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DE102004003773C5 - Optisches System und Verfahren zur Aufnahme einer Anzahl von Bildern - Google Patents

Optisches System und Verfahren zur Aufnahme einer Anzahl von Bildern Download PDF

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DE102004003773C5
DE102004003773C5 DE102004003773A DE102004003773A DE102004003773C5 DE 102004003773 C5 DE102004003773 C5 DE 102004003773C5 DE 102004003773 A DE102004003773 A DE 102004003773A DE 102004003773 A DE102004003773 A DE 102004003773A DE 102004003773 C5 DE102004003773 C5 DE 102004003773C5
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

Optisches System mit einem Luftfahrzeughüllenelement (26), welches in ein Luftfahrzeughüllensegment (28) eingebaut ist, mit einem Hüllenkörper (30), der einen Innenhohlraum (40) bildet und ein Sichtfenster (32, 34) umfasst, wobei
a) der Hüllenkörper (30) um eine Drehachse (36) drehbar gelagert ist und ein im Innenhohlraum angeordnetes optisches Element (4, 52) aufweist,
b) das optische Element (4, 52) unabhängig vom Hüllenkörper (30) um eine zur Drehachse (36) parallele Drehachse (24) drehbar gelagert ist und
c) eine Steuervorrichtung (18) vorgesehen ist, die
– zu einer Bewegung des optischen Elements (4, 52) und des Hüllenkörpers (30) vorbereitet ist, wobei die Bewegungen in einer Beziehung zueinander stehen, und
– die zu einer kontinuierlichen Drehung des Hüllenkörpers (30) bei gleichzeitig schrittweiser Drehung des optischen Elements (4, 52) vorgesehen ist.

Description

  • Die Erfindung beschäftigt sich mit einem Luftfahrzeughüllenelement mit einem Hüllenkörper, der einen Innenhohlraum bildet und ein Sichtfenster umfasst. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Aufnahme einer Anzahl von Bildern einer Umgebung einer Kameravorrichtung, bei dem ein optisches Element in eine Ausgangsposition bewegt, ein Bild durch ein Sichtfenster eines das optische Element zumindest teilweise umgebenden Luftfahrzeughüllenelements aufgenommen, das optische Element in eine neue Position bewegt und ein neues Bild durch das Sichtfenster aufgenommen wird.
  • Zur Aufnahme von Bildern aus der Umgebung eines Luftfahrzeugs, beispielsweise zur Kartographierung der Umgebung, ist es bekannt, Bilder durch ein Sichtfenster in der Luftfahrzeughülle aufzunehmen. Sollen weitwinklige Bilder der Umgebung oder eine Anzahl von Bilder rund um das Luftfahrzeug aufgenommen werden, so kommt die Unterbringung einer Kamera in einem Glasdom mit Rundumsicht in Betracht. Die Herstellung eines solchen Doms, insbesondere mit einer Eignung zur Aufnahme von Infrarot-Bildern, ist jedoch aufwendig. Außerdem führt die Krümmung der Domhülle zwangsläufig zu optischen Verzerrungen, die die Bildverarbeitung von hoch aufgelösten Bildern erschweren.
  • Aus der US 6 533 218 B1 ist eine Aufklärungs-Gondel bekannt, die an der Unterseite eines Flugzeugs im Nachhinein befestigbar ist. Über dieses vom Flugzeug räumlich abgekapselte System sind mittels eines sich in einem drehbaren, zentralen Gehäusebereich befindlichen, sich mit diesem stets mitdrehenden Teleskops Bilder der Umgebung während des Fluges machbar.
  • Die US 4 543 603 offenbart einen um seine Längsachse rotierenden Flugkörper, in dessen Innerem photosensitive Elemente zum Abscannen eines zu erkundenden Terrains starr befestigt sind. Das streifenweise Abscannen wird dabei durch die Rotation des Flugkörpers bedingt, der zwangsläufig über ihre starre Befestigung auch die photosensitiven Elemente unterworfen sind.
  • Die US 5 995 758 zeigt eine Stabilisierungsvorrichtung für die Ausrichtung einer innerhalb zweier kugelförmiger Dome befindlichen Kamera auf ein Zielobjekt. Die Stabilisierungsvorrichtung weist eine nicht rotierbare Halterungsstruktur auf, an der ein rotierbarer Dom angebracht ist. In die Halterungsstruktur greifen Befestigungsarme ein, mit denen die Stabilisierungsvorrichtung im Nachhinein an ein Transportmittel anbringbar ist.
  • Die DE 695 10 463 T2 offenbart eine Überwachungskameranordnung mit einer in einem starren, mit einem Facettenfenster versehenen Gehäuse beweglich angeordneten, zu einer Kamera gehörigen Spiegelanordnung.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zur verbesserten Aufnahme von hoch aufgelösten Bildern aus einem Luftfahrzeug zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein optisches System mit den Merkmalen des Anspruches 1.
  • Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass zur Aufnahme von hoch aufgelösten Bildern aus einem Luftfahrzeug die Entkopplung einer aufnehmenden Kameravorrichtung von der Bewegung des Luftfahrzeugs unumgänglich ist. Bei einer Entkopplung der Bewegungen von Kamera und Luftfahrzeug wird die Kamera auch relativ zu einem Glasdom bewegt. Diese Relativbewegung führt zu Bewegungen von optischen Verzerrungen in den aufgenommen Bildern, die nur sehr schwer zu eliminieren sind.
  • Der Nachteil der optischen Verzerrungen und des hohen Herstellungsaufwands eines Glasdoms kann durch ein Sichtfenster aus einer Anzahl von planparallelen Einzelscheiben umgangen werden, wodurch auch eine Rundumsicht der Kameravorrichtung erreicht wird. Die Übergänge zwischen den Einzelscheiben verursachen jedoch unvermeidlichen optischen Verlust durch Abschattung und Pupillenteilung. Wird die Anzahl der Einzelscheiben reduziert, so steigt die Größe der Einzelscheiben, und der Einfallswinkel der Strahlung wird entsprechend größer, wobei insbesondere bei einer im Infraroten aufnehmenden Kameravorrichtung ein Problem der Reflexionsvergütung auftritt. Außerdem ist der technische Aufwand zur Herstellung eines Facettenfensters mit einer Infrarot-Transmission für eine an der Beugungsgrenze konzipierte Optik erheblich.
  • Die Erfindung geht des Weiteren von der Überlegung aus, dass der Nachteil eines Facettenfensters vermieden werden kann, wenn das Sichtfenster aus einem Einzelfenster, beispielsweise einer einzelnen planparallelen Scheibe, gebildet ist, das mit einer Bewegung der Kameravorrichtung mitgeführt werden kann. Hierdurch werden die in verschiedene Richtungen aufgenommenen Bilder immer durch das gleiche Sichtfenster aufgenommen. Eine solche Beweglichkeit des Sichtfensters kann erreicht werden, wenn es in einem Hüllenkörper angeordnet ist, der um eine Drehachse drehbar gelagert ist. Ein Luftfahrzeughüllenelement mit einem solchen Hüllenkörper und Sichtfenster ist optisch weitgehend verzerrungsfrei, robust, einfach und preiswert in der Herstellung.
  • Ein Luftfahrzeughüllenelement ist ein Element, das zur Bildung eines Teils der Außenhülle des Luftfahrzeugs vorgesehen ist. Es kann neben dem Hüllenkörper einen Motor, eine Steuerung oder ein Lager umfassen, relativ zu dessen Außenlagerschale der Hüllenkörper drehbar ist. Der Hüllenkörper ist für eine drehbare Lagerung vorgesehen, beispielsweise indem er ein Lager trägt oder zur Halterung in oder an einem Lager vorbereitet ist. Der Hüllenkörper kann halbkugelförmig, zylinderförmig mit oder ohne Deckel oder zumindest teilweise kugelförmig sein. Es ist auch möglich, dass der Hüllenkörper zumindest über einige Breitengrade kugelförmig ausgestaltet und in Kugelkoordinaten zweidimensional beweglich gelagert ist. Eine Drehachse des Hüllenkörpers ist zweckmäßigerweise außerhalb des Sichtfensters angeordnet, so dass Bilder über einen großen Winkelbereich aufgenommen werden können. Außerdem ist das Sichtfenster selbstverständlich im nach außen geschlossenen Zustand drehbar, so dass bei einer Drehung des Sichtfensters die Kameravorrichtung vor äußeren Kräften geschützt bleibt.
  • Mit Hilfe des optischen Elements können hoch aufgelöste Bilder im Wesentlichen verzerrungsfrei durch das bewegliche Sichtfenster aufgenommen werden. Das optische System dient zur Aufnahme von Bildern der Umgebung des Systems, wobei das optische Element eine Kamera, eine Linse oder ein Spiegel sein kann. Ist der Innenhohlraum zumindest teilweise über die umgebende Außenhülle des Luftfahrzeugs herausstehend angeordnet, so kann eine Rundumsicht des optischen Elements durch das Sichtfenster ermöglicht werden.
  • Das optische Element ist unabhängig vom Hüllenkörper drehbar gelagert. Es kann hierdurch eine einfache Steuerung der Bewegung des Hüllenkörpers erreicht und der Aufwand zur Bewegung des Hüllenkörpers gering gehalten werden. Eine hohe Beschleunigung eines gegebenenfalls leichten optischen Elements kann von einer Beschleunigung des Hüllenkörpers entkoppelt werden. Insbesondere ist der Hüllenkörper um eine erste Achse und das optische Element um eine zweite Achse drehbar gelagert, die unabhängig von der ersten Achse bewegbar ist. Die Lagerung des Hüllenkörpers kann einfach gehalten bleiben bei einer anspruchsvollen Bewegung des optischen Elements. Das optische Element kann beispielsweise kardanisch gelagert sein.
  • Das optische System umfasst eine Steuervorrichtung, die zu einer Steuerung einer Bewegung des optischen Elements und des Hüllenkörpers vorbereitet ist, wobei die Bewegungen in einer Beziehung zueinander stehen. Das optische Element kann einer Bewegung des Sichtfensters nachgeführt werden und umgekehrt, ohne dass damit ein besonderer mechanischer Aufwand verbunden wäre.
  • Erfindungsgemäß ist die Steuervorrichtung zu einer kontinuierlichen Drehung des Hüllenkörpers bei gleichzeitiger schrittweiser Drehung des optischen Elements vorgesehen. Der gegebenenfalls schwere Hüllenkörper kann auf diese Weise mit geringer Beschleunigung, insbesondere gleichmäßig, bewegt werden, wobei das optische Element zur Aufnahme eines Bilds ruhen kann. Während der Aufnahme dreht sich der Hüllenkörper weiter. Das Sichtfenster ist hierbei vorteilhafterweise größer als die Eintrittsapertur des optischen Elements.
  • Vorteilhafterweise ist der Hüllenkörper um 360° drehbar gelagert. Hierdurch wird eine Rundumsicht durch das Sichtfenster ermöglicht. Unter einer um 360° drehbaren Lagerung wird eine derartige Lagerung des Sichtfensters verstanden, dass das Sichtfenster vollständig um die Drehachse drehbar ist. Auch ein vollständiger Kegelsichtbereich ist hierunter zu verstehen.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung wird durch mindestens zwei um eine gemeinsame Drehachse drehbar gelagerte Sichtfenster erreicht. Es kann eine Kamera nacheinander durch beide Sichtfenster Bilder machen, wodurch ein Nachführen des Sichtfensters mit einer großen Schwenkbewegung der Kamera oder eines optischen Elements der Kamera vermieden werden kann. Es ist auch möglich, dass zwei Kameras gleichzeitig durch die beiden Sichtfenster Bilder aufnehmen.
  • Insbesondere zur Aufnahme von hoch aufgelösten Bildern umfasst das Sichtfenster zweckmäßigerweise eine planparallele Sichtscheibe. Hierdurch kann eine weitgehend verzerrungsfreie Sicht durch das Sichtfenster erreicht werden.
  • Des Weiteren schlägt die Erfindung vor, dass das optische System eine Kameravorrichtung zur Aufnahme eines Bilds umfasst, wobei die Steuervorrichtung zur Steuerung einer Bewegung des optischen Elements in eine Ausgangsposition, einer Aufnahme eines Bilds durch das Sichtfenster hindurch, einer anschließenden Bewegung des optischen Elements in eine neues Position, einer mitführenden Bewegung des Sichtfensters mit dem optischen Element und einer erneuten Aufnahme eines Bilds durch das Sichtfensters hindurch vorgesehen ist. Es kann eine Abfolge von Bildern in unterschiedlichen Richtungen durch ein relativ kleines Sichtfenster aufgenommen werden. Die Mitführung ist hierbei so, dass die Bilder durch das mitgeführte Sichtfenster aufgenommen werden können.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Steuervorrichtung zur Steuerung einer Aufnahme eines Bilds durch das Sichtfenster hindurch, zur Steuerung einer Rückbewegung des optischen Elements in die Ausgangsposition und zur erneuten Aufnahme eines Bilds durch ein weiteres Sichtfenster hindurch vorgesehen ist. Ein gegebenenfalls relativ schwerer Hüllenkörper muss auf diese Weise nicht mit einer Rückbewegung des optischen Elements mitgeführt werden und nur so ausgerichtet werden, dass das weitere Sichtfenster eine Aufnahme eines Bilds aus der Ausgangsposition heraus zulässt.
  • Die oben genannte Aufgabe wird außerdem durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 5 gelöst. Es kann eine weitgehend verzerrungsfreie Aufnahme hoch aufgelöster Bilder eines großen Winkelbereichs der Umgebung mit einem relativ geringem Herstellungsaufwand des Luftfahrzeughüllenelements erreicht werden.
  • Zeichnung
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Kameravorrichtung in einem kardanischen Rahmensystem,
  • 2 ein Luftfahrzeughüllenelement in einer perspektivischen Ansicht,
  • 3 eine Schnittdarstellung durch das Luftfahrzeughüllenelement,
  • 4 eine schematische Schnittdarstellung durch eine weitere Kameravorrichtung,
  • 5 ein schematisches Schaltbild mit einer Steuervorrichtung,
  • 6 ein Diagramm des Drehwinkels eines optischen Elements und eines Sichtfensters über der Zeit,
  • 7 eine Detaildarstellung aus 7 und
  • 8 schematisch dargestellte aufgenommene Bilder über einen Winkelbereich.
  • 1 zeigt eine Kameravorrichtung 2 zur Aufnahme von Bildern durch ein als Linse ausgestaltetes optisches Element 4. Die Kameravorrichtung 2 ist in einem kardanischen Rahmensystem 6 gelagert, das zwei senkrecht zueinander angeordnete Drehachsen 8, 10 umfasst, die einen Drehteller 12 zweidimensional drehbar halten. Auf dem Drehteller 12 ist die Kameravorrichtung 2 befestigt. Das Rahmensystem 6 ist mit Hilfe zweier Befestigungselemente 14 in einem nicht gezeigten Luftfahrzeug befestigt. Der Drehteller 12 ist mit einer Bewegungsvorrichtung 16 verbunden, die mit Hilfe einer Steuervorrichtung 18 (5) und eines motorischen Antriebs 20 bewegbar ist. Der Drehteller 12 ist so gelagert, dass er von kleinen Bewegungen des Luftfahrzeugs entkoppelbar ist. Außerdem ist der Drehteller 12 in einer Drehrichtung 22 vollständig um eine Drehachse 24 drehbar.
  • 2 zeigt ein Luftfahrzeughüllenelement 26, das aus einem umgebenden Luftfahrzeughüllensegment 28 herausragt. Das Luftfahrzeughüllenelement 26 umfasst einen metallischen kuppelförmigen Hüllenkörper 30, in dem vier Sichtfenster 32, 34 angeordnet sind. Die Sichtfenster 32, 34 sind aus einem festen Werkstoff gefertigt, der für Licht in einem infraroten Wellenlängenbereich durchsichtig ist. Die Sichtfenster 32, 34 sind planparallel und im Umfang kreisrund ausgestaltet. Der Hüllenkörper 30 ist um eine Drehachse 36 in Drehrichtung 38 drehbar gelagert, wobei die Drehachse 36 eine feste Richtung in Bezug auf das Luftfahrzeughüllensegment 28 einnimmt. Durch das kardanische Rahmensystem 6 und den beweglichen Drehteller 12 ist die Drehachse 24 der Kameravorrichtung 2 gegenüber der Drehachse 36 des Hüllenkörpers 30 bewegbar.
  • Das Luftfahrzeughüllenelement 26 ist in einer schematischen Schnittdarstellung in 3 wiedergegeben. Der Hüllenkörper 30 umschließt teilweise einen Innenhohlraum 40, in dem die schematisch dargestellte Kameravorrichtung 2 angeordnet ist. Das optische Element 4 ist zum Sichtfenster 32 ausgerichtet, so dass die Kameravorrichtung 2 zur Aufnahme von Bildern aus einer Umgebung des Luftfahrzeughüllenelements 26 durch das Sichtfenster 32 hindurch vorbereitet ist. An seinem in 3 unteren Ende umfasst das Luftfahrzeughüllenelement 26 ein Lager 42 mit dem der Hüllenkörper 30 drehbar innerhalb des Luftfahrzeughüllensegments 28 gelagert ist. Zur Abdichtung eines Spalts befinden sich zwischen dem Hüllenkörper 30 und dem Luftfahrzeughüllensegment 28 zwei Gleitdichtungselemente 44. Am Fuß des Hüllenkörpers 30 ist ein Zahnrad 46 befestigt, in das ein nicht gezeigtes Zahnrad eines Antriebsmotors 48 (5) eingreift.
  • 4 zeigt eine alternative Kameravorrichtung 50 mit einem als Spiegel ausgeführten optischen Element 52. Die Kameravorrichtung 50 ist in einem Rahmen 54 gelagert, der kardanisch in einem Luftfahrzeug aufgehängt ist. Der Rahmen 54 und mit ihm die Kameravorrichtung 50 und das optische Element 52 sind um eine Drehachse 56 drehbar angeordnet. Bei dieser Ausführung der Kameravorrichtung 50 ist es möglich, dass nur das optische Element 52 innerhalb eines Innenhohlraums eines Hüllenkörpers eines Luftfahrzeughüllenelements angeordnet ist, wodurch dieser Hüllenkörper sehr klein und wenig über ein Luftfahrzeughüllensegment herausragend ausgeführt sein kann. In einer alternativen Ausgestaltung ist nur das optische Element 52 drehbar, wohingegen die Kameravorrichtung 50 fest ist.
  • 5 zeigt ein schematisches Schaltbild mit der Steuervorrichtung 18, dem Antrieb 20 zur Bewegung des Drehtellers 12 und einem Antriebsmotor 48 zum drehbaren Antrieb des Hüllenkörpers 30. Mit der Steuervorrichtung 18 sind außerdem zwei Sensoren 58, 60 verbunden, wobei der Sensor 58 zur Erfassung eines Drehwinkels ϕ der Kameravorrichtung 2 und des optischen Elements 4 und der Sensor 60 zur Erfassung eines Drehwinkels Φ des Hüllenkörpers 30 relativ zu einem Drehwinkelnullpunkt eines den Drehwinkelnullpunkt gebenden Systems, beispielsweise einem Kreiselsystem, vorgesehen ist. Außerdem ist die Steuervorrichtung 18 mit einer weiteren Steuervorrichtung 62 verbunden, die Daten zu Bewegungen des Luftfahrzeugs und zu aufzunehmenden Bildern enthält.
  • 6 zeigt in einem schematischen Diagramm die Drehwinkel ϕ und Φ der Kameravorrichtung 2 bzw. des Hüllenkörpers 30 während der Aufnahme einer Anzahl von Bildern über der Zeit t. Ein vergrößerter Ausschnitt aus 6 ist in 7 wiedergegeben. Zu einem Zeitpunkt t1 ist das optische Element 4 in einer Ausgangsposition angeordnet, die in den 6 und 7 mit ϕ = 0° angegeben ist. Zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 wird von der Steuervorrichtung 18 die Ausgangsposition des optischen Elements 4 überprüft und festgestellt, dass das optische Element 4 inertial stabilisiert ist, sich also z. B. in der konstanten Winkelstellung ϕ = konstant befindet. Abgesehen von einem möglichen Restfehler der Stabilisierungsbewegung über die kardanische Aufhängung des Drehtellers 12 ist das optische Element 4 somit in Ruhe. Zum Zeitpunkt t2 gibt die Steuervorrichtung 18 die Aufnahme eines ersten Bilds 64 frei, das durch die Kameravorrichtung 2 durch das Sichtfenster 32 des Hüllenkörpers 30 aufgenommen wird. Von t2 bis t3 wird dieses erste Bild 64 etwa 25 ms belichtet.
  • Nach Abschluss der Belichtung wird die Bewegungsvorrichtung 16 derart angesteuert, dass der Drehteller 12 – und mit ihm die Kameravorrichtung 2 und das optische Element 4 – um einen Winkel von ϕ = 9° gedreht wird. In analoger Weise wie vor der Belichtung des ersten Bilds 64 wird nun von der Steuervorrichtung 18 wiederum die Ruhelage des optischen Elements geprüft, bevor die Aufnahme eines zweiten Bilds 64 freigegeben wird. Nach der Aufnahme des zweiten Bilds 64 wird das optische Element 4 erneut um 9° gedreht und ein drittes Bild 64 aufgenommen. Auf diese Weise werden nach einer Drehung von jeweils 9° insgesamt zehn Bilder 64 aufgenommen, wobei das optische Element 4 während der Aufnahme des zehnten Bilds 64 in einer Winkelstellung ϕ = 81° angeordnet ist.
  • Die zehn aufgenommenen Bilder 64 sind schematisch in 8 dargestellt. Sie bilden jeweils einen Winkelausschnitt von 10° × 10° aus der Umgebung des Luftfahrzeughüllenelements 26 ab und überlappen sich in Drehrichtung 22 um jeweils 1°. Während der Aufnahme der zehn Bilder 64 wird das Sichtfenster 32 in einer kontinuierlichen Drehbewegung dem optischen Element 4 nachgeführt (gestrichelte Linie), so dass der Drehwinkel Φ des Hüllenkörpers 30 bzw. des Sichtfensters 32 linear ansteigt. Die Größe der Sichtfenster 32, 34 ist hierbei so gewählt, dass während der gesamten Belichtungszeit der Bilder 64 keine Abschattung durch die Sichtfensterkanten oder Rahmen auf den Bildern 64 erfolgt. Der Durchmesser der Sichtfenster 32, 34 beträgt etwa 15 cm wobei durch das Sichtfenster 32 ein Bild in der Größe von 15° × 15° mit der Kameravorrichtung 2 aufnehmbar wäre. Bei der Aufnahme eines Bilds verläuft der Strahlengang nahezu senkrecht durch die planparallelen Sichtfenster 32, 34, wodurch eine optische Verzerrung sehr gering gehalten werden kann. Die kontinuierliche Drehgeschwindigkeit der Sichtfenster 32, 34 führt während der Bildaufnahme zu keinem nennenswerten optischen Fehler.
  • Nach der Aufnahme des zehnten Bilds 64 in der Winkelstellung ϕ = 81° wird die Kameravorrichtung 2 – und mit ihr das optische Element 4 – zurück in die Ausgangsposition ϕ = 0° geschwenkt. Nach dem Erreichen der Ausgangsposition und nach Ablauf einer wie oben beschriebenen Kontrollzeit durch die Steuervorrichtung 18 wird ein elftes Bild 64 durch die Kameravorrichtung 2 aufgenommen. Während der Aufnahme des elften Bilds 64 erreicht das Sichtfenster 32 die Win kelposition Φ = 90°. Da die Sichtfenster 32, 34 um Φ = 90° voneinander versetzt angeordnet sind, ist das Sichtfenster 34 nun in der Position Φ = 0°. Das elfte Bild 64 wird somit durch das Sichtfenster 34 aufgenommen.
  • Da das Zurückschwenken des optischen Elements 4 aus der Winkelposition ϕ = 81° in die Ausgangsposition einige Zeit in Anspruch nimmt, wird die Drehbewegung des Hüllenkörpers 30 während dieser Zeit etwas abgebremst, so dass das Sichtfenster 34 während der Belichtung des elften Bilds 64 in die Position Φ = 0° gelangt. Nun wird das elfte Bild 64 und anschließend das zwölfte bis zwanzigste Bild 64 in analoger Weise aufgenommen, wie oben zu den ersten zehn Bildern 64 beschrieben.
  • Um die kleine Diskontinuität der gleichförmigen Drehbewegung des Hüllenkörpers 30 zu vermeiden, ist es auch möglich, nur neun Bilder 64 in Drehrichtung 22 aufzunehmen und die Zeit des zehnten Bilds 64 zum Zurückschwenken der Kameravorrichtung 2 zu verwenden. Es wäre auch möglich, nur drei Sichtfenster 32, 34 im Hüllenkörper 30 vorzusehen, so dass nach einer Aufnahme von Bildern 64 über einen Winkelbereich ϕ = 90° noch etwas Zeit zum Zurückschwenken zur Verfügung stände, bis das nachfolgende Sichtfenster 34 in die Ausgangsposition Φ = 0° gelangt.
  • 2
    Kameravorrichtung
    4
    optisches Element
    6
    Rahmensystem
    8
    Drehachse
    10
    Drehachse
    12
    Drehteller
    14
    Befestigungselement
    16
    Bewegungsvorrichtung
    18
    Steuervorrichtung
    20
    Antrieb
    22
    Drehrichtung
    24
    Drehachse
    26
    Luftfahrzeughüllenelement
    28
    Luftfahrzeughüllensegment
    30
    Hüllenkörper
    32
    Sichtfenster
    34
    Sichtfenster
    36
    Drehachse
    38
    Drehrichtung
    40
    Innenhohlraum
    42
    Lager
    44
    Gleitdichtungselement
    46
    Zahnrad
    48
    Antriebsmotor
    50
    Kameravorrichtung
    52
    optisches Element
    54
    Rahmen
    56
    Drehachse
    58
    Sensor
    60
    Sensor
    62
    Steuervorrichtung
    64
    Bild Drehwinkel
    ϕ
    Drehwinkel
    Φ
    Drehwinkel

Claims (5)

  1. Optisches System mit einem Luftfahrzeughüllenelement (26), welches in ein Luftfahrzeughüllensegment (28) eingebaut ist, mit einem Hüllenkörper (30), der einen Innenhohlraum (40) bildet und ein Sichtfenster (32, 34) umfasst, wobei a) der Hüllenkörper (30) um eine Drehachse (36) drehbar gelagert ist und ein im Innenhohlraum angeordnetes optisches Element (4, 52) aufweist, b) das optische Element (4, 52) unabhängig vom Hüllenkörper (30) um eine zur Drehachse (36) parallele Drehachse (24) drehbar gelagert ist und c) eine Steuervorrichtung (18) vorgesehen ist, die – zu einer Bewegung des optischen Elements (4, 52) und des Hüllenkörpers (30) vorbereitet ist, wobei die Bewegungen in einer Beziehung zueinander stehen, und – die zu einer kontinuierlichen Drehung des Hüllenkörpers (30) bei gleichzeitig schrittweiser Drehung des optischen Elements (4, 52) vorgesehen ist.
  2. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hüllenkörper (30) um 360° drehbar gelagert ist.
  3. Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens zwei um eine gemeinsame Drehachse (36) drehbar gelagerte Sichtfenster (32, 34).
  4. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Sichtfenster (32, 34) jeweils eine planparallele Sichtscheibe umfassen.
  5. Verfahren zur Aufnahme einer Anzahl von Bildern (64) mittels eines optischen Systems mit einem Luftfahrzeughüllenelement (26), welches in ein Luftfahrzeughüllensegment (28) eingebaut ist, mit einem Hüllenkörper (30), der einen Innenhohlraum (40) bildet und eine Anzahl von Sichtfenster (32, 34) umfasst, mit einer Kameravorrichtung (2, 50) mit einem optischen Element (4, 52) und mit einer Steuervorrichtung (18) umfassend die Verfahrensschritte a) Bewegen des optischen Elements (4, 52), welches im Innenhohlraum (40) um eine Drehachse (24) drehbar gelagert ist, um diese Drehachse (24) in eine Ausgangsposition, b) Aufnahme eines Bildes (64) über das optische Element (4, 52) der Kameravorrichtung (2, 50) durch das Sichtfenster (32) hindurch, c) anschließende Bewegung des optischen Elements (4, 52) um die Drehachse (24) in eine neue Position, wobei das Sichtfenster (32) mittels des unabhängig vom optischen Element (4, 52) um eine Drehachse (36) drehbar gelagerten Hüllenkörpers (30) ebenfalls durch Drehung um die Drehachse (36) in die neue Position mitgeführt wird, d) Aufnahme eines neuen Bildes (64) durch das Sichtfenster (32) hindurch, e) Zurückbewegen des optischen Elements (4, 52) nach einer Aufnahme eines Bildes (64) durch das Sichtfenster (32) hindurch in die Ausgangsposition und f) erneute Aufnahme eines Bildes (64) über das optische Element (4, 52) durch ein weiteres Sichtfenster (34), wobei die Bewegung des optischen Elements (4, 52) und die Mitführung des Hüllenkörpers (30) mittels der Steuervorrichtung (18) erfolgen und die Steuervorrichtung (18) den Hüllenkörper (30) kontinuierlich und gleichzeitig das optische Element (4, 52) schrittweise dreht.
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