DE3119823A1

DE3119823A1 - Method and device for compensating geometrical distortion errors in optical imaging systems

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Publication number: DE3119823A1
Application number: DE19813119823
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl.-Phys. Dr. 8520 Erlangen Häusler; Walter Dipl.-Phys. Dr. 7030 Böblingen Järisch
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1981-05-19
Filing date: 1981-05-19
Publication date: 1982-12-16

Abstract

In order to correct geometrical distortions in an optical imaging system, a deformable mirror (2) is inserted between the object plane (O) and the aperture stop (EP), whose surface inclination can be varied locally by a multiplicity of actuators (23) that can be operated independently of one another. The distortion correction is intended, in particular, for optoelectronic imaging systems, in order to correct distortions which are produced in the optoelectronic interfaces (image-converter tubes, monitors). <IMAGE>

Description

Verfahren und Einrichtung zur Kompensation geometrischer Verzeichnungsfehler bei optischen Abbildungssystemen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation geometrischer Verzeichnungsfehler bei optischen Abbildungssy-Systemen und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.Method and device for compensating geometric distortion errors in optical imaging systems The invention relates to a method for compensation geometric distortion error in optical imaging systems and a device to carry out the procedure.

Unter Verzeichnung wird ein Abbildungsfehler optischer Systeme verstanden, bei dem der Abbildungsmaßstab für verschiedene Punkte des Bildfeldes unterschiedliche Werte aufweist; bekannte Erscheinungen dieses Fehlers sind die tonnenförmige oder kissenförmige Verzeichnung. Diese Fehler können bei sorgfältig gebauten rein optischen Systemen, z. B. bei Luftbildobjektiven, bis auf vernachlässigbare Werte verringert werden. Anders liegen die Verhältnisse bei optisch-elektronischen Systemen, in denen ein optisches Bild mit Bildwandlereinrichtungen (z. B. Fernsehkameras) und/oder Wiedergabemonitoren übertragen wird; an diesen optisch-elektronischen Schnittstellen werden Verzeichnungsfehler eingeführt, die auch bei guten Systemen in der Größenordnung von 1% der Bildhöhe liegen.Distortion is understood to be an imaging error in optical systems, in which the image scale is different for different points in the image field Has values; well-known phenomena of this error are the barrel-shaped or pincushion distortion. These errors can be purely optical when carefully constructed Systems, e.g. B. with aerial photography lenses, reduced to negligible values will. The situation is different with optical-electronic systems in which an optical image with image converter devices (e.g. television cameras) and / or Playback monitors is broadcast; at these optical-electronic interfaces distortion errors are introduced, which are also of the order of magnitude in good systems 1% of the image height.

Dieser Wert ist für viele Anwendungen untragbar, bei denen ein dringendes Bedürfnis für den Einsatz optisch-elektronlscher Bildverarbeitungseinrichtungen besteht. Als Beispiele seien hier genannt: Aufnahme eines "elektronischen" Bildes mit einer Fernsehkamera und Auswertung dieses Bildes mit elektronischen Methoden, z. B. zur Längen- oder Flächenmessung in Einrichtungen zur Prozeßautomatisierung; Subtraktion zweier elektronisch aufgenommener Bilder zur Untersuchung auf Bildunterschiede, beispielsweise zweier in einem zeitlichen Abstand aufgenommener Röntgenaufnahmen eines Patienten; Addition zweier Bilder durch elektronische Überlagerung, z. B. ein Meßbild und ein Referenzgitter; Rekursive Bildverarbeitung, bei der ein Bildsignal zyklisch durch ein optisch-elektronisches Aufnahme- und Wiedergabesystem geschickt wird.This value is intolerable for many applications where there is an urgent need Need for the use of optical-electronic image processing devices consists. Examples include: Recording of an "electronic" image with a television camera and evaluation of this image using electronic methods, z. B. for length or area measurement in process automation facilities; Subtraction of two electronically recorded images to examine for image differences, for example two recorded at a time interval X-rays of a patient; Addition of two images by electronic overlay, z. B. a measurement image and a reference grid; Recursive image processing in which a Image signal cyclically through an optoelectronic recording and playback system is sent.

Zur Behebung des Verzeichnungsfehlers bei derartigen optisch-elektronischen Systemen wurden bisher haupsächlich digitale und elektronische Verfahren untersucht. Bei der digitalen Korrektur wird das elektronische Bild digitalisiert, die Verzeichnung gemessen und mit Hilfe geeigneter Algorithmen korrigiert. Bei der elektronischen Korrektur werden hochgenaue Ablenksysteme für Bildwandlerröhren und Monitore verwendet, die außerdem automatisch entsprechend dem jeweils vorliegenden Verzeichnungsfehler elektronisch nachkorrigierbar sind. Alle diese Verfahren erfordern jedoc einen sehr hohen Aufwand; die digitale Korrektur ist außerdem sehr zitaufwendig.To correct the distortion error in such opto-electronic Systems have so far mainly been investigated digital and electronic processes. With digital correction, the electronic image is digitized, the distortion measured and corrected using suitable algorithms. With the electronic Correction, high-precision deflection systems are used for image converter tubes and monitors, which also automatically correspond to the respective distortion error present are electronically correctable. However, all of these procedures require a great deal of effort high effort; the digital correction is also very time-consuming.

Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Korrektur des geom trischen Verzeichnungsfehlers anzugeben, die insbesondere für optisch-eiektronische Abbildungssysteme geeignet sind und mit einfac.wen Mitteln realisiert werden können.The object of the present invention is therefore to provide a method and to specify a device for correcting the geometric distortion error, which are particularly suitable for optical-electronic imaging systems and with simple means can be realized.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 6 gekennzeichnete Erfindung gelöst; Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.This object is characterized by that in claims 1 and 6 Invention solved; Refinements of the invention are characterized in the subclaims.

Nach der Lehre der Erfindung wird ein lokal deformierbarer Spiegel zwischen abzubildendem Objekt und der Eingangspu- pille des Abbildungssystems in den Strahlengang eingebaut und so deformiert, daß die im Abbildungssystem entstehenden Verzeichnungsfehler gerade kompens ert werden.According to the teaching of the invention, a locally deformable mirror is used between the object to be imaged and the entrance pill of the imaging system built into the beam path and deformed in such a way that those arising in the imaging system Distortion errors are just being compensated.

Die Verwendung deformierbarer Spiegel zur Korrektur von Abbildungsfehlern ist eine aus der sogenannten "adaptiven Optik" bekannte Technik; Einzelheiten dieser Technik sind beispielsweise im Heft 3 des Journal of the Optical Society of America, Hand 67, 1977 beschrieben. Bei dc.n dort vorgeschlagenen Einrichtungen wird der deformierbare Spiegel in der Apertur des Abbildungssystems angeordnet und kann daher nur zur Verwendung von ortsinvarianten Abbildungsfehlern verwendet werden. Derartige Fehler treten beispielsweise bei der astronomischen Abbildung durch die turbulente Atmosphäre auf und machen sicE1 als Unschärfe ds gesamten Bildes bemerkbar. Zur Korrektur veto Verzeichnungsfehlern, wie sie hier gefordert ist, können diese Systeme der adaptiven Optik nicht eingesetzt werden, da das zu korrigirende Bild ideal scharf, aber verzerrt abgebildet ist und daher eine lokale Korrektur (ortsvariant) erfolgen muß.The use of deformable mirrors to correct aberrations is a technique known from so-called "adaptive optics"; Details of this Technology are, for example, in issue 3 of the Journal of the Optical Society of America, Hand 67, 1977. In the case of institutions proposed there, the deformable mirror arranged in the aperture of the imaging system and can therefore can only be used for the use of spatially invariant imaging errors. Such Errors occur, for example, in the astronomical image due to the turbulent one Atmosphere and make sicE1 noticeable as a blurring of the entire picture. To the These systems can correct veto distortion errors as required here adaptive optics cannot be used, as the image to be corrected is ideally sharp, but is depicted in a distorted manner and therefore a local correction (location-variant) is made got to.

Mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren ist es möglich, Verzeichnungsfehler von rund 2% der Bildhöhe um eine Größenordnung zu verbessern ( 0,2%) ; bei einem Bildschirm von 500 x 500 Bildpunkten entspricht die korrigierte Verzeichnung dann gerade maximal einem Bildeiement und tritt bei der Bildverarbeitung nicht mehr störend in ErscheLnung. Das Verfahren arbeitet sein optisch, erfordert einen ehr @@-fingen Aufwand, läßt sich für kohärente und inkohärente Abbildungen einsetzen und ermöglicht auch eine einfache und, wenn erforderlich, in Echtzeit durchzuführende Nachkorrektur der Verzeichnung. Das Verfahren ist auch bei rein Uptischen Systemen anwendbar, deren optische Bauelemente aus Kostengründen nicht mit der höchstmöglichen Präzision ausgeführt werden können.With the method proposed here, it is possible to eliminate distortion errors improve by an order of magnitude from around 2% of the image height (0.2%); at a The corrected distortion then corresponds to a screen of 500 x 500 pixels just a maximum of one image element and no longer interferes with image processing in development. The process works its optical, requires an Ehr @@ - fingen Effort, can be used and made possible for coherent and incoherent images also a simple and, if necessary, real-time correction to be carried out the distortion. The method can also be used for purely uptic systems, their optical components not with the highest possible precision for cost reasons can be executed.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert; es zeigen: Fig. 1A den prinzipiellen Aufbau und den Abbildungsstrahlengang einer Einrichtung zur Kompensation von Verzeichnungsfehlern, Fig. 1B den Strahlengang nach Fig. 1A im aufgefal ten Zustand, Fig. 2 ein justlerbares Element des deformierbaren Spiegels.An embodiment of the invention will now be based on drawings explained in more detail; The figures show: FIG. 1A the basic structure and the imaging beam path a device for compensating for distortion errors, FIG. 1B shows the beam path 1A in the unfolded state, FIG. 2 shows an adjustable element of the deformable Mirror.

In Fig. 1A soll ein Objekt (hier ein Pfeilkreuz) in einer Objektebene 0 auf die Bildebene B in einer Fernsehkamera 4 abgebildet werden. Das abgetastete elektronische Bild kann dann weiteren Einrichtungen zur Bildverarbeitung zugeführt werden, z. B. zur elektronischen Bildauswertung oder zur Darstellung auf einem Monitor. Bei der Abtastung der Bildebene B treten Verzeichnungsfehler auf, ebenso in späteren optisch-elektronischen Schnittstellen (z. B. Monitoren).In FIG. 1A, an object (here an arrow cross) is supposed to be in an object plane 0 can be mapped onto the image plane B in a television camera 4. The sampled Electronic image can then be fed to further devices for image processing be e.g. B. for electronic image evaluation or for display on a monitor. Distortion errors occur when scanning the image plane B, as well as in later ones optical-electronic interfaces (e.g. monitors).

Zur Korrektur dieser Verzeichnungsfehler sind in den Strahlengang zwischen der Objektebene 0 und der Kamera 4 ein erster deformierbarer Spiegel 2 und ein zweiter ebener Spiegel 3 eingebaut, vorzugsweise unter einem Winkel 450 zur optischen Achse. Der deformierbare Spiegel 2 besteht aus einer elastischen, mit einem Reflexionsbelag versehenen dünnen Platte 22, deren lokale Oberflächenneigung (Gradient) durch eine Vielzahl von individuellen Stellgliedern 23a, 23b, ... variiert werden kann. Die Stellglieder sind auf einer Grundplatte 21 angeordnet, beispielsweise in einer 8 x 10 Matrix. Der Abstand zwischen Objektebene 0 und deformierbarem Spiegel ist mit l1 bezeichnet, der Abstand zwischen deformierbarem und ebener Spiegel mit Q2 und dessen Abstand von dc Linse 5 der Fernsehkamera 4 mit In dem Abbildungssystem nach Fig. 1A ist die Fläche des Spiegels 2 und des Spiegels 3 so groß gewählt, daß nicht diese,-sondern die Blende der Fernsehkamera 4 als Aperturblende bzw. Eintrittspupille EP wirkt. Der durch diese Aperturblende definierte Abbildungskegel G ist in Fig. 1A für einen Punkt auf der optischen Achse eingezeichnet. Zur Verringerung von Abbildungsfehlern, die durch das Zwischenschalten des deformierbaren Spiegels 2 entstehen, wird die ser bevorzugt in der Nähe der Objektebene 0 und in großer Entfernung von der wirksamen Aperturblende angeordnet. Der zum Spiegel 2 honlpklnare Spiegel 3 IllaC}at- die an Spiegel 2 auftretende Spiegelumkehrung rückgängig; stört diese nicht, so kann Spiegel 3 entfallen.To correct this distortion error are in the beam path a first deformable mirror 2 between the object plane 0 and the camera 4 and a second flat mirror 3 installed, preferably at an angle 450 to the optical axis. The deformable mirror 2 consists of an elastic, provided with a reflective coating thin plate 22, the local surface inclination (Gradient) by a plurality of individual actuators 23a, 23b, ... varied can be. The actuators are arranged on a base plate 21, for example in an 8 x 10 matrix. The distance between object plane 0 and the deformable mirror is denoted by l1, the distance between the deformable and flat mirror with Q2 and its distance from the lens 5 of the television camera 4 with In 1A is the area of mirror 2 and the mirror 3 chosen so large that not this, but the diaphragm of the television camera 4 as an aperture stop or entrance pupil EP acts. The imaging cone defined by this aperture stop G is shown in FIG. 1A for a point on the optical axis. To reduce of aberrations caused by the interposition of the deformable mirror 2 arise, this water is preferred in the vicinity of the object level 0 and in large Distance from the effective aperture stop arranged. The one to the mirror 2 honlpklnare Mirror 3 IllaC} at- reverses the mirror inversion that occurs at mirror 2; disturbs if this is not the case, mirror 3 can be omitted.

Zur Kompensation der in Kamera 4 auftretenden Verzeichnungsfehler werden die Stellglieder 23 individueil so justiert, daß sich am Ausgang der Kamera 4 ein verzeichnungsfreies elektronisches Bild ergibt. Zur Vereinfachung der Justierung wird zweckmäßigerweise das von Kamera 4 erzeugte Ausgangssignal mit dem elektronischen Äquivalent des Testbildes in der Gegenstandsebene 0 verglichen (z. B. durch.To compensate for the distortion errors occurring in camera 4 the actuators 23 are adjusted individually so that at the output of the camera 4 results in a distortion-free electronic image. To simplify the adjustment is expediently the output signal generated by camera 4 with the electronic Equivalent of the test image in object level 0 compared (e.g. by.

Subtraktion). Der Abgieichvorgang kann bei entsprechender Ausgestaltung der Stellglieder 23 auch in einer geschlossenen Regelschleife erfolgen, der das Ausgangssignal der Fernsehkamera 4 zugefülor t wird. big. 1B zeigt die Auswirkungen des deformierbaren Spiegels 2 auf die optische Abbildung. Der Strahlengang in Fig. 1B wurde an den beiden Spiegelflächen 2 und 3 aufgefaltet, um die Darstellung zu vereinfachen. Der Abstand zwischen Objekt und deformierbarem Spiegel ist wie in Fig. 1A mit bezeichnet, der Abstand zwisclaen deformierbarem Spiegel S und der Aperturebene EP mit Q, wobei gilt Q = l2 + l3.Subtraction). The calibration process can be configured accordingly of the actuators 23 also take place in a closed control loop, the Output signal of the television camera 4 is supplied. big. 1B shows the effects of the deformable mirror 2 on the optical image. The beam path in Fig. 1B was unfolded on the two mirror surfaces 2 and 3 in order to clarify the representation simplify. The distance between the object and the deformable mirror is as in 1A denotes the distance between the deformable mirror S and the aperture plane EP with Q, where Q = l2 + l3.

Bei nichtdeformiertem (ebenen) Spiegel 2 wird ein Gegenstandspunkt 01 durch die Linse 5 der Fernsehkamera in einen Bildpunkt B1 abgebildet. In dem betrachteten Abbildungssystem ist die Kamerablende die wirksame Aperturblende, die in Fig. 1B mit der Fassung der Linse 5 zusammenfallend angenommen wird und den Durchmesser A aufweist. Auf der Spiegelebene S hat somit das Abbildungsbündel für den Gegenstandspunkt 01 den Durchmesser a, wobei gilt: l1 a = . A (1) l1 + l Wird das entsprechende Spiegelelement mit Durchmesser a um einen (kleinen) Winkel f/2 gekippt, so ergibt sich ein virtueller Gegenstandspunkt 01', der um die Strecke #x = l1 # # (2) verschoben ist und einen Bildpunkt B1' erzeugt, der ebenfalLs gegenüber dem ursprünglichen Bildpunkt B1 verschoben ist. Der Bildwlnkel dieses neuen Punktes B1' hat sich gegenüber dem ursprünglichen um den Betrag Aw = Ax (3) ( + £) geändert. Die Größenordnung der zur Verzeichnungskompensation erforderlichen Verschiebung des Bildpunktes B1' lüßt sich aus der Forderung ermitteln, daß maximal eine zweiprozentige Verzeichnung korrigiert werden soll. Der gesamte Bildwinkel einer Fernsehkamera mit einer photoempfindlichen Fläche des Durchmessers d und einer Brennweite f des Aufnahmeobjektivs 5 ist d Wmax = f (4) Aus der Kombination von Gleichung (2) und (3) ergibt sich für die maximal erforderliche Deformation der Spiegeloberfläche Al' max der Ausdruck 0,002 d l1 + l ##max = # (5) f l1 In einem praktisch ausgeführten Abbildungssystem ergaben sich beispielsweise folgende Werte: d = 1 2 mm f = 50 mm -2 41 = 1000 mm t daraUs folgt mas Q' 10 Q = 1000 mm Die erforderlichen Deformationen der Spiegeloberfläche sind also klein und liegen inncrhalb der Grenzen elastischer Verformungen von dünnen Glasplatten, Metallplatten oder Kunststoffscheiben, die sich ohne große Kräfte erzielen lassen.If the (flat) mirror 2 is not deformed, an object point 01 is imaged into an image point B1 through the lens 5 of the television camera. In the imaging system under consideration, the camera diaphragm is the effective aperture diaphragm which, in FIG. 1B, is assumed to coincide with the mount of the lens 5 and has the diameter A. On the mirror plane S, the imaging bundle for the object point 01 has the diameter a, where: l1 a =. A (1) l1 + l If the corresponding mirror element with diameter a is tilted by a (small) angle f / 2, a virtual object point 01 'results, which is shifted by the distance #x = l1 # # (2) and a pixel B1 'is generated, which is also shifted with respect to the original pixel B1. The angle of view of this new point B1 'has changed from the original by the amount Aw = Ax (3) (+ £). The order of magnitude of the displacement of the image point B1 'required for distortion compensation can be determined from the requirement that a maximum of two percent distortion should be corrected. The total angle of view of a television camera with a photosensitive surface of diameter d and a focal length f of the taking lens 5 is d Wmax = f (4) The combination of equations (2) and (3) results in the maximum required deformation of the mirror surface Al ' max the expression 0.002 d l1 + l ## max = # (5) f l1 In a practically implemented imaging system, for example, the following values resulted: d = 1 2 mm f = 50 mm -2 41 = 1000 mm t from this it follows that Q '10 Q = 1000 mm The required deformations of the mirror surface are therefore small and lie within the limits of elastic deformations of thin glass plates, metal plates or plastic panes, which can be achieved without great forces.

Die folgenden Überlegungen dienen zur Festlegung der optimalen Lage des Spiegels in Bezug auf Objektebene 0 und Fernsehkamera. Es sind hier die beiden Grenzfälle zu unterscheiden, in denen der deformierbare Spiegel einmal nahe bei der Kamera (l1 >> l) und einmal nahe bei der Objektebene (l1 << l) angordnet ist. Für den ersten Fall gilt ##max(1) = 0,02 . d/f (6) Für den zweiten Fall (l1 << l) ist dagegen ##max(2) >> ##max(1) (7) Die erforderlichen Spiegeldeformationen sind also klein, wenn sich der Spiegel nahe bei der Kamera (d. h. der wirksamen Aperturblende) befindet und werden mit wachsendem Abstand davon yrößer. Auf der anderen Seite ergeben sich bei einer Anordnung des deformierbaren Spiegels in der Nähe der Aperturblende beträchtliche Abbildungsfehler. Um derartige Abbildungsfehler klein zu halten, muß nämlich die in Fig.The following considerations are used to determine the optimal location of the mirror in relation to object plane 0 and television camera. It's the two of them here To distinguish borderline cases in which the deformable mirror once close to the camera (l1 >> l) and once close to the object plane (l1 << l) is. In the first case, ## max (1) = 0.02. d / f (6) For the second case (l1 << l), on the other hand, is ## max (2) >> ## max (1) (7) The required mirror deformations are therefore small if the mirror is close to the camera (i.e. the effective one Aperture diaphragm) and become larger with increasing distance from it. On the on the other side result from an arrangement of the deformable mirror in the Significant aberrations in the vicinity of the aperture diaphragm. To such Image errors To keep it small, the line shown in Fig.

1A eingezeichnete Spiegelfläche a, die für den Abbildungskegel 10 des Gegenstandspunktes 01 wirksam ist, überall annä.lelnd die gleiche Deformation aufweisen Ein benaciabartes Abbi @dungsbünde 1 11, das von einem bellachbarten Spiegelel ment mit verschiedener, aber in sich konstanter Deformation reflektiert wird, kann somit nur für einen Objektpunkt 02 wirksam werden, der einen Abstand x min vom ersten Objektpunkt 01 aufweist. Bei der Abbildung dürfen also in Bereichen, die dem Gegenstandsbereich x min entsprechen, keine Änderungen der Verzeichnung auftreten, d. h. die Verzeichnung muß eine weiche Funktion des Ortes sein.1A drawn in mirror surface a, which is for the imaging cone 10 of the object point 01 is effective, the same deformation everywhere have a benaciabartes Abbi @ dungsbünde 1 11, that of a bell-adjacent mirror ment is reflected with different but constant deformations thus only become effective for an object point 02 which is a distance x min from the first Has object point 01. In the case of the illustration, therefore, in areas that correspond to the subject area x min, no changes in the distortion occur, i.e. H. the distortion must be a soft function of the place.

Um die Größe x min klein zu halten, muß der Abstand l1 zwisehen Objektebene und deformierbarem Spiegel S klein sein gegen den Abstand des Spiegels von der Aperturblende (l1 l). Diese Forderung widerspricht aber Gleichung (6), die erfüllt sein muß, wenn mit geringen Deformationen große Verzeichnungen korrigiert werden sollen.In order to keep the size x min small, the distance l1 must be between the object plane and deformable mirror S be small compared to the distance of the mirror from the aperture stop (l1 l). This requirement contradicts equation (6), which must be fulfilled if large distortions are to be corrected with small deformations.

In der Praxis wird der Abstand l1 so groß gewählt werden, daß gerade noch keine Abbildungsfehler auftreten, die Verzeichnung aber im gewünschten Bereich korrigiert wird. In jedem Fall muß bei dem Abbildungssystem darauf geachtet werden, daß die Apertur A klein genug ist.In practice, the distance l1 will be chosen to be so large that straight No imaging errors occur yet, but the distortion is in the desired area is corrected. In any case, the imaging system must ensure that that the aperture A is small enough.

Die hier erlaubte Toleranz ergibt sich aus der Abbildungsgüte des Fernsehsystems: Durch den deformierten Spiegel wird eine Wellenaberration erzeugt. Die daraus resultierenden Abbildungsfehler sollen kleiner sein als die Abbildungsfehler des Fernschsystems. Entwickelt man die Spiegelberfläche in eine Potenzreihe, dann entspricht das lineare Glied den G@@-dienten, d. h. der gewünschten Kippung. Das quadratische Glied ergibt eine (unerwünschte) Defokussierung usw. Die nichtlinearen Anteile können durch Abblenden verringert werden.The tolerance allowed here results from the imaging quality of the Television system: Wave aberration is generated by the deformed mirror. The resulting imaging errors should be smaller than the imaging errors of the Fernschsystem. If one develops the mirror surface in a power series, then the linear term corresponds to the G @@ services, i.e. H. the desired tilt. That quadratic term results in (undesired) defocusing, etc. The non-linear Portions can be reduced by stopping down.

Zum qualitativen Verständnis der ortsvarianten Verzeichnungskorrektur ist festzustellen, daß bei der Anordnung des deformierbaren Spiegels zwischen Objekt und Apertur die Hauptstrahlen, die von verschiedenen Objektpunkten ausgehen, von verschiedenen Stellen des Spiegels reflektiert werden.For the qualitative understanding of the location-variant distortion correction it should be noted that in the arrangement of the deformable mirror between the object and aperture the main rays emanating from different object points from different points of the mirror are reflected.

Mit der hier vorgeschlagenen Einrichtung zur Verzeichnungskorrektur können Verzeichnungsfelder korrigiert werden, die keine Rotatiunskomponen te enthalten; rot ationsartige Verzeichnungen lassen sich aber ohne Schwierigkeit durch eine Dreloung des Empfängers um die optiscle Achse korrigieren.With the device for distortion correction proposed here distortion fields that do not contain any rotation components can be corrected; Rotation-like distortions can, however, be achieved without difficulty by a dreloung correct the receiver around the optical axis.

Andere Arten der Verzeichnung, die ebenfalls nicht rotationsfrei sind, z. B. Orthogonalitätsfehler, sind im allgemeinen gering oder können auf andere Weise (z. B. elektronisch) korrigiert werden.Other types of distortion that are also not rotation-free, z. B. Orthogonality errors are generally minor or may be otherwise (e.g. electronically) corrected.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt des deformierbaren Spiegels mit Stellgliedern 23a, 23b, die in einer Trägerplatte 21 verankert sind und den deformierbaren Spiegel 22 halten. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Stellglieder Schrauben 24, die in Gewindeösen 25 eingreifen; der Spieget ist auf die Gewindeösen aufgeklebt. Zur spielfreien Lagerung sind zwischen Trägerplatte 21 und Gewindeösen 25 Spiralfedern 26 angebracht. Bei einer Gesamtgröße von ungefähr 20 x 15 cm der Spiegeloberfläche sind in der Trägerplatte 21 in matrixförmiger Anordnung 8 x 10 Stellglieder 23 angebracht.Fig. 2 shows a section of the deformable mirror with actuators 23a, 23b, which are anchored in a carrier plate 21, and the deformable mirror 22 hold. In the illustrated embodiment, the actuators are screws 24, which engage in eyelets 25; the mirror is glued to the eyelets. For backlash-free storage, there are 25 spiral springs between the carrier plate 21 and the eyelets 26 attached. With a total size of about 20 x 15 cm of the mirror surface 8 x 10 actuators 23 are attached in the carrier plate 21 in a matrix-like arrangement.

Die zur Verzeichnungskorrektur erforderlichen geringen Deformationen der Spiegeloberfläche ermöglichen es auch, anstelle der oben beschriebenen mechanischen Stellglieder andere Varianten einzusetzen, beispielsweise piezoelektrisehe, elektrostatische, induktive oder pneumatische Glieder.The small deformations required to correct the distortion the mirror surface also make it possible, instead of the mechanical ones described above To use actuators of other variants, for example piezoelectric, electrostatic, inductive or pneumatic links.

Bei der bislaerigen Betrachtung wurden der deformierbare und der ebene Spiegel komplanar und unter demselben Winkel (z. B. 45°) zur optischen Achse angeordnet. davon abweichende Anordnungen komplanarer Spiegel sind jedoch auch möglich, z. 103. wenn perspektivartige Verzerrungen zu kompensieren sind (entsprechend der Scheimpflug-Entzerrung in der Photographie).In the case of partial consideration, the deformable and the flat Mirror arranged coplanar and at the same angle (e.g. 45 °) to the optical axis. However, different arrangements of coplanar mirrors are also possible, e.g. 103. if perspective-like distortions have to be compensated (according to Scheimpflug rectification in photography).

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Procedure for correcting geometrical Distortion errors in optical imaging systems, characterized in that A mirror in the imaging beam path between the object (0) and the aperture diaphragm (P) (2) is attached, the surface of which corresponds to the distortions to be corrected is locally deformed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the deformable Mirror (2) is attached at a distance from the aperture diaphragm (EP) which is large is compared to the distance of the deformable mirror (2) full of the object plane (O).

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that that between the deformable mirror (2) and the aperture diaphragm (EP) is a flat mirror (3) is attached in a coplanar arrangement to the deformable mirror (2).

4. The method according to claim 3, characterized in that the two Mirror (2, 3) arranged at the same angle (z. B. 45 °) to the optical axis will.

Method according to claim 3, characterized in that the two Mirrors (2, 3) are arranged at different angles to the optical axis.

6. Device for performing the method according to one of the claims 1 to 5, characterized in that under a deformable mirror surface (22) a matrix-shaped arrangement of actuators (23) is provided.

7. Device according to claim 6, characterized in that as deformable Mirror surface (22) a plastic film with reflective support is provided.

8. Device according to one of claims 6 or 7, characterized in that that as actuators (23) mechanically operated threaded screws (24) in a base plate (21) used in threaded sleeves (25) on the back of the deformable Engage the mirror surface (22) and tighten by twisting (26) between the threaded sleeve (25) and support plate (21) are kept free of play.

9. Device ndc one of claims 6 to 8, characterized by their use in an optoelectronic imaging system.