn die die Azimuthabtastung erzeugt. Anschließend geht das Büschel durch das polygonale Prisma, daß die Elevationsabtastung erzeugt, Iiinter diesem befindet sich die erste. Bildebene. In dieser Bildebene kann direkt ein Reihendetektor (Multielementdeteltor, dessen Elemente in einer Reihe angeordnet sind) gesetzt werden oder man kann, um die gesamte Brennweite des Systems zu reduzieren, zwischen dieser Ebene und dem Reihendetektor ein Zwischenabbildungssystem legen.When using an arrangement according to the invention, the image lintel compensated by the reversion optics, which is half as fast with a rotation speed large as the azimuth scanning speed rotates Fig. 3 shows an embodiment of the passive monitoring device. The main object collects the incident radiation on a roof mirror, this rotates around an axis perpendicular to the edge a rotation speed: half as large as the rotation speed of the main lens. If the direction of rotation is selected accordingly, an image rotation is generated, the lens and roof mirror form the primary one, which precisely compensates for the camber of the image optical system with horizontal optical axis. The one reflected from the roof mirror StranlunC is redirected by a mirror so that the new main ray of the tuft with the vertical axis of rotation coincides with the azimuth scanning generated. Then the tuft goes through the polygonal prism that the elevation scan generated, behind this is the first. Image plane. In this picture plane a row detector (multi-element detector gate, whose elements are in a line are arranged) can be set or you can to the full focal length of the system to reduce an intermediate imaging system between this plane and the line detector place.

Claims

Arrangement for image field scanning, characterized in that a Reversion optics a polar image scanning and a polygonal prism a Cartesian one Image scan generated.

2. - Arrangement according to claim 1, characterized in that for different Applications as reversing optics a roof-edge mirror or prism can be used can.

3. - Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the arrangement when using different materials in different spectral Ranges from the visible to the far infrared range is applicable.

4. - Scanning method for optical tracking systems, characterized by that the modulation in the center of the image field with the help of an arrangement according to Claim 1, 2 and 3 is maintained.

5. - Center point modulation according to claim 4, characterized in that that the modulation frequency in the center of the image field depends on the speed and area number of the polygonal prism is determined.

6. - Scanning method, characterized in that the azimuth scanning is generated by rotation of the primary optical system and the elevation scan by an image plane scan.

7. - Compensation of the picture camber in arrangements according to claim 6, characterized in that an arrangement according to claims 1, 2 and 3 is used, wherein the rotation of the reversing optics produces a rotation that corresponds to the rotation is opposite, which is caused by the fall of the picture.

8. - Arrangement according to claim 1 to 7, characterized in that a single detector element as well as an atomic element detector are used can be.

9. - Optical system according to claim 1 to 8, characterized in that that an erecting prism is effective dioptrically (e.g. through blown convergent or divergent lens) to reduce the number of interfaces in the system will.