NL7909314A - Optisch stelsel. - Google Patents

Description

* * VO 3807

Titel: Gotisch stelsel.

De uitvinding heeft betrekking op een optisch stelsel met een rastergevijs verkzame beeldopnemer.

Veelal is voor veiligkeidsdoeleinden en andere doeleinden een bevakingsstelsel vereist, dat binnen een kort tijdsinterval een 5 breed zichtveld kan onderzoeken. Wanneer echter een beeldopnemer die een voor teievisiedoeleinden gebruikelijk rasterpatroon beschrijft, is gemonteerd op een drager, die in azinnxthrichting snel vordt rondgedraaid, vordt gedurende het tijdsinterval, dat voor een volledig aftasten van een rasterfreen is vereist, een aanzien-10 lijke draailngskoek doorlopen, zodat het resulterende beeld is scheef getrokken, met andere voorden is vervormd. Alhoevel zulks bij lage draaisnelheden aanvaardbaar is, vordt de grootte van de vervorming onaanvaardbaar, indien de draaisnelheid in azimuth-richting vergelijkbaar vordt met die vaarmede het aftasten van de 15 freems plaats vindt.

Met de uitvinding is nu beoogd een optisch stelsel met een rastergevijs verkzame beeldopnemer te verbeteren en groot-hoek-bevaking mogelijk te maken.

Een daartoe dienend optisch stelsel omvat volgens de uitvinding 20 een. rastergevijs verkzame beeldopnemer, die is gemonteerd op een drager die in azimuthrichting draaibaar is, velke beeldopnemer is ingericht voor het uitvoeren van een regelsgevijs verkzame aftasting, vaarblj de regels zich in hoofdzaak zich in een vlak met de as vaarom de azimuthale draaiing plaats vindt, uitstrekken, en een 25 feemsgevijze aftasting die orthogonaal is met betrekking tot de regelaftasting, een sensor voor het meten van de azimuthals rota-tiesnelheid O? van genoemde drager, en een de freem-aftasting-hesturende inrichting, die met genoemde sensor is gekoppeld en die is ingericht om te beverksteiligen, dat de bij een beeldraster 3C geldende freenaftastsnelheid constant is en overeenkomt met de beeldrasteraftassnelheid, zoals standaard is bij televisiedoelein-den, en ongeacht de vaarde van genoemde rotatiesnelheid M .

Een voorkeursuitvoeringsvorm omvat middelen voor het vijzigen 79 0 93 1 4 f· 4· 2 van de elevatiehoek 0 van de optische as van de beeldopnemer met "betrekking tot een vlak, dat loodrecht verloopt met betrekking tot de azimuthale draailngsas, met een sensor voor het meten van deze elevatiehoek 0, waarbij genoemde freemaftasting-besturende inrichting 5 met deze sensor is gekoppeld en daarbij is ingericht csm ongeacht de waarde van deze elevatiehoek 0 te bewerkstelligen, dat de freemaf-tastsnelheid, zoals geldend bij een zichtveld, constant wordt gehouden op een waarde, corresponderende met die van een standaard televisie-aftast snelheid.

10 Een andere voorkeursuitvoeringsvorm omvat middelen, die een vergrotingsfactor m introduceren en die zijn opgesteld tussen genoemde beeldopnemer en het zichtveld, en een sensor voor het meten van de vergrotingsfactor m, waarbij de genoemde freemaftasting-besturende inrichting met deze sensor is gekoppeld, alsook is in-15 gericht om te bewerkstelligen, dat de bij het genoemde zichtveld geldende freemaftastsnelheid constant wordt gehouden op die van een gebruikelijke televisie-aftastsnelheid, en ongeacht de grootte van deze vergrotingsfactor m.

Alhoewel het toepassingsgebied van de uitvinding primair ligt 20 op het gebied van het vormen van beelden uit thermische straling, is de uitvinding niet beperkt tot golflengten in het infra-rode gebied; in het kader van de uitvinding is het ook mogelijk om een scène op een standaard TV-monitor visueel waar te nemen. Tevens is het mogelijk gebruik te maken van een standaard videorecorder en 25 dit is in het bijzonder van belang bij bewakingssytemen, aangezien het hierdoor mogelijk wordt om op comfortabele wijze een scène te beschouwen wanneer het nodig is informatie snel te verkrijgen. De met behulp van een stelsel volgens de uitvinding aangeboden informatie is een reeks van niet-vervormde TV-rasters, waarbij enige 30 overlapping tussen opeenvolgende rasters afhankelijk is van de azimuthale draaiïngssnelheid.

Ter nadere toelichting van de uitvinding zal in het onderstaande een uitvoeringsvoorbeeld daarvan worden behandeld met verwijzing naar de tekening. In de tekening is : 35 fig. 1a een beeldopnemer met een TV-rasteraftasting en waarbij 7909314 Λ 3 s “ ê een uitgangssignaal wordt verkregen, dat is vervormd op de in fig.

2a aangegeven wijze; fig. To een stelseluitvoeringsvorm van de uitvinding, waarbij het effect van de azinruthale draaiing op het uitgangssignaal is 5 weergegeven in de fig. 2b en 2c; fig. 3a een stelsel van de soort zoals weergegeven in fig. 1b met een mogelijkheid tot instelling van de elevatie, hetgeen een uitgangssignaal oplevert, dat is vervormd zoals is weergegeven in fig. 3b; en 10 fig. ^ verschillende golfvormen met behulp waarvan de werking van de uitvinding nader zal worden toegelicht.

Fig. 1a geeft een illustratie van een optisch stelsel met een rastergewijs werkzame beeldopnemer 10, die een aftasting volgens horizontale regels en een aftasting volgens vertikale freems kan 15 uitvoeren, welke opnemer is gemonteerd op een draaitafel 1, die in azimuthrichting draaibaar is om een as 20. De beeldopnemer 10 bevat een detector 2, een lens h en orthogonale beeldontIeders 5 en 6. Door de lens b wordt een door de detector 2 gevormd beeld , gevormd op een icelscherm 3; het door de detector gevormde beeld cor-20 respondeert met een zichtveld en het op het doeischerm gevormde corresponderende beeld wordt afgetast door de mechanische regelont-leder 5 en de mechanische freemontleder 6. De detector 2 kan een configuratie van detectorelementen omvatten, zodat meerdere lijnen tegelijk worden afgetast, waarbij gebruik wordt gemaakt vanv tech-25 nieken voor het opslaan van beeldregelinformatie teneinde het uitgangssignaal in serievorm en UT-compatibel aan te bieden. Wanneer de draaitafel 1 in rotatie wordt gebracht kan de hoofdaanwijsrichting van de beeldopnemer, die is aangegeven door de lijn 12, gedurende het voor een freemaftasting benodigd tijdsinterval sterk bewegen, 30 zodat het van het doel gevormde beeld is vervormd, of met andere woorden over een hoek is scheef getrokken, zoals is weergegeven in fig. 2a. De dislocatie van continue regels, zoals ontstaat, indien de detector meerdere parallelelementen omvat, is eveneens geïllustreerd en aangeduid door-Δ. .

35 Fig. 1b geeft een illustratie van de wijze waarop het mee ha- 7909314 4

' "..........U

nische aftaststelsel 10 volgens fig. 1a is ingericht volgens de uitvinding, zodat de regelsgewijs -werkzame aftasting, zoals uitgevoerd door de ontleder 5, vertikaal is met andere woorden fnv.êên vlak gelegen met de azimuthale as 10. Wanneer de draaitafel 1 wordt 5 rondgedraaid en indien de freemaftastsnelheid, zoals gegeven door de ontleder 6, constant wordt gehouden, zoals het geval is hij de uitvoeringsvorm volgens fig. 1a, wordt het beeld gecomprimeerd of in horizontale zin geëxpandeerd (fig. 2b en 2c), in afhankelijkheid van de draaixngsrichting van de draaitafel, waarbij echter de zich 10 als een scheef trekken manifesterende vervorming is geëlimineerd.

In het kader van de uitvinding wordt gebruik gemaakt van een sensor ib voor het meten van de rotatiesnelhéid van de draaitafel 1, en deze sensor is gekoppeld met de freemaftastmotor 15 > die erdoor wordt bestuurd, zodat de som van de aftastsnelheden, zoals gegeven 15 door de werking van de freemontleder 6 en de draaiing van de draaitafel 1, constant is en correspondeert met de aftastsnelheid, geldend voor een standaard TV-raster.

Door de aldus gelegde rotatie tussen de aftastsnelheden worden vervormingen en fouten betreffende de samenhang opgeheven, d.w.z.

20 de vervorming Δ zoals weergegeven in fig. 2a bestaat in het doel-beeld niet wanneer de hoofdwaarnemingsrichting 12 zich in hoofdzaak loodrecht op de draaiïngsas 20 van de draaitafel 1 uitstrekt.

In het onderstaande wordt nu verondersteld, dat de hoeksnel- heid van de draaitafel 1 is gegeven door Cu en de hoeksnelheid, 25 zoals gegeven door de freemontleder 6 is gegeven als Wp. Indien de hoofdwaarnemingsrichting 12 van de beeldopnemer 10 horizontaal is, is de freemaf tast snelheid bij het zichtveld, n.l. het doel 3, en zoals teweeg gebracht door de draaitafel gelijk aan LO , zodat het vereiste’is gegeven door de uitdrukking CO F + άϋ = waar-

30 in & __ de freemaftastsnelheid is, die is vereist bij het zicht-r O

veld voor TV-compatibiliteit. Uit fig. 3a blijkt, dat indien de hoofdwaarnemingsrichting 12 van de beeldopnemer 10 door een aandrijfmechanisme 17 onder een elevatiehoek 0 wordt ingesteld, de werkzame aftastsnelheid bij het zichtveld, zoals teweeg gebracht 25 door de draaiing van de draaitafel, is gegeven door Cü cos 0.

79 0 93 1 4 5 * (Indien U) = 90° ontstaat bij draaiing van de draaitafel geen aftas werking , en het beeld draait uitsluitend om het centrum van het afgetaste veld ). Het in het voorafgaande gegeven vereiste voor het algemene geval is nu derhalve de omschrijving als cos 0 = 5 & .

Teneinde zulks te realiseren is het stelsel volgens fig. 3a voorzien van een sensor 16 voor het meten van de grootte van de hoek 0 en deze sensor l6 is gekoppeld met de freemaftastmotor 15.

Veelal is het vereist, dat een beeldopnemer 10 in basisuitvoe-10 ring de mogelijkheid biedt om te verken met meerdere, verschillende zichtvelden die kunnen worden gekozen door verandering van de vergroting van een hulptelescoop 18 (fig. 1b) of de brandpuntsafstand van een objectieflens in een brandpuntsaftaster. Indien de vergroting van de telescoop is gegeven door m (of de verhouding tussen de 15 brandpuntsafstanden is gegeven door m) en wordt aangegeven door de sensor 19, wordt de door de freemontleder 6 teweeggebrachte aftast— snelheid gegeven door F/m, waarbij de waarde voor ^-compatibiliteit is gegeven door ^^/m, zodat als verdere modificatie van de in het voorafgaande bedoelde vereiste is te schrijven als : 20 ^p/m + cos 0 = ^q/ïïi .

Voor TVicomnatibiliteit is de freemsnelheid constant, zo- F0 5 dat voor een constant aftastrendement de freemaftastsnelheid evenredig is met de amplitude van het voor de freemaftasting dienende aan-drijfsignaal. Indien de freemontleder derhalve wordt bestuurd door 25 sen elektrisch aandrijfsignaal is het slechts nodig een en ander zodanig in te richten, dat de amplitude van het aandrijfsignaal evenredig is met 1 - o) .m/ cos 0. Zulks kan op eenvoudige wijze worden gerealiseerd door toepassing van digitale of analoge technieken, en onder gebruikmaking van middelen voor het opnemen van 30 hoekinformatie ter verkrijging van azimuth- en elevatie-ingangs- signalsn, d.i. CJ en 0, samen met een ingangssignaal, dat afhankelijk is van het door keuze van de vergrot ingsf act or m bepaalde zichtveld.

Indien een beeldcntleder met een groot zichtveld wordt gebruikt men een aanzienlijke elevatiehoek 0, wordt een vervorming 35 van de soort, zoals aangeduid in fig. 3b geïntroduceerd, zelfs na- 79 0 93 1 4 * i, 6 dat onder toepassing -van de formule 1 - & .m/ ^ cos 0 een stuur- werking wordt uitgeoefend ten aanzien van de freemaftastamplitude.

De vervorming is echter niet van ernstige aard, met uitzondering voor geringe waarden van m en relatief grote waarden van ^ ‘ .

5 Alhoewel ter illustratie van de uitvinding een twee mechanismen omvattende mechanische beeldontleder is "behandeld, geldt de procedure eveneens indien tussen het doel en een enkele mechanische beeld-ontleder een afzonderlijke "beeldontleder wordt aangebracht. In dit laatste geval geldt, aangezien de beeldontleder normaliter werkt 10 bij een TV-compatibele snelheid zonder dit extra mechanisme, dat = 0, zodat cos 0.

Dit principe is eveneens toepasbaar voor niet-meehanische beeld-ontleders, alhoewel detectors met freemopslag, zoals vidicons, niet bruikbaar zijn wegens het ontstaan van vegen in het beeld, ten-15 zij deze worden gebruikt met een afzonderlijke compenserende freem-beeldontleder van de in boven omschreven soort.

Alhoewel in fig. 3a is aangegeven, dat de elevatiehoek 0 kan worden ingesteld door de beeldontleder in zijn geheel te kantelen, kunnen andere middelen, zoals een elevatiespiegel, worden gebruikt.

20 Het in het voorafgaande beschreven kriterium voor de besturing van de freembeeldontleder, geeft een correcte aftastwerking bij het zichtveld en bij snelheden die in de TV-techniek gebruikelijk zijn en in talrijke situaties geeft dit kriterium uitkomst. Ter verkrijging van een bij TV-techniek gebruikelijke beelddefinitie, 25 zoals gegeven door toepassing van 625 beeldregels, kan het nodig zijn om twee halve rasters elk bestaande uit 312,5 regels, te super-poneren, met interliniëring, teneinde aldus een TV-freem te verkrijgen. Aangezien onder al die omstandigheden, waarbij het nodig is de aftastwerking te corrigeren, de beeldontleder tussen opeen-30 volgende freems een aanzienlijke draaiing zal hebben ondergaan, dient de amplitude van het in de beeldontleder gebruikte freem-terugslagsignaal te worden bestuurd, indien dergelijke TV-freems moeten worden gepresenteerd of met goed gevolg worden geregistreerd. Zulks is geïllustreerd in fig. k, waarbij de freemaftastgolfvormen 35 zijn weergegeven die zijn vereist in de volgende gevallen : (a) 7903314 ¥ 7 voor een volledige regel in een stationair systeem; (b) voor het invoeren van een correctie voor enkelvoudige besldontlederfreems bij een rotatiesnelheid (jO corresponderende met de situatie, zoals aangegeven door de onderbroken lijn in fig. ka.·, en (c) voor bet in— 5 voeren van een correctie voor paren van besldontlederfreems, zodat volledige T7-freems op correcte wijze kunnen worden geconstrueerd.

In bet laatste geval is de snelheid van bet aftastmecbanisme gedurende de aftastverking dezelfde als die, welke geldend is voor enkelvoudige freemcorrectxè , waarbij echter afwisselende terugslag-10 signaalamplituden verschillend zijn, dat de algebraïsche som van de aftasthoek, zoals gegeven door de freembeeldontleder en de af-tasthoek, zoals gegeven door de rotatie van de apparatuur, gelijk is aan de aftasthoek die zou zijn gegeven door de freembeeldontleder, ter verkrijging van ^-compatibiliteit met een stationair systeem.

15 7909314

Claims (5)

1. Optisch. stelsel gekenmerkt door een rastergewijs werkzame beeldopnemer -(10'), die is· gemonteerd op een drager (1) die in azimuthr i e ht ing draaibaar is, welke beeldopnemer (10) is ingericht yoor het uitvoeren yan een regelsgewijs werkzame beeldontleding (5), die in hoofdzaam eoplanair is met de azimuthale rotatie-as 5 (20), en een freemsgewijs werkzame heeldontleder (6), die met be trekking tot genoemde regelgewijs werkzame beeldontleder (5) or-thogonaal is, een sensor (lH) yoor het meten van de azimuthale draaixngssnelheid Ui yan genoemde drager (1) en freemaftasting-besturende middelen (15) die zijn gekoppeld met genoemde sensor 10 (110 alsook zijn ingericht om te bewerkstelligen, dat ongeacht de grootte yan deze draaiïngssnelheid iü de freemaftastsnelheid bij een zichtyeld (3) constant is en correspondeert met de af tast snelheid yan een standaard TV-raster.

2. Optisch stelsel volgens conclusie 1 gekenmerkt door middelen 15 (17) voor het wijzigen van een elevatiehoek 0, indicatief voor de hoofdwaarnemingsrichting (12) van de beeldopnemer (10) met betrekking tot een vlak, dat loodrecht verloopt op de azimuthale rotatie-as (20), en een sensor (16) voor het meten van deze elevatiehoek 0, waarbij genoemde freemaftasting-besturende middelen (15) zijn 20 gekoppeld met deze sensor (16) alsook zijn ingericht om te bewerkstelligen, dat ongeacht de grootte van deze elevatiehoek 0 de freemaftastsnelheid bij genoemd zichtveld constant wordt gehouden bij genoemde aftastsnelheid van een standaard TV-raster.

3. Optisch stelsel volgens conclusie 1 of 2 gekenmerkt door tus-25 sen genoemde beeldopnemer (10) en genoemd zichtveld (3) opgestelde middelen voor het introduceren van een vergrotingsfactor m, en een sensor (19) voor het meten van deze vergrotingsfactor m, waarbij genoemde freemaftasting-besturende middelen (15) zijn gekoppeld met deze sensor (19)S alsook zijn ingericht om te bewerkstelligen, dat 30 ongeacht de grootte van deze vergrotingsfactor m de freemaftast-snelheid bij genoemd zichtveld constant is bij genoemde aftast-snelheid voor een standaard TV-raster. 7909314 ) 4.. *· k. Stelsel volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de beeldop-nemer (10) is voorzien van een afzonderlijke, regelgewijs werkzame aftaster (5) en een freemsgewijs werkzame aftaster (6).

5. Stelsel volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de beeld-5 opnemer (10) is voorzien van een enkelvoudige beeldontleder (5, 6) voor het uitvoeren van voorafbepaalde regelgewij s en freemsgewijs werkzame aftastingen en een bestuurbare freemaftastinrichting is aangebracht, welke inrichting wordt bestuurd op de in conclusie 1 aangegeven wijze.

6. Stelsel volgens een van de voorafgaande conclusies met het kenmerk, dat de amplitude van het in de beeldontleder toegepaste terugslagsignaal zodanig wordt bestuurd, dat paren, van opeenvolgende freems kunnen worden gesuperponeerd op een TT-monitor ter verkrijging van volledig geïnterlinieerde TV—freems, welke besturing 15 zodanig werkzaam is, dat over een tijdsinterval, corresponderende met twee freems, de algebraïsche som van de affcasthoek, zoals gegeven door de freemsgewijs werkzame beeldontleder en de aftast-hoek, zoals gegeven door de rotatie van de drager (1) gelijk is aan de aftasthoek die zou zijn vereist om TV-compatibiliteit te 20 geven met een stationaire drager (1) 7909314