DE2235582C3 - Abtastsystem - Google Patents
AbtastsystemInfo
- Publication number
- DE2235582C3 DE2235582C3 DE19722235582 DE2235582A DE2235582C3 DE 2235582 C3 DE2235582 C3 DE 2235582C3 DE 19722235582 DE19722235582 DE 19722235582 DE 2235582 A DE2235582 A DE 2235582A DE 2235582 C3 DE2235582 C3 DE 2235582C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- group
- scanning system
- detector
- axis
- rotation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Description
Die Erfindung betrifft ein Abtastsystem, insbesondere ein Infrarot- oder Wärmeabtastsystem, bei dem der
Strahlenweg zwischen einer ortsfesten Objektivlinse und einem ortsfesten Detektor oder Okular, deren
optische Achsen parallel zueinander verlaufen, durch zwei rotierende, optische Reflexionskörper mit ebenen,
gegenüber den optischen Achsen geneigten Reflexionsflächen bestimmt ist, wobei die Reflexionsflächen so
angeordnet sind, daß das Bild zeilenweise abgetastet wird.
Es ist eine Abtastvorrichtung bekannt, bei der zur Abtastung zwei Planspiegel dienen, die eine Neigung
von 45° besitzen und parallel zueinander angeordnet sind sowie um zwei parallele, gegeneinander versetzte
Achsen gegensinnig mit gleicher Geschwindigkeit umlaufen. Die Spiegelachsen weichen dabei von den
Rotationsachsen geringfügig ab. Die Gefahr der Erzeugung von Störsignalen ist bei der bekannten
Anordnung besonders groß, weil die Drehung der beiden Spiegel um zwei unterschiedliche, gegeneinander
versetzte und geneigte Achsen erfolgt, denn bei einer solchen Anordnung können nicht nur Synchronisationsfehler
auftreten, sondern es ist auch außerordentlieh schwierig, die geometrischen Beziehungen mit der
erforderlichen Genauigkeit einzustellen und dann auch über längere Zeit während des Betriebes aufrechtzuerhalten.
Auch hinsichtlich der Leistungsaufnahme bietet die bekannte Anordnung keine günstige Lösung, denn da getrennte Mechanismen zur Erzeugung der Drehung um die zwei gegeneinander versetzten und geneigten Achsen erforderlich sind, werden zwangläufig auch die
Auch hinsichtlich der Leistungsaufnahme bietet die bekannte Anordnung keine günstige Lösung, denn da getrennte Mechanismen zur Erzeugung der Drehung um die zwei gegeneinander versetzten und geneigten Achsen erforderlich sind, werden zwangläufig auch die
22 35682
Leistungsanforderungen größer, weil erhöhte Reibungsverluste durch eine entsprechend höhere Antriebsleistung ausgeglichen werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abtastsystem der zuvor beschriebenen Art mit ebenen
Reflexionsflächen so auszubilden, daß die mechanischen und optischen Schwierigkeiten beseitigt werden, die
durch die Verwendung von zwei drehbaren Mechanismen um verschiedene Achsen entstehen, so daß im
Ergebnis ein System geschaffen wird, das alle der
obengenannten Forderungen erfüllt
Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die beiden Reflexionskörper auf
einem gemeinsamen Rotor befestigt sind, dessen Achse parallel zu den optischen Achsen der Objektivlinse und
des Detektors oder Okulars verläuft, daß die Reflexionskörper aus zwei ringförmig und koaxial zur Drehachse
angeordneten Gruppen von reflektierenden Flächen bestehen, und daß der mittlere radiale Abstand der
einen Gruppe dem radialen Abstand der optischen Achse der Objektivlinse und der mittlere radiale
Abstand der anderen Gruppe dem radialen Abstand der optischen Achse des Detektors bzw. Okulars entspricht.
Durch die Erfindung ergibt sich gegenüber der bekannten Anordnung eine mechanisch erheblich
einfachere, dabei aber wesentlich zuverlässigere und störunanfällige Anordnung, die zudem eine höhere
Abtastfrequenz ermöglicht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher
erläutert. In der Zeichnung bedeuten:
F i g. 1 und 2 schematische Seiten- und Vorderansichten einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Abtastsystems,
Fig. 3 und 4 ähnliche Darstellungen einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 5 und 6 ähnliche Darstellungen einer dritten
Ausführungsform,
Fig. 7 und 8 ähnliche Darstellungen einer vierten
Ausführungsform,
F i g. 9 und 10 mögliche Abwandlungen der vorhergehenden
Ausführungsformen,
Fig. 11 eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren
Ausführungsforrn und
Fig. 12 eine Abwandlung der Anordnung von
Fig. 11.
Gemäß Fig. 1 und 2 enthält eine ortsfeste Trommel
11 als Rotor eine ständig umlaufende Spiegelanordnung
22, die von einem Motor 10 angetrieben wird und
mehrere, aus jeweils einem inneren und einem äußeren geneigten, ebenen Spiegel 12,13 gebildete Spiegelpaare
enthält. Die kleinste, noch brauchbare Anzahl sind vier
Spiegelpaare und vorzugsweise werden wenigstens 8 Paare verwendet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind 10 Paare vorgesehen. Die inneren Spiegel
12 aller Paare bilden um die Trommelachse 15 eine Nabe 14 in Form eines massiven Pyramidenstumpfes,
wobei der halbe Scheitelwinkel der Pyramide etwa 45" beträgt. Der Detektor 16 ist an der Trommel dicht
neben der rotierenden Pyramidenfläche so befestigt, daß seine optische Achse parallel /ur Drehachse der
Spiegelanordnung verläuft. Somit ist an dieser Stelle der
Durchmesser des konischen Gesichtsfeldes des Detektors, das von einer Sichtfeldblende 18 zugelassen wird,
klein, und die Begrerv.ungskanten 17 zwischen benachharten Spiegeln laufen schnell darüber hinweg. Der
Zeitverlust zwischen den Zeilen ist daher klein und in der Regel geringer als 1.5% der Zeilendauer.
Die äußeren Spiegel 13 der Spiegelpaare bilden einen
Ring um die Nabe 14 und haben die Form eines hohlen Pyramidenstumpfes 19. Diese Spiegel 13 befinden sich
auf der Innenseite des hohlen Pyramidenstumpfes 19 und verlaufen parallel zu den inneren Spiegeln 12. Im
Betrieb projizieren sie ein Abbild des Detektors 16, das sie durch Reflexion von den Spiegeln 12 erhalten,
entlang einer optischen Achse, die stets parallel zur optischen Achse des Detektors selbst verläuft Bei
Drehung der Abtastvorrichtung um ihre Achse 15 beschreibt dieses Bild einen flachen Bogen, der in einer
ortsfesten, zur Detektorachse senkrechten Ebene liegt. Dieser Bogen 20 ist in F i g. 2 dargestellt Diese Ebene
kann so gelegt werden, daß sie mit der Brennebene eines ebenen Feldobjektivs 21 zusammenfällt, das an der
Trommel 11 befestigt ist Somit wird die gesamte Strahlung, die auf das Objektiv fällt, in allen Stellungen
des Abtasters auf den Detektor fokussiert. Wenn der Detektor aus einer Reihenanordnung besteht, bewegt
sich sein Abbild parallel.
Durch Änderung des Abstandes und der Winkel der Spiegel derart, daß alle Spiegelpaare 12, 13 sich
voneinander unterscheiden, können mehrere benachbarte Abtastbahnen gebildet werden, die insgesamt das
vollständige Bild im Gesichtsfeld wenigstens einmal pro Umdrehung der Abtastvorrichtung erfassen.
Fi g. 3 und 4 zeigen eine ähnliche Anordnung wie in Fig. 1 und 2, mit der Ausnahme, daß die äußeren
Spiegel 13 nicht parallel zu den inneren Spiegeln 12 sondern im rechten Winkel zu diesen angeordnet sind.
In diesem Falle verschiebt sich das Detektorabbild in einem gekrümmten, im allgemeinen nicht kreisförmigen
Bogen 23 und bleibt nicht parallel, sondern kippt um den doppelten Abtastdrehwinkel.
In F i g. 5 und 6 sind die äußeren Spiegel 13 der F i g. 1 und 2 jeweils durch ein Paar von zwei Spiegeln 24a und
24b ersetzt, die zueinander im rechten Winkel angeordnet sind und dadurch einen dachförmigen
Spiegel bilder, dessen Dachkante 26 mit der Mittellinie des ursprünglichen ebenen Spiegels zusammenfällt.
Die Reflexion des einfallenden Strahls von der Spiegelfläche 24a zur Spiegelfläche 246 führt zu einer
größeren Abtastamplitude bei einer gegebenen Spiegelposition una einem gegebenen Drehwinkel in Vergleich
mit dem in F i g. 1 und 2 dargestellten Abtaster, wodurch entweder die Abtastvorrichtung kleiner oder die
Abtastung selbst größer gemacht werden kann, was beides bei Miniaiursystemen erwünscht ist.
I i g. 7 und 8 zeigen die Anordnung von F i g. 3 und 4
wobei ebenfalls die äußeren Spiegel 13 durch dachför mige Spiegel 24 ersetzt sind.
Fig. 9 und 10 zeigen eine Abwandlung der zuvor
beschriebenen Anordnungen, bei der der Detektor Ii
nicht mehr dicht neben dem inneren Pyramidenstumpl 14 sondern weiter entfernt angeordnet ist, wobei mil
Hilfe einer Übertragungsoptik ein Abbild des Detektor! auf den Pyramidenstumpf projiziert wird. Hierdurcl·
kann der Abtastwirkungsgrad verbessert, die Größe dei
Abtastvorrichtung vermindert und die Bestimmung dei Strahlspur verbessert werden, w;is sich auf dk
Bemessung und die anschließende Arbeitsweise de; optischen Systems auswirkt Die Ü'bertragiingsoptit
braucht ,nicht unbedingt auf den inneren Pyramiden stumpf 14 fokussiert zu werden.
Bei einer Weiterentwicklung der in Fig. 7 und i dargestellten Anordnung sind die drei getrennter
Spiegel durch ein Tripelprisma crs-::/t. In Fig. 11 sine
deich ausgebildete Tripelprisma - 'i so angeordnet, daC
ihre Scheitel (die an der Verbindung der drei inneren reflektierenden Flächen gebildet werden) radial versetzt
sind und individuelle Abtastbahnen erzeugen. Die Prismen können so ausgebildet sein, daß sie aneinanderstoßen
und einen fortlaufenden Ringraum bilden, so daß zwischen den Abtastungen kein toter Raum verbleibt.
Hierdurch wird die mechanische Stabilität der rotierenden Anordnung erhöht, und wenn für die Prismen ein
Material verwendet wird, das in bezug auf Infrarotübertragung einen hohen Brechungsindex aufweist, ζ. Β. ίο
Silizium oder Germanium, wird die rückwärtige Brennlänge der Objektivoptik verringert.
Das System erfordert wenigstens einen Umlenkspiegel für jedes Prisma, um die eingehenden und
ausgehenden Strahlen zu trennen, und dieser kann zwischen dem Objektiv und dem Tripelprisma bei 29 in
F i g. 11 oder zwischen der Detektor-Übertragungsoptik und dem Tripelprisma bei 30 in Fig. 12 angeordnet
werden. In weiterer Abwandlung können die Tripelprismen
so angeordnet werden, daß der Rücken 31 radial einwärts von der ebenen Fläche 32 und nicht auswärts,
wie dargestellt, liegt.
In Fig. 11 ist noch eine weitere Gruppe von Tripelprismen 33 dargestellt, die die gleiche Form
haben, aber aus Glas bestehen. Diese Prismen sind auf t$
der gegenüberliegenden Seite des Rotors angeordnet und bilden eine Anzeigeoptik. Der Eingang ist mit einer
statischen Halbleiter-Lampenanordnung 34 versehen, z. B. in Form einer Reihe kleiner Neonlampen, deren
Leitfähigkeit entsprechend der Größe der angelegten Spannung schwankt und deren Lichtausgang durch die
Ausgangsspannung der Detektoranordnung 16 moduliert wird. Der über einen Umlenkspiegel 35 gewonnene
Ausgang wird unmittelbar mittels einer binokularen Optik 36 betrachtet, der stirnseitig ein an der Trommel
11 vorgesehenes Gummikissen 37 zugeordnet ist.
Wenn auf der Infrarotseile das äußere Element der Objektivoptik an einer telczcntrischen Begrenzung des
Systems, die durch das oder die übrigen Elemente der Objektivoptik gebildet wird, angeordnet wird, befindet
sich die Lage der Eintrittspupille des gesamten Systems am äußeren oder größten Teil des Objektivs. Das
Gesichtsfeld des Detektors kann dann vor dem Abtaster auf einen Konus abgeblendet werden, der die gesamte
Eintrittspupille während der Rasterabtastung erfaßt. Während des Abtastprozesses wird somit der gesamte
Sammelbereich der Linse ausgenutzt, jedoch empfängt der Detektor niemals Strahlung von inneren Flächen
der die Optik enthaltenden Anordnung. Hierdurch wird ein hoher Wirkungsgrad erreicht, und Störsignale von
der die Linse enthaltenden Anordnung sind nicht vorhanden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Infrarotdetektor sich nicht selbst im Abtastmechanismus reflektiert
sieht, was ein wichtiger Gesichtspunkt dann ist, wenn der Detektor — was häufig der Fall ist — auf eine
niedrige Temperatur gekühlt wird.
Es sind weitere Abwandlungen der beschriebenen Anordnungen möglich, ohne die Erfindung zu verlassen.
So können beispielsweise bei allen, in den F i g. 1 bis 8 dargestellten Anordnungen die ebenen, reflektierenden
Flächen des Abtasters durch Prismen ersetzt werden.
Die Verwendung von Prismen ergibt die folgenden Vorteile:
(a) Der verringerte äquivalente optische Weg in der Luft erleichtert die optische Bemessung;
(b) die verringerte Divergenz des Strahls im Prismenkörper macht die reflektierenden Flächen kleiner,
was zu einem kleineren Abtaster führt.
Geeignete Prismenformen für die Anordnungen in F i g. 1 und 2, F i g. 3 und 4, F i g. 5 und 6 und F i g. 7 und 8
sind jeweils rhombisch, Porro, Amici und tripeiförmig oder tetragonal.
Die Begrenzung, die den divergenten Strahleinfall auf den Detektor bestimmt, kann an anderen Stellen
angeordnet werden, beispielsweise zwischen den rotierenden inneren und äußeren Spiegelanordnungen.
Der Abtaster kann in Verbindung mit jeder Art von elektromagnetischen Strahlungssensor verwendet werden,
oder umgekehrt mit einer sichtbaren Lichtquelle als Mittel zur Erzeugung einer Anzeige wie in Fig. 11,
unter Verwendung mechanischer Mittel anstatt elektronischer Mittel in Form einer Anzeige mit Kathodenstrahlröhre.
Die den jeweiligen Spiegelanordnungen zugeordneten Rotationswinkcl brauchen nicht gleich zu sein,
sondern können so bemessen werden, daß jede beliebige Abtastamplitude erreicht wird.
Hierzu 6 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Abtastsystem, insbesondere Infrarot- oder
\ Wärmeabtastsystem, bei dem der Strahlenweg
zwischen einer ortsfesten Objektivlinse und einem ortsfesten Detektor oder Okular, deren optische
j Achsen parallel zueinander verlaufen, durch zwei rotierende, optische Reflexionskörper mit ebenen,
gegenüber den optischen Achsen geneigten Reflexionsflächen bestimmt ist, wobei die Reflexionsflächen
so angeordnet sind, daß das Bild zeilenweise abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Reflexionskörper auf einem gemeinsamen Rotor befestigt sind, dessen Achse (IS)
parallel zu den optischen Achsen der Objektivlinse (21) und des Detektors (16) oder Okulars verläuft,
daß die Reflexionskörper aus zwei ringförmig und koaxial zur Drehachse (15) angeordneten Gruppen
von reflektierenden Flächen (12, 13) bestehen, und daß der mittlere radiale Abstand der einen Gruppe
dem radialen Abstand der optischen Achse der Objektivlinse und der mittlere radiale Abstand der
anderen Gruppe dem radialen Abstand der optischen Achse des Detektors bzw. Okulars entspricht.
2. Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Gruppe der reflektierenden
Flächen (12) in Form eines Pyramidenstumpfes um die Drehachse (15) und von dieser
abgekehrt so angeordnet ist, daß die Drehachse durch den Pyramidenscheitel verläuft und der halbe
Scheitelwinkel etwa 45° beträgt.
3· Abtastsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Gruppe der
reflektierenden Flächen (13) ebenfalls in Form eines Pyramidenstumpfes um die Drehachse (15), jedoch
dieser zugekehrt so angeordnet ist, daß sie mit den Flächen der inneren Gruppe jeweils zusammenwirkende
Paare bildet, und daß die Flächen der äußeren Gruppe entweder parallel oder im rechten Winkel
zu den Flächen der inneren Gruppe angeordnet sind.
4. Abtastsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Gruppe aus
dachförmigen Spiegeln (24) besteht, die individuell mit entsprechenden Flächen der inneren Gruppe
gepaart sind, wobei die reflektierenden Flächen auf der Innenseite des Daches angeordnet sind und die
Dachkanten (26) entweder parallel oder im rechten Winkel zu den Oberflächen (12) der inneren Gruppe
verlaufen.
5. Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere und äußere Gruppe
der reflektierenden Flächen durch drei innere Würfeleckflächen einer ringförmigen Anordnung
von Tripel-Prismen gebildet sind, wobei die erste Fläche eines jeden Prismas in einer um 45° zur
Rotationsachse (15) geneigten Ebene liegt, und die gemeinsame Kante der zweiten und dritten Fläche
ebenfalls 45° gegenüber der Rotationsachse geneigt ist, und wobei die eine Gruppe aus den ersten
Prismenflächen und die andere Gruppe aus den zweiten und dritten Prismenflächen gebildet wird.
6. Abtastsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Infrarot-Detektor
(16) in unmittelbarer Nähe oder entfernt unter Zwischenschaltung einer Übertragungsoptik
von der inneren Gruppe der reflektierenden Oberflächen (12) angeordnet ist, und daß der
äußeren Gruppe ein Infrarot-Objektivlinsensystem zugeordnet ist.
7. Abtastsystem nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umlenkspiegel für den Strahl im optischen Weg zwischen den Tripel-Pris
men und dem Objektivlinsensystem oder im Weg zwischen den Tripel-Prismen und dem Infrarotde
tektor (16) angeordnet ist.
8. Abtastsystem nach einem der vorhergehenden
ic Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen
Reflexionsflächen einer oder beiden Gruppen der reflektierenden Flächen gegeneinander leicht
versetzt oder leicht unterschiedlich geneigt sind, so daß mehrere verschiedene, aneinander angrenzende
Streifen oder Bänder des Abbildes durch die wiederholten Abtastungen während eines Umlaufes
der Abtastvorrichtung abgetastet werden.
9. Abtastsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede
Gruppe der reflektierenden Flächen aus einem Ring von acht oder mehr aneinander angrenzenden
Flächen besteht
10. Abtastsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich-
*5 net, daß die mit dem Detektor zusammenwirkenden Tripel-Prismen an einer Seite des Rotors angeordnet
sind, dessen andere Seite eine zweite Gruppe von rotierenden Tripel-Prismen enthält, die zum zeilenweisen
Aufbau eines analogen, über ein Okular betrachtbaren Bildes unter Verwendung eines vom
Detektor gesteuerten Gebers für sichtbare Strahlung dienen.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB3343571 | 1971-07-16 | ||
GB3343571A GB1393535A (en) | 1971-07-16 | 1971-07-16 | Scan mechanism for thermal imaging |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2235582A1 DE2235582A1 (de) | 1973-02-01 |
DE2235582B2 DE2235582B2 (de) | 1976-11-11 |
DE2235582C3 true DE2235582C3 (de) | 1977-07-21 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2331012C3 (de) | Vorrichtung zum Abtasten der von einer Szene ausgehenden Strahlungsenergie | |
DE3307380C2 (de) | ||
DE2224217C3 (de) | Vorrichtung zum optischen Abtasten eines Bildfeldes | |
DE2656273C2 (de) | Optisch-mechanischer Abtaster | |
DE3717906A1 (de) | Weitwinkel-beobachtungsfenster | |
DE2009312C3 (de) | ||
DE4035145A1 (de) | Optisches system zur aufteilung einer reellen abbildung | |
DE2009312B2 (de) | Optische abtasteinrichtung | |
DE2838362C2 (de) | Optisch- mechanischer Abtaster mit zwei mechanischen Ablenkeinheiten für Zeilen- und Bildablenkung und zwischengeschalteter Reflexionseinrichtung | |
DE2534695A1 (de) | Vorrichtung fuer die bildzerlegung oder bildabtastung | |
DE2219954A1 (de) | Optische Abtastvorrichtung | |
DE3407486C2 (de) | Vorrichtung zum optischen Abtasten und/oder Aufbau eines Bildes | |
DE3307484C2 (de) | Optisch-mechanischer Abtaster | |
DE2942337C2 (de) | ||
DE2106268B2 (de) | Verfahren und Einrichtung zur zeilenweisen Bildaufnahme eines Gegenstandes | |
DE2235582C3 (de) | Abtastsystem | |
DE2631831A1 (de) | Abtasteinrichtung fuer strahlung | |
DE3022365A1 (de) | Optische abtastvorrichtung | |
DE2719892A1 (de) | Vorrichtung zur bildumsetzung | |
DE2235582B2 (de) | Abtastsystem | |
DE1093813B (de) | Optisch-mechanische Abtastvorrichtung | |
DE3739697C1 (en) | Device for segmenting an image field | |
DE4015920A1 (de) | Optischer deflektor und damit ausgestattete anzeigeeinheit | |
DE2603129C2 (de) | Optisch-mechanisches Abtastsystem | |
DE2841779C2 (de) | Vorrichtung zur Gesichtsfeldumschaltung bei einem optisch-mechanischen Abtastsystem |