DE1235727B - Verfahren und Vorrichtung zur photographischen Aufnahme von Gelaendestreifen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

G03b

Deutsche Kl.: 57 a-7/01

Nummer: 1235727

Aktenzeichen: P 34163IX a/57 a

Anmeldetag: 30. April 1964

Auslegetag: 2. März 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur photographisehen Aufnahme von Geländestreifen, insbesondere zur Herstellung von Luftbildaufnahmen bei Nacht, bei welchem der Geländestreifen streifenweise abgetastet wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens.

Bei der photographisehen Aufnahme wird üblicherweise das gesamte zu photographierende Objekt ausgeleuchtet. Bei der photographisehen Aufnahme von Geländestreifen oder bei der Luftbildaufnahme kommt hierfür praktisch nur das Sonnenlicht in Frage, da künstliche Lichtquellen nicht ausreichen, um ausgedehnte Geländestreifen in einem für die photographische Aufnahme aufreichenden Maß auszuleuchten. Luftbildaufnahmen bei Nacht sind daher mit üblichen Mitteln nicht möglich. Es ist auch nicht immer ohne weiteres möglich, die mangelhafte Ausleuchtung des Objektes durch entsprechend lange Belichtungsdauer auszugleichen. Bei Luftbildaufnahmen verbietet sich das schon mit Rücksicht auf die hohe Geschwindigkeit des Flugzeuges. Aber auch bei sonstigen Geländeaufnahmen steht häufig keine lange Belichtungszeit zur Verfügung, sei es, weil sich die Aufnahmekamera auf einem Fahrzeug bewegt oder weil in dem aufzunehmenden Gelände selbst Bewe- : gungen stattfinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche ausgedehnte Geländestreifen ohne Rücksicht auf das zur Verfügung stehende Sonnerdicht in kurzer Zeit ; zu photographieren gestatten.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale:

a) Der Geländestreifen wird durch ein Laserlichtbündel zeilenweise abgetastet, und die reflektierende Strahlung wird auf einem Detektor gesammelt;

b) ein zweites aktinisches Strahlenbündel wird synchron mit dem Beleuchtungsstrahlenbündel über einen photographisehen Film (od. dgl.) geleitet, und

c) die Intensität des zweiten Strahlenbündels wird als Funktion des Detektorsignals moduliert.

Dementsprechend ist eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale:

a) Es ist eine Beleuchtungs- und Beobachtungseinrichtung mit einem Laser und beweglichen optischen Gliedern zur punktweisen Beleuchtung und zeilenweisen Abtastung des Objektes mittels Verfahren und Vorrichtung zur photographisehen Aufnahme von Geländestreifen

Anmelder:

The Perkin-Elmer Corporation, Norwalk, Conn. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. F. Pommer, Rechtsanwalt, Düsseldorf, Heyestr. 52

Als Erfinder benannt:

Robert Ernest Hufnagel, Ridgefield, Conn.; Roderic MacDonald Scott,

Stamford, Conn. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St ν. Amerika vom 1. Mai 1963 (277 290)

eines Laserlichtbündels und mit einer Empfängeroptik zum Sammeln der reflektierten Strahlung auf einem Detektor vorgesehen;

b) es sind optische Glieder und Filmantriebsglieder vorgesehen, durch welche ein zweites aktinisches Strahlenbündel synchron mit dem Beleuchtungsstrahlenbündel zeilenweise über einen ablaufenden photographisehen Film geleitet wird;

c) die Intensität des zweiten Strahlenbündels ist als Funktion des Detektorsignals modulierbar.

Dadurch, daß die gesamte Energie der Lichtquelle, also des Laserlichtbündels, jeweils nur auf einen Punkt des zu photographierenden Geländestreifens konzentriert wird und die einzelnen Punkte nacheinander beleuchtet und beobachtet werden, wird es möglich, mit einer Lichtquelle relativ geringer Leistung einen ausgedehnten Geländestreifen künstlich zu beleuchten. Jeder Punkt erhält nämlich auf diese Weise im Augenblick der Beobachtung eine Helligkeit, die, wenn alle Punkte gleichzeitig beleuchtet werden sollten, eine Lichtquelle extrem hoher Intensität erfordern würde.

Nun ist auch bei dieser Art von Beleuchtung, bei der das Objekt punktweise beleuchtet wird und sich

so daher eine im Vergleich zu einer Gesamtausleuchtung große Helligkeit in jedem Punkt ergibt, der reflektierte und erfaßte Lichtstrom noch relativ schwach.

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Es wird daher nach der Erfindung nicht einfach das allel. Das parallele monochromatische kohärente

gesamte punktweise abgetastete Objekt auf dem Bündel wird von der unteren Fläche des rotierenden

Film abgebildet. Es wird vielmehr das zurück- Spiegelabtasters 20 so reflektiert, daß es nach unten

geworfene Licht von einem Detektor erfaßt, und das zur Erde 26 abgelenkt wird, wie bei 16' gezeigt ist.

so erhaltene Signal, das gegebenenfalls geeignet ver- 5 Wie deutlicher in Fi g. 3 ersichtlich ist, ist der reflek-

stärkt werden kann, steuert ein über den Film ge- tierende Abtaster 20 als Pyramidenstumpf mit bei-

fiihrtes aktinisches Strahlenbündel. spielsweise sechs Seiten ausgebildet. Er ist drehbar

Es sind an sich Kameras, auch zur Luftbildauf- um eine von der horizontalen Welle 22 bestimmte nähme, bekannt, bei denen ein aufzunehmender Ge- Achse gelagert und wird um diese Achse (beispielsländestreifen streifenweise abgetastet wird. Es handelt io weise durch Drehen dieser Welle) mittels eines sich dabei um sogenannte Panoramakameras, bei Motors 24 (Fig. 1) gedreht. Durch die Drehung denen der Film kontinuierlich hinter einem sich über dieses Pyramidenrückstrahlers wird das Laserbündel die Filmbreite erstreckenden Spalt vorbeibewegt wird in der zur Papierebene in F i g. 1 senkrechten verti- und von einer Aufnahmeoptik über bewegliche opti- kalen Ebene abgelenkt, so daß es fortlaufend einen sehe Glieder auf dem Spalt ein synchron mit dem 15 darunterliegenden Geländestreifen beleuchtet, der im Film bewegtes Bild des aufzunehmenden Gelände- Schnittpunkt dieser vertikalen Ebene und der Erde Streifens erzeugt wird (deutsche Auslegeschrift liegt. Mit anderen Worten, angenommen, eine hori-1136567). Es geht dort darum, einen großen Blick- zontale Linie in Fig. 1 stellt die horizontale Flugwinkel bis zu 180° zu erfassen, was mit einem ein- bahn dar, dann wird ein direkt darunterliegender, fachen stillstehenden Objektiv nicht möglich ist. Es 20 quer zur Flugbahn verlaufender schmaler Geländewird dort aber in jedem Augenblick ein sich über die streifen durch die Bewegung einer Facette des Abgesamte Breite des aufzunehmenden Geländestreifens tasters beleuchtet. Und zwar wird, da der Abtaster erstreckender Streifen — entsprechend dem Spalt — als Pyramidenstumpf mit sechs Seiten ausgebildet ist, erfaßt. Es erfolgt also keine punktweise Abtastung. die jede einen Winkel von 45° mit der Achse der Die Beleuchtung des Geländestreifens erfolgt durch 25 Pyramide bilden, das Lichtbündel 16' ein vom Flug-Sonnenlicht, und auch die Belichtung des Films zeug aus betrachtetes, quer über 60° verlaufendes erfolgt direkt durch die von dem Objekt ausgehende Gebiet abtasten.
Strahlung. Das von der Erde 26 auf dem Lichtweg 28 zuriick-

Es ist weiterhin ein Verfahren zur Übertragung von geworfene Licht wird von einem aus einem HaIbpotographischen Bildern durch Fernsehen bekannt, 30 parabolspiegel 30 bestehend dargestellten optischen bei dem das Bild punktweise beleuchtet und zeilen- System gesammelt. In der Praxis kann zu diesem weise abgetastet wird. Das reflektierte oder durch- Zweck ein abgewandeltes Schmidt- oder anderes tretende Licht wird von einem photoelektrischen katadioptrisches optisches System (dessen Aufbau Empfänger erfaßt und in entsprechende elektrische wegen der monochromatischen Beschaffenheit des Signale umgesetzt. Auf diese Weise werden die ein- 35 Bündels vereinfacht ist) verwendet werden, wobei zelnen Helligkeitswerte nacheinander über eine Lei- das achsferne Paraboloid nur zum Zweck der Vertung oder einen Sender übertragen und steuern die einfachung dargestellt ist. Das Licht von der Erde Intensität eines Elektronenstrahls in einer Fernseh- wird dann durch das optische Sammelsystem auf empfängerröhre. Beim Fernsehen liegt die Aufgabe Schlitzmitteln 32 abgebildet. Dieser Schlitz läßt nur vor, die Bildinformation serienmäßig über einen ein- 40 das Licht, welches vom beleuchteten Geländestreifen zigen Kanal zu übertragen. Das ist dort der Grund ausging, zu einem optischen System durch, welches für die punktförmige zeilenweise Abtastung, nicht als Linse 34 dargestellt ist und das Licht nach Durchaber wie bei der Erfindung das Problem der Aus- gang durch ein Spektralfilter 36 auf einem Photoleuchtung eines ausgedehnten Geländestreifens mit multiplier 38 fokussiert. Die Elemente 32 und 36 einer relativ schwachen Lichtquelle. 45 scheiden daher den größten Teil des vom Gelände

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den ausgehenden Fremdlichtes aus, da nur die Strah-

Zeichnungen dargestellt und im folgenden be- lungsenergie, welche im wesentlichen die gleiche

schrieben. Wellenlänge wie der Laser (beispielsweise 6328 Ang-

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der ge- ström) aufweist und von dem besonderen beleuchtesamten photographischen Aufzeichnungsvorrichtung; 50 ten Geländestreifen ausgeht, zu dem Photomultiplier

F i g. 2 ist eine Seitenansicht der gesamten Vor- gelangt.

richtung, bei welcher der Deckel abgenommen ist Das Signal vom Photomultiplier 38, welches ein und einige unbedeutende Teile zur besseren Klarheit Maß für die Intensität des von der Erde in irgendweggelassen sind, und einem gegebenen Augenblick während der Abtastung

Fig. 3 ist eine perspektivische Einzelansicht des 55 reflektierten Laserbündels ist, wird durch einen

zur Bewegung des Beleuchtungsbündels über die Videoverstärker 40 verstärkt. Um die Empfindlich-

Erde und des Aufzeichnungsbündels über den Film keit des Photomultipliers den gewöhnlich starken

verwendeten Abtasters. Signalen anzupassen (beispielsweise, wenn sich das

In Fig. 1 ist ein als Lichtquelle verwendeter Laser Flugzeug in niedriger Höhe über einem hochreflek-

bei 10 gezeigt. Die reflektierenden Schichten an jedem 60 tierenden Gelände befindet), ist ein automatischer

Ende 12 und 14 haben eine solche relative Dicke, Verstärkungsregelkreis vorgesehen. Dieser enthält

daß der größte Teil des von diesem ständig aus- einen Detektor 42, der die allgemeine Höhe des

strahlenden Gasphasenlaser erzeugten Lichtes am Videoverstärkerausganges 43 überwacht und die

rechtsseitigen Ende auf dem durch den Strahl 16 an- Empfindlichkeit des Photomultipliers dadurch steuert,

gezeigten Lichtweg austritt. Ein als Linse 18 schema- 65 daß er seine von der Hochspannungsquelle 46 ge-

tisch dargestelltes optisches System leitet dieses Licht lieferte Betriebsspannung umwandelt, wie durch die

auf seinem Weg zu einem bei 20 gezeigten reflek- mit AGC (automatische Verstärkungsregelung) be-

tierend ausgebildeten mechanischen Abtaster par- zeichnete Leitung 48 angedeutet ist. Der Ausgang

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des Videoverstärkers wird über die Leitung 50 zur Bündels 72, das durch ein optisches System (durch

Intensitätsmodulation des Lichtbündels geführt, die einfache Linse 74 dargestellt) und auf dem sich

welches über einen photographischen Film hinweg bewegenden Film 80 fokussiert wird. Bevor das

abgelenkt wird. Dieses Lichtbündel stammt vom Bündel 76 jedoch zum Film gelangt, muß es durch linksseitigen Ende 14 des Lasers, wie durch den 5 ein Filter 78 hindurch, das an beiden Enden durch-

Lichtweg 52 angezeigt ist. Um Raum zu sparen, wird lässig ist (vor und hinter der Ebene in Fig. 1) und

dieses zweite schwächere Lichtbündel mittels zweier allmählich zu geringerer optischer Intensität in der

Planrückstrahler oder Spiegel 54 und 56 in der in Mitte abgestuft ist (Fig. 3). Dadurch kompensiert

Fig. 1 dargestellten Weise doppelt zurückgeworfen. das Filter 78 den Verlust an Energieinhalt an den

Der Grund für diese Raumeinsparang ist die erheb- io Enden der Abtastung relativ zur Mitte, der anderen-

liche Länge des optischen Gasphasenlasers (F i g. 2), falls auftreten würde, wie nachstehend beschrieben

wie nachstehend noch beschrieben wird. Nach dieser wird.

Beugung wird das Lichtbündel durch optische Mittel Der Film 80 wird mit konstanter linearer Ge-

(schematisch als einfache Linse 58 dargestellt) in schwindigkeit mittels eines Motors 82 angetrieben,

einen verhältnismäßig langen elektro-optischen Kri- 15 der die Antriebsrolle 84 über die mechanische Ver-

stallmodulator 60 fokussiert. bindung 86 dreht. Der Film läuft von einer Ablauf-

Ein solcher Kristall hat die Eigenschaft, die Polari- rolle 88 ab, die beispielsweise mittels einer Rutschsationsebene des hindurchwandernden Lichtbündels kupplung 90 schwach gebremst wird. Nach der Aufnach Maßgabe der dem Kristall zugeführten elek- nähme wird der Film auf eine Aufnahmespule 92 irischen Spannung optisch zu drehen. Durch Anord- 20 mittels eines Motors 94 gewickelt, der durch einen nung eines Polarisationsfilters an jedem Ende des Rutschmechanismus, beispielsweise eine Wirbelstrom-Kristalls kann ein solches System als veränderliche rutschkupplung96, arbeitet. Die Drehgeschwindigkeit Blende verwendet werden, da durch eine Drehung des Motors 24, der den Pyramidenreflektor dreht, der Polarisationsebene des Bündels die Intensität und die des Motors 82 (der die Filmgeschwindigkeit des durch den zweiten Polarisator wandernden 25 bestimmt) werden einander annähernd gleich und Lichtes verändert wird. Da das Lichtbündel für den proportional der relativen Bodengeschwindigkeit des Laser bereits polarisiert ist, kommt der Polarisator Flugzeuges mittels eines Signals gehalten, welches am vorderen Ende (d. h. dem linksseitigen Ende in annähernd gleich dem Verhältnis der Flugzeug-Fig. 1) des Kristallmodulators 60 in Wegfall, wo- geschwindigkeit dividiert durch seine Flughöhe ist, durch sein Durchlässigkeitsgrad erhöht wird. Der 30 wie bei 100 angedeutet ist.

Videoausgang bei 50 bewirkt also, daß der Modu- Durch die verwendete Technik der punktweisen

lator die Intensität des Lichtbündels 52 so verändert, Abtastung ist es nicht wesentlich, daß die FiIm-

daß es der Intensität der von der Erde zurück- geschwindigkeit genau die relative Bildbewegung

geworfenen und den Photomultiph'er 38 beauf- kompensiert, um ein Verschwimmen des Filmbildes

schlagenden Strahlungsenergie entspricht. 35 zu vermeiden. Da das gleiche Element (nämlich die

Das mechanische Tachometer 62 ist mit der An- Spiegelpyramide 20) verwendet wird, um den Erdtriebsverbindung des Pyramidenspiegels 20 verbunden, boden mit dem Beleuchtungsbündel und den Film wie durch die gestrichelte Linie 64 angedeutet ist. mit dem Aufzeichnungsbündel abzutasten, sind keine Der Ausgang des Tachometers, das statt dessen auch veränderlichen Fehler in der Lage des Bildes relativ von der Antriebsrolle 84 (nachstehend beschrieben) 40 zur tatsächlichen Lage auf dem Erdboden möglich, angetrieben werden kann, bestimmt die Stellung Obgleich eine zu schnelle oder zu langsame Drehung (mittels einer Welle oder einer anderen mechanischen der Antriebsrolle 84 durch den Motor 82 eine VerVerbindung 66) einer Filterscheibe 68 mit veränder- zerrung in Form einer Längsdrehung bzw. Schrumplicher Durchlässigkeit. Das Graufilter zur Erzeugung fung hervorruft, werden solche Fehler leicht in der veränderlicher Intensität ist so ausgebildet, daß an- 45 Lichtbildauswertung kompensiert. Natürlich kann grenzende Abschnitte (in einer Richtung um den dieser Verzerrung durch die Verwendung eines ge-Umfang der Scheibe) zunehmend dichter oder un- nauen Geschwindigkeit-durch-Höhe-Signals (V/h) ausdurchlässiger werden. In der Praxis geschieht die Ab- geschaltet werden, welches bei 100 verwendet ist. Die stufung von völliger Durchlässigkeit bis im wesent- Qualität der erhaltenen Bilder ist also, soweit es die liehen völliger Undurchlässigkeit allmählich, so daß 50 Auswertung anbetrifft, von kleinen Fehlern in der der Teil des Filters im Lichtbündel jede beliebige F/Zz-Bestimmung unabhängig. Es ist zu beachten, Abschwächung der durchgehenden Intensität bewir- daß andere Verfahren zur Aufzeichnung des Bildes ken kann. In gewissem Sinn wirken Tachometer und (z. B. die Verwendung einer Kathodenstrahlrohrspur) dieses Filter wie eine automatische Verstärkungs- genaue Synchronisation erfordern, während die vorregelung, um die Drehgeschwindigkeit des Spiegels 55 liegende Vorrichtung (durch Verwendung des gleichen 20 zu kompensieren. Wenn sich also die Pyramide 20 Elementes 20 für die Bodenbeleuchtung und die sehr schnell dreht, wird das Tachometer einen ver- photographische Abtastung) jegliche Synchronihältnismäßig durchlässigen Teil der Filterscheibe 68 sationsfehler ausschaltet, die bei bekannten Systemen in dem aus dem Modulator austretenden Lichtbündel auftreten können.

70 anordnen und ordnet einen optischen immer 60 F i g. 2 ist eine Seitenansicht eines Ausführungsdichter werdenden Teil der Filterscheibe 68 im Bündel beispiels des in Fig. 1 schematisch dargestellten an, wenn sich der Spiegel mit geringeren Geschwin- Systems. Zur Vereinfachung von Fig. 2 sind nur die digkeiten dreht. Nach Durchgang durch dieses Filter hauptsächlichen funktionellen Elemente darin gezeigt, wird das Lichtbündel 70 von der Spiegelfläche der da die Anordnung der weggelassenen, weniger wesent-Pyramide 20 reflektiert, die in Fig. 1 mehr oder 65 liehen Teile aus der Betrachtung dieser Figur in Verweniger nach oben zeigt. Verschwenken dieser oberen bindung mit F i g. 1 offensichtlich ist. In F i g. 2 Spiegelfläche der sich drehenden Pyramide bewirkt sendet der Laser 10 wieder an seinem rechtsseitigen eine transversale lineare Bewegung des reflektierten Ende das Hauptlichtbündel 16 aus, welches mittels

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der Planspiegel 102 und 104 auf die untere Fläche direkt über dem Spiegel 102 angeordnet, um das des rotierenden Pyramidenrückstrahiers 20 reflektiert sekundäre Bündel auf dem Weg 170 zum Spiegel 112 wird. Das reflektierte Lichtbündel 16' wandert dann zu reflektieren, der über dem Spiegel 104 angeordnet abwärts durch eine Öffnung im Kameragehäuse, um ist. Bei Reflexion durch diesen Spiegel 112 wandert den Erdboden in der vorgeschriebenen Weise zu be- 5 das Bündel 170' parallel zu und direkt über der leuchten. Das von der Erde zurückgeworfene, auf Achse der Pyramide 20. Bei Reflexion von der oberen dem Weg 28 wandernde Licht wird von dem opti- Fläche der Pyramide geht das Bündel 70' durch sehen System 30 zur Detektoranordnung 106 reflek- Linse 74, die so ausgebildet ist, daß das Bündel in tiert (welche die Elemente 32 bis 48 enthält). Der einer im wesentlichen flachen Ebene über einen über die Leitung 50 geführte elektrische Ausgang iq großen transversalen Winkel fokussiert wird. Bevor dieser Anordnung steuert den KDP-Lichtmodulator das Bündel zu dem Film 80 gelangt, geht es, wie vor-60, wie vorstehend beschrieben wurde. Das schwächere erwähnt, durch ein Filter 78. Dieses Filter ist an Lichtbündel vom linksseitigen Ende des optischen seinen zwei Enden 130 und 132 im wesentlichen Lasers 10 wandert auf dem Weg 52 und wird von durchlässig, wird aber zu seiner Mitte hin optisch den Planspiegeln 54 und 56 zum Modulator 60 in der 15 zunehmend dichter. Das Filter kompensiert daher die VQrbeschriebenen Weise reflektiert. Nach der Modu- etwas geringere Intensität, mit welcher der Erdboden lation wird das austretende Lichtbündel 70 von Plan- an den Enden der Abtastung beleuchtet wird (d. h. spiegeln UO und 112 so reflektiert, daß es die oberste den am weitesten von der durch die Längsachse des reflektierende Fläche des Pyramidenspiegels 20 be- Flugzeuges verlaufenden vertikalen Ebene entfernten aufschlagt. Bei Reflexion durch diese Oberfläche 20 beleuchteten Flächen). Darüber hinaus wird ein wandert das Licht durch Linse 74 und Filter 78 (wie großer Teil des durch solche Bodenflächen in einem vorstehend beschrieben wurde) und trifft auf den wesentlichen Winkel von der Vertikalen reflektierten Film am Boden der Antriebsrolle oder Trommel 84. Lichtes nicht zur Kamera zurückgeworfen, da das Der Film kann von der Ablaufspule 88 durch her- Licht zur Reflexion durch den Erdboden unter einem kömmliche Führungsrollen 120,122 zu dieser Trom- 25 Winkel neigt, der im entgegengesetzten Sinn gleich mel geführt werden und kann von der Antriebsrolle dem Abtastwinkel ist. Ebenso wird die Intensität des 84 zurück zur Aufnahmespule 92 durch ähnliche Lichtes vom Modulator bei den größeren Abtast-Führungsrollen 124,126 geführt werden. winkeln etwas vermindert. Durch entsprechende Ausin Fig. 3 ist deutlicher dargestellt, auf welche bildung der veränderlichen Durchlässigkeit dieses Weise das Hauptlichtbündel des Lasers (der hinter 3° Filters 78, werden alle diese Faktoren, die dazu der Ebene des Films und der Pyramide 20 in F i g. 2 neigen, eine Überbelichtung der Mitte gegenüber den liegt) die Fläche der Pyramide beaufschlagt und auf Rändern zu verursachen, genau kompensiert,
welche Weise das sekundäre Bündel nach Durchgang Das gesamte vorstehend beschriebene System bedurch den Modulator 60 (der ebenfalls hinter Film wirkt wiederholte Zeilenabtastungen des Geländes und Pyramide 20 liegt) zur oberen Fläche der Pyra- 35 unter dem Flugzeug durch das Laserbündel in transmide gelangt. In dieser Figur, die eine perspektivische versaler Richtung zur Flugzeugrichtung. Durch die Ansicht der unteren rechten Ecke in Fi g. 2 allgemein Bewegung des Flugzeuges gegenüber der Erde wird von links und leicht von oben gesehen zeigt, ist das jede transversale Abtastung von einer Facette des Licht vom rechtseitigen Ende des Lasers bei 16 ge- Pyramidenrückstrahiers in einer Entfernung vor der zeigt. Dieses Licht wird so vom Planspiegel 102 40 vorangehenden Abtastung (durch die benachbarte reflektiert, daß der reflektierte Strahlengang 116 zur Facette) ausgeführt, die der Entfernung gleich ist, horizontalen Ebene (am besten in Fig. 2 ersichtlich) um welche sich das Flugzeug zwischen den Ab- und vertikalen Ebene (d. h. der Papierebene in tastungen weiterbewegt hat. Angenommen, das Flug-Fig. 2) gewinkelt ist, wie am besten in Fig. 3 er- zeug fliegt 152,40 m pro Sekunde (500 ft/sec) in sichtlich ist. Das Lichtbündel wird dann vom Plan- 45 einer Höhe von 152,40 m (so daß VIh 1 Radiant pro spiegel 104 auf einem Lichtweg 116' reflektiert, der Sekunde beträgt), dann bewirkt eine Drehgeschwinparallel zu und direkt unterhalb der Achse der digkeit des optischen Abtasters 20 von 10 000 UmPyramide 20 verläuft. Daher wird das von der drehungen pro Minute 60000 Abtastungen pro unteren Fläche der Pyramide 20 reflektierte Licht- Minute (oder 1000 pro Sekunde), so daß jede Abbündel 16' um einen Winkel gedreht, der symme- 50 tastzeile zu der nächsten um 1 Milliradiant versetzt trisch um die Vertikale angeordnet ist. Wie schon ist. Da der Durchmesser des Laserbündels äußerst erwähnt wurde, beträgt der bei dieser besonderen genau parallelgeleitet werden kann, kann das zu Geometrie erzielte maximale Abtastwinkel 60° (d. h. einem beliebigen gegebenen Zeitpunkt beleuchtete 30° auf jeder Seite der Vertikale). Obgleich es mög- Flächenelement auf der Erde auf weniger als der lieh ist, den Abtastwinkel auf mehr als 60° zu ver- 55 Zeilenabtastungsbreite (beispielsweise ¹It Milliradiant) großem (beispielsweise durch Verminderung der gehalten werden. Obgleich das optische System Flächenzahl der Pyramide), wird der Intensitäts- (durch das Element 30 dargestellt) zu Anfang abfall an den Rändern der Abtastung zu einem zu- Energie von einer verhältnismäßig großen Fläche nehmend schwierigem Problem, wenn der Winkel sammelt, ist der Schlitz 32 so ausgebildet, daß er nur vergrößert wird. Vorzugsweise verwendet man sogar 60 Strahlung von einem äußerst schmalen Gesichtsfeld etwas weniger als das verfügbare Feld von 60° einer durchläßt (beispielsweise 2 ader 3 Milliradiant). Mit sechsseitigen Pyramide (bei welcher die Flächen anderen Worten, der Schlitz 32 läßt nur die Straheinen Winkel von 45° mit der Achse bilden), um lung von der allgemeinen Fläche durch, die gerade saubere Übergänge zwischen den Flächen zu ermög- von dem Laserbündel abgetastet worden ist. Das liehen. 65 Spektralfilter 36 (dessen Durchlaßbereichbreite F i g. 3 zeigt auch den Weg des sekundären Licht- 100 Angström beträgt) vermindert noch weiter den bündeis 70 vom Modulator zur Oberseite der reflek- Einfluß jeder fremden Strahlungsenergie in diesem tierenden Pyramide. Daher ist der Planspiegel 110 engen Feld. Der Photomultiplier38 erzeugt daher ein

Claims (1)

1. 9 10

   Signal, daß dem Reflexionsvermögen des abgetaste- geschwindigkeiten bis zur Schallgeschwindigkeit (sotea Geländes proportional ist und bewirkt, daß der lange das Verhältnis VIh ungefähr 2 nicht über-KDP-Lichtmodulator die Intensität des Aufzeich- schreitet) durchführen. Um zum Antrieb des Photonungsbündels 70 so verändert, daß es diesem Re- multipliers genügend Energie zu erhalten, sollte der flexionsvermögen proportional ist. Daher wird der 5 optische Leistungsausgang des Laserhauptbündels Film 80 durch ein bewegliches Lichtbündel seitlich mindestens 30 Milliwatt betragen. Die Intensität des abgetastet, dessen Intensität auf das Reflexionsver- zur Abtastung des Films verwendeten Bündels kann mögen des Geländes unter dem Flugzeug anspricht. erheblich kleiner sein (beispielsweise 2 Milliwatt vor Da die gleichen Mittel (nämlich der reflektierende der Modulation), da die Verluste in diesem Teil des Abtaster 20) verwendet werden, um die Abtastung io Systems viel geringer sind. Obgleich die dargestellte des Erdbodens durch das Beleuchtungsbündel und Vorrichtung das schwächere Bündel des Lasers als die Abtastung des Films durch das Aufzeichnungs- photographisches Aufzeichnungsbündel verwendet, bündel zu erzeugen, entspricht jede aufgezeichnete kann offensichtlich zu diesem Zweck jede andere Abtastzeile notwendigerweise genau den auf der Erde geeignete Lichtquelle verwendet werden. Andererdurchgeführten Abtastungen. Wie vorstehend schon 15 seits würde es äußerst schwierig sein, eine andere erwähnt wurde, wird das Filter mit veränderlicher Vorrichtung als den Laser zu finden, die eine äußerst Durchlässigkeit 68 verwendet, um die verschiedenen kleine Fläche des Erdbodens (beispielsweise einen Drehgeschwindigkeiten des reflektierenden Abtasters Kreis mit einem Durchmesser von V2 Milliradiant) mit 20 zu kompensieren (der mit einer Geschwindigkeit der Strahlungsintensität zu beleuchten, die mit dem von annähernd proportional VIh rotiert). Da sich 20 Laser erzielbar ist. Daher bedeutet die Verwendung auch der Film mit einer zu VIh unterschiedlichen des sekundären Laserbündels (52) zur Abtastung des Geschwindigkeit bewegt, kann dieses Filter mit ver- Films tatsächlich eine Vereinfachung der Vorrichänderlicher Durchlässigkeit so ausgebildet sein, daß tung, indem keine getrennte zweite Lichtquelle eres auch diese Filmgeschwindigkeitsänderung korn- forderlich ist.

   pensiert. Andererseits kann die Wirbelstromrutsch- 25 Die Erfindung ist in ihrer vorgezogenen Ausfühkupplung 96 dazu verwendet werden, ein Signal zu rungsform dargestellt worden, bei welchem ein einerzeugen, um die Stellung des Filters mit veränder- ziger Laser verwendet ist, um das Abtastbündel zur licher Durchlässigkeit 68 an Stelle des Tachometers Beleuchtung des Objektes und die Energie zur Auf-62, wie hier gezeigt ist, zu bestimmen. Wie schon zeichnung des Videoausgangs des Photomultipliers erwähnt wurde, braucht die Bildbewegung nicht 3° auf dem photographischen Film zu liefern. Wie vorgenau kompensiert zu werden, dank des Abtastver- stehend erwähnt wurde, wird durch diese Funktionsfahrens zur Aufzeichnung des Bildes auf dem Film. weise des Lasers die Vorrichtung tatsächlich verein-Die einzige Wirkung einer ungenauen Filmgeschwin- facht, wenn die endgültige Aufzeichnung photogradigkeit wird die sein, daß die aufeinanderfolgenden phisch ausgeführt wird. Die Aufzeichnung kann Abtastzeilen auf dem Film zu weit auseinander- 35 jedoch auch durch jegliche Mittel ausgeführt werden, oder zu nahe zusammenliegen, so daß entweder eine die das Hochfrequenzausgangssignal des Photomulti-Dehnung oder eine Schrumpfung der Länge der pliers (das durch die Änderung des Reflexionsver-Objekte in Flugrichtung gemessen auftritt. mögens der verschiedenen Teile des abgetasteten Um annähernd eine Auflösung von 1 Milliradiant Objektes verursacht wird) getreu aufzeichnen können, zu erzielen, wird vorzugsweise ein Laserbündel von 40 Deshalb können statt photographischem Film und V2 Milliradiant Durchmesser verwendet. Wenn ein Strahlungsenergieaufzeichnung ein Magnetband, Winkel von 50° bei dem mit der sechsseitigen Pyra- Aufnahmekopf und ein geeigneter elektronischer mide erzielbaren Abtastfeld von 60° verwendet wird, Stromkreis verwendet werden, um den Photomultierhält man annähernd 2 000 000 Informationseinhei- plierausgang aufzuzeichnen. Ebenso können geeignete ten pro Sekunde. Diese Einheiten enthalten annähernd 45 elektronische oder andere Aufzeichnungsmittel zu 2000 Abtastdurchmesser pro Zeilen und 1000 Zeilen diesem Zweck verwendet werden, pro Sekunde (unter Voraussetzung der gleichen Dreh-

   geschwindigkeit der Pyramide und anderen Para- Patentansprüche:

   meter). Die Bildinformationsdurchlaßbreite beträgt 1. Verfahren zur photographischen Aufnahme

   annähernd die Hälfte davon, so daß das gesamte 50 von Geländestreifen, insbesondere zur Herstel-

   System auf eine Frequenz von mindestens 1 Mega- lung von Luftbildaufnahmen bei Nacht, bei wel-

   hertz ansprechen können muß. Aus 'diesem Grund ehern der Geländestreifen streifenweise abgetastet

   sollten ein schnell ansprechender Photomultiplier wird, gekennzeichnet durch die Ver-

   und ein Hochfrequenzverstärker verwendet werden. einigung folgender Merkmale:

   Der KDP-Lichtmodulator kann auf Signale über 55 a) Der Geländestreifen wird durch ein Laser-

   1000 Megahertz ansprechen (weshalb er vorwiegend lichtbündel zeilenweise abgetastet und die

   hier verwendet wird), so daß das Licht bei der ge- reflektierende Strahlung wird auf einem

   wünschten Frequenz ohne Schwierigkeit moduliert Detektor gesammelt;

   wird. Bei F/ft-Werten unter 1 kann die Abtast- b) ein zweites aktinisches Strahlenbündel wird

   geschwindigkeit so proportional verringert werden, 60 synchron mit dem Beleuchtungsstrahlen-

   daß die notwendige (Zeit) Frequenzwiedergabe des bündel über einen photographischen Film

   Systems vermindert wird. (od. dgl.) geleitet, und

   Eine Kamera mit den vorstehend erwähnten Para- c) die Intensität des zweiten Strahlenbündels

   meiern und ein optisches Sammelsystem (30), wird als Funktion des Detektorsignals modu-

   welches einen Halbkreis mit einem Durchmesser 65 liert.

   von 6" bildet, kann im wesentlichen Aufnahmen mit 2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens

   einer Auflösung von 1 Milliradiant bei Höhen von nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Ver-

   60,96 bis 304,80 m (200 bis 1000 ft) und Flugzeug- einigung folgender Merkmale: