DE9109236U1 - Device for beam displacement - Google Patents

Device for beam displacement

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Description

KODAK AktiengeseUschaft
Postfach 60 30 45
7000 Stuttgart 60
KODAK Aktiengesellschaft
PO Box 60 30 45
7000 Stuttgart-60

1500 Po/Hay 25. Juli 19911500 Po/Hay 25 July 1991

Vorrichtung zum StrahlenversetzenDevice for beam displacement

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Strahlenversetzen, mit der ein CCD-Sensor in seiner Abbildungsebene um einen Pixel herum versetzt wird. Derartige Vorrichtungen dienen bei optoelektronischen Abbildungssystemen mit CCD-Sensoren dazu, einen Versatz des auf den CCD-Sensor abgebildeten Objektes zu erreichen, mit dem die Büdinformation, die in die Zwischenräume zwischen den spalten- und zeilenweise angeordneten lichtempfindlichen Detektoren projiziert wird, auf die lichtempfindlichen Detektoren des C CD-Sensors versetzt werden können.The invention relates to a device for beam displacement, with which a CCD sensor is displaced by one pixel in its imaging plane. Such devices are used in optoelectronic imaging systems with CCD sensors to achieve an offset of the object imaged on the CCD sensor, with which the image information, which is projected into the spaces between the light-sensitive detectors arranged in columns and rows, can be displaced onto the light-sensitive detectors of the CCD sensor.

Um Informationsverluste zu vermeiden, sind in der DE-PS 33 23 956 Bildversatzmittel vorgesehen, durch welche das Gesichtsfeld zur Überdeckung der Zwischenräume periodisch längs einer geschlossenen Bahn relativ zu den lichtempfindlichen Detektoren eines CCD-Sensors verlagerbar ist. Die dabei gewonnenen Bildinformationen, die mehreren Punkten der geschlossenen Bahn um einen Pixel herum entsprechen, werden auf Speichermittel auf geschaltet, in denen nach jedem Zyklus eine im wesentlichen lückenlose Bildinformation über das Gesichtsfeld gespeichert ist. Als Bildversatzmittel ist ein kardanisch aufgehängter Spiegel vorgesehen, der mittels ferromagnetischer Anker am Spiegel und korrespondierenden Elektromagneten am Gehäuse in eine nutierende Bewegung versetzt wird, derart, daß er zyklisch in seine vier um 90 Winkelgrade versetzten Stellungen abrollt. Ein weiteres Bildversatzmittel besteht aus einem Planspiegel, der sich auf Piezzoelemente abstützt und bei deren Erregung der Planspiegel eine nu tierende Versatzbewegung ausführt.In order to avoid loss of information, DE-PS 33 23 956 provides image shifting means, by means of which the field of view can be periodically shifted along a closed path relative to the light-sensitive detectors of a CCD sensor to cover the gaps. The image information obtained in this way, which corresponds to several points of the closed path around a pixel, is transferred to storage means in which essentially gapless image information about the field of view is stored after each cycle. A gimbal-mounted mirror is provided as the image shifting means, which is set in a nutating movement by means of ferromagnetic anchors on the mirror and corresponding electromagnets on the housing, in such a way that it cyclically rolls into its four positions offset by 90 degrees. Another image shifting means consists of a plane mirror which is supported on piezo elements and, when excited, the plane mirror carries out a nutating displacement movement.

In der DE-OS 34 11 986 wird beschrieben, daß zur Verbesserung des Auflösevermögens von Videokameras mit CCD-Sensoren im Strahlengang zwischen Objektiv und Bildebene eine dünne planparallele Platte unter einem bestimmten Winkel vorgesehen ist, die eine definierte Bildversetzung bewirkt.DE-OS 34 11 986 describes that in order to improve the resolution of video cameras with CCD sensors, a thin plane-parallel plate is provided at a specific angle in the beam path between the lens and the image plane, which causes a defined image displacement.

Beiden Lösungen haftet der Nachteil an, daß die Bildversatzmittel im Strahlengang exakt justiert und gehaltert werden müssen, so daß bei der Herstellung derartiger Vorrichtungen zusätzlicher Justier- und Arbeitsaufwand notwendig wird.Both solutions have the disadvantage that the image displacement means must be precisely adjusted and held in the beam path, so that additional adjustment and work effort is required when manufacturing such devices.

Die US-Patentschrift 4,543,601 beschreibt einen CCD-Sensor, der auf einer Vibrationsplatte sitzt, die eine hin- und hergehende horizontale Bewegung ausführt, um die durch die Zwischenräume zwischen den einzelnen Bildpunkten (Pixels) entstehenden Informationsverluste zu verringern und den Grad der Auflösung zu verbessern. Nachteilig an diesem Prinzip ist, daß durch die Schwingung nur die Horizontalauflösung infolge des Versatzes um einen halben Bildpunkt, nicht aber die Auflösung des gesamten Bildes erhöht wird.US Patent 4,543,601 describes a CCD sensor that sits on a vibration plate that performs a back-and-forth horizontal movement to reduce the information loss caused by the gaps between the individual pixels and to improve the level of resolution. The disadvantage of this principle is that the vibration only increases the horizontal resolution due to the offset of half a pixel, but not the resolution of the entire image.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Strahlenversetzen zu schaffen, mit der durch eine einfache mechanische Konstruktion ein Bildversatz des auf einen CCD-Sensor abgebildeten Bildes realisiert und eine erhöhte Bildauflösung erreicht wird.The invention is based on the object of creating a device for beam displacement with which an image displacement of the image projected onto a CCD sensor is realized by means of a simple mechanical construction and an increased image resolution is achieved.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein CCD-Sensor auf einer Platte angeordnet ist, an deren Eckpunkten sich längserstrekkende federnde Arme derart angebracht sind, daß die Arme plattenseitig unter Zwischenlage von Abstandshaltern in einem ortsfesten Körper gehalten und an der Gegenseite in einem Rahmen befestigt sind, der durch Betriebsmittel in seiner Ebene zweidimensional bewegbar ist.According to the invention, the object is achieved in that a CCD sensor is arranged on a plate, at the corners of which longitudinally extending spring arms are attached in such a way that the arms are held on the plate side in a stationary body with spacers in between and are fastened on the opposite side in a frame which can be moved two-dimensionally in its plane by means of operating means.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gegeben.Further developments of the invention are given in the subclaims.

Die Erfindung wird anhand des Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme der Zeichnung, welche die Vorrichtung zum Strahlen versetzen zeigt, näher erläutert.The invention is explained in more detail using the embodiment with reference to the drawing, which shows the device for beam displacing.

Ein CCD-Sensor 1, befestigt auf einer Platte 2, ist an einem Ende von sich vier längserstreckenden flexiblen Armen 5 angeordnet, deren plattenseitige Enden in einem ortsfesten Körper 4 verankert sind. Zwischen der den CCD-Sensor 1 tragenden Platte 2 und dem Körper 4 sind auf jedem Arm 5 Abstandshalter 3 vorgesehen. Die Enden der Arme 5 auf der Gegenseite von Platte 2 sitzen in einem Rahmen 6. Zwischen dem Rahmen 6 und der Platte 2 stützen sich auf den Armen 5 sitzende Druckfedern 7 ab, so daß die den C CD-Sensor tragende Platte 2 gegen den ortsfesten Körper 4 gedrückt wird, wobei der C CD-Sensor sich exakt in der Abbildungsebene befindet. Im Bereich des Rahmens 6, der vorzugsweise eine quadratische Form aufweist und aus einem ferromagnetischen Material besteht, sind an zwei benachbarten Seiten je eine Magnetspule 9.1, 9.2 ortsfest angeordnet, die auf den Rahmen 6 in Abhängigkeit von einem Steuerprogramm einwirken. Anstelle der Magnetspulen können auch kleine Motoren mit Exzenterscheiben verwendet werden.A CCD sensor 1, fastened to a plate 2, is arranged at one end of four longitudinally extending flexible arms 5, the plate-side ends of which are anchored in a stationary body 4. Between the plate 2 carrying the CCD sensor 1 and the body 4, spacers 3 are provided on each arm 5. The ends of the arms 5 on the opposite side of plate 2 are seated in a frame 6. Compression springs 7 seated on the arms 5 are supported between the frame 6 and the plate 2, so that the plate 2 carrying the CCD sensor is pressed against the stationary body 4, with the CCD sensor being located exactly in the imaging plane. In the area of the frame 6, which preferably has a square shape and is made of a ferromagnetic material, a magnetic coil 9.1, 9.2 is arranged in a fixed position on two adjacent sides, which act on the frame 6 depending on a control program. Small motors with eccentric disks can also be used instead of the magnetic coils.

Werden die Magnetspulen 9.1, 9.2 durch einen Stromfluß erregt, so wird der Rahmen 6 in seiner Ebene um einen bestimmten Betrag, entsprechend dem Steuerprogramm, nach oben, unten, links oder rechts bzw. um einen Pixel herum bewegt. Bei einer Auslenkung des Rahmens 6 um einen bestimmten Betrag im Bereich von Millimeter wird die Platte 2 mit dem CCD-Sensor 1 im Bereich von Mikrometern ebenfalls in die gleiche Richtung bewegt. Mittels der ortsfesten Anschläge 8 kann die Auslenkung des Rahmens 6 in festen Grenzen gehalten werden.If the magnetic coils 9.1, 9.2 are excited by a current flow, the frame 6 is moved in its plane by a certain amount, according to the control program, up, down, left or right or by one pixel. If the frame 6 is deflected by a certain amount in the range of millimeters, the plate 2 with the CCD sensor 1 is also moved in the same direction in the range of micrometers. The deflection of the frame 6 can be kept within fixed limits by means of the fixed stops 8.

Die Vorrichtung ermöglicht somit einen Strahlenversatz um einen Pixel herum, der zweckmäßigerweise einen Betrag von einem halben Pixelabstand aufweist. Werden die derartig um den Pixel herum gewonnenen Bilder einem Speichermittel auf geschaltet und zu einem Bild zusammengesetzt, so wird eine wesentliche erhöhte Bildauflösung erzielt.The device thus enables a beam offset around a pixel, which expediently has an amount of half a pixel spacing. If the images obtained around the pixel in this way are transferred to a storage medium and combined to form an image, a significantly increased image resolution is achieved.

Claims (5)

AnsprücheExpectations 1. Vorrichtung zum Strahlenversetzen, mit der ein CCD-Sensor in seiner Abbildungsebene um einen Pixel herum versetzt wird, dadurch gekennzeichnet , daß der CCD-Sensor (1) auf einer Platte (2) angeordnet ist, an deren Eckpunkten sich längserstrekkende federnde Arme (5) derart angebracht sind, daß die Arme (5) plattenseitig unter Zwischenlage von Abstandshaltern (3) in einem ortsfesten Körper (4) gehalten und an der Gegenseite in einem Rahmen (6) befestigt sind, der durch Betriebsmittel in seiner Ebene zweidimensional bewegbar ist.1. Device for beam displacement, with which a CCD sensor is displaced in its imaging plane by one pixel, characterized in that the CCD sensor (1) is arranged on a plate (2), at the corner points of which longitudinally extending resilient arms (5) are attached in such a way that the arms (5) are held on the plate side with the interposition of spacers (3) in a stationary body (4) and are fastened on the opposite side in a frame (6) which can be moved two-dimensionally in its plane by operating means. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den CCD-Sensor (1) tragende Platte (2) mittels auf den Armen (5) angeordneter Druckfedern (7) gegen den Körper (4) gedrückt wird.2. Device according to claim 1, characterized in that the plate (2) carrying the CCD sensor (1) is pressed against the body (4) by means of compression springs (7) arranged on the arms (5). 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsmittel Magnetspulen (9.1, 9.2) oder Miniaturmotoren mit Exzenterscheiben sind, die an zwei benachbarten Seiten des Rahmens (6) ortsfest angeordnet und in die vorbestimmte Versetzung des C CD-Sensors steuernd eingreifen.3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the operating means are magnetic coils (9.1, 9.2) or miniature motors with eccentric disks, which are arranged in a fixed position on two adjacent sides of the frame (6) and intervene in a controlling manner in the predetermined displacement of the C CD sensor. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ortsfeste Anschläge (8) um den Rahmen (6) angeordnet sind.4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that stationary stops (8) are arranged around the frame (6). 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (6) vorzugsweise eine quadratische Form aufweist und aus einem ferro-magnetischen Werkstoff besteht.5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that the frame (6) preferably has a square shape and consists of a ferromagnetic material.
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