TELEVISION CAMERA FOR ON-LINE DIGITAL IMAGE PROCESSING

Abstract: 1. Television camera for on-line digital image processing, comprising an optical imaging system for imaging a camera-captured object area in an element-wise scannable image area, and an operating circuit for producing video signals from the signals generated by scanning, the camera including a line sensor (23) arranged in the optical image area (15) and composed of sensor surfaces (25) of a series of opto-electrical transducers (27) such that the sensor surfaces lie in the optical images of correspondingly relatively offset elements (29) of the object area (13) and that each sensor surface (25) defines a scanning line (31) when the line sensor is moved relative to the object area perpendicular to the direction in which the line sensor extends, characterized in that, for capturing an optical object (9) distributed about a panorama axis (1) and for producing the relative movement, the line sensor (23) is rotationally drivable around the optical image (21) of the panorama axis (1) and arranged such that the sensor surfaces lie in the optical images of axially relatively offset elements (29) of the object area (13), that each sensor surface (25) defines a rotationally symmetrical scanning line (31) upon rotation of the line sensor, and that the output of the line sensor (23) is connected to the operating circuit (17) through a multi-channel contactless optical rotary coupling (33).

Description: Fernsehkamera für digitale On-line-Bildauswertun-, Die Erfindung betrifft eine Fernsehkamera nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1* Die On-line-Bildverarbeitung erfordert hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten. Dazu ist es erforderlich, die VorverarbeitunU > s- operationen durch Anpassung des Fernsehbildes an die Mustererkennungsaufgabe zu minimieren. Insbesondere sind eine homogene Grauwertverteilung des Fernsehbild-Untergrundes, ein hoher Kontrast der Fernsehbild-Einzelheiten, eine einfache Geometrie des Fernsehbildes und eine Reduktion der Fernsehbilddaten auf die auszuwertenden Gegenstandsbereiche anzustreben. Bei Relativbewegungen zwischen Gegenstand und Kamera bereitet die störungsfreie Übertragung der Steuer- und Bildsignale Schwierigkeiten. Es sind Fernsehkameras der angegebenen Art vorgeschlagen worden, bei denen zum Herstellen von Luftaufnahmen der Zeilensensor an Bord eines Flugzeuges oder Satelliten vorgesehen wird; dabei ergibt sich die (senkrecht zur Erstrekkung des Zeilensensors vorzunehmende) Relativbewegung in Form der Bewegung des Flugzeuges oder Satelliten relativ zu dem auf dem Boden befindlichen Gegenstandsbereich. Es ist ferner in derselben Veröffentlichung (Aufsatz von Gilbert F. Amelio "CHARGE-COUPLED DEVICES' > in Scientific Amerlcan 230 (1974) Heft 2, Seiten 23-31) vorgeschlagen worden, die Relativbewegung dadurch zu verwirklichen, dass man einen zu erfassenden zweidimensionalen Gegenstandsbereich auf dem Umfang einer rotierenden Trommel vorsieht und vor der Trommeloberfläche einen stationären Zeilensensor achsparallel anordnet, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines optischem Abbildungssystems. Diese Anordnung ist. nur bei Gegenstandsbereichen brauchbar, die auf der Oberfläche einer rotierenden Trommel angeordnet sind oder werden können. Meist wird dies nicht der Fall sein, insbesondere dann nicht, wenn veränderliche Gegenstandsbereiche erfasst werden sollen; dafür ist die bekannte Anordnung grundsätzlich ungeeignet. Natürlich wäre bei dem bekannten System auch die umgekehrte Anordnung möglich, also ein Bewegen des Zeilensensors auf einer Umlaufbahn vor der dann stationären Trommelumfangsfläche; diese naheliegende Umkehr würde aber einen beträchtlich höheren Aufwand erfordern, weil für die Erzielung der Umlaufbewegung aufwendige mechanische Einrichtungen erforderlich sind, und weil die von dem bewegten Zeilensensor abgegebenen Signale über Schleifkontakte oder dergleichen abgenommen und zu den normalerweise stationären Display-Einrichtungen geleitet werden müssten. Diesem beträchtlichen Mehraufwand stünde ein vergleichbarer Vorteil nicht gegenüber. Die bekannte Anordnung legt somit den Schluss nahe, dass man nach Möglichkeit den Zeilensensor stationär anordnen soil. - 1. Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine für einen breiteren Anwendungsbereich vorteilhafte On-line-rern- sehkamera mit Zeilensensor zu schaffen. Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst mit einer Fernsehkamera der eingangs angegebenen Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zum Erfassen eines um eine Panoramaachse herumuerteilten optischen Gegenstandes und zur Erzeugung der Relativbewegung der Zeilensensor um das optische Bild der Panoramaachse drehantreibbar ist und derart angeordnet ist, dass die Sensorflächen in den optischen Bildern von axial gegeneinander versetzten Elementen des Gegenstandsbere ichs liegen und bei der Drehung des Zeilensensors jede Sensorfläche eine zu der Panoramaachse oratonssyznmetrische Abtastzeile definiert, und dass der Ausgang des Zeilensensors über eine mehrkanalige berührungslose optische Drehkupplung mit r Betriebsschaltung verbunden ist. Die erfindungsgemässe Fernsehkamera ermöglicht in sehr einfacher Weise die Erzeugung von On-line-Panorama-Fernsehbildern mit grossem Bildwinkel mit einfacher und genauer geometrischer Zuordnung zwischen Gegenstand und Bild. Die Bauelemente der Kamera können sehr robust und klein ausgeführt werden, so dass auch verhältnismässig enge Hohlkörper untersucht werden können. Gegenüber diesen sehr wesentlichen Vorteilen fällt die Notwendigkeit, die von dem Zeilensensor gelieferten Signale über eine Drehkupplung auszukoppeln, nicht ins Gewicht. ueberdies ist bei der erfindungsgemässen Fernsehkamera eine berührungslose mehrkanalige optische Drehkupplung vorgesehen, die hohe Signalbandbreiten störungsfrei übertragen kann und somit die für On-line-Bildauswertung erforderlichen und erwünschten hohen Bearbeitungsgeschwindigkeiten möglich macht. Die erfindungsgemässe Fernsehkamera bietet auch entscheidende Vorteile gegenüber anderen vorbekannten On- line-Fernsehkame- ras, bei denen der Bildbereich (das optische Bild) mit Hilfe eines Energiestrahls abgetastet wird. Die dafür erforderlichen Einrichtungen, insbesondere Hochvakuumteile, sind erheblich aufwendiger, voluminöser und mechanisch empfindlicher als die Teile der erfindungsgemässen Fernsehkamera. Das bei der erfindungsgemässen Kamera angewandte-Abtastprinzip und die sich daraus ergebenden entscheidenden Vorteile hinsichtlich der geometrischen Genauigkeit des Bildes sind bei vorbekannten Fernsehkameras mit Energiestrahl-Abtastung nicht verwirk- licht und auch grundsätzlich nicht erzielbar. Man könnte zwar auch bei Energiestrahl-Abtastung die geometrischen Fehler dadurch verkleinern, dass man eine bis auf einen Schlitz abgeblendete herkömmliche Fernsehkamera verwendet, doch wäre eine solche Lösung noch erheblich aufwendiger als die Technik mit ruhender herkömmlicher Fernsehkamera mit Energiestrahl Abtastung. Bei der erfindungsgemässen Fernsehkamera besteht weiter der Vorteil, dass durch die Drehung des Zeilensensors um die Pano- rama-Achse kein mechanisch-optisches System wie z.B. ein mit halber Winkelgeschwindigkeit rotierendes Dove-Prisma, zum Ausgleich der Bilddrehung erforderlich ist. Die geometrische Beziehung zwischen den Gegenstandselementen und den Elementen des optischen Bildes ist sehr einfach; die sonst bei Weit winkelaufnahmen vorliegenden Verzerrungsprobleme sind grundsätzlich vermieden. Es ist zwar schon in einer älteren Anmeldung (DE-OS 31 33 326) ein tragbares Wärmebildgerät beschrieben worden, bei dem eine Zeile von optisch-elektrischen Sensoren vor einem Wärmebild gedreht wird, doch wird dabei nicht ein Panorama in einer zur Panoramaachsc parallelen Zeile, sondern ein flaches Bild in einer aber seinen Durchmesser erstreckten Zeile abgetastet. Somit ist der Bildwandler nach der älteren Anmeldung der erfindungsgemässen Fernsehkamera insbesondere hinsichtlich der geometrischen Genauigkeit der Bildwiedergabe stark unterlegen. Eine direkte Abtastung eines Panoramas findet nicht statt. Es ist ferner ein Endoskop bekannt (DE-OS 26 33 742), bei welchem von einem optischen System ein Bild eines zu betrachtenden Gegenstandes auf einem Festkörper-Bildaufnahmeelement erzeugt und dieses zur Abtastung des Bildes und zum Erzeugen entsprechender elektrischer signale gesteuert wird. Dabei erfasst jedoch das Bildaufnahmeelement nicht nur eine Zeile des Bildes, sondern das ganze Bild, und das Bildaufnahmeelement wird nicht gedreht. Ein mit Panorama-Aufnahmen vergleichbarer Bildwinkel kann auf diese Weise nicht erzielt werden, vielmehr hängt der erfassbare Bildwinkel von dem optischem System ab. Eine von geometrischen Fehlern freie direkte Abtastung eines Panoramas findet nicht statt. Vorzugsweise ist bei der erfindungsgemässen Fernsehkamera das optische Abbildungssystem in einem Kamerakopf geschützt angeordnet. Der Kamerakopf kann freizügig gestaltet werden, insbesondere mit einem langen und verhältnismässig dünnen Rohr, so dass sich die Kamera besonders gut für endoskopische Anwendungen eignet. Vorzugsweise ist der Kamera kopf um die Panoramaachse drehbar, und das optische Äbbildungs system und der Zeilensensor sind in dem Kamerakopf fest angeordnet. Bei dieser Bauweise kann der Drehantrieb aussen vor gesehen und einfacher gestaltet werden. Bei der Verwendung wird die Kamera normalerweise mehrere Gegen- standsbereiche nacheinander abtasten, beispielsweise durch Bewegen der Kamera oder des erwähnten Kamerakopfes in Richtung der Panorama achse. Zu diesem Zweck kann der erwähnte Kamerakopf an der Kamera in Richtung der Panoramaachse axialbeweelich gelagert sein. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Kamera fest in einer Maschine angeordnet werden kann; die zum Abtasten eines länglichen Hohlkörpers erforderlichen Bewegungen werden dann allein von dem Kamerakopf durchgeführt. Die Abtastung des Gegenstandes in der Richtung der Panoramaachse kann gleichmäGig wahrend der Drehung des optischen Abbildungssystems erfolgen, - dann wird als Gegenstandsbereich ein kontinuierliches Schraubenband abgetastet - oder absatzweise zwischen Rundum-Abtabtungen mit fester Axiallage, - dann sind die abgetasteten Gegenstandsbereiche ELreiszylinderflächen. Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Äusftlhrungsbei spiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische perspektivische Phantom-Darstellung, mit teilweise weggebrochenen Teilen, nach Art einer Seitenansicht einer erfindungsgemässen Kamera, Fig. 2 eine schematische Erläuterung, nach Art einer Drauf sicht, des grundsätzlichen Aufbaus eines Zeilensensors, Fig. 3 eine schematische Erläuterung, nach Art einer radialen Teil-Drausicht, des mit der Vorrichtung nach Fig. 1 abgetasteten Gegenstandsbereichs, Fig. 4 eine teilweise geschnittene schematische Darstellung einer für die erfindungsgemässe Kamera geeigneten optischen Drehkupplung, Fig. 5 ein Schaubild zur Erläuterung der Arbeitsweise der Kamera. Figuren 1 bis 3 erläutern schematisch eine Fernsehkamera für digitale On-line-Biidverarbeitiing. Die Kamera ist zum Erfassei eines um eine Panoramaachse 1 herum verteilten optischen Gegenstandes ausgebildet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bildet die Kamera einen Teil eines Endoskops und dient zum Erfassen der Innenseite eines Hohlkörpers 3, dessen Hohlraum 5 in dem dargestellten Fall um eine Gegenstandsachse 7 rotationssymmetrisch ist. Somit bildet hier die Innenseite des Hohlkörpers 3 den optischen Gegenstand 9. In dem dargestellten Fall wird zweckmässigerweise die von der Kamera definierte Panorama- achse 1 koaxial zu der Gegenstandsachse 7 angeordnet, wie dargestellt. Die Kamera hat ein optisches Abbildungssystem 11, das einen von der Kamera erfassten Gegenstandsbereich 13, hier einen Teil der Innenfläche des Hohlkörpers 5, in einen elementweise abtastbaren Bildbereich 15 abbildet. Die Kamera hat eine Betriebsschaltung 17, die aus den beim Abtasten gewonnenen Signalen Videosignale erzeugt; diese können ihrerseits zum erzeugen eines Fernsehbildes oder zur Verarbeitung in Rechnern und dergleichen verwendet werden. Bei der dargestellten Ausführungsform hat das Abbildungssystem 11 eine Abbildungsachse 19, die Koaxial zu der Panoramaachse angeordnet ist, und das optische Bild 21 der Panoramaachse liegt koaxial zu der Panoramaachse 1 Diese Anordnung ist sehr platz- sparend und erleichtert den Einbau der wichtigsten Teile der Kamera in ein für endoskopische Zwecke geeignetes enges Rohr. In dem Bildbereich 15 ist eine zeilenförmige Empiangsflache eines um die Panoramaachse 1 drellantreibbaren Zeilensensors 23 angeordnet, der sich aus Sensorflächen 25 einer Reihe von optisch elektrischen Wandlern 27 derart zusammensetzt, dass die Sensorflächen in den (je nach Auslegung des optischen Abbildungssystems gewunschtenfalls vergrösserten oder verkleinerten) optischen Bildern von axial gegeneinander versetzten gedachten Elementen 29 des Segenstandsbereichs 13 liegen und jede Wandler-Sensorfläche 25 bei der Drehung des Zeilensensors 23 um das optische Bild 2t1 der Panoramaachse 1 eine zu der Panoramaachse 1 rotationssymmetrische Abtastzeile, zum Beispiel 31, auf dem Gegen- stand 11 definiert. Der Zeilensensor enthält eine (nicht im einzelnen dargestellte) Verarbeitungsschaltung, die dafür sorgt, dass bei Einspeisen eines Abfragesignals die Ausgangssignaie der einzelnen Wandler 27 nacheinander abgerufen und einer Trägerfrequenz von zum Beispiel 10 MHz aufmoduliert werden. Das auf diese Weise erzeugte hochfrequente prinäre Bildsignal wird ebenso wie die Äbrufsignale und andere Steuer- und Synchronisiersignale - über eine mehrkanalige berührungsfreie optische Drchkupplung 33 geleitet und gelangt über diese zu der Betriebsschaltung 17, die ihrerseits Videosignale erzeugt und an ein nachgeschaltetes Bit-Verarbeitungssystem (nicht dargestellt) liefert. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der erfasste Gegenstands- bereich 13 auf einen verhältnismässig kleinen Uinkel um die optische Achse 19, d.h. ein schmales streifenförmiges Flächenstück mit Orientierung parallel zur optischen Achse 19, beschränkt, beispielsweise durch die Abmessung des Zeilensensors und den Abbildungsmassstab, und die abbildenden Strahlen werden durch eine optische Ablenkeinrichtung 37, hier in Form eines Umlenkprismas, um 900 in die optische Achse 19 hinein abgelenkt. Diese Anordnung ergibt weniger geometrische Verzerrungen als eine Anordnung ohne Ablenkeinrichtung 37. Damit das Abbildungssystem 11 auf verschiedene Gegenstandsbereiche (vier verschiedene lnnendurchmesser des Hohlkörpers 3)einstellbar ist, hat das Einstellmittel, zum Beispiel eine entlang der optischen Achse 19 verstellbare Frontlinse 39. Derartige Einstellmittel sind in der Optik bekannt und deshalb der Einfachheit halber hier nicht dargestellt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind der Zeilensensor 23 und das optische Abbildungssystem 11 in einem Kamerakopf 41 geschützt angeordnet, und zwar in einem zum Kamerakopf 41 gehörigen verhältnismässig engen Rohr 43, das für endoskopische Zwecke besonders geeignet ist. Von dem erfassten Gegenstandsbereich 13 geht der abbildende Strahlengang durch das die Eintrittsluke bildende Umlenkprisma 37. Der Samera- kopf 41 ist um die Panoramaachse 1 drehantreibbar an einem nicht dargestellten Kamerakörper gelagert, und der Zeilensensor 23 ist in dem Kamerakopf 41 fest angeordnet. Dadurch kann der (in Fig. 1 nicht dargestellte) Drehantrieb 44 (Fig. 5) robust und leicht zugänglich ausgeführt werden. Es ist leicht möglich, den Kamerakopf 41 an dem nicht dargestellten Kamera körper axialbeweglich zu lagern. Das ist für industrielle Anwendungen vorteilhaft, weil dann der (nicht dargestellte) Samerakörper fest an einer Maschine angeordnet werden kann. Um eine eindeutige Zuordnung zwischen der Erzeugung der Videosignale und der Bewegung des Zeilensensors 23 sicherzustellen, insbesondere auch in Beschleunigungs- und Bremsphasen, können geeignete Synchronisiermittel angewandt werden. In Fig. 1 ist als einfache Ausführungsform einer derartigen Synchronisiereinrichtung eine Codierscheibe 45 angedeutet, die an dem drehbaren Kamerakopf 41 befestigt ist und von einem nicht mitgedrehten S-nchron-Sensor 47 abgelesen wird. Durch derartige Synchronisiermittel kann auch die Erzeugung der Video signale auf ausgewahlte Teilbereiche des von der Kamera erfassten Panoramas beschränkt werden. Um sicherzustellen, dass in den erzeugten Video signalen keine systematischen Fehler durch Ungleichmässigkeiten der Gegenstandsbeleuchtung und/oder der Empfindlicb3L-eiten der optisch-elek tischen Wandler 27 des Zeilensensors 23 auftreten, können die Wandler des Zeilensensors in ihren Empfindlichkeiten einzeln einstellbar sein. Diese Massnahme ist zwar grundsatzlich einfach, kann aber einen beträchtlichen Aufwand erfordern, wenn eine hohle Auflösung gewünscht wtird und eine entsprechend grosse Anzahl vor Wandlern pro Längeneinheit des Zeilensensors vorgesehen ist. Beispielsweise sind Zeilensensoren bekannt, bei denen etwa eintausend Wandler in einer Zeile von 1 cm Länge vorhanden sind. Das ist für eine gute Bildauflösung auch erforderlich. Es ist deshalb meist einfacher, den Gegenstandsbereich mit einer Beleuchtungseinrichtung zu beleuchten, bei der die in dem Gegenstandsbereich erzeugte Beleuchtungsstärken-Verteilung veränderbar ist. Besonders einfach ist dies durch Einschalten eines optischen Verlauffilters möglich. Jedenfalls soll die Beleuchtungseinrichtung derart einstellbar sein, dass bei einem strukturlosen Gegenstandsbereich 13 die Signale aller Wandler 27 gleicb sind. Dann ist sichergestellt, dass eine sich in den erzeugten Videosignalen darstellende Helligkeitsstruktur nur von Ungleichmässigkeiten in der Oberfläche des Gegenstandes herrührt. Insbesondere bei hoher Bildauflösung, also einer grossen Anzahl von optisch-elektrischen Wandlern pro Längeneinheit des Zeilensensors, ist die pro Wandler zur Verfügung stehende Eingangsleistung nur sehr klein. Um ein genügend grosses Signal-Rausch-Verhältnis zu erzielen und einen hohen Kontrast eines aus den Video signalen erzeugten Videobildes sicherzustellen, inuss man mit hoher Beleucntungsstärke arbeiten. Das ist bei der dargestellten Äusführungsform dadurch erreicht, dass an einer von dem engen Rohr 43 entfernten Stelle, wo genii6ellu Platz zur Verfügung steht, eine leistungsfähige Lampe 9, zum Beispiel eine Wolfram-alogen-Lampe oder eine Gasentladungslampe, angeordnet ist. Ein Kondensor 51 erfasst einen möglichst groLcn Teil des von der Lampe gelieferten Lichtstromes und leitet diesen in ein Einkoppelprisma 53 am Anfang eines Lichtleit Faserkabels 55 ein. Am anderen Ende des Faserkabels 55 wird der Lichtstrom über ein Auskoppelprisma 57 und eine Zylinder linse 59 zu dem Gegenstandsberei 13 geleitet. Die Zylinder- linse 59 ist dicht neben der Ablenkeinrichtung 37 angeordnet. Das beleuchtete Flächenstück ist möglichst nur geringfügig grösser als der abzubildende Gegenstandsbereich 13. In dem Beleuchtungs-Strahlengang ist ein optisches Verlauffilter 61 angeordnet, das so ausgebildet ist, dass bei einem strukturlosen Gegenstandsbereich die von den optisch-elektrischen Wandlern 27 gelieferten Signale gleich gross sind. Ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis kann ferner dadurch erzielt werden, dass man die optisch-elektrischen Wandler 27 kühlt. Dafür ist bei der dargestellten Ausführungsform eine Kühle in- richtung 63 vorgesehen. Diese entllält einen Peltier-Modul 65,der eins mit dem Zeilensensor 23 über einen Metallblock 67 wärmeleitend verbundene kalte Seite und eine mit einem anliegenden Kühlkörper 71 wärmeleitend verbundene warme Seite aufweist. Der Kühlkörper 71 kann allein durch seine Wärmekapazität wirken oder seinerseits von einem ihn mit geringem Abstand umgebenden stationären äusseren Kühlmantel (nicht dargestellt) gekühlt werden, der in irgendeiner Weise gekuhlt wird, zum Beispiel mittels Kühlwasser. Um ein Beschlagen von optischen Grenzflächen zu verhindern, können die daran angrenzenden Räume, insbesondere aber auch der ganze Kamerakopf 41, nach aussen abgedichtet und mit einem trockenen Gas gefüllt sein. Die Stromzufuhr für die Beleuchtungseinrichtung und den Peltier Modul 65 erfolgt über nicht dargestellte Mittel, zum Beispiel Schleifringe oder Induktionsspulen. Die Auslesesignale für den Zeilensensor 23 und die von dem Zeilensensor gelieferten primären Bildsignale werden, ggf. nach Vorverarbeitung in dem Kamerakopf 41, über die mehrkanalige berwirungsfreie optische Drehkupplung 33 von und zu der Betriebsschaltung 17 übertragen. Diese Kupplung 33 enthält zwei relativ zueinander gedrehte Kupplungshälften 75, 77. Von der Betriebsschaltung 17 kommen Steuersignale zum Zeilensensor 23 und zu einer Ablaufsteuerung 79 für den Drehantrieb 44. Letzterer besteht aus einem Motor 81, einem Getriebe 83, einer Kupplung 85 und Bremsen 87. Fig. 4 erläutert den Aufbau der Drehkupplung 33 näher. Die Drehkupplung ist als optische Kupplung mit mehreren konzen trischen Lichtkanälen 89, 91, 93 und 95 ausgebildet. An den Eingängen der Lichtkanäle sind optische Sender angeordnet. In Fig. 4 sind nur ein derartiger Sender 97 und ein Ansteuerverstärker 99 für den Lichtkanal 91 dargestellt. Die Lichtkanäle sind an ihren Ausgängen mit optisch-elektrischen Empfängern und zugeordneten Verstärkern versehen. Die optischen Sender sind vorzugsweise als Laser-Diode oder Leuchtdiode für sichtbares oder ultrarotes Licht ausgebildet. Die optischen Empfänger können als wirksames Element beispielsweise eine Avalenche- oder p-i-n-Fotodiode aufweisen. In Fig. 4 ist nur ein Empfänger 101 angedeutet. Der erste Lichtkanal 89 ist in einem zentralen geteilten Rohr 103 angeordnet. Ein optisches Beleuchtungssystem aus einem Kondensor 105 und einer Feldlinse 107 sorgt für eine gleichmässige Beleuchtung des (nicht dargestellten) zugeordneten Empfängers. Das zentrale Rohr 103 ist durch Blenden (nicht dargestellt) oder dergleichen lichtdicht ausgeführt. Die weiteren Lichtkanäle oder Übertragungsstrecken enthalten jeweils ein geteiltes Faser-Ringbündel mit kreisförmigen Endflächen ill Hülsen. Die zugehörigen optischen Sender und Empfänger, zum Beispiel der in der Fig. 4 dargestellte Sender 97 bzw. Empfänger 101, sind zusammen mit den zugehörigen Ein- und Auskoppeloptiken und Verstärkern in steckbaren Hülsen, zum Beispiel 109, 111 angeordnet. Auf diese Weise kann die Übertragungsrichtung leicht umgekehrt werden. Die Lichtkanäle sind gegeneinander abgeschirmt, um ein Übersprechen möglichst weitgehend zu verhindern. Ausserdem sind zur Verbesserung der Übersprechdämpfung die zu verschiedenen Kanälen gehörigen Paare von Endflächen in kxialrichtung gegeneinander versetzt, so zum Beispiel die in Fig. 4 dargestellten Paare 113, 115 und 117, 119. Ferner wird die Übersprechdämpfung noch dadurch weiter verbessert, dass die optischen Sender benachbarter Kanäle zur Erzeugung von verschiedenen Licht Trägerfrequenzen ausgelegt sind. Zusatzlich sind auf der zu der Betriebsschaltung 17 führenden Seite der Drehkupplung 33 die Lichtkanäle über optische Filter an die Betriebsschaltung ange schlossen. Dadurch wird die Übersprechdämpfung noch weiter verbessert. Boispielaweise ist eine Trennung der Lichtkanäle nach Wellenlängen folgendermassen möglich: Kanal 89: Sender IRED 900 nin, Halbwertsbreite 50 nm, Empfänger mit IR-durchlässigem Verlauffilter 800 zim. Kanal' 91: Sender In 670 nm, Halbwertsbreite 50 nm, Empfänger mit IR-undurchlässigem Kantenfilter 700 nin. Weitere Kanäle werden abwechselnd wie die Kanäle 89 und 91 bestückt. Auf diese Weise sind benachbarte Ubertragungskanäle doppelt gegen Übersprechen geschützt.

Claims: Anspriche 1. Fernsehkamera für digitale On-line-Bildauswertung, mit einem optischen Abbildungssystem, das einen von der Kamera erfassten Gegenstandsbereich in einem elementweise abtastbaren Bildbereich abbildet, und einer Betriebs schaltung, die aus den beim Abtasten gewonnenen Signalen Videosignale erzeugt, wobei die Kamera einen in dem optischen Bildbereich (15) angeordneten Zeilensensor (23) aufweist, der sich aus Sensorflächen (25) einer Reihe von optisch-elektrischen Wandlern (27) derart zusammensetzt, dass die Sensorflächen in den optischen Bildern von entsprechend gegeneinander versetzten Elementen (29) des Gegenstandsbereichs (13) liegen und bei Bewegung des Zeilensensors relativ zu dem Gegenstandsbereich senkrecht zur Erstreckung des Zeilensensors jede Sensorfläche (25) eine Abtastzeile (31) definiert, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erfassen eines um eine Panoramaachse (1) herum verteilten optischen Gegenstandes (9) und zum Erzeugen der Relativbewegung der Zeilensensor (23) um das optische Bild (21) der Panoramaachse (1) drehantreibbar ist und derart angeordnet ist, dass die Sensorflächen in den optischen Bildern von axial gegeneinander versetzten Elementen (29) des Gegenstandsbereichs (13) liegen und bei der Drehung des Zeilensensors jede Sensor fläche (25) eine zu der Panoramaachse (1) rotations symmetrische Abtastzeile (31) definiert, und dass der Ausgang des Zeilensensors (23) über eine mehrkanalige berührungslose optische Drehkupplung (33) mit der Betriebsschaltung (17) verbunden ist. 2. Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (19) des Abbildungssystems (11) koaxial zur Panoramaachse (1) angeordnet ist. 3. Kamera nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Abbildungssystem eine optische Umlenkeinrichtung (37) aufweist, die den abbildenden Strahlengang um 90" in die optische Achse (19) hinein abknickt. 4. Xamera nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Bild (21) der Panorama achse koaxial zu der Panoramaachse (1) angeordnet ist. 5. Kamera nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Abbildungssystem (11) in einem Kamerakopf (41) geschützt angeordnet ist, und dass der Kamerakopf (41) um die Panoramaachse (1) drehantreibbar ist und das optische Abbildungssystem (11) und der Zeilensensor (23) in dem Kamerakopf (41) fest angeordnet sind. 6. Kamera nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kamerakopf (41) an der Kamera in Richtung der Panoramaachse (1) axial bewegbar gelagert ist. 7. Kamera nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Synchronisiermittel, die zwischen der Bewegung des Zeilensensors (23) und der Erzeugung der Videosignale wirksam sind. 8. Kamera nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Beleuchtungseinrichtung für die Beleuchtung des Gegenstands bereichs, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Beleuchtungseinrichtung in dem Gegenstandsbereich (13) erzeugte Beleuchtungsstärken-Verteilung derart einstellbar ist, dass bei einem strukturlosen Gegenstandsbereich (13) die Signale aller Wandler (27) gleich sind. 9. Kamera nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehkupplung (33) als optische Kupplung mit mehreren konzentrischen Lichtkanälen (89, 91, 93, 95) ausgebildet ist, dass in jedem Lichtkanal ein Paar von sich berührungslos gegenüberliegenden Endflächen vorgesehen ist, über die die Strahlung übertragen wird, und dass in den Eingängen und Ausgängen der Lichtkanäle jeweils ein elektrisch-optischer Sender mit Ansteuerverstärker bzw. ein optisch-elektrischer Empfänger vorgesehen sind. 10. Kamera nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Bestandteil eines Endoskops bildet.

Inventors: FEDERAU, GREGOR
Applicants: SCHAEFTER & KIRCHHOFF
Application year: 1983
Main classification: H04N3
IPC codes: G02B23, H04N5, H04N3, G03B37, H04N7