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Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Erfassung eines gegenüber seiner Umgebung wärmeren
Objektes in einem Zielgebiet einer Szene unter Verwendung eines wärmestrahlungsempfindlichen Detektors, dessen Gesichtsfeld periodisch für gleiche Zeiträume auf das Zielgebiet und auf ein Gebiet in der Umgebung ausgerichtet ist, und einer dem Detektor nachgeschalteten Auswerteeinheit, die durch Vergleich der beiden
Flächen entsprechenden Signale unterscheidbare Ausgangswerte bildet.
Es ist bereits ein Wärmezielgerät vorgeschlagen worden, bei dem ein im Strahlengang des Detektors angeordneter Spiegel vorgesehen ist, der derart zwischen zwei Endstellungen hin- und herbewegbar ist, dass das
Gesichtsfeld des Detektors abwechselnd auf die beiden nebeneinanderliegenden Flächen der Szene fest ausgerichtet ist, wobei eine der Flächen das Zielgebiet und die andere die Vergleichsfläche darstellt.
Derartige Geräte zur Erfassung von Wärmezielen werden nun häufig mit passiven Sichtgeräten kombiniert, wobei die Ausgangssignale des Wärmezielgerätes als Lichtsignale auf den Bildschirm des Sichtgerätes eingeblendet werden. Dadurch wird es möglich, im Zielgebiet des Sichtgerätes befindliche wärmestrahlende Objekte, die gegenüber ihrer Umgebung eine höhere Temperatur aufweisen, zu erfassen und damit dem Benutzer eines passiven Sichtgerätes einen wertvollen Hinweis zur Identifizierung von beobachteten Objekten zu geben.
Auch bei der Überwachung von beispielsweise militärischen Anlagen zum Schutz gegen das Eindringen unbefugter Personen können derartige Geräte verwendet werden. Beim Eindringen einer Person, die gegenüber ihrer Umgebung ja eine höhere Temperatur aufweist und somit als Wärmeziel dienen kann, in das vom Detektor erfasste Zielgebiet würde sich am Ausgang des Gerätes ein Signal ergeben, das dann beispielsweise einer zentralen Überwachungs- und Alarmanlage zur Auslösung eines optischen und/oder akustischen Alarms zugeführt werden kann.
Bei dem beschriebenen Wärmezielgerät ist jedoch vorgesehen, dass ein Signal nur dann ausgegeben werden kann, wenn in dem vom Detektor erfassten Zielgebiet ein wärmestrahlendes Objekt vorhanden ist. Die zweite
Fläche galt lediglich als Vergleichsfläche ; wenn sih das wärmestrahlende Objekt gerade in dieser Fläche befinden sollte, so würde dies nicht zur Auslösung eines Signals führen, da dieser Fläche keine Signalanzeigeeinrichtung zugeordnet ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, das bereits vorgeschlagene Gerät weiterzubilden und dabei insbesondere die Aussagefähigkeit des Gerätes über etwa in der beobachteten Szene enthaltene Wärmeziele, d. h. Objekte, die gegenüber ihrer Umgebung eine höhere Temperatur aufweisen, zu erhöhen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass im Strahlengang des Detektors in an sich bekannter Weise ein zwischen zwei Endstellungen periodisch hin- und herbewegbarer Spiegel angeordnet ist und dass für jede von dem Detektor erfasste Fläche der Szene Signalanzeigevorrichtungen vorgesehen sind, die mit den
Ausgangswerten der Auswerteeinheit beaufschlagbar sind. So können je nachdem, ob sich ein wärmestrahlendes
Objekt in der einen oder andern Fläche befindet, beispielsweise ein positives oder negatives Ausgangssignal in der Auswerteeinheit erzeugt werden, wobei die Polarität des Signals eine eindeutige Zuordnung zu der das Wärmeziel enthaltenden Fläche und damit zu der zu beaufschlagenden Signalanzeigeeinrichtung schafft.
Damit wird erreicht, dass die bei der abwechselnden Ausrichtung des Detektor-Gesichtsfeldes auf die Zielfläche bzw. die
Vergleichsfläche erhaltenen Informationen voll ausgenutzt werden.
Ein weiterer wesentlicher Vorschlag der Erfindung besteht darin, dass der Detektor aus einer Mehrzahl von Detektorelementen besteht, denen jeweils eine Auswerteeinheit zugeordnet ist.
Durch die Anordnung einer Mehrzahl von Detektor-Elementen, deren Gesichtsfelder nun jeweils abwechselnd auf zwei nebeneinanderliegende Flächen der Szene ausgerichtet sind, wird erreicht, dass gleichzeitig beispielsweise eine vertikale Doppelzeile der beobachteten Szene erfasst werden kann. In dieser Doppelzeile etwa enthaltene wärmestrahlende Objekte würden dann von den einzelnen abgetasteten Flächen zugeordneten Signalanzeigeeinrichtungen angezeigt. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Detektorelemente so anzuordnen, dass eine horizontale Doppelzeile oder aber eine aus horizontalen und vertikalen Doppelzeilen bestehende grössere Fläche der Szene erfasst wird.
Gemäss einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist der Detektor zwei Detektorelemente auf, die in der Weise zueinander angeordnet sind, dass jeweils eine der von dem Detektor erfassten und einer Endstellung des Spiegels zugeordneten Fläche der Szene zusammen mit einer zwischen diesen Flächen liegenden weiteren Fläche von einem der beiden Detektorelemente bei der Abtastung erfasst wird. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Ausgänge der den beiden Detektorelementen nachgeschalteten Auswerteeinheiten zur Beaufschlagung der Signalanzeigeeinrichtung, die der zwischen den den Endstellungen des Spiegels entsprechenden Szenenflächen liegenden Szenenfläche zugeordnet ist, durch ein Verknüpfungsglied miteinander verbunden sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der Beschreibung des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles der Erfindung näher erläutert. Es zeigen Fig. l eine schematische Darstellung des erfindungsgemässen Gerätes, bei dem eine Mehrzahl von Detektorelementen vorgesehen ist, Fig. 2 die Darstellung einer von dem erfindungsgemässen Gerät abgetasteten Szene an Hand des Bildes eines mit dem erfindungsgemässen Gerät kombinierten passiven Sichtgerätes und Fig. 3 ein Gerät, bei dem mit zwei Detektorelementen insgesamt drei benachbarte Flächen in der Szene abgetastet werden.
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In der Fig. l ist mit-5-ein Detektor bezeichnet, der eine Mehrzahl von Detektorelementen-6aufweist. Eine dem Detektor --5-- vorgeschaltete Linse --3-- ermöglicht die Erfassung definierter abgegrenzter Flächen --2-- in einer Szene --1--. In den Zeichnungen sind beispielsweise fünf Flächen --2-- in der Szene--l--dargestellt, die den fünf Detektorelementen --6-- zugeordnet sind. Mit Hilfe eines periodisch hin- und herbewegbaren Spiegel --4-- können nun die Gesichtsfelder dieser Detektorelemente zum Zwecke des Vergleichs der Strahlungsdichten auf jeweils zwei einander benachbarte Flächen der Szene gerichtet werden.
In dem in Fig. 2 näher dargestellten Szenenbild--l--ist angedeutet, dass die Gesichtsfelder der Detektorelemente--6--bei der einen Endstellung des Spiegels--4--jeweils auf die Flächen --2a-- der Szene und bei der andern Endstellung des Spiegels auf die benachbarten Flächen--2b--der Szene gerichtet
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phasen-gesteuerten Gleichrichter--10--, ein Tiefpassfilter--11--und einen Gleichspannungsverstärker - -12--. An den Ausgang des Gleichspannungsverstärkers-12-ist nun sowohl ein Schwellwertschalter --13-- mit einer positiven Schwelle als auch ein Schwellwertschalter--14--mit einer negativen Schwelle angeschaltet, denen Schaltverstärker--15--folgen.
Die aus Verstärker--9--, phasengesteuertem Gleichrichter--10--und Tiefpassfilter--11-- bestehende Anordnung stellt einen an sich bekannten Synchronverstärker dar, der in bekannter Weise arbeitet.
Dabei erhält der phasengesteuerte Gleichrichter--10--über die Signalleitung--24--ein mit der Kippbewegung des Spiegels--4--synchrones Signal.
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Rechteckimpulse an einen mit--22--bezeichneten elektromechanischen Wandler, beispielsweise eine bereits schon vorgeschlagene Schwingspule, abgibt, der wieder den Spiegel--4--zu der periodischen Kippbewegung veranlasst.
Am Ausgang des Gleichspannungsverstärkers--12--erscheint dann in Abhängigkeit davon, ob sich ein Wärmeziel in der einen oder andern der beiden von dem zugehörigen Detektorelement abgetasteten Flächen --2a oder 2b--befindet, ein positives oder negatives Signal, das die Schwellwertschalter--13 und 14-beaufschlagt.
Bei Überschreiten der positiven Schwelle --13-- würde jetzt an einem Ausgang--16--ein Signal erscheinen, das beispielsweise auf ein Wärmeziel in der Szenenfläche--2a--hinweist, während bei Überschreiten der negativen Schwelle --14-- an einem zweiten Ausgang --17-- ein auf ein Wärmeziel in der
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--2b-- hindeutendesAuswerteeinheit --8-- sind mit Signalanzeigeeinrichtungen--18a bzw. 18b--verbunden, die auf die zuvor beschriebene Weise den beiden von dem Detektorelement abgetasteten Flächen --2a bzw. 2b--zugeordnet sind.
Die Signalanzeigeeinrichtungen können aus Lichtquellen mit besonderer geometrischer Form, beispielsweise aus Lichtquellen, die in ihrer Konfiguration der Kontur der abgetasteten Szenenflächen entsprechen (rechteckrahmenförmig, kreisringförmig usw. ), bestehen. Das Licht dieser Lichtquellen kann dann beispielsweise mit Hilfe eines hier nicht dargestellten Projektors in die Einblicköffnung eines mit dem Wärmezielanzeigegerät kombinierten passiven Sichtgerätes lagerichtig eingeblendet werden, so dass diejenige Fläche, in der ein Wärmeziel ermittelt wurde, durch das Lichtsignal der zugeordneten Lichtquelle besonders hervorgehoben wird.
Wenn dabei die Lichtquelle in ihrer Form so ausgebildet ist, dass sie bei der Projektion auf den Bildschirm des Sichtgerätes die ihr zugeordnete Szenenfläche rahmenförmig umrandet, kann einerseits eine gute Hervorhebung der ein Wärmeziel aufweisenden Szenenfläche erzielt werden, zum andern wird aber die Beobachtung gerade dieser wichtigen Szenenfläche nicht wesentlich beeinträchtigt.
Die Fig. 2 zeigt ein auf dem Bildschirm eines passiven Sichtgerätes erzeugtes Bild einer beobachteten Szene in der die von den Detektorelementen-6-abgetasteten Flächen-2a bzw. 2b-mit gebrochenen Linien eingetragen sind. In zwei Flächen der Szene mögen hier Wärmeziele vorhanden sein, weshalb das Bild der diesen Flächen zugeordneten Signallichtquellen, beispielsweise als kreisringförmiges Lichtsignal - -19--, auf den Bildschirm des passiven Sichtgerätes eingeblendet wurde. Mit-20-ist in der Fig. 2 eine Zielmarke bezeichnet, mit deren Hilfe eine mit dem Sichtgerät gekoppelte Waffe auf ein in der Szene enthaltenes Ziel gerichtet werden kann.
Es zeigt sich nun, dass mit Hilfe eines gemäss der Erfindung ausgebildeten Gerätes, das mit einem passiven Sichtgerät kombiniert sein möge, schnell und einfach die Szene--l--auf darin etwa enthaltene Wärmeziele
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untersucht werden kann (durch Verschwenken des Gerätes über die Szene). Selbstverständlich kann an Stelle der hier dargestellten Anordnung der Detektorelemente auch eine andere Anordnung gewählt werden, bei der beispielsweise horizontal in einer Doppelzeile nebeneinanderliegende Flächen in der Szene erfasst werden können. Es ist jedoch auch möglich, die Detektorelemente auf dem Detektor flächenförmig in horizontalen und vertikalen Reihen anzuordnen, so dass gleichzeitig ein grösserer Ausschnitt der Szene ohne eine Verschwenkung des Gerätes voll erfasst werden kann.
Dabei wird vorausgesetzt, dass jedem Detektorelement infolge der periodischen Verkippung des Spiegels --4-- jeweils die Strahlung von zwei benachbarten Flächen --2a und 2b--der Szene zugeführt wird. Einer Zahl von n Detektorelementen auf dem wärmeempfindlichen Detektor --5-- entspricht also eine Zahl von 2n abgetasteten Flächen in der Szene.
Das beschriebene Wärmezielanzeigegerät braucht aber selbstverständlich nicht unbedingt mit einem passiven Sichtgerät kombiniert zu sein. Seine Verwendung lässt sich auch ohne weiteres in einer Überwachungsanlage denken, in der den einzelnen Detektoren infolge der Vielzahl der Detektorelemente ein grösseres Überwachungsgebiet zugeteilt werden kann. In diesem Fall können die Ausgänge --16 und 17--der Auswerteeinheiten--8--über eine Oder-Verknüpfung miteinander verbunden sein und über gegebenenfalls sehr lange Signalleitungen mit einer zentralen Überwachungs- und Alarmanlage verbunden sein.
Bei Anstehen eines Signals an einem der Ausgänge einer Auswerteeinheit --8-- würde dann ein akustischer und/oder optischer Alarm ausgegeben, wobei zweckmässigerweise auch der den Alarm auslösende Detektor bzw. das entsprechende Detektorelement durch beispielsweise optische Mittel angezeigt werden sollte.
In der Fig. 3 ist schliesslich ein Gerät zur Erfassung von wärmestrahlenden Objekten schematisch gezeigt, bei dem der Detektor zwei Detektorelementen --6a und 6b--aufweist. Diese Detektorelemente sind in einer solchen Weise angeordnet, dass bei einer Abtastung jeweils ein Detektorelement --6a oder 6b--eine einer
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Szenenfläche-2aDetektorelemente --6a und 6b--auf dem Detektor vorgegebenen Ebene, während in den zuvor beschriebenen Ausführungen nach Fig. l und 2 die Spiegelverkippung senkrecht zur Anordnung der Detektorelemente--6-auf dem Detektor-5-ausgeführt wurde.
Während also beispielsweise das Detektorelement --6a-- bei einer Endstellung des Kippspiegels--4--die Szenenflächen--2a und 2c-- erfasst, ist das Gesichtsfeld des Detektorelements--6b--in der andern Endstellung des Kippspiegels--4--auf die Flächen --2c und 2b-- gerichtet.
Bei dem Beispiel aus Fig. 3 erfasst das Detektorelement--6a--bei gegen den Uhrzeigersinn verdrehtem Spiegel --4- die Szenenflächen --2a und 2c--, während bei einem im Uhrzeigersinn verdrehten Spiegel das Detektorelement--6b--die Flächen--2c und 2b--erfasst. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Ermittlung von Wärmezielen symmetrisch zur Bildmitte eines mit dem Wärmezielerfassungsgerät kombinierten passiven Sichtgerätes durchgeführt werden kann.
Es ist selbstverständlich, dass auch bei dieser Anordnung eine Mehrzahl von derart ausgebildeten Detektorelementreihen vorgesehen sein kann, so dass dann beispielsweise bei einer vertikalen Detektorelement-Doppelreihe sich eine der Fig. 2 ähnliche Zielinformation ergäbe, bei der auch eine Spalte von abgetasteten Flächen rechts von der Zielmarke--20--vorhanden sein würde.
Wie in der Fig. 3 dargestellt ist, sind die Ausgänge --16a, 17a bzw. 16b, 17b-- der den beiden Detektorelementen --6a und 6b--nachgeschalteten Auswerteeinheiten--8a und 8b--mit den den drei erfassten Szenenflächen --2a bis 2c-- zugeordneten Signalazeigeeinrichtungen --18a bis 18c--verbunden.
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den Ausgängen-17a und 16b-aus beiden Auswerteeinheiten --8a und 8b-über ein ODER-Glied --23-- angesteuert. Neben dem Vorteil der Erfassung von symmetrisch zur Bildmitte liegenden Szenenflächen ergibt sich bei dieser Anordnung auch noch der Vorteil einer vergrösserten Empfindlichkeit des Gerätes gerade für die in der Mitte des Bildes liegenden besonders wichtigen Szenenflächen (Zielflächen).
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