DE2523047A1

DE2523047A1 - Optisches abtast-system

Info

Publication number: DE2523047A1
Application number: DE19752523047
Authority: DE
Inventors: David Thomas Collier
Original assignee: Hawker Siddeley Dynamics Ltd
Current assignee: Hawker Siddeley Dynamics Ltd
Priority date: 1974-06-10
Filing date: 1975-05-24
Publication date: 1975-12-18
Also published as: GB1510460A; FR2274055A1; SE412829B; FR2274055B1; US4019804A; SE7506380L

Description

ElKENBERG 8c BRÜMMERSTEDT PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

Hawker Sidäeley !Dynamics Limited 240/611

Optisches Abtast-System

Die Erfindung "betrifft ein optisches Abtast-System mit einem drehbaren Abtast-Gerät, das ein Abbild einer licht-empfindlichen oder licht-emittierenden Torrichtung herstellt und dieses so bewegt, daß ein Raster erzeugt wird, wobei das Abbild der Vorrichtung die ebene Bildfläche eines Objektive oder eines zur Sichtbarmachung dienenden optischen Systems abtastet. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit optischen Abtast-Systemen, in denen Infrarot-Detektoren verwendet werden.

Bei üblichen Infrarot-Sichtgeräten liefert zunächst ein linsensystem ein Abbild von dem zu untersuchenden Ob-

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jekt. Dieses Bild wird dann von einem oder einer Reihe von Infrarot-Detektoren abgetastet und in ein elektrisches Videosignal umgewandelt. Dieses elektrische Signal dient dazu, die Helligkeit entweder eines Punktes auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre oder einer licht-emittierenden Torrichtung zu modulieren, die mit einem gleichen Raster abgelenkt wird, um ein sichtbares Bild des Objektes zu erzeugen. Im allgemeinen ist es nicht möglich, zur Erzeugung des Rasters den Infrarot-Detektor selbst zu bewegen, sondern es wird ein Abtastmechanismus benutzt, der ein Abbild von dem Detektor herstellt, wobei sich das Abbild zur Erzeugung des Rasters bewegt.

Abtastmechanismen mit einer derartigen Funktion sind in vielen Bauformen bekannt. Eine bevorzugte Bauform benutzt einen Satz von Spiegeln oder Spiegel-Gruppen, die an einer rotierenden.Trommel befestigt sind. Im allgemeinen bewirkt die kreisförmige Bewegung der Spiegel, daß sich das Detektor-Abbild auf einer gekrümmten Bahn bewegt.

Wenn das Abtastgerät so ausgelegt ist, daß sich das Detektor-Abbild über eine ebene fläche bewegt, die mit der optischen Bildfläche zusammenfällt, wird das Bildfeld in eine Reihe von gekrümmten Rasterzeilen zerlegt. Wenn ein lichtemittierendes Gerät benutzt wird, kann das für die Bildwiedergabe verwendete Raster fbenfalls gekrümmt werden, um eine Anpassung an die Abtastung des Detektors zu erzielen, so daß keine Verzerrung bei der Bildwiedergabe auftritt. Bei der ; Sichtbarmachung mit einer Kathodenstrahlröhre kommt es jedoch zwangsläufig zu Verzerrungen, oder aber es ist ein zusätzliches Raster-Anpassungsgerät erforderlich.

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Wenn die Zeilen des Rasters linear gemacht werden, macht die Krümmung der Abtastung eine Anpassung der Detektor-Bewegung an das von der linse gelieferte Abbild des Objektes schwierig oder sogar unmöglich. (Die Krümmung ist im allgemeinen konstruktionsbedingt und wegen der Forderung nach einem kleinen Abtastgerät sehr stark). Die übliche Angleichung der von einander abweichenden Bildflächen durch zusätzliche Hilfsmittel im Linsensystem ist jedoch nur bei geringen Krümmungen möglich. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Problem zu überwinden.

Die gestellte Aufgabe wird bei dem eingangs genannten optischen Abtastsystem dadurch gelöst, daß optische Korrekturmittel in dem das Abbild der licht-empfindlichen oder licht-emittierenden Vorrichtung erzeugenden Strahlenweg so angeordnet sind, daß das Abbild bei der Abtastung um unterschiedliche Beträge in einer zur ebenen Bildfläche senkrecht verlaufenden Ebene eingestellt und dadurch optisch die Bewegung des Abbildes an die ebene Bildfläche angepaßt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung bedeuten:

Pig. 1A+ 1B Das Ergebnis, das angestrebt wird,

Fig. 2 +3 eine schematische Draufsicht bzw.

Ansicht eines Abtast-Systems ge- " maß der Erfindung

Pig. 4A ein optisches Korrekturglied das

in dem System gemäß Pig. 2+3 Verwendung findet

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Pig. 4B eine Teilansicht des in Fig. 4-A

dargestellten Korrekturgliedes

Pig.-5 A die Ansicht einer weiteren Ausführung eine3 Abtast-Systems und

Pig. 5B den Grundriß einer Korrekturscheibe

die in dem in Pig. 5A dargestell- : ten Systems verwendet wird.

Pig. 1a zeigt die Situation "bei einem nicbt-korrigierten System. Innerhalb eines Abtast-Gerätes 13 weist das Objektiv 6 eine ebene Bildfläche 7 auf, während die Bewegung des Abbildes des Detektors 12, die von dem Abtast-Gerät 13 erzeugt wird, auf einer gekrümmten Bahn 8 verläuft. Die durch die Erfindung verbesserte Situation zeigt Pig. 1B, wo die Bewegung des Detektor-Abbildes im wesentlichen geradlinig und parallel zur Obaektivbildfläche 7 verläuft, was durch den Pfeil 9'angedeutet ist. Diese Angleichung der Bewegung des Detektor-Abbildes an die Objektivbildflache wird durch ein optisches Korrekturglied 16 erreicht, welches das Detektor-Abbild durch passende unterschiedliche Beträge in der Richtung senkrecht zur Bildfläche 8 - was durch den Pfeil 21 angedeutet ist - an diese angleicht.

Pig. 2 und 3 zeigen, wie von einem einzelnen oder aus zahlreichen Elementen bestehenden Detektor 12 in der Nähe der Trommel 13 des Abtast-Gerätes durch einen Ablenkspiegel 10 und eine Optik 11 ein Bild erzeugt wird. Dabei geht der Strahlenweg durch das optische Korrekturglied 16. Das Abtast-Gerät 13 besteht aus einer Trommel mit einer Reihe

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von einfach oder mehrfach wirkenden Reflektoren, die auf dem Umfang in der Weise angeordnet sind, daß sie bei Drehung der Trommel nacheinander ein Raster erzeugen. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform bestehen diese Spiegel aus einer Serie von acht Tripel-Prismen 14, die so angeordnet sind, daß ihre Scheitel 15 den gleichen Radius zum Mittelpunkt der Trommel aufweisen, dazu aber wendelförmig um die Rotationsachse der Trommel angeordnet sind, so daß jede erzeugte Raaterzeile oder Rasterzeilengruppe sich an die benachbarte anschließt.

In der Nähe des Detektor-Abbildes ist gegenüber der öffnung jedes Tripel-Prismas 14· ein Korrekturglied 16 angebracht. Ein solches Korrekturglied ist gesondert in Pig. 4a und 4b dargestellt. Es besteht aus einer zylindrischen Linse \ aus Material, das infrarotes licht durchläßt. Die eine · Fläche 17 ist plan, während die andere Fläche 18 aus kleinen definierten Stufen 19 besteht, deren Stirnflächen 20 jeweils | parallel zur Fläche 17 liegen. Die Stufenhöhe ist so gewählt, _: daß das durchschnittliche Profil im Querschnitt einen Kreiß- ^; bogen beschreibt. Das durch die Optik 11 vom Detektor 12 er- ' zeugte Abbild erscheint dem Abtastgerät 13 als ein neues Abbild, dessen Lage von der Dicke der Korrekturlinse 16 abhängt, durch die der Strahl durchgeht. Am Rand der Abtastung, wo die Korrekturlinse dicker ist, erscheint das Abbild näher an dem zugehörigen Tripel-Prisma 14 als in der Mitte der Ab- ' tastung. Auf diese Weise wird die Krümmung der Detektor-Abtastung korrigiert, so daß im Ergebnis ein ebenes Detektor- ;

Bildraster erzeugt wird. ;

Tatsächlich korrigiert das Korrekturglied nur in einer Folge von Stufen entsprechend den Stufen 19 in der Korrektur-

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oberfläche 18. Wenn jedoch die Stufen genügend klein gehalten werden, ist es möglich, die voneinander abweichenden Bildflächen innerhalb von wünschenswerten Grenzen aneinander anzugleichen.

Die Ausbildung der Korrekturlinse 16 mit einer gekrümmten Fläche ohne Stufen ist nicht möglich, weil dann durch die relative Neigung der beiden Oberflächen zueinander der Strahl unter so großem Winkel abgelenkt würde, daß die Arbeitsweise der Optik gestört würde.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in Pig. 5A und 5B gezeigt. Bei dieser Ausführungsform besteht das Korrekturglied aus einer Scheibe 22, die im Strahlenweg der Übertragungsoptik 11 umläuft. Sie besteht aus Sektoren 23 unterschiedlicher Dicke und läuft mit dem Abtastgerät 13 synchron um. Dadurch ist es möglich, bei jedem vollständigen Umlauf die von einem oder mehreren £ripel-Prismen 14 hervorgerufene Krümmung zu korrigieren.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, durch Bewegung eines oder zweier Spiegel die Lage des Detektor-Abbildes bei der Umdrehung des Abtast-Gerätes zu ändern. Die Bewegung des oder der Spiegel muß selbstverständlich mit der Rotationsbewegung des Abtastgerätes synchronisiert werden. Dies kann z.B. durch einen Kurvenscheibenmechnismus oder eine elektromechanische Apparatur geschehen, wobei die letztere durch ein Signal gesteuert wird, das die Winkelposition des Abtast-Gerätes darstellt.

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Normalerweise wird zur Sichtbarmachung des vom Detektor abgeleiteten Video-Signals eine Kathodenstrahlröhre benutzt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, eine einzel- - oder viel-elementige licht-emittierende Apparatur, die mit dem verstärkten Yideo-Signal in der Helligkeit moduliert wird, über einen Bildabtaster zu betrachten, wobei der Bildabtaster mit dem Infrarot-Abtastgerät synchronisiert ist. Es ist nicht nötig, daß der Bildabtaster eine ebene Bildfläche liefert, weil das menschliche Auge sich beim Überstreichen des Bildes automatisch an unterschiedliche Entfernungen anpaßt, jedoch ist die Erfindung auch für derartige Bildabtaster anwendbar.

-Patentansprüche-

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Claims

Patentansprüche

Optisches Abtast-System mit einem drehbaren Abtast-Gerät, das ein Abbild einer licht-empfindlichen oder lichtemittierenden Torrichtung herstellt und dieses so bewegt, daß ein Raster erzeugt wird, wobei das Abbild der Vorrichtung die ebene Bildfläche eines Objektivs oder eines zur Sichtbarmachung dienenden optischen Systems abtastet, dadurch gekennzeichnet, daß optische Korrekturmittel (16, 22) in dem das Abbild (8) der Vorrichtung erzeugenden Strahlenweg so angeordnet sind, daß das Abbild bei der Abtastung um unterschiedliche Beträge in einer zur ebenen Bildfläche (7) senkrecht verlaufenden Ebene eingestellt und dadurch optisch die Bewegung des Abbildes an die ebene Bildfläche anpaßt wird. .
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Korrekturmittel (16, 22) aus einem oder mehreren drehbaren Teilen bestehen, die jeweils eine abgestufte Oberfläche aufweisen und synchron mit dem Abtast-Gerät rotieren.
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß die optischen Korrekturmittel aus einem oder mehreren sich bewegenden Spiegeln bestehen, deren Bewegung mit der des Abtast-Gerätes synchronisiert ist.

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4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Korrekturglied aus einer zylindrischen linse (16) "besteht, die eine ebene Oberfläche (17) und eine dieser Oberfläche gegenüberliegende gekrümmte Oberfläche (18) mit diskreten Stufen (19), deren Stirnflächen (20) parallel zu der

ebenen Oberfläche (17) verlaufen, aufweist. '■
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ■ das Abtast-Gerät eine ringförmig angeordnete Gruppe von Tr i- ! pel-Prismen (14) enthält und jedes Iripel-Prisma sein eigenes optisches Korrekturglied (16) besitzt.
6. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Teil aus einer Scheibe (22) mit Sektoren (23) unterschiedlicher Dicke besteht, die durch den Fokus der Übertragungsoptik (11), die die licht-empfindliche oder lichtemittierende Vorrichtung abbildet, umläuft. ;
7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, fladurch gekennzeichnet, daß das licht Infrarot-licht ist, die licht-empfindliche Vorrichtung aus einem Infrarot-Detektor be- ; steht und die Korrekturmittel durchlässig für infrarotes licht j sind. ■

Bs / dm

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