DE2224217B2

DE2224217B2 - Vorrichtung zum optischen Abtasten eines Bildfeldes

Info

Publication number: DE2224217B2
Application number: DE2224217A
Authority: DE
Inventors: B A Wheeler
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1971-05-28
Filing date: 1972-05-18
Publication date: 1974-03-21
Also published as: FR2139973B1; JPS5853544B1; US3764192A; DE2224217A1; IL39390A0; DE2224217C3; FR2139973A1; SE375629B; IL39390A; IT958072B; GB1361145A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum optischen Abtasten eines Bildfeldes mit einer um eine Drehachse drehbaren prismatischen Spiegelanordnung, deren Spiegel auf von der Drehachse ausgehenden und senkrecht dazu gerichteten, miteinander gleiche Winkel einschließenden Radialstrahlen senkrecht stehen, und einem im Lichtweg zwischen der Spiegelanordnung und dem Bildfeld angeordneten Schwingspiegel, der um eine zur Drehachse der Spiegelanordnung senkrechte Schwenkachse schwenkbar gelagert und synchron zur Drehbewegung der Spiegelanordnung angetrieben ist.

Eine solche Vorrichtung ist aus der französischen Patentschrift 742 243 bekannt. Die bekannte Vorrichtung ist Teil eines Fernsehsystems mit optischer Bildzerlegung und nicht Jazu bestimmt, in einem afokalen Vergrößerungssystem eingesetzt zu werden. Der Einsatz einer solchen Vorrichtung in einem afokalen Vergrößerungssystem ist jedoch nicht ohne weiteres möglich, weil in einem afokalen Vergrößerungssystem durch astigmatische Verzerrungen bedingte Probleme auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß bei ihrer Verwendung in afokalen Vergrößerungssystemen solche astigmatischen Verzerrungen nicht auftreten.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch

gelöst, daß die Schwenkachse in einem Punkt einen Ort von Schwingungszentren senkrecht schneidet, der in der Ebene der Zentralstrahlen liegt, die auf den Schwingspiegel einfallen und von ihm reflektiert werden, und mir. dem reflektierten Zentralstrahl einen

ίο Winkel bildet, der gleich dem Winkel ist, mi' dem der einfallende Zentralstrahl auf den Schwingspiegel auf trifft, wenn der Schwingspiegel seine nominelle Mittelstellung einnimmt.

Durch die erfindungsg^mäße Ausbildung der Vor-

richtung wird erreicht, daß die zueinander orthogonalen Abtastbewegungen, die von der drehbaren Spiegelanordnung und dem Schwingspiegel erzeugt werden, im wesentlichen von dem gleichen Punkt auf einer Fläche der drehbaren Spiegelanordnung auszu-

gehen scheinen. Damit ist die Voraussetzung dafür erfüllt, daß auch bei der Verwendung einer solchen Vorrichtung in einem afokalen System eine verzerrungsfreie Abbildung stattfindet und auch keine Bilddrehung erfolgt.

■25 Der Winkel, mit dem der einfallende Zentral strani auf den Schwingspiegel auftrifft, soll wenigstens annähernd 45° betragen. Dagegen ist es zweckmäßig, wenn der Winkel zwischen dem auf eine Fläche der Spiegelanordnung einfallenden und dem von dieser

Fläche reflektierten Zentralstrahl etwa 65° beträgt. Bei dieser Anordnung ergeben sich optimale Abbildungsverhältnisse.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele

näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der wirksamen Teile einer ersten Vorrichtung nach der Erfindung. . , .....
F i g. 2 teilweise in Seitenansicht i;nd teilweise im

Schnitt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, F i g. 3 teilweise in Seitenansicht and teilweise im Schnitt eine mehr ins einzelne gehende Darstellung der Vorrichtung nach Fig. 1,

F i g. 4 ein Zeitdiagramm einer Vertikalabtastung bei der Vorrichtung nach den F i g. 1 und 3,

Fig. 5 ein Zeitdiagramm einer Horizontal abtastung bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 3 und

Fig. 6 und 7 zur weiteren Erläuterung der Erfin-

dung dienende Diagramme des Strahlenweges.

Da die erfindungsgemäße Vorrichtung reziprok ist, kann sie entweder als Strahlungsprojektor oder als Strahlungsempfänger beschrieben werden, was bedeutet, daß sie als Vorrichtung beschrieben werden

kann, die Licht oder Infrarotstrahlung in Form eines parallelen Strahles aussendet, der ein Raster beschreibt, oder aber als Vorrichtung, die ein von parallelem Licht gebildetes Strahlungsfeld rasterförmig abtastet. Der Einfachheit halber wird die Vorrichtung im folgenden als Projektor beschrieben.

Es sei ferner darauf hingewiesen, daß das Abtastraster mit im wesentlichen horizontalen Zeilen beschrieben wird, die in Vertikalrichtung einen im wesentlichen gleichen Abstand haben. Es versteht sich,

daß die Bezeichnungen »horizontal« und »vertikal« nur zum Zwecke der Erläuterung verwendet werden, weil ihre Verwendung einfacher ist als ständig von »einer ersten Richtung und einer auf der ersten Rieh-

tung senkrechten zweiten Richtung« zu sprechen. in seinen Extremstellungen gestrichelt und in seinei Weiterhin wird davon die Rede sein, daß die beweg- Mittelstellung durch eine durchgehende Linie dar liehen Spiegel um Azimut- und Elevationsnchsen gestellt. Die Mittelstellung des Schwinp.spiegels 2$ drehbar sind. Auch diese Bezeichnungen sind nur wird für Konsiruktionszwecke benutzt und es win. der Einfachheit halber gewählt. Bei typischen An- 5 das optische System so aufgebaut, daß das Systen Wendungen der erfmdungsgemäGen Vorrichtung wird bei der Mittelstellung des Schwingspiegels 28 genai es sich bei der sogenannten Azimutachse tatsächlich justiert ist, wogegen in den Extremstellungen des um eine Azimutachse und bei der sogenannten EIe- Schwingspiegels 2& geringe Abweichungen von dei vationsachse tatsächlich um eine Elevationsachse genau richtigen Position vorliegen, so daß Verzerhandeln. Das bedeutet, daß die Azimntachse vertikal io rungen oder Nichtlinearitäten bei der Abtastung inausgerichtet sein wird und eine Schwenkung um diese nerhalb gegebener Toleranzen bleiben. Wenn auch Achse zu einer Horizontalablenkung führt, während die Wahl der Mittelstellung für den. Schwingspiegel die Elevationsachse horizontal gerichtet ist und eine 28 für die Konstruktion des optischen Systems vor-Vertikaiablenkung entstehen läßt. Es versteht sich zuziehen ist, liegt es im Rahmen der Erfindung, jede jedoch, daß sich die Beschreibung auch auf solche 15 andere Stellung des Schwingspiegels 28 als Grund-Vorrichtungen bezieht, die im Vergleich zu der be- stellung für Konstruktionszwecke mit den Nichtlineschriebenen Vorrichtung auf die Seite gelegt sind. aritäten zu wählen, die sich bei der Schwingbewegung

Wie aus den Fig. 1, 3, 6 und 7 ersichtlich, fällt des Spiegels aus dessen Abweichung von der Grund-

das Licht einer im wesentlichen punktförmigen Licht- stellung ergeben. Nachdem eine solche Grundstellung

oder sonstigen Strahlungsquelle 32 auf eine Blende 20 gewählt ist, müssen die resultierenden Nichtlineari-

31 und wird dann von einer Kollimatorlinse 30 par- täten des Systems in.nerh?.V> der Toleranzen bleiben,

allelisiert. Der parallele Lichtstrahl wird dann von die für den speziellen Anwe-idungszweck erforder-

einem Spiegel 28 auf die Spiegelflächen einer rotie- lieh sind.

renden Spiegelanordnung 10 geworfen. Ein Motor 11 Weiterhin beträgt der Einfallswinkel ß, mit dem

dreht die Spiegelanordnung 10 mit hoher Geschwin- 25 das von der Kollimatorlinse 30 ausgehende parallele

digkeit. Die Spiegelanordnung 10 hat eine Vielzahl Licht den Schwingspiegel 28 trifft, wenn er sich in

im wesentlichen ebener Spiegelflächen 10 a, 10 b, seiner Grundstellung befindet, gewöhnlich 45°. In

10 c. ..., die gleichmäßig um die Drehachse 307 der der Zeichnung ist ein von 45" abweichender Winkel

Spiegelanordnung 10 verteilt sind Uiid senkrecht zu dargestellt, um den allgemeinen Charakter der Erfin-

Radialstrahlen stehen, die von der Achse der Spie- 30 dung zu veranschaulichen.

gelanordnung ausgehen. Die rotierende Spiege'ar.ord- Wenn der Schwingspiegel 28 in seiner Grundstel-

nung 10 erzeugt die Zeilen des Rasters. Ein Zahnrad, lung ist, trifft das von der Kollimatorlinse 30 ausge-

beispielsweise ein Spiralrad 12, treibt ein damii in hende parallele Licht den Schwingspiegel 28 unter

Eingriff stehendes Zahnrad 14, dessen Drehachse einem Einfallswinkel ß. Der Reflexionswinkel ist dem

senkrecht zur Achse der Spiegelanordnung 10 steht. 35 Einfallswinkel β gleich. Die Drehachse 307 der Spie-

Eine mit dem Zahnrad 14 verbundene Welle 16 trägt gelanordnung 10 steht senkrecht auf dem am

eine Nockenscheibe 18, an deren Umfang ein Felge- Schwingspiegel 28 reflektierten parallelen Licht, wenn

glied 24 anliegt, das um eine Achse 25 schwenkbar der Schwingspiegel 28 seine Grundstellung einnimmt,

ist, d'-; auf der Drehachse der Spiegelanordnung 10 Das von dem Schwingspiegel 28 reflektierte Licht

senkrecht steht. Das Folgeglied 24 weist eine Rolle 40 trifft die Spiegelflächen 10«, 10b, 10c, ... der rotie-

26 auf, die auf dem Umfang der Nockenscheibe 18 renden Spiegelanordnung 10.

aufsitzt. Auf dem anderen Ende des Folgegliedes 24 Es existiert eine Gerade 301, auf der mehrere Zen-

ist der obenerwähnte Spiegel 28 befestigt. Die Spie- tren liegen und die den Hauptstrahl 303, der von dem

gel 10«, 10 b, 10 c, ... der Spiegelanordnung 10 wer- seine Grundstellung einnehmenden Schwingspiegel 28

den im folgenden als Azimut-Abtastspiegel bezeich- 45 reflektiert wird, in einem Abstand 2 A von dem Punkt

let, wogegen der auf dem Folgeglied 24 befestigte schneidet, in dem der Hauptstrahl 303 auf den

Spiegel 28 Elevations-Abtastspiegel genannt wird. Schwingspiegel 28 auftrifft. Die Gerade 301 bildet

Bei der Nockenscheibe 18 handelt es sich um einen den Ort von Zentren, von denen eines als Rotatior.sim wesentlichen linearen Nocken, was bedeutet, daß Zentrum für den Spiegel 28 ausgewählt werden kann, die Nockenscheibe das Folgeglied 24 veranlaßt, eine 50 Diese Gerade 301 ist gegenüber dem Hauptstrahl 303 zur Drehung der Nockenscheibe im wesentlichen pro- um den Winke), β in der gleichen Richtung verdreht, portionale Drehung auszuführen, bis eine Umkehr- in der der Hauptstrahl 303 gegenüber dem Schwingftelle erreicht ist. Der lineare Abschnitt der Nocken- spiegel 28 verdreht ist. Das Rotationszentrum für den Scheibe 18 erstreckt sich über etwa 85 %> der Nocken- Schwingspiegel 28 kann in jedem Punkt der Geraden fläche. Die übrigen 15 ⁿ/o der Nockenfläche werden 55 301 liegen, beispielsweise in einem der Punkte 300, dazu benötigt, das Folgeglied in seine Ausgangsstel- 302, 304, 306 oder 308. Der Punkt 300 hat den Vorlung zurückzubringen. Die Linearität der Nocken- teil, daß er den kleinsten Schwenkradius für den scheibe kann bei Bedarf so korrigiert werden, daß Schwingspiegel 28 bietet, so daß auch der Schwinggeringe Variationen im Zeilenabstand des Rasters spiegel 28 selbst die geringste Auslenkung erfährt kompensiert werden. Das erzeugte Raster ist in dein 60 und zur Überdeckung des gewünschten Blickfeldes Bereich 34, 36, 38, 40 der F i g. 1 dargestellt. das kleinste Trägheitsmoment entsteht.

Die Geometrie des optischen Systems lassen am Das von dem Schwingspiegel 28 reflektierte par-

besten die Fig. 6 und 7 erkennen. Mit Hilfe der allele Lieh, trifft die Spiegelflächen der rotierenden

punktförmigen Strahlungsquelle 32 und der Kolli- Spiegelanordnung 10. Wie in Fig. 7 beispielsweise

matorlinse30 wi-d ein paralleler Lichtstrahl erzeugt, 65 dargestellt, trifft das in Form des HauptMrahles 303

dessen Querschnil ,sdimensionen durch die Blende 31 dargestellte parallele Licht die Spiegelfläche 10« und

bestimmt werden. Der eine Schwingbewegung aus- wird von ihr durch ein Fenster 70 reflektiert. Es ist

führende Elevati'.lis-Abtastspiegel 28 ist in Fig. 6 swtckmäßig, einen Nenn-Einfallswinkel Λ zu definie-

ren, unter dem der Hauptstrahl 303 auf die Spiegelfläche 10« auftrifft, wenn dieser Hauptstrahl 303 im wesentlichen auf die Mitte der Abtastlinie reflektiert wird, wie es in F i g. 7 durch den Strahl 309 dargestellt ist. Für diesen Nennwinkel ist die Optik genau. Ist der Nennwinkel so gewählt, daß der Strahl 309 im wesentlichen auf die Mitte der Abtastzeile fällt, sind die Nichtlinearitäten, die unter einem Winkel d zu beiden Seiten der Mitte entstehen, auf ein Minimum reduziert. Es versteht sich jedoch, daß auch ein anderer Winkel als der Nennwinkel für die Konstruk tion gewählt werden kann, so daß dann die Nichtlinearitäten in einer Extremstellung der Abtastzeile größer und in der anderen Extremstellung kleiner sind als bei der dargestellten Anordnung. Es ist daher nicht wesentlich, auch wenn es vorzuziehen ist, daß der Nennwinkel Λ für einen Strahl gilt, der zur Mitte der Abtastzeile geht. Der Winkel \ wird groß genug gewählt, um die gewünschte nutzbare Zeilenlänge abtasten zu können, und klein genug, um eine Überschneidung mit dem Schwingspiegel 28 zu vermeiden.

Auf der Nockenscheibe 18 ist ein leitender Stift 20 angebracht und es ist neben der Nockenscheibe 18 eine stationäre Elektrode 22 angeordnet, um Synchronisationsimpulse zu erzeugen. Wenn der Stift 20 die Nähe der stationären Elektrode 22 erreicht, wird ein elektrischer Impuls erzeugt. Dieser Impuls kann beispielsweise durch die Änderung der elektrischen Kapazität zwischen dem Stift 20 und der Elektrode 22 erzeugt werden, wenn an diese beiden Glieder eine Spannung angelegt ist. Eine hierfür geeignete Spannungsquelle ist in der Zeichnung nicht dargestellt.

In gleicher Weise kann eine Elektrode 42 neben der rotierenden Spiegelanordnung 10 angeordnet werden. Indem wenigstens ein Abschnitt der Spiegelanordnung 10. der den Spiegelflächen benachbart ist. aus einem leitenden Material hergestellt wird, werden der Elektronik 60 elektrische Impulse zugeführt, wenn sich die Ecken der Spiegelanordnung 10 an der Stoßstelle zwischen zwei benachbarten Spiegelflächen der Elektrode 42 nahem. Einzelheiten tier Elektronik 60 sind nicht dargestellt. Vorzugsweise wird die Spiegelanordnung 10 vollständig aus Metall hergestellt, auch wenn eine solche Maßnahme nicht erforderlich ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann als eine Anordnung charakterisiert werden, die wenigstens fünf definierte Achsen aufweist, von denen die erste Achse 315 einen Einfallswinkel β und die zweite Achse 303 einen Reflexionswinkel β in bezug auf den Schwingspiegel 28 aufweist, wenn der Schwingspiegel 28 seine Grundstellung einnimmt. Die Beziehung zwischen der zweiten Achse 303 und der ersten Achse 315 kann auch so ausgedrückt werden, daß die zweite Achse gegenüber der ersten Achse um einen Winkel von 18Ö^C —2ß gedreht ist. Die dritte Achse 301 liegt in der gleichen Ebene wie die erste und die zweite "Achse 315 bzw. 303. Die dritte Achse 301 schneidet die zweite Achse 303 in einem Abstand IA von dem Schnittpunkt zwischen der ersten und der zweiten Achse. Die dritte Achse 301 ist gegenüber der zweiten Achse 303 um einen Winkel β in dem deichen Sinn verdreht, wie die zweite Achse gegenüber der ersten Achse verdreht ist. Die Drehachse 307 der Spieseianordnung 10 verläuft parallel zu der Ebene, in der die ersten drei Achsen liegen. Gewöhnlich ist die Drehachse 307 gegenüber der zweiten Achse 303 versetzt. Die fünfte Achse 309 schneidet die zweite Achse 303 in einem Abstand A von dem Schnittpunkt zwischen den beiden Achsen 315 und 303. Die fünfte Achse 309 liegt in einer Ebene, die zu der Ebene der ersten drei Achsen senkrecht steht, und bildet mit der zweiten Achse 303 einen Winkel Λ, wenn sich die Spiegelanordnung 10 in ihrer Grundstellung befindet. Der brauchbare Abschnitt

ίο der Abtastbewegung jeder der Spiegelflächen 10«, 10 ft, 10 c ... liegt innerhalb eines Winkelbereiches 2 \ um die fünfte Achse 309. Wenn sich die Spiegelanordnung 10 um einen Winkel 6 dreht, erfolgt die optische Abtastung über einen Winkelbereich 2«. Ebenso findet eine optische Abtastung in einem Winkelbereich Iv statt, wenn der Schwingspiegel 28 um einen Winkel γ verschwenkt wird. Der Schwingspiegel 28 schwenkt um eine Achse, welche die dritte Achse schneidet und zu der durch die ersten drei

so Achsen defiinierten Ebene senkrecht steht. Vorzugsweise liegt die Schwenkachse des Schwingspiegel ~28 so nahe wie möglich am Schwingspiegel 28, um das Trägheitsmoment des Schwingspiegels 28 so klein wie nur möglich zu halten.

»5 Weiterhin ist es zweckmäßig, bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Spiegelanordnung 10 .<·.■! s polygonalen Zylinder auszubilden. Bei einem solchen polygonalen Zylinder bilden die Seiten ein Polygon und es erstrecken sich die Flächen der Seiten parallel zur Drehachse 307. Weiterhin handelt es sich bei der bevorzugten Ausführungsform um einen geraden Zylinder, bei dem die Endflächen senkrecht zur Drehachse 307 stehen.

Das längs der ersten Achse 315 auf den Schwin l> spiegel 28 projizierte parallele Licht wird dann durch die Schwenkung des Schwingspiegels 28 über eine;, Winkel 2;.· abgelenkt. In gleicher Weise wird die : ii die Spiegelflächen 10«. 10b, 1Or ... der Spiegelanordnung 10 gerichtete Strahlung um einen. Winke!

abgelenkt, der wenigstens die Größe 2 \ hat. Das Ab lenken um den Winkel 2 \ erzeugt eine Rasterzcile wogegen das Verschwenken im Winkclbcreich 2 eine schrittweise Verschiebung der Rasterzeilcn zu: Folge hat.

Es versteht sich ferner, daß das Fenster 70 nich: bei allen Ausführungsformen der Erfindung notwendig ist. Bei manchen Ausführungsformen der Erfindung, insbesondere wenn Infrarotstrahlung abgelenkt wird, ist es wichtig, daß das Innere der VorricntuiiL' entweder evakuiert ist oder eine vorbestimmte Atmosphäre enthält. Unter solchen Bedingungen wird ein Fenster 70 benutzt. Wenn ein Fenster 70 vorhanden ist, insbesondere bei der Ablenkung von Infrarotstrahlung, steht das Fenster 70 nicht notwendig senk-

recht zur fünften Achse 309, sondern ist vorzugsweise gegenüber dieser Achse um einen Winkel von beispielsweise etwa 18° oder mehr gekippt um den sogenannten »Narziß-Effekt« zu vermeiden, der darin besteht daß Reflexionen eines Strahlungsdetektors

am Fenster 70 wiederum erfaßt werden. Durch Kippen des Fensters 70 werden Reflexionen des Strahlungsdetektors nicht mehr festgestellt

Die Erfindung wurde an Hand einer Vorrichtuna zum Projizieren eines parallelen Lichtstrahles beschrieben. Umgekehrt kann sie zum Empfang von parallelem Licht dienen. Es sei angenommen, daß das Licht in einem Blickfeld einfallt, das durch das Raster in F i g. 1 veranschaulicht wird, in der die Abtast-

flächen 34, .36, 38 und 40 in den Ecken des Blickfei- und zusammen rotieren. Die beiden Sätze von Spiedes dargestellt sind. Die erfindungsgemäße Vorrich- gelflächen sind vorzugsweise um die halbe Länge tang gestattet das Abtasten von Bereichen der ein- einer Spiegelfläche gegeneinander verdreht, so daß fallenden Strahlung in Form von Strahlenbündeln die Stoßstelle zwischen zwei benachbarten Spiegeloder Bleisiiftstrahlen, wie sie an den Stellen 34, 36, 5 flächen 112a und 112 b des einen Satzes etwa mit der 38 und 40 dargestellt sind, und es wird dann das Mittellinie der benachbarten Spiegelfläche 110 b Blickfeld in Form eines Rasters abgetastet. Die ein- fluchtet. Jedem Satz Spiegelflächen ΠΟα, UOb, fallende Strahlung trifft die rotierende Spiegelanord- HOc ... und 112a, 112b, 112c ... ist ein eigenes nung 10 und wird von deren Spiegelflächen 10 a, 10 ft, Linsensystem und ein eigener Strahlungsdetektor zu-10 c ... auf den Schwingspiegel 28 und dann auf die io geordnet. Beispielsweise richten die Spiegelflächen Linse 30 reflektiert, von der sie durch die Blende 31 110a, 110b, HOc ... das von dem Schwingspiegel •uf einem anstatt der Strahlungsquelle 32 angeordne- 28 einfallende Licht auf die Linse 130 und dann auf ten Strahlungsdetektor fokussiert wird, der ein für den Detektor 132. Die Spiegelflächen 112a, 112b, die Strahlungsintensität charakteristisches Signal an 112c... des anderen Satzes richten das vom Schwingdie Elektronik 60 liefert. Die von den Elektroden 22 »5 spiegel 28 eintreffende Licht auf die Linse 130 und und 42 gelieferten Signale werden von der Elektronik den Detektor 133.

i0 dazu benutzt, auf einen Kathodenstrahloszillogra- Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Elek-

phen 62 ein Bild zu erzeugen, das für die Intensität tronik so eingerichtet, daß dann, wenn der Detektor der eintreffenden Strahlung in dem gerade abgetaste- 132 ausgetastet ist, der Detektor 133 arbeitet und umten Bereich charakteristisch ist. ao gekehrt. Im übrigen ist die Vorrichtung nach F i g. 2

Die Zeitdiagramme nach den Fig. 4 und 5 sollen mit der Vorrichtung nach Fig. 1 im wesentlichen veranschaulichen, wie die von den Elektroden 22 und identisch. Es versteht sich jedoch, daß wegen der ver-42 gelieferten Impulse dazu benutzt werden, die Elek- setzten Anordnung der beiden Sätze von Spiegeltronik 60 zu steuern. Eine zur Verwendung mit der flächen HOa, 110b, HOc ... und 112a, 112b, erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignete Elektronik «5 112c ... die Elektrode 42 die doppelte Anzahl Synist in einer gleichrangigen Patentanmeldung behan- chronisationssignale erzeugt und die Synchronisadelt. Wie in F i g. 4 dargestellt, werden von der Elek- tionssignale beispielsweise zur Steuerung eines Fliptrode 22 Abtastimpulse 201 erzeugt, die dazu ver- flop verwendet werden können, dessen Ausgangswendet werden, Synchronisationsimpulse 204 für den signale das Austasten der Detektoren 132 und 133 Kjihodenstrahloszillographcn 62 zu erzeugen. Die 30 steuern. Die geometrischen Beziehungen zwischen Signale 203 und 205 sind Sperrimpulse, die verhin- den Detektoren 132 und 133, den Linsen 130 und dem, daß das Ausgangssignal des Strahlungsdetek- 131, dem Schwingspiegel 28 und den Sätzen von tors vom Kathodenstrahloszillograf 62 dargestellt Spiegelflächen der Spiegelanordnung HO sind ^m wird. Die zeitliche Lage der Sperrimpulse 203 und wesentlichen identisch zu denen, die an Hand dei 205 stimmt mit der Rückbewegung des Folgegliedes 35 Fig. t> und 7 beschrieben worden sind.
24 überein, also mit der Rückkehr des Schwingspie- Bei einer typischen Ausführungsform der Erfin-

gels 28 in seine Ausgangsstellung, was dem Zurück- dung, bei der die Spiegelanordnung sieben Flächen springen von der untersten zur obersten Zeile des aufweist oder zwei Sätze von jeweils sieben Spiegel-Rasters oder umgekehrt übereinstimmt, je nachdem, flächen vorhanden sind, wie bei der Ausführunjriform in welcher Richtung die Abtastung erfolgt. 40 nach Fig. 2, hat der Motor 11 eine typische Dreh-

Die in der Ausführungsform nach den F i g. 1 zahl von 67 500 Umdrehungen pro Minute. Ein ty- und 3 von der Elektrode 42 erzeugten Impulse 206 pischer Wert für den Winkel d ist 65°, während dei sind in F i g. 5 dargestellt. Diese Impulse 206 werden Winkel χ einen Wert von 2,6°, der Winkel β einer dazu benutzt, Verzögerungsimpulse 209 zu erzeugen. Wert von 45° und der Winkel γ einen Wert von Diese Verzögerungsimpulse 209 dienen dazu, der ₄₅ 16,2° aufweist. Bei einer Drehzahl des Motors von Elektronik eine ausreichende Zeit zum Beginn des 67 500 U/min und sieben Spiegelflächen auf der Spie-Arbeitszyklus zu erteilen. Am Ende der Verzöge- gelanordnung 10 wird ein Wirkungsgrad der Azimutmngsimpulse 209 wird ein Austastsignal 210 erzeugt, abtastung von 42°/o erzielt und es werden 525 Aziwelches das Ausgangssignal des Strahlungsdetektors mutabtastungen pro Bildfeld und 60 Elevationsunterdrückt. Nach einer vorgegebenen Zeitspanne, ^₀ abtastungen pro Sekunde bei einem Wirkungsgrad die es den Spiegelflächen 10 a, 10 b, 10 c ... ermög- der Elevationsabtastung von 85 Vo erreicht. Die Bildlicht, sich in die zur Abtastung richtigen Stellung zu folge beträgt 15 Bilder/sec, die Feldbedeckung 32,4^C bewegen, wird das Austastsignal 210 beendet und es auf 43,2° und die Überlappung (interlace) 4.
kann das Abtasten einer Zeile beginnen. Es ist wün- In dem Diagramm nach Fig. 4 beträgt die Zeil

sehenswert, daß dem Kathodenstrahloszillographen 55 zwischen den Abtastimpulsen 201 16,667 ms. Die zur Zeit des Rücksprunges nach Abtasten einer Zeile zeitliche Verzögerung zwischen dem Empfang dei ein Synchronisationsimpuls 212 zugeführt wird. Da Abtastimpulse und dem Ende der Sperrimpulse 20£ der Rücksprung eine bestimmte Zeitspanne andauert, beträgt 205 μβ. Die Aktivzeit der Spiegel beträgi muß der Synchronisationsimpuls einer für den Rück- 14,167 ms. Die Länge des Sperrimpulses 203 isi sprang ausreichenden Zeit vor Ende des Austast- 60 2500 ms. Die Länge des Synchronisationsimpulses signals 210 auftreten. Das Verzögerungssignal 211 204 beträgt 210 us.

ist so eingestellt, daß der Synchronisationsimpuls 212 In dem Diagramm nach F i g. 5 liegt zwischen den

zur rechten Zeit erscheint Abtastimpulsen 206 eine Zeitspanne von 126,98 μ5

Bei der in F i g. 2 dargestellten zweiten Ausfüh- Die Dauer der Austastverzögerung beträgt 2,47 μβ. rungsform der Erfindung weist die rotierende Spiegel- 65 Die Dauer der Sperrimpulse 207 beträgt 73^65 μβ anordnung 110 zwei Sätze Spiegelflächen 110a, HO b, Die Zeitdauer einer aktiven Spiegelabtastung 208 be-HOc ... und 112a, 112b, 112c ... auf, die in Axial- trägt 53,33 μβ. Die Länge des Verzögerungssignals richtung der Spiegelanordnung nebeneinander liegen 211 beträgt 4,47 με. Die Länge der Synchronisatirns-

impulse 212 ist 2 μβ. Diese Zeitgebung wird erzielt, indem eine Reduktion der Elevationsgeschwindigkeit in bezug auf die Azimutgeschwindigkeit im Verhältnis von 18,75 angewendet wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung lenkt demnach die von der Linse 30 und der Blende 31 gebildete Pu-

10

pille in solcher Weise ab, daß ein paralleles Sti lungsbündel e^:n Raster beschreibt. Umgekehrt k die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Feld pan len Lichtes rasterförmig abtasten und die in dem rade abgetasteten Abschnitt einfallende Strahl einem Strahlungsdetektor zuführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zum optischen Abtasten eines Bildfeldes lnit einer um eine Drehachse drehbaren prismatischen Spiegelanordnung, derea Spiegel auf von der Drehachse ausgehenden und senkrecht dazu gerichteten, miteinander gleiche Winkel einschließenden Radialstrahlen senkrecht stehen, und einem im Lichtweg zwischen der Spiegelanordnung und dem Bildfeld angeordneten Schwingspiegel, der um eine zur Drehachse der Spiegelanordnung senkrechte Schwenkachse schwenkbar gelagert und synchron zur Drehbewegung der Spiegelanordnung angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse in einem Punkt (300) einen Ort (301) von Schwingungszentren senkrecht schneidet, der in der Ebene der Zentralstrahlen (315 und 303) liegt, die auf den Schwingspiegel (28) einfallen und von ihm ret.ektiert werden, und mit dem reflektierten Zentralstrahl (303) einen Winkel (/J) bildet, der gleich dem Winkel ist, mit dem der einfallende Zentralstrahl (315) auf den Schwingspiegel (28) auftrifft, wenn der Schwingspiegel seine nominelle Mittelstellung einnimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (/J), mit dem der einfallende Zentralstrahl (315) auf den Schwingspiegel (28) auftrifft, wenigstens annähernd 45° beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, duß der Winkel (6) zwischen dem auf eine Fläche der Spiegelanordnung (10) einfallenden und dem von dieser Fläche reflektierten Zentralstrahl (303 bzw. 306) etwa 65° beträgt.