DE2535394B2 - Vorrichtung zum Abtasten thermograflscher Bilder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtasten thermografiseher Bilder mit einem umlaufenden Polygonalprisma, durch dessen Rotation die Bildabtastung in der einen Koordinatenrichtung bewirkt wird, und das zur Bewirkung der Abtastung in der anderen Koordinatenrichtung um eine die Rotationsachse und die optische Achse senkrecht schneidende Achse gekippt wird.

Eine derartige Vorrichtung ist bekannt, bei der allerdings das Polygonalprisma durch einen kardanisch aufgehängten Spiegel ersetzt ist.

Das normale Zeit-Weg-Diagramm einer solchen Kippbewegung stellt eine Sinus-Linie dar, d. h. es handelt sich um eine reine Schwingungsbewegung. Hierbei entstehen an den Wendepunkten der Kipp-Bewegungen Totzeiten, welche den Abstand zweier benachbarter Abtastlinien vergrößern.

Es bestand daher die Aufgabe, eine Vorrichtung anzugeben, bei der dieser Nachteil vermieden ist und die Abtastlinien auch in der Nähe der Wendepunkte den gleichen relativ kleinen A.bstand voneinander haben, den sie über die gesamte übrige Bildfläche besitzen.

Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe bei einer Vorrichtung gelöst, die folgende Merkmale besitzt:

Die Auslenkbewegung wird mittels zweier am Träger des Polygonalprismas angeordneter Permanentmagnete und mit diesen zusammenwirkenden gehäusefesten Spulen erzielt. Die Rückkehrbewegung der Kippbewegung wird durch Federn bewi'kt; und es sind Prellfedern vorgesehen, welche die Schwingweite der Kippbewegung begrenzen und ihr einen dreieckförmigen Verlauf geben.

Aus diesen Merkmalen ergibt sich, daß es sich bei dem Polygonalprisma um ein freischwingendes System handelt, das nicht durch Kurven und/oder Gestänge zwangsgesteuert ist. Diese freischwingende Bewegung wird dadurch erzeugt, daß einer der beiden Permanentmagnete und die mit ihm zusammenwirkende Spule als Erregersystem arbeiten, während der andere Permanentmagnet und die andere Spule als Treibersystem arbeiten, wobei die Erregerspule und die Treiberspule über einen Verstärker rückgekoppelt sind.

An sich sind die Zeilenabtast-Bewegung (= Rotation des Polygons) und die Bildabtastung in der zweiten Koordinatenrichtung (= Kippung des Polygons) vollkommen unabhängig voneinander. Daher kann man das Verhältnis der Zeilenabtast-Frequenz zur Kipp-Frequenz beliebig wählen.

Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich jedoch dann, wenn das aus der Halterung mit Polygonal-Prisma und Antriebsmotor für dessen Rotation einerseits und den beiden rückschwingenden Federn andererseits bestehende Gesamtsystem für eine Resonanzfrequenz ausgelegt wird, die größer oder gleich der halben Bildabtastfrequenz ist. Bei dieser mechanischen Resonanzfrequenz schwingt das System im Takt seiner Eigenschwingung und benötigt daher die geringste Antriebskraft.

Die erfundene Vorrichtung ist getrennt sowohl im Aufnahmekanal als auch im Wiedergabekanal eines thermografischen Bildgeräts verwendbar. Soll das Gerät jedoch nicht nur zur Aufnahme, sondern auch zur Wiedergabe thermografiseher Bilder dienen, so kann man das in den Strahlengang des Wiedergabekanals eingeschaltete Polygonalprisma mit dem im Aufnahmekanal vorhandenen Polygonalprisma auf eine gemeinsame Welle setzen und durch denselben Antriebsmotor antreiben lassen. Durch diese Anordnung wird der Gesamt-Aufbau des Gerätes wesentlich vereinfacht, und gleichzeitig wird eine vollkommene Synchronisation des Wiedergabeteiles mit dem Aufnahmeteil erreicht.

In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 den Strahlengang des Aufnahmeteils,

Fig. 2 den Strahlengang des Wiedergabeteils,

Fig. 3 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, der Abtast-Vorrichtung,

Fig. 4 den unteren Teil der Abtast-Vorrichtung, um 90° gegenüber der Stellung nach Fig. 3 gedreht, mit Andeutung der elektrischen Schaltung.

Bei der Darstellung der beiden Strahlengänge ist angenommen, daß die Dreh-Achse des Polygonal-Prismas senkrecht zur Bild-Ebene verläuft, die Bild-

Ebene somit waagerecht liegt.

Die vom Objektiv 1 aufgenommenen Strahlen gelangen unter Zwischenschaltung einer Feldlinse 2 zu einem rotierenden Polygonal-Prisma 3. Die Lage der Feldlinse zwischen Polygonal-Prisma und Objektiv ist so bemessen und ihre Form so berechnet, daß die im Polygonal-Prisma gebrochenen Strahlen bei jeder Stellung des Polygons bei ihrem Austritt in einem Punkt des Polygon-Umkreises zusammenlaufen. Dadurch wild erreicht, daß praktisch keine Streuungen beim Übergang von einer Polygonalfläche zur nächsten auftreten. Die aus dem Polygonal-Prisma austretenden, divergenten Strahlen werden anschließend von einer Transformations-Optik 4 aufgenommen und in ein konvergentes Strahlenbündel umgewandelt, dessen Spitze in einem Detektor 6 liegt. Zum Schutz gegen das Eindringen von Störstrahlen in den Detektor ist hinter die Transformations-Optik eine Blende 5 geschaltet.

Beim Wiedergabeteil werden die von Lumineszenz-Dioden 11, 12 abgegebenen Strahlen in einem Strahlteiler 9 zu einem Bündel vereinigt, das über eine Transformationslinse 14 einem Polygonal-Prisma 13 zugeleitet wird. In diesem Fall ist die Transformationslinse so bemessen, daß sie die vom Strahlteiler 9 kommenden Strahlen zu einem Punkt zusammenführt, welcher am Eintritt der Strahlen in ti. s Polygonal-Prisma auf dem Umkreis des Polygons liegt. Die aus dem Polygonal-Prisma austretenden Strahlen werden von einer Linse 8 aufgenommen, zur Drehung des Bildes einem Schmidt-Prisma 7 zugeführt und gelangen über eine zweite Linse 18 in eine Feldlinse 12, welche sie einem Okular 10 zuleitet.

Das wichtigste Glied des neuen Geräts ist die Abtast-Vorrichtung (Fig. 3 und 4). Sie ist in dem hier gezeigten Beispiel für ein kombiniertes Gerat dargestellt, welches sowohl den Strahlengang für die Abtastvorrichtung als auch den Strahlengang tür die Wiedergabe-Vorrichtung enthält. Aul einer im Bild nicht sichtbaren Welle sitzen ein Polygonal-Prisma 3 für den Abtast-Strahlengang und ein Polygonal-Prisma 13 für den Wiedergabe-Strahlengang. Das Polygonal-Prisma 3 kann beispielsweise aus Silizium, das Polygonal-Prisma 13 aus Glas bestehen. Die Prismen sind durch eine Trenrplatte 23 und zwei Endplatten 17,27 in ihrer Lage auf der Antriebswelle fixiert. Am unteren Ende der Antriebswelle sitzt ein Antriebsmotor 22. Die genannten Teile bilden zusammen einen Rotationskörper, der an den Stellen 19 und 29 in einer Halterung 15 gelagert ist. Die Halterung selbst bildet einen Rahmen, dessen offener, innerer Teil für den Durchgang der Strahlen frei gehalten ist. Der freie

ίο Raum wird unten und oben begrenzt durch zwei Platten 35,45, welche die Lager 19 bzw. 29 des Rotationskörpers aufnehmen. Diese Platten sind seitlich durch starke Streben miteinander verbunden, von denen nur eine 37 im Bild zu sehen ist. Jede der Streben trägt in der Mitte einen Lagerzapfen 25, der zur Lagerung der Halterung im Gehäuse dient. Die I ager können in üblicher Weise fest in das Gehäuse eingebaut sein. Für den vorliegenden Fall günstiger ist eine Lagerung in Dreh-Federn, welche mit der Halterung und dem

2ii in ihr gelagerten Rotationskörper ein schwingendes System bilden. Bei beiden Bauarten kann die Halterung mit dem gesamten Rotationskörper um die Achse der Zapfen 25 schwingende Bewegungen ausführen, wobei als Massen-Ausgleich für den Motor

r> 22 am entgegengesetzten Ende Scheiben 24, 34 an der Halterung angebracht sind.

An der unteren Wand tragt das Motor-Gehäuse, das an der Platte 35 befestigt ist, zwei Permanentmagnete 34 und 44. Jedem dieser Magnete gegenüber

in ist am Gehäuse eine Spule 31 bzw. 41 angeordnet. Da die Halterung immer kleine Schwing-Bewegungen um ihre Horizontal-Achse ausführt, werden in der Spule 31 durch den Magneten 34 Induktions-Ströme erzeugt. Diese !nduktions-Ströme werden durch die

'."· Leitung 32 der Treiberspule 41 zugeführt. In die Leitung 32 ist ein Verstärker 33 geschaltet, der beim Einschalten des Geräts die in der Spule 31 induzierte Spannung so verstärkt, daß durch die Spule 41 Antriebskräfte auf den Magneten 44 ausgeübt werden.

i" Bei dem beschriebenen System treten die Antriebskräfte stets genau im Takt der Eigenschwingungen der Halterung auf, wodurch die erforderliche Energie-Zufuhr auf ein Mindestmaß begrenzt wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   ]. Vorrichtung zum Abtasten thermografiseher Bilder mit einem umlaufenden Polygonalprisma, ί durch dessen Rotation die Bildabtastung in der einen Koordinatenrichtung bewirkt wird, und das zur Bewirkung der Abtastung in der anderen Koordinatenrichtung um eine die Rotationsachse und die optische Achse senkrecht schneidende Achse ι ο kippbar ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

   a) die Auslenkbewegung der Kippbewegung wird mittels zweier am Träger des Polygonalprismas angeordneter Permanentmagnete ι j (34; 44) und mit diesen zusammenwirkenden gehäusefesten Spulen (31; 41) erzeugt;

   b) die Rückkehrbewegung der Kippbewegung wird durch Federn bewirkt: und

   c) es sind Pre/Ifedern (20; 30) vorgesehen, wel- -Ή ehe die Schwingweite der Kippbewegung begrenzen und ihr einen dreieckförmigen Verlauf geben.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: >■■>

   a) von den beiden Permanentmagneten (34; 44) und den beiden gehäusefesten Spulen (31; 41) arbeiten der Magnet (34) und die Spule (31) als Erregersystem und der Magnet (44) und die Spule (41) als Treibersystem; in

   b) die Erregerspule (31) und die Treiberspule (41) sind über einen Verstärker (32) rückgekoppelt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Rückkehrbewegung he- η wirkenden Federn als Drehfedern ausgebildet sind.
4. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Halterung mit Polygonalprisma und Antriebsmotor ei- in nerseits und den beiden rückschwingenden Federn andererseits bestehende schwingende System für eine mechanische Resonanzfrequenz ausgelegt ist. die größer oder gleich der halben Bild-Abtastfrcquenz ist. 4-,