DE4309486C1

DE4309486C1 - Rotating mirror streak camera with wobble correction - has light directed to rotating mirror with axis parallel to main optic axis and offset from axis by half silvered mirror

Info

Publication number: DE4309486C1
Application number: DE19934309486
Authority: DE
Inventors: Norbert Nisl
Original assignee: Deutsche Aerospace AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1993-03-24
Filing date: 1993-03-24
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2013-03-25

Abstract

The camera has an inlet camera (3), a gap (4), a lens (5) and a reflecting mirror (6) arranged behind each other on the optical axis (7). The reflecting mirror is at right angles to a rotating mirror (8) which rotates about an axis parallel to the mirror plane and parallel to the main optic axis. The light is reflected to a drum (9) via the partly silvered mirror. A compensating plate is interposed in the optics to compensate for variations in light intensity across the image. The partly silvered mirror also provides a focus control image (10a). USE/ADVANTAGE - For photographing projectiles etc. The simple camera design provides a wobble free image without complex controls.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehspiegel-Streak-Kamera mit einer Eingangskamera, einem Spalt, einem Objektiv und einem Strahlteiler, die hintereinander auf der optischen Eingangsachse angeordnet sind.The invention relates to a rotating mirror streak camera with a Input camera, a slit, a lens and a beam splitter, the are arranged one behind the other on the optical input axis.

Eine solche Drehspiegel-Streak-Kamera ist aus der US 3 165 752 bekannt. Dort wird das vom Strahlteiler rechtwinklig reflektierte Licht vom Drehspiegel nicht zur Bildfläche der Filmtrommel, sondern zu den auf der Filmtrommel angeordneten Spiegeln abgelenkt. Weiterhin sind die Drehachse und die Spiegelflächen des Drehspiegels senkrecht zur optischen Eingangsachse orientiert. Dabei kann ein Wobbel-Problem auftreten, insbesondere wenn die Rotationsachse des Spiegels nicht parallel zur Spalt-Längsachse bzw. dessen Abbildung ist.Such a rotating mirror streak camera is known from US 3 165 752. There the light reflected at right angles by the beam splitter is emitted by the Rotating mirror not to the image surface of the film drum, but to that on the Film drum arranged mirrors deflected. Furthermore, the Axis of rotation and the mirror surfaces of the rotating mirror perpendicular to oriented optical input axis. A wobble problem can occur especially if the axis of rotation of the mirror is not parallel to Gap longitudinal axis or its image is.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehspiegel-Streak-Kamera zu schaffen, die einen möglichst einfachen Aufbau hat und bei der Wobbelverzerrungen vermieden sind.The invention has for its object a Rotating mirror streak camera to create the simplest possible Has structure and where wobble distortion is avoided.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.This object is achieved by the features specified in claim 1 solved. Advantageous embodiments of the invention are in the Subclaims marked.

Bei der erfindungsgemäßen Drehspiegel-Streak-Kamera wird der Strahlengang nach dem hinteren Objektiv durch den als teildurchlässigen Spiegel ausgeführten Strahlteiler im rechten Winkel so abgeknickt, daß er parallel zur Spaltlängsachse auf den Drehspiegel geworfen wird, wobei die Drehachse des Drehspiegels parallel zur ursprünglichen optischen Hauptachse ist. Das auf den in der Filmtrommel befindlichen Film geworfene Spaltbild rotiert nun wobbelfrei, so daß die Längsachse des Spaltbildes immer senkrecht auf dem Filmstreifen steht. Ein kleiner Teil des Bildes, etwa in der Breite des Durchmessers des relevanten Strahlenganges, muß dabei den halbdurchlässigen Spiegel nach der Reflexion am Drehspiegel in Durchlaßrichtung passieren, geht aber nicht verloren. Die so gestaltete Drehspiegel-Streak-Kamera hat einen besonders einfachen Aufbau, ist dadurch kostengünstig und sehr variabel gegenüber wechselnden Anforderungen. Es können Serienbauteile verwendet werden, die eine hohe technische Leistungsfähigkeit gewährleisten.In the rotating mirror streak camera according to the invention Beam path through the rear lens through the semi-transparent The beam splitter is bent at a right angle so that it is thrown onto the rotating mirror parallel to the longitudinal axis of the gap, whereby the axis of rotation of the rotating mirror parallel to the original optical Main axis is. That on the film in the film drum thrown slit image now rotates without wobble, so that the longitudinal axis of the Slit image is always perpendicular to the film strip. A small part of the image, roughly the width of the diameter of the relevant one Beam path, it must be the semi-transparent mirror after the Pass reflection on the rotating mirror in the forward direction, but does not work lost. The rotating mirror streak camera designed in this way has one particularly simple structure, is therefore inexpensive and very variable against changing requirements. Series components can be used that guarantee high technical performance.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained below with reference to the drawing. It shows

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Drehspiegel-Streak-Kamera von der Seite betrachtet; FIG. 1 is considered a schematic representation of a rotating mirror streak camera from the side;

Fig. 2 die Prinzipdarstellung nach Fig. 1 von hinten betrachtet; FIG. 2 the basic illustration according to FIG. 1 viewed from behind;

Fig. 3 einen Schnitt durch den Strahlteiler quer zur optischen Hauptachse; Fig. 3 is a section through the beam splitter transversely to the main optical axis;

Fig. 4 eine Anordnung des Strahlteilers mit einer Kompensationsplatte und Fig. 4 shows an arrangement of the beam splitter with a compensation plate and

Fig. 5 eine Übersicht über die zur Drehspiegel-Streak-Kamera gehörenden Einzelteile. Fig. 5 is an overview of the members of the rotating mirror streak camera items.

In der Prinzipskizze einer Drehspiegel-Streak-Kamera 1 nach Fig. 1 ist auch der Strahlengang dargestellt. Ein Gegenstand 2, z. B. ein Geschoß, wird durch die Optik einer Eingangskamera 3 aufgenommen und der Strahlengang des aufgenommenen Bildes wird über einen Spalt 4 und eine hintere Optik 5 auf einen als teildurchlässigen Spiegel ausgeführten Strahlteiler 6 geworfen. Vom Strahlteiler 6, der gegenüber einer optischen Hauptachse 7 um 45° geneigt ist, wird der Strahlengang rechtwinklig zu der Hauptachse 7 auf einen Drehspiegel 8 geworfen, dessen Drehachse parallel zur Hauptachse 7 liegt. Der Drehspiegel 8 wirft das vom Spalt 4 durchgelassene Bild 10 des Gegenstandes 2 auf eine Filmtrommel 9. Das nach dem Durchtritt durch den Strahlteiler 6 in der Hauptachse 7 zusätzlich entstehende Spaltbild 10a kann zur Systemeinstellung benutzt werden. In der Fig. 2 ist in der Ansicht in Richtung eines Pfeiles 11 der Fig. 1 die Filmtrommel 9, der Strahlteiler 6 und der Drehspiegel 8 ersichtlich. Ein bei waagerechtem Drehspiegel 8 (f=0°) auf die Filmtrommel 9 geworfenes Bild erscheint dort oben bei 0°. Wenn der Drehspiegel die gestrichelt eingezeichnete Stellung f= 45° eingenommen hat, erscheint das Bild rechts auf der Filmtrommel bei 45°.The principle of a rotating mirror streak camera 1 according to FIG. 1 also shows the beam path. An object 2 , e.g. B. a projectile is recorded by the optics of an input camera 3 and the beam path of the recorded image is thrown via a gap 4 and a rear optics 5 onto a beam splitter 6 designed as a partially transparent mirror. From the beam splitter 6 , which is inclined at 45 ° with respect to an optical main axis 7 , the beam path is thrown perpendicular to the main axis 7 onto a rotating mirror 8 , the axis of rotation of which is parallel to the main axis 7 . The rotating mirror 8 throws the image 10 of the object 2 that has been passed through the gap 4 onto a film drum 9 . The gap image 10 a which additionally arises after passing through the beam splitter 6 in the main axis 7 can be used for system adjustment. In FIG. 2, an arrow 1, the film drum 9, the beam splitter 6 and the rotating mirror 8 is in the view in the direction of 11 of Fig. Visible. An image thrown onto the film drum 9 with a horizontal rotating mirror 8 (f = 0 °) appears there at 0 °. When the rotating mirror has reached the position shown in dashed lines f = 45 °, the image appears on the right on the film drum at 45 °.

Bei dem als teildurchlässiger Spiegel ausgebildeten Strahlteiler 6 sinkt im zentralen Bereich die relative Bildhelligkeit auf ca. 25% bis 20%, während diese zum Rand hin auf den 100%-Wert kontinuierlich ansteigt. Da aber durch die Stellung des Drehspiegels 8 im zentralen Bereich (f=0) ohnehin etwa die doppelte Helligkeit herrscht als beim Drehwinkel f=60°, wirkt dieses kompensierend, so daß es auf die Bildqualität so gut wie keinen Einfluß hat. Weitere Effekte des Strahlteilers auf das Filmbild werden anhand der Fig. 3 und 4 beschrieben.In the case of the beam splitter 6 , which is designed as a partially transparent mirror, the relative image brightness in the central area drops to approximately 25% to 20%, while this continuously increases towards the edge to the 100% value. However, since the position of the rotating mirror 8 in the central area (f = 0) gives approximately twice the brightness than the rotating angle f = 60 °, this has a compensating effect, so that it has virtually no influence on the image quality. Further effects of the beam splitter on the film image are described with reference to FIGS. 3 and 4.

Die Fig. 3 stellt in vergrößertem Maßstab einen Schnitt durch den Strahlteiler 6 und den Drehspiegel 8 quer zur optischen Hauptachse 7 dar. Bei dem Strahlteiler 6 sind die Kanten entsprechend dem Strahlengang geschliffen. Damit kann ein Kanteneffekt soweit reduziert werden, daß er in der Bildebene keinerlei Auswirkungen mehr hat. Fig. 3 illustrates in enlarged scale a section through the beam splitter 6 and the rotating mirror 8 transversely to the main optical axis 7. In the beam splitter 6, the edges are ground in accordance with the beam path. An edge effect can thus be reduced to such an extent that it no longer has any effects in the image plane.

In Fig. 4 ist dargestellt, daß der Strahlteiler 6 einen vertikalen Bildversatz bewirkt, der etwa 35% seiner Dicke ausmacht. Dieser Versatz wird vollständig korrigiert durch eine im rechten Winkel gegengesetzte Kompensationsplatte 12 aus Glas der gleichen Stärke wie die des Strahlteilers 6. Aus der Fig. 4 ist ersichtlich, daß ein in der optischen Hauptachse 7 ankommender Strahl nach Durchtritt durch den Strahlteiler 6 und die Kompensationsplatte 12 genau senkrecht zur Hauptachse 7 auf die Filmtrommel 9 geworfen wird (siehe auch Fig. 1). Die Kanten der Kompensationsplatte 12 werden zweckmäßig, ebenso wie die Kanten des Strahlteilers 6, parallel zur Richtung des an den Kanten gebrochenen Strahlenganges zur Minimierung des Kanteneffektes geschliffen (siehe Fig. 3). Der Strahlteiler 6 und die Kompensationsplatte 12 sind in geeigneter Weise optisch vergütet.In Fig. 4 it is shown that the beam splitter 6 causes a vertical image offset that is about 35% of its thickness. This offset is completely corrected by a compensation plate 12 made of glass of the same thickness as that of the beam splitter 6, which is opposite at right angles. From Fig. 4 it can be seen that a beam arriving in the main optical axis 7 after passing through the beam splitter 6 and the compensation plate 12 is thrown onto the film drum 9 exactly perpendicular to the main axis 7 (see also Fig. 1). The edges of the compensation plate 12 are expediently ground, like the edges of the beam splitter 6 , parallel to the direction of the beam path broken at the edges in order to minimize the edge effect (see FIG. 3). The beam splitter 6 and the compensation plate 12 are optically coated in a suitable manner.

Fig. 5 zeigt eine schematische Gesamtübersicht über die zur Drehspiegel-Streak-Kamera gehörenden Einzelteile. Die vordere Eingangskamera 3 besteht aus einem Objektivsatz 3a und einem Verschlußteil 3b. Dahinter kommt in Richtung der optischen Hauptachse 7 der Spalt 4, das hintere Objektiv 5, eine Strahlteilereinheit 13 mit dem Strahlteiler 6 und der nicht dargestellten Kompensationsplatte 12 sowie einen Standbildausgang 14. Parallel zur Hauptachse 7 ist eine Drehspiegeleinheit 15 mit dem Drehspiegel ß sowie die Filmtrommel 9 angeordnet. Schließlich ist zur Funktion der Kamera eine Ansteuer-Einheit 16 erforderlich, die mit dem Verschlußteil 3b und der Drehspiegeleinhelt elektrisch verbunden ist. Als vordere Eingangskamera 3 kann eine übliche Spiegelreflexkamera mit Winkelsucher und Verschlußsteuerung verwendet werden. Als hinteres Objektiv 5 ist ein normales photographisches Objektiv zu verwenden. Fig. 5 shows a schematic overview of the members of the rotating mirror streak camera items. The front input camera 3 consists of a lens set 3 a and a shutter part 3 b. Behind it comes in the direction of the main optical axis 7, the gap 4 , the rear objective 5 , a beam splitter unit 13 with the beam splitter 6 and the compensation plate 12 ( not shown) and a still image output 14 . A rotating mirror unit 15 with the rotating mirror β and the film drum 9 are arranged parallel to the main axis 7 . Finally, a control unit 16 is required for the function of the camera, which is electrically connected to the closure part 3 b and the rotating mirror unit. A conventional SLR camera with an angle finder and shutter control can be used as the front input camera 3 . A normal photographic lens is to be used as the rear lens 5 .

Claims

1. rotating mirror streak camera with an input camera ( 3 ), a slit ( 4 ), an objective ( 5 ) and a beam splitter ( 6 ), which are arranged one behind the other on the optical input axis ( 7 ), the beam splitter ( 6 ) is designed as a partially transparent mirror and deflects the light running in the input axis ( 7 ) at right angles to the input axis ( 7 ) to a rotating mirror ( 8 ) which is arranged at a distance from the input axis ( 7 ), the axis of rotation and mirror surfaces of which are parallel to the input axis ( 7 ) are aligned and which reflects the light deflected at right angles by the beam splitter ( 6 ) towards the image surface ( 10 ) of a film drum ( 9 ) which is arranged coaxially to the axis of rotation of the rotating mirror ( 8 ), the beam splitter ( 6 ) being located within the film drum ( 9 ).

2. rotating mirror streak camera according to claim 1, characterized in that the reflected from the rotating mirror ( 8 ) light in the angular range in which the beam splitter ( 6 ) is located, the beam splitter ( 6 ) passes in the forward direction and then onto the image surface ( 10 ) the film drum ( 9 ) is projected.

3. rotating mirror streak camera according to claim 2, characterized in that the reflected from the rotating mirror ( 8 ) and transmitted by the beam splitter ( 6 ) light passes through a beam splitter ( 6 ) arranged at right angles image offset compensation plate ( 12 ).

4. rotating mirror streak camera according to claim 1, characterized in that the input camera ( 3 ) consists of a single-lens reflex camera with angle finder and shutter control.

5. rotating mirror streak camera according to claim 1, characterized in that the lens ( 5 ) is a photographic lens.