DE2841775C2 - System zur zeilenförmigen Abtastung von Strahlungsenergie - Google Patents

Description

Ein derartiges Abtastsystem wurde bereits durch die ältere Patentanmeldung P 27 55 0943-51 vorgeschlagen. Hierbei ist zum Schreiben der Zeileniänge eines Bildes mindestens ein senkrecht zur Richtung seiner Dachkante hin und her schwingendes Dachkantprisma votgesehen. Zur Abtastung von Bildern mit größerer Zeilenlänge wird vorgeschlagen, mehrere Dachkantprismen oder 90°-Spiegel hintereinander zu schalten. Durch 37e Hintereinanderschaltung von z. B. vier 90°-Spiegeln, die alle um einen bestimmten gleichen Betrag verschiebbar sind, ergibt sich ein Gesamtabtastweg von der 8fachen Größe dieses Betrages. Diese Hintereinanderschaltung hat neben einem höheren

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Platzbedarf und entsprechende Antriebskräfte zur Folge. Außerdem wird dann das Öffnungsverhältnis um so schlechter, je mehr Spiegelelemente hintereinandergeschaltet werden. Schließ .h wird hierbei der erreich-

" bareAbtastwmkel durch'Vign'eTfie'riing'begfenzL' "" Durch die DE-OS 2534 695 ist eine Vorrichtung für die Bildzerlegung oder Bildabtastung bekannt, bei der zur Abtastung eines Blickfeldes in nur einer Dimension .eine innen verspiegelte rotierende Trommel, ein stationärer Reflektor in Form eines Winkelspiegels und eine Übertragungsoptik zwischen diesem Reflektor und einem Detektor vorgesehen sind. Hierbei wird die einfallende Strahlung ein erstes Mal von einem Spiegel der Trommel auf den stationären Reflektor reflektiert. Nach Reflexion von diesem Reflektor wird die Strahlung ein zweites Mal von demselben Spiegel der Trommel oder dem Spiegel einer zweiten rotierenden Trommel auf den Detektor reflektiert Dieser wird von der Übertragungsoptik als in der (ersten) Trommel liegendes reelles Bild abgebildet Eine derartige Anordnung kann zur Erzielung einer Abtastung in einer zweiten Richtung noch mit einem Kippspiegel oder

ίο einem verschiebbaren Eckkubus kombiniert werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei einem System zur zellenförmigen Abtastung von Strahlungsenergie bei einem günstigen Öffnungsverhältnis möglichst große vignettierungsfreie Abtastwinkel zu erreichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Kombination der im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst

Bei einem erfindungsgemäßen System wird die von einer Szene ausgehende Strahlung nicht von der Eingangsoptik direkt auf die Detektoranordnung fokussiert Vielmehr wird eine Zwischenabbildung zwischen zwei senkrecht zur Richtung ihrer Dachkante gegenläufig verschiebbaren Dachkantspiegeln realisiert Erst mittels des im Reflexionsweg zwischen dem zweiten Dachkantspiegel und der Detektoranordnung vorgesehenen fokusaerenden Linsensystems wird die Strahlung der Szene auf die Detektoranordnung abgebildet Diese Ausbildung des erfindungsgemäßen

Systems ermöglicht es, relativ große öffnungswinkel des durch das Abtastsystem tretenden Strahlenbündels zu wählen. Dies ergibt entweder bei festgelegter Baulänge des Systems eine relativ große Eintrittspupille oder bei vorgegebener Eintrittspupille eine kurze Baulänge. Darüber hinaus lassen sich über eine Zwischenabbildung größere Verschiebungen der beiden Dachkantspiegel ohne Vignettjerung des Strahlenganges und somit größere Abtastwinkel realisieren.
Im Verlauf des Abtastvorgange:, bewegt sich das Strahlenbündel auf der Eingangsoptik hin und her. Daher muß diese Optik entweder größer ausgelegt werden, wobei stets nur ein kleiner Teil ausgeleuchtet wird, oder es tritt bei klei lerem Optikdurchmesser Vigneiiierung auf. Dieser Nachieii iäoi sich bei einem erfindungsgemäßen System mit einer Zwischenabbildung zwischen den beiden Dachkantspiegeln dadurch vermeiden, daß am Ort der Zwischer.abbildung eine Feldlinse in den Strahlengang eingefügt ist deren halb „r die—Bni

5" Eingangsoptik ist Dadurch liegt die Eimritispupille des gesamten Systems zu jedem Zeitpunkt des Abtastvorganges in der Hauptebene der Eingangsoptik, so daß diese genau so groß wie der Bündeidurchmesser der Strahlung ausgebildet werden kann. Zusätzlich erreicht

"^J man durch Einfügen der Fclüiinse, uaS die beiden Dachkantspiegel etwas weiter ausgelenkt werden können, ohne daß Vignettierung auftritt Dadurch vergrößert sich das abtastbare Bildfeld des Systems.
Zweckmäßigerweise ist bei einem erfindungsgemä-Ben System zwischen dem fokussierendeü Linsensystem und der Detektoranordnung eine das Strahlenbündel begrenzende Blende vorgesehen. Mit Hilfe einer derartigen, im allgemeinen meist gekühlten Blende, wird die. Detektoranordnung zur Verbesserung der Detekti-

&5 vität auf ein bestimmtes Blickfeld begrenzt

Vorteilhafte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Systems sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines Systems zur zeilenförmigen Abtastung von Strahlungsenergie, wie er bereits vorgeschlagen wurde und von dem die Erfindung ausgeht;

Fig.2 und 3 zeigen die beiden Grenzfälle einer zeilenförmigen Abtastung bei einem erfindungsgemäßen System mit Zwischenabbildung und

Fig.4 und 5 weitere Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Systems mit Feldlinse.

Das System nach F i g. 1 besteht aus einem Linsensystem 2 als Eingangsoptik und zwei die einfallende, von einer nicht dargestellten Szene ausgehende Strahlung 1 reflektierenden Abtastelementen. Diese sind al· Z .Jakantspiegel 3,4 ausgebildet, weiche mit ih.en r«.i.<:ktierenden Flächen einen rechten Winkel einschließen und derart einander zugekehrt sind, daß p<*c,.nüberliegende Flächen paraPe! zueinander sind. A- jprdem sind die 3DachkantspiegeI 3,4 gegeneina- < er versetzt und relativ -zueinander auf zueinander pan_ielen gestrichelten Elinien also senkrecht zur Richtung ihrer Dichkante ^verschiebbar. Durch Verschiebung der beiden Dachikantspiegel kann die zu erfassende Szene zellenförmig ^abgetastet werden, wobei in der zeichnerischen Darstellung die Zeile in der Zeichenebene liegt. Die von feiner Szene ausgehende Strahlung 1 tritt durch die Eingangsoptik 2 und trifft danach exzentrisch auf die ibeiden Dachkantspiegel 3 und 4. Nach vierfacher Reflexion an den Flächen der beiden Spiegel 3 und 4 wird die Strahlung auf die Detektoranordnung fokussiert, welche z. B. aus einem einzelnen Strahlungsdetektor besteht Dieser ist zur Verbesserung der Detektivität nn allgemeinen nnt Ηϊίίε einer meist gekühlten Blende 7 auf ein bestimmtes Blickfeld begrenzt Werden nun die ^beiden Dachkantspiegel — wie in Fig. 1 durch kleine Pfeile dargestellt — gegeneinander verschoben, so wird die unter einem anderen Gesichtswinkel von der Szene auf die Eingangsoptik fallende Strahlung auf die Detektoranordnung 8 abgebildet
Wie in den F ι g. 2 und 3 für die beiden Grenzfälle der zeilenförmigen Abtastung dargestellt, wird die von einer Szene ausgehende Strahlung 1 nicht von der Eingangsoptik 2 direkt auf die Detektoranordnung 8 fokussiert Vielmehr wird eine Zwischenabbildung 5 zwischen den > beiden Winkelspiegeln 3 bzw. 4 realisiert Erst mit Hilfe einer Sammeloptik 6, die im Ausführungsbeispiel als fokussierendes Linsensystem dargestellt ist wird die Strahlung der Szene auf die Detektoranordnung 8 abgebildet

in Diese Auslegung des Gesamtsystems ermöglicht es, relativ große Strahlungswinkel » des durch das Abtastsystem tretenden Strahlenbündels 9 zu wähien. Dies ergibt entweder bei festgelegter Baulänge des Systems eine relativ große Eintrittspupille oder bei vorgegebener Eintrittspupille eine kurze Baulänge.

Darüber hinaus lassen sich bei Verwendung einer Zvsrischenabbüdung 5 größere Verschicbungen der beiden Dachkamspiegel 3, 4 ohne Vignettierung des Strahlenganges und somit größere Abtastwinkel φ realisieren.

Im Verlauf des Abtastvorganges bewegt sie¹· das von der Blende 7 begrenzte Strahlenbündel auf der Eintrittsoptik 2 hin und her. Daher muß diese Optik entweder größer ausgelegt werden, wobei stets nur ein kleiner Teil s.'«geleuchtet wird — in den Fi g. 2 und 3 jeweils schraffiert unten links dargestellt — oder es tritt bei kleinerem Optikdurchmesser Vignettierung auf. Bei Systemen mit einer Zwischenabbildung 5 zwischen den Dachkantspiegeln 3 und 4 läßt sich dies aber dadurch vermeiden, daß — wie in den F i g.4 und 5 dargestellt — am Ort der Zwischenabbildung 5 eine Feldlinse 10 in den Strahlengang eingefügt ist Die Brennweite dieser Feldlinse ist dabei halb so groß wie die Brennweite der Eingangsoptik 2. Durch Einfügen der Feldlinse 10 können die beiden Dachkantspiegel 3 und 4 etwas weiter ausgelenkt werden, ohne daß Vignettierung auftritt Dadurch vergrößert sich das abtastbare Bildfeld des Systems.

Hierzu 4 Siavv Zeichnungen

Claims (3)

28 41 7/D Patentansprüche:

1. System zur zellenförmigen Abtastung von Strahlungsenergie, insbesondere zur Abtastung des Bildfeldes eines optischen Sichtgerätes, mit zwei die einfallende Strahlung reflektierenden Abiastelementen, die als mit ihren reflektierenden Flächen einen rechten Winkel einschließende und einander zugekehrte, gegeneinander versetzte und relativ zueinander bewegbare Dachkantspiegel ausgebildet sind, einer die Strahlung auf den ersten Dachkantspiegel richtenden Eingangsoptik und einer Detektoranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Dachkantspiegel (3,4) senkrecht zur Richtung ihrer Dachkante verschiebbar angeordnet und die Abstände zwischen der Eingangsoptik (2) und dem ersten Dachkantspiegel (3) sowie zwischen den beiden Dachkantspiegeln (3, 4) voneinander derart gewallt sind, daß sich zwischen dem ersten und dem zweiten Dachkantspiegel (3 bzw. 4) eine Zwischenabbildung (S) ergibt, und daß im Reflexionsweg zwischen dem zweiten Dachkantspiegel

(4) und der Detektoranordnung (8) ein die Strahlung auf die Detektoranordnung fokussierendes Linsensystem (6) angeordnet ist

2. Abtastsystem nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß am Ort der Zwischenabbildung

(5) eine Feldlinse (10) in den Strahlengang eingefügt ist, derer Brennweite halb so groß wie die Brennweite der Eingangsoptik (2) ist

3. Abtastsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem fokussierenden Linsensystem (6) und der L<stektoranordnung (B) eine das Strahlenbündel begrenzende Blende (7) vorgesehen ist