DE2522049A1 - Polygonal-prisma fuer waermebild- geraete - Google Patents

Description

21.12.1074 NACHSgREICHTl 2522049

Elelctro-Optik GmbH & Go K.G. 2392 GlUcksburg, ]?ördestr.35

l'olygonal-Prisma für Wärmebild-Geräte

Die Erfindung betrifft ein Polygonal-Prisma mit paarweise planparallelen Flächen, wie sie beispielsweise bei Wärmebild-Geräten --.m;>i Abtasten des Bildfeldes benutzt werden. Bei der Aufnahme von «'.ärmebildern kommt es darauf an, eine große Zahl von Bildpunkten innerhalb sehr kurzer Zeitintervalle aufzunehmen und in sichtbare Strahlen umzuwandeln, damit der Beschauer ein möglichst lückenloses und klares Bild dos aufgenommenen Objektes erhält.

Hei den bisher bekannt gewordenen Wärmebild-Geräten, die mit Polygonal-Prismen arbeiten, wurden Polygonal-Prismen mit planparallelen Flächen in verschiedenen Ausführungen und Anordnungen verwendet. Eine dieser Ausführungen weist einen Detektor und zwei im Strahlengang hinter einander geschaltete Polygonal-Prismen auf, von denen das eine das Wärmebild in der X-Achse, das andere in der Y-Achae abtastet. Die Drehachsen der beiden Prismen sind zu diesem Zweck beide senkrecht zur optischen Achse angeordnet, jedoch gegen einander um 90° versetzt. Die Mantelflächen der beiden Prismen laufen parallel zur jeweiligen Drehachse. Die Prismen v/erden meist getrennt angetrieben. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß beim Übergang des divergenten Strahls vom ersten Polygonal-Prisma in das zweite eine große tote Bandbreite entsteht, welche die Ausbeute des vom Objektiv aufgenommenen Warmebildes herabsetzt, Ferner erfordert die Anordnung zweier Polygonal-Prismen mit getrenntem Antrieb erheblichen technischen Aufwand.

Bei einer anderen Ausführungsform ist eine Achse, z.B. die Y-Achse, voll mit Detektoren besetzt, während ein Polygonal-Prisma in der X-Achse abtastet. Bei dieser Bauart ist der technische Aufwand für

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die Zellen und die Elektronik .-.ehr hoch. Hinzu kommt, daß die Transformationo-Optk in der Y-wichse für eine volle Zoilenlänge bemessen sein muß (Viel-Linser).

Bei einer weiteren Bauart (P 21 16 469) ist die Y-Achse nur teilweise mit Detektoren besetzt, z.B. nur jede 2., 3. odor 4.1OsIt-"Lion. Mn geschränktes Polygonal-Prisma für die Abtastung in der Α-Achse übernimmt gleichzeitig die Zeilen-Versetzung in der !-Achse. Auch bei dieser Ausfuhrung ist der technische Aufwand für die Tranoformations-Optik sehr hoch (Viel-Linaer).

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, mit Hilfe eines Polygonal-Prismas einen lückenlosen Raster zu gewinnen, d.h. ohne fühlbare Beeinträchtigung durch eine Totbandbreite, und dabei den technischen und optischen Aufwand so niedrig wie möglich zu halten.

Wach der Erfindung werden bei einem gradzahligen, geschränkten Polygonal-Prisma nit paarweisejplanparallelen flachen die if.antolflochen so angordnet, daß jedom planparallelen Flächen-Paar im Bildfeld zwei Zeilen oder zwei Gruppen unmittelbar aufeinander folgender Seilen entsprechen, und zwar einer Zeile oder Zeilengruppe in der oberen Hälfte, in Richtung A und einer Zeile oder Zeilengruppe in der unteren Hälfte, in Richtung B. Hierbei muß die Zahl der Mantelflächen bei Verwendung eines Detektor der Zahl der abzutastenden Zeilen, bei Verwendung mehrerer .Detektoren der Zahl der abzutastenden Zeilengruppen entsprechen, so daß bei jeder Umdrehung ein voller Raster entsteht.

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Die erfindungsgeraäße Anordnung hat gegeübor den eingangs genannten folgende zwei Hauptvorteile:

1. Bei eingangsseitiger Lage des Bildpunktes auf der Polygonkante entsteht nur eine Totzeit von der Größe eines Bildpunktes. Damit ist die elektrische Bandbreite praktisch identisch mit dem Bildinhalt. (Der Rauschpegel ist abhängig von der Wurzel aus der Bandbreite).

2. J'Tir jede zu einer solchen Abtast-Anordnung gehörende Transformation3~0ptik ist der momentan übertragene Bildwinkel nur so groß wie ein Bildelement bzw. eine Elementen-Gruppe, also klein und nicht wie bei der Anordnung nach Patent 2116469 gleich der Größe dea Gesamtbildes. Das hat zur Folge, daß die l'ransformations-Optik im Aufwand wesentlich geringer ist (Korrektur praktisch nur

auf der Achse) *

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Zum besseren Verständnis dea 'irfindungs-Gedankens sei die Erfindung im folgenden an Hand einiger Zeichnungen nochmals ausführlich beschrieben. Hierbei werden mehrere verschiedene Beispiele behandelt, die sich jedoch beliebig vermehren lieOen. Die Abbildungen zeigen:

in den Fig.1 urd 2 die optische Anordnung der wichtigsten Teile eines '.VärraGbild-ücräts.'nit schwach geneigten Flächen des Polygonal—Priuraas in zwei um 180° gegen einander gedrehten Stellungen;

in den Fig.3 und 4 die gleiche Anordnung mit stark geneigten Flächen ;

in Fig.5 eine Draufsicht auf ein 16-xlüchiges iolygonal-Prisma in etwas gröi3erem Maßstab;

in Fig.6 eine Ueiten-Ansicht des Prismas nach Fig.5; in den Fig.7 bis 9 die Zeilensprünge bei drei verschiedenen Reihenfolgen der Mantelflächen am Umfang eines 12-flächigen Polygonal-Prismas.

TjPiT. ': Ingango -Objektiv ist mit ⁽j bezeichnet. u±·} vom ivingangs-Objükjbiv aufgenommenen otrahltn gelangen anschließend in ein PoIygonal-Frisma 20, das um eine senkrechte Achse 27 rotiert. Hinter das Polygonal-Prisma 20 iot eine Transformations-Optik 19 in den otrahlengang geschaltet, welche die aus den Prirmia austretenden, divergierenden strahlen wieder zusammenfaßt und einem uetektor Kuleitet. An Atolle eines Detektors kann auch eine Gruppe von mehreren (2 oder 3) Detektoren hinter der Transformations-Üptik 19 angeordnet sein. Die Detektoren müßten in diesem FaIl unmittelbar über einander liegen.

UaH in den Figuren 5 und δ dargestellte Folygonal-Prisma hat 16 Mantelflächen, von denen die Flächen 1 bis 8 nach oben, die Flächen 11 bis 18 nach unten gegen die Achse 27 geneigt sind. Je zwei Flächen 1/11, 2/12 usw. bilden ein planparallele3 Flächen-Paar, und jedes Flächen-Paar bildet einen anderen winkel mit der Drehachse.

brfindungngemäß sollen die Neigungswinkel der einzelnen ffiantelflächen so auf einander abgestimmt werden, daß jodom Wantelflächent'aar eine Zeile in der oberen Hälfte -Richtung "A"- und eine Zelle in der unteren Hälfte —Richtung "B"- des Wärmebildes entspricht

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und daß bei einer Umdrehung den Polygoiial-l'rismas die gesamte Bildfläche abgetastet wird. Diese Bedingung wird erfüllt,wenn der Ginuo das Üchrankungö-Winkels in seiner Größe einen definierten Winkel mit einer ungraden Zahlenreihe multipliziert darstellt. ■Beispiel!
12or Polygon

ochränkungswinkel~Einheit 10 ·

iJchränlotngswinkelfolge 10* 30' L)O¹ 1°10' 1°30· 1°50» Mantolfläohenpaar 1/11 2/12 3/13 4/14 5/15 6/16

Me Reihenfolge der Mantelflächen am Umfang deo Polycone kann in verschiedener Weise getroffen werden, üoll das Gerät eine Steuerfunktion übernehmen, so ist eo zweckmäßig, die oben angegebene Reihenfolge au wählen, d.h. die Mantelflächen so hinter einander anzuordnen, daß dor Heigungowinkel zur Drehachse der aufeinander folgenden Mantelflächen stetig zu- oder abnimmt. Der Eeilenspr-ung beträgt in diesem Fall jeweils eine Zeilenhöhe, (vgl. 1'¹Ig.7» in in der die einzelnen Zeilen mit 21 bis 26 und 31 bia 36 bezeichnet sind), und boiin Weohael von der oberen Bildfläche Kur unteren 1/2 Bildhöhe. Dioae stetige Zeilonfolge hat jedoch don Wachteil, daß die Frequenz der Drelissalil des Polygonu hoher gewählt werden muß, um dau Flimmern klein au halten.

iat daher, die iJchrittfolge ungleich au machen, oo do β abwechselnd eine Zeit lang die obere BildhälA'te, dann die untere Bildhälfte abgetastet wird. Ein Beispiel für diese Art der Abtastung seigt Abbildung 8, Darin ist die Reihenfolge nicht mehr 21, 22,23 sonder 21,23,25,32,34,36 usw.

Die günstigste Anordnung erhält man,wenn bei jeder Zeile die Bildhälfte gewechselt, also abwechselnd in der oberen und in dor unterei Hälfte abgetastet wird. Ein Beispiel für diese Art dor Abtastung aoigt Figur 9· Bei dieser Anordnung erhält man bei gleicher Dreh— sahi-Ji'reiiuGnz des Polygonal-Prismas den höchsten Grad von Flimmer-Freiheit.

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Claims (1)

1. 21.12.1974

   Paten'tansprüche

   Gradzahliges, geschränktes Polygonal-Prißma mit paarweise planparallelen Flächen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes planparallele Plächenpaar im Bildfeld einer Zeile oder einer Gruppe von unmittelbar aufeinander folgenden Zeilen entspricht, und zwar in der Richtung A in der oberen, in der Richtung B in der unterei Hälfte, und daß die Zahl der Mantelflächen bei Verwendung eines Detektors der Zahl der abzutastenden Zeilen, bei Verwendung mehrerer Detektoren der Zahl der abzutastenden Zeilen-Gruppen entspricht.

   Pölygonal-Prisma nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet! daß die Zahl der Mantelflächen bei Verwendung eines Detektors einem ganzen Vielfachen der Zahl der abzutastenden Zeilen, bei Verwendung mehrerer Detektoren einem ganzen Vielfachen der Zahl der abzutastenden Zeilengruppen entspricht.

   Polygonal-Prisma nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch rekennzeichnet, daß die Differenz der Neigungen zweier aufeinander folgender Mantelflächen so gewählt ist, daß der Zeilensprung beim Übergang von einer Mantelfläche zur nächsten bei Verwendung eines Detektors jeweils einer Zeilen-Höhe, Bei Verwendung mehrerer Dotektoren jeweils der Höhe einer Zeilengruppe entspricht.

   i-Olygonal-Prisma nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der Neigungen zweier aufeinander folgender Wantelfläohen so gewählt ist, daß der Zeilensprung beim Übergang von einer Mantelfläche zur nächsten ein ganzes Vielfaches einer Zeilenhöhe bzw, der Höhe einer Zeilengruppe beträgt und die Gesamtzahl der Mantelflächen in mindestens zv/ei Gruppen unterteilt ist derart, daß die flächen der folgenden Gruppen die von den Flächen der vorhergehenden Gruppen übersprungenen Zeilen bzw. Zeilehgruppen abtasten.

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   5. Polygonal-Prioma nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelflächen in Umfang3richtung so auf einander folgen, daß der Abtastung einer Zeile oder Zeilengruppe der oberen Hälfte den Bildfeldes ,jeweils eine Abtastung einer Zeile oder Zeilengruppe in der unteren Hälfte folgt und umgekehrt.

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