DE1279719B

DE1279719B - Verfahren und Einrichtung zur Umwandlung eines Infrarotbildes in ein Bild im sichtbaren Strahlenbereich

Info

Publication number: DE1279719B
Application number: DEA53926A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Arno Welti
Original assignee: Siemens Albis AG
Current assignee: Siemens Schweiz AG
Priority date: 1966-03-03
Filing date: 1966-10-26
Publication date: 1968-10-10
Also published as: FR1512850A; US3488500A; NL6615539A; CH451340A; GB1183374A; SE328351B

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H04n

Deutsche Kl.: 21 al - 32/36

Nummer: 1279 719

Aktenzeichen: P 12 79 719.2-31 (A 53926)

Anmeldetag: 26. Oktober 1966

Auslegetag: 10. Oktober 1968

Jeder Körper, dessen Temperatur über dem absoluten Nullpunkt liegt, strahlt Wärme an seine Umgebung ab. Diese Strahlen sind elektromagnetische Wellen mit Wellenlängen zwischen 0,8 μΐη und 1 mm. In der Optik werden diese Strahlen als Infrarotstrahlen (IR) bezeichnet. Die technische Ausnutzung dieses Strahlenbereiches für Weiterverarbeitung beschränkt sich jedoch auf den Bereich zwischen 0,8 und 15 μπι. Gemäß dem physikalischen Effekt, der durch diese Strahlung erzeugt wird, unterscheidet man zwischen IR-Kurzwellen (IRK) im Bereich 0,8 ... 1,2 μΐη und IR-Langwellen (IRL) im Bereich 1,2 ... 15 μΐη.

Der IRK-Bereich ist begrenzt durch den äußeren Photoeffekt, wobei in einer lichtempfindlichen Substanz durch IR-Lichtquanten Elektronen ausgelöst werden, die nach Beschleunigung in einem elektrischen Feld auf einen Leuchtschirm aufprallen und sichtbare Lichtquanten ablösen. Dieser Effekt ist in den meisten Nachtsichtgeräten verwendet. Nachteilig an dieser Art ist beispielsweise die hohe Wärmetemperatur, die für die Erzeugung derartiger Lichtquanten sehr hoch liegt (etwa 3000°), so daß für die Betrachtung eines Gegenstandes eine IR-Lichtquelle zur Bestrahlung notwendig ist.

Der IRL-Bereich kann technisch mit dem inneren Photoeffekt ausgenutzt werden, der beispielsweise auf der Photoleitfähigkeit von Halbleitern beruht. Auf diesem Vorgang beruhend, könnte an sich jeder Körper gesehen werden. Bis heute wurde jedoch dieser Effekt fast ausschließlich für die Ortung von IR-strahlenden Körpern verwendet. Dabei wird über eine Optik und eine sogenannte Abtastscheibe, die in der Brennebene der Optik liegt, ein Infrarotdetektor bestrahlt. Der Detektor gibt seinerseits ein elektrisches Signal ab, das nach Verstärkung auswertbare Informationen trägt. Orten eines Gegenstandes heißt, den Winkel zwischen der Verbindungsgeraden Gerät—Gegenstand bezüglich einer festen Richtung bestimmen. Dies kommt einer Polarkoordinatenangabe im Gesichtsfeld der Optik gleich. Die Abtastscheibe ist derart ausgebildet, daß bei rotierender Abtastscheibe die Strahlung auf den Detektor periodisch unterbrochen wird. Ist beispielsweise die Abtastscheibe ein Halbkreis, so werden Impulse erzeugt, von denen die Anfangsflanke jedes Impulses die Winkelkoordinate mit Bezug auf einen angenommenen Radiusstrahl angibt. Wird an Stelle der halbkreisförmigen Abtastscheibe eine solche mit der Form eines Herzblattes verwendet, so ist offensichtlich die Impulslänge die Radius-Koordinate eines Verfahren und Einrichtung zur Umwandlung
eines Infrarotbildes in ein Bild
im sichtbaren Strahlenbereich

Anmelder:

Albiswerk Zürich A.-G., Zürich (Schweiz)

Vertreter:

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. W.-J. Berg

und Dipl.-Ing. O. Stapf, Patentanwälte,

8000 München 2, Hilblestr. 20

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Arno Welti, Zürich (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 3. März 1966 (3051)

strahlenden Gegenstandes bezüglich des Rotationszentrums der Abtastscheibe.

Wird auf diese Art ein Gegenstand vor einem ebenfalls strahlenden Hintergrund, z. B. einem Haus im Gelände, geortet, so ist leicht einzusehen, daß der Intensitätsunterschied zwischen den aufgefangenen Strahlungsquellen sehr gering ist. Die Abtastscheiben wurden deshalb mit einer Struktur versehen, die nur einen kleinen Ausschnitt des gesamten Wärmebildes zur Abbildung auf den Detektor werfen. Durch die teilweise Abdeckung entsteht an Stelle eines scharfen Bildpunktes die bekannte Beugungserscheinung an einem Loch, deren Abbildung ein von hellen und dunklen Ringen umgebener Lichtfleck ist. Dieser Lichtfleck wird auch »Beugungsscheibchen« genannt.

Auf diese Art lassen sich punktstrahlende Beugungsscheibchen von großflächigen Strahlungsquellen unterscheiden, und strahlende Gegenstände, wie beispielsweise Leuchtkörper, lassen sich unter günstigsten Bedingungen bis gegen 20 km orten. Diesem Verfahren geht jedoch jegliche Information über das umgebende Gelände ab.

Es wurden deshalb auch schon Geräte vorgeschlagen, die gestatten, einen Gegenstand oder das Gelände in einem bestimmten Gesichtswinkel vollständig abzubilden. Dazu wird das mit einer Optik abgebildete Gesichtsfeld zeilen- oder punktweise abgetastet und synchron mit dem Abtastvorgang aufgezeichnet. Die Abtastung des Gesichtsfeldes erfolgt entweder mit einem in zwei Richtungen bewegten

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Linsensystem auf einem einzigen Detektor oder mit einem in nur einer Richtung bewegten Linsensystem auf eine Reihe von Detektoren, die die zweite Richtung nach Bildpunkten auflösen. Ein drittes Abtastsystem verwendet ein mosaikartig aufgeteiltes Detektorfeld, bei dem jeder Detektor einen Bildpunkt erfaßt. Die Lage der Bildpunkte im Gesichtsfeld wird dabei mit einer Abtastscheibe im Strahlengang der Optik bestimmt, und zwar derart, daß in der einen Richtung jeder Zeile eine Abtastfrequenz und der Lage jedes Bildpunktes in einer Zeile eine Phasenlage des in den Detektoren erzeugten Signals zugeordnet ist.

Für die synchrone Aufzeichnung der Signale im sichtbaren Lichtbereich wird für jede Frequenz ein eigener Kanal vorgesehen, wodurch die Information jeder Zeile für sich behandelt wird.

Für die Darstellung von Geländeausschnitten gelangen Thermozellen bzw. Thermistor-Bolometer zur Anwendung. Die Wellenlänge von Wärmestrahlen im Bereich von 300° K beträgt etwa 10 μΐη. Mit diesen Thermistorzellen kann ein weiter Temperaturbereich erfaßt werden.

Um mit Thermistorzellen ein Wärmebild abzutasten, muß jedes Beugungsscheibchen der Abbildungsoptik während 1 bis 2 ms auf die Zelle einwirken. Dies begrenzt die Abtastfrequenz bei 500Hz. Mit höheren Abtastfrequenzen können zwei nebeneinanderliegende Bildpunkte nicht mehr unterschie-. Abtastung in spiraliger Weise, bei der die minimale Bestrahlungszeit in den Randzonen durch die Umlaufgeschwindigkeit in den einzelnen Spiralzügen berücksichtigt ist. Zwei nebeneinander auf der Spirallinie liegende Bildpunkte benötigen damit eine Abtastfrequenz von 500 Hz. Jedoch zwei nebeneinanderliegende Bildpunkte auf zwei benachbarten Spiralzügen werden mit einer viel kleineren Abtastfrequenz erfaßt.

So muß bei einem Gesichtswinkel von 0,16 rad pro Spiralzug in der Randzone mit etwa 1 s gerechnet werden. Der Fortgang der Ereignisse zum nächsten Spiralzug ist damit 1 Hz, und der Rauschgewinn aus dem Verhältnis der zur Anzeige nötigen Ubertragungsbandbreite zur Abtastfrequenz beträgt damit 500:1. Nachteilig an dieser Anordnung ist, daß die Auflösung in der Randzone sehr gering ist. Dagegen ist bei gleichförmiger Bewegung der Abtastung die Bestrahlungszeit in der Zentrumszone viel größer, und zwar ist sie direkt proportional zur Anzahl der Spiralzüge.

Die Erfindung bezweckt, den Rauschgewinn zu vergrößern, ohne das um das betrachtete Feld liegende Gebiet zu verkleinern und ohne Einbuße an Auflösung. Dies wird mit einem Verfahren dadurch erreicht, daß einem Korrelator einerseits ein durch

den werden. Bei einem Gesichtsfeld von etwa 0,1 rad 30 stetige Abtastung des Infrarotbildes erzeugtes Signal, Ausdehnung und bei einer Auflösung auf 10~^s rad das nur während der Rückführdauer des Abtastmit jedem Bildpunkt ergibt dies 10 000 abzutastende mittels auf Punkte. Für die Abtastung des gesamten Bildfeldes
werden mit Thermistorzellen 20 s benötigt. Die Abtastfrequenz von 500Hz bestimmt auch die Band- 35 pulsförmigen Signals und der Abstand zwischen je breite des Verstärkers, mit dem das gesamte Band zwei Impulsen der Auswertedauer und der Auflösung von 0 bis 500 Hz zu übertragen ist. Aus einem derartigen Bildsignal kann keine Redundanz mehr herausgezogen werden, um das Rauschen zu unterdrücken. Ein Zerhacken der optischen Strahlen er- 40
gibt keine Verbesserung in dieser Richtung,

mittels auf den jeweiligen Ausgangspunkt unterbrochen ist, und anderseits ein impulsförmiges Signal zugeführt ist, daß die Dauer jedes Impulses des im-

da auch hier die durch Spalten gegebene Ausleuchtung der Thermistorzellen 1 bis 2 ms nicht unterschreiten darf.

Diese Nachteile könnten durch folgende bekannte Maßnahmen behoben werden:

1. Viel kleinere Abtastgeschwindigkeit, die Redundanz ergibt sich aus der effektiven Abtastfrequenz und der Grenzabtastfrequenz (500 Hz). Damit wird aber ein bewegtes Objekt nicht mehr kontinuierlich verfolgt: Beispielsweise ein Auto mit 60 km/Std., dessen Bahn senkrecht zur Abtastrichtung verläuft, könnte bei einer Abtastfrequenz von 500Hz nur einmal aufgezeichnet werden, da es in der Zeit, während der die Abtastung das Feld von 0,1 rad einmal überstreicht, schon mehr als 0,3 rad gefahren ist.

2. Verwendung einer Detektorzelle, die eine klei-

55 des jeweils gerade zu bewertenden Signalwertes des durch die stetige Abtastung gewonnenen Signals entspricht und daß zur Darstellung des Bildes im sichtbaren Strahlenbereich das Korrelat zur Helligkeitssteuerung eines synchron zur stetigen Abtastung des Infrarotbildes bewegten Lichtpunktes verwendet ist.

Die Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Einrichtung vorgesehen ist, mit der ein Infrarotbild spiralförmig abgetastet und auf einen Infrarotdetektor geworfen wird, daß eine Kathodenstrahlröhre vorgesehen ist, deren Elektronenstrahl synchron mit der genannten spiralförmigen Abtastung geführt wird, ■daß die damit auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre gezeichnete Spirale über eine mit Bohrungen versehene Abtastscheibe auf eine Photozelle abgebildet wird und daß die Ströme aus dem Infrarotdetektor und aus der Photozelle in einem Korrelator multipliziert werden und das Produkt über ein Tiefpaßfilter und ein Amplitudensieb einer weiteren Kathodenstrahlröhre zur Helligkeitssteuerung des synchron zu den Abtastspiralen abgelenkten Elektronen-

nere Bestrahlungszeit benötigt, beispielsweise 60 Strahles zugeführt wird, eine Indium-Antimonid-Zelle. Die minimale Be- An Hand der Zeichnung wird nachfolgend die Er-

strahlungszeit liegt bei derartigen Zellen bei findung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Dabei zeigt F i g. 1 ein Blockschaltbild eines Gerätes nach der Erfindung,

F i g. 2 drei Spannungsdiagramme an den Stellen a, b, c der F i g. 1,
Fi g. 3 eine Punktrasterscheibe und

einigen μβ. Diese Zellen erfassen einen Strahlungsbereich, dessen Langwellengrenze bei 4,5 bis 5,5 μπι liegt. Die Temperatur bei dieser Wellenlänge beträgt etwa 600° K. Diese Zellen benötigen eine Kühlung mit flüssigem Stickstoff, also mit etwa 80° K.

F i g. 4 ein mögliches Geländebild, wie es nach der Umwandlung in sichtbare Strahlen erscheint.

In Fig. 1 sind drei Einheiten zu erkennen: Ein erster Kanal 1, ein zweiter Kanal 2 und ein Verarbeitungskanal 3. Der erste Kanal 1 weist eine Optik 11, z. B. eine »Cassegrain«-Optik auf, mit der ein Bildfeld eingefangen wird, von dem die Strahlen IRl eines Bildpunktes herausgezeichnet sind. Die Ausfallstrahlen IR2 dieser Optik werden auf einen in wenigstens zwei Richtungen beweglich gelagerten Planspiegel 12 geworfen. Die abgelenkten Strahlen IR3 werden mit einer Sammeloptik 13 aufgefangen und gelangen als Strahlen IR 4 auf eine Detektorzelle 14. Die in dieser Detektorzelle 14 erzeugten Ströme werden über einen Vorverstärker 15, ein Bandpaßfilter 16 und einen Begrenzer 17 einem Verstärker 18 zugeführt.

Die Strahlenquelle im Kanal 2 ist eine Kathodenstrahlröhre 20. Der Leuchtschirm wird über eine Optik 21, 23 auf eine Photozelle 24 geworfen, wobei jeder Bildpunkt auf dem Leuchtschirm die Photozelle 24 ausleuchtet. Zwischen den zwei dargestellten Bestandteilen 21 und 23 dieser Optik ist eine Punktrasterscheibe 22 angebracht. Der Photostrom der Photozelle 24 wird einem Verstärker 25 zugeführt.

Die Ausgänge der Verstärker 18 und 25 werden auf einen Korrelator 31 gegeben, dessen Ausgang über ein einstellbares Tiefpaßfilter 32 und einen einstellbaren Begrenzer 33 mit einem Steuereingang einer Kathodenstrahlröhre 34 verbunden ist. Vom Begrenzer 33 ist ein Strom abgezweigt, der über ein Potentiometer 35 auf die Kathodenstrahlröhre 20 im Kanal 2 zurückgeführt ist.

Die Ablenkplatten der zwei Kathodenstrahlröhren 20 und 34 sind parallel geschaltet und erhalten die Spannungen zur Auslenkung des Kathodenstrahles aus einem Generator 41 mit zwei Ausgängen, an denen zwei um 90° phasenverschobene Schwingungen erhältlich sind. Jede dieser Schwingungen ist auf ein Potentiometer 42 bzw. 43 geführt, das über den Anfangspunkt durchdrehbar ist. Der Antrieb dieser Potentiometer 42 und 43 erfolgt am Antriebsschaft 44, der die Welle eines nicht dargestellten Motors sein kann. Die Schleifer dieser Potentiometer 42 bzw. 43 sind dabei mit den Anschlüssen für die Ablenkplatten verbunden.

Der Planspiegel 12 im Kanal 1 wird ebenfalls mit diesen veränderlichen Spannungen über Steuergeräte 45 und 46 bewegt, so daß die Abtastung des von der Cassegrain-Optik 11 eingefangenen Bildfeldes synchron mit den Kathodenstrahlbewegungen der Kathodenstrahlröhren 20 und 34 erfolgt, und zwar als spiralförmige Abtastung.

Die Schwingungen aus dem Oszillator 41 sind definitionsgemäß um 90° phasenverschoben. Mit den zwei Potentiometern 42 und 43 wird die Amplitude periodisch sägezahnförmig verändert. Damit zeichnen die Kathodenstrahlen der zwei Kathodenstrahlröhren 20 und 34 auf den Leuchtschirmen eine Spirallinie. Ebenso wird durch die spiralförmige Bewegung des Planspiegels 12 eine zu den in den Kathodenstrahlröhren 20 und 34 gezeichnete Spirale isochrone spiralige Abtastung des Wärmebildes bewirkt. Damit werden auf den Wärmedetektor 14 Beugungsscheibchen geworfen, die in einem vollständigen Umlauf der Spirale das gesamte Wärmebild der Cassegrain-Optik überdecken. Diese Begungsscheibchen verharren auf der aktiven Fläche des Detektors 14 für eine Zeit, die durch die Tangentialgeschwindigkeit der Spiralbewegung bestimmt ist, d. h., in der Randzone erfolgt das Überstreichen des Wärmebildes rascher als im Zentrum der Spirale. Die sich ergebende Signalfrequenz muß in der Randzone auf die Abtastfrequenz der Zelle abgestimmt sein. Mit jedem Umgang verharrt ein Beugungsscheibchen auf dem Infrarotdetektor 14 während einer Zeit, die umgekehrt proportional zum zugehörigen Spiralradius ist, und erzeugt ein frequenzmoduliertes Signal, wobei die Modulationsfrequenz eine Information über den Abstand vom Spiralzentrum bis zum betreffenden Beugungsscheibchen darstellt. Eine zweite Information könnte in bekannter Weise erhalten werden, indem eine festgelegte Radiuslinie markiert würde und die Phasenlage zwischen der Phasenlage des aus dem Detektor 14 gewonnenen Stromes und dem Zeitpunkt des Überstreichens des gekennzeichneten Radius bestimmt würde. Damit enthält jede Signalstromamplitude die zur Ortung benötigte Redundanz.

Der Detektorstrom wird in einem Vorverstärker 15 bekannter Bauart verstärkt und einem Bandpaßfilter 16 zugeführt, dessen Grenzfrequenzen mit den durch den Detektor 14 erzeugten Signalfrequenzen abgestimmt sind. Nach Begrenzung in einem Begrenzer 17 wird nun das Signal in einem Verstärker 18 verstärkt und ergibt das Signala, das in Fig. 2, Zeile α dargestellt ist.

Im Kanal 2 wird die Spirale auf dem Leuchtschirm der Kathodenstrahlröhre mit einer ersten Optik 21, die schematisch durch ein Linse dargestellt ist, auf eine Punktrasterscheibe 22 geworfen. Eine solche Punktrasterscheibe ist beispielsweise in F i g. 3 dargestellt, dabei sind die gezeichneten Punkte als durchsichtig und die Zwischenräume als undurchsichtig anzusehen. Das Punktraster 26 ist in Fig. 3 nur auf dem einen Halbkreis dargestellt, damit die abtastende Spirallinie 27 im anderen Halbkreis deutlicher ist. Im Zentrum der Scheibe entsteht eine Unstetigkeitsstelle 28, da eine gleichmäßige Verteilung nicht mehr möglich ist; an dieser Stelle könnte beispielsweise ein Markierkreuz dargestellt werden.

Diese Punktrasterscheibe ist mit einer zweiten Optik 23, die ebenfalls nur durch eine Linse dargestellt ist, derart auf der Photozelle 24 abgebildet, daß jeder Punkt der Punktrasterscheibe 22 ein Beugungsscheibchen ergibt und die ganze Fläche der Photozelle ausleuchtet. Am Ausgang der Photozelle wird so ein pulsierender Gleichstrom erzeugt, dessen Frequenz mit abnehmendem Spiralradius der Spirale auf dem Leuchtschirm kontinuierlich abnimmt. Dieser Strom wird nun in bekannter Weise verstärkt und ergibt ein Signal b, das in Fig. 2, Zeile b dargestellt ist.

Die zwei Signale α und b werden einem Korrelator 31 zugeführt. Dieser Korrelator ist beispielsweise ein Ringmodulator, so daß an dessen Ausgang ein neues Signal c erscheint, das durch Multiplikation der zwei Signale α und b entstanden ist. Das Signal c ist in Fi g. 2, Zeile c dargestellt.

Dieses Signal c wird einem Tiefpaßfilter 32 und einem Verstärker mit Begrenzer 33 zugeführt. Die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters 32 und die Begrenzungsamplitude im Verstärker 33 sind gleichlaufend einstellbar. Durch die Korrelation der zwei Signale α und b entsteht nur bei Koinzidenz gleichgepolter Signale ein neues Signal, dessen Breite von der Signalfrequenz von jedem der zwei Ausgangs-

Claims

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signale abhängt, so daß ein niederfrequenter Impuls sei die Grenzfrequenz auf die tiefste vorkommende entsteht. Im Tiefpaßfilter kann die zur Darstellung Frequenz eingestellt (10 Hz). Damit ergibt sich für gelangende Impulsbreite auf Grund der Impuls- den innersten Spiralzug ein Verhältnis Nutzsignal zu frequenz eingestellt werden, so daß im einen Grenz- Rauschsignal von 500:10 = 50. Die Signale der Bildfall nur noch Impulse des innersten Spiralzuges oder 5 punkte auf dem innersten Spiralzug werden unim anderen Grenzfall alle Impulse aus dem gesamten verändert weitergeleitet, während beispielsweise im Gesichtsfeld zur Kathodenstrahlröhre gelangen. Da äußersten Spiralzug nur diejenigen Signale weiterdie Multiplikation der Amplituden zu einer hohen geleitet werden, deren Abstand 10 Hz entspricht, also Amplitude führen kann, die für den Betrachter des jeder fünfzigste Bildpunkt. Die geometrische AufBildes an der zweiten Kathodenstrahlröhre 34 un- io lösung bleibt sich aber gleich, die informative Aufgünstig ist, kann diese ebenfalls eingestellt werden. lösung ist jedoch kleiner. Ein Strahler am Bildrand Die mit der vorgeschlagenen Maßnahme erhalte- wird somit erfaßt, seine Kontur ist aber verwischt, nen Vorteile werden an Hand eines angenommenen Ein Körper, der sich vom Bildfeldrand gegen das Zahlenbeispiels dargelegt: Die Detektorzelle 14 sei Zentrum mit einer Geschwindigkeit von 10~³rad/s eine Thermistorzelle, bei der bekanntlich die wirk- 15 bewegt, wird im Bewegungsablauf deutlich aufsame Wellenlänge bei 10 μ, also in einem Tempera- gezeichnet, da die Wiederholungsfrequenz seines turbereich um 300° K liegt. Der Gesichtswinkel soll Auftauchens 1 Hz beträgt. Seine Kontur wird im 0,16 rad sein, und die wirksame Fläche der Ther- Zentrum deutlich und scharf abgebildet. Besteht bei mistorzelle soll durch das Beugungsscheibchen eines einem derartigen Vorkommnis der Wunsch, den strahlenden Punktes mit 1 ■ 10~³ rad Ausdehnung 20 Körper auch im Randgebiet deutlich zu haben, so genau überdeckt werden. Somit enthält das gesamte kann die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters entGesichtsfeld 20 000 Bildelemente. Wie schon früher sprechend auf 500 Hz angehoben werden. Damit ist erwähnt, muß ein Beugungsscheibchen 1 bis 2 ms das Bild stärker verrauscht, jedoch auf dem geauf der Thermistorzelle verweilen, um einen Strom samten Gesichtsfeld gleichmäßig deutlich dargestellt, hervorzurufen. Der Umfang des Gesichtsfeldes von 25 Wird beispielsweise das Tiefpaßfilter in Oktav-0,16 rad beträgt etwa 500 Bildelemente, somit braucht schritten veränderbar vorgesehen, so ergibt sich eine der äußerste Spiralzug 1 s Abtastzeit. Bei dieser An- günstige Abstufung der Scharfzeichnung, nähme sind 80 Spiralzüge für die Überdeckung des Der gleiche Effekt kann auch erhalten werden, Gesichtsfeldes notwendig. Es wird weiter ange- wenn beispielsweise mit einem Tiefpaßfilter, dessen nommen, daß der innerste Spiralzug 10 Bildelemente 30 Grenzfrequenz bei 10 Hz festgelegt ist, die Abtastaufweist. Bei gleichtörmiger Abtastung wird für jeden geschwindigkeit zehnmal vergrößert wird. Damit ist Umlauf 1 s benötigt. Damit ist die Folgefrequenz der die Redundanz des Bildzentrums gerade so klein, abgetasteten Bildelemente im äußersten Spiralzug daß kein zusätzlicher Rauschgewinn mehr erzielbar 500 Hz und im innersten Spiralzug 10 Hz. Die Zeit, ist, jedoch wird das Bildfeld in 8 s an Stelle von 80 s während der ein Bildelement auf dem innersten 35 einmal abgetastet.

Spiralzug auf der Thermistorzelle verweilt, beträgt Es wäre auch gut denkbar, die Einstellung der

somit 100 ms. Für die Verstärkung genügt ein Fre- Grenzfrequenz mit dem Ablauf der Spirale zu synquenzbereich zwischen 10 und 500 Hz. chronisieren, damit würde ein Bild erhalten, das im

Im Kanal 2 werden durch die Punktrasterscheibe ganzen Bildfeld scharf abgebildet ist, bei dem aber 22 den Beugungsscheibchen des Wärmebildes ent- 40 die Rauschfreiheit gegen das Zentrum hin zunimmt, sprechende Beugungsscheibchen gebildet. Die Licht- Ein gemäß diesem Beispiel erzeugtes Wärmebild

intensität kann derart gewählt werden, daß das in der ist in Fi g. 4 dargestellt. Der Kreis 50 umschließt das Photozelle erzeugte Rauschen unterdrückt werden gesamte Bildfeld. Der Kreis 51 umschließt die Zone, kann, so daß ein Signal entsteht, das weitgehend in der durch Begrenzung der Frequenz scharf abrauschfrei ist. Die Punktrasterscheibe in der prak- 45 gebildet wird, und der Kreis 52 deutet das Zentrum tischen Ausführung kann aber nicht, wie das Wärme- der Punktrasterscheibe 22 an, bei dem naturgemäß bild, in 20 000 Rasterpunkte aufgeteilt werden, da eine Unstetigkeit zu erwarten ist und somit keine sonst keine genügende Rasterung mehr vorhanden ist. Bilddarstellung möglich ist. Im gesamten Bildfeld 50 Bei der weiteren Betrachtung wird deshalb ange- sei ein Geländeausschnitt abgebildet, der aus Hügeln, nommen, daß zwischen den Rasterpunkten gleich 5° Wolken und Vordergrundbäumen bestehe. Zwischen große Lücken sind. Somit werden mit der Punkt- den Kreisen 50 und 51 sind alle Konturen verwischt, rasterscheibe 10 000 Beugungsscheibchen erzeugt. während innerhalb des Kreises 51 die Konturen

Im Korrelator 31 werden die Signale α aus dem scharf abgebildet werden. Dies ist mit dem bewaldeersten Kanal 1 und die Signale b aus dem zweiten ten Hügelrücken links und dem Vordergrundbaum Kanal 2 multipliziert. Am Ausgang ergibt sich in 55 rechts verdeutlicht; so ist der Wald 55 zwischen den jedem Koinzidenzfall ein Gleichstromimpuls. Die zwei Kreisen 50 und 51 unscharf und der Wald 56 Breite dieser Impulse entspricht der Zeitdauer, wäh- innerhalb des Kreises 51 scharf. Ebenso ist der rend der ein Beugungsscheibchen auf dem Thermistor Baumteil 57 unscharf und der Baumteil 58 scharf. 14 bzw. auf der Photozelle 24 verharrt, er ist somit Ein Fahrzeug 60, dessen Bewegungsablauf eine Komgleich lang wie die Frequenzmodulation der Signale. 60 ponente gegen das Bildzentrum zu aufweist, wird Somit werden dem Tiefpaßfilter 32 Nutzfrequenzen zwischen den Kreisen ebenfalls nur unscharf abzwischen 500 und 10 Hz zugeführt. Wenn nun der gebildet, aber, sofern es sich gegen das Zentrum oder gesamte Frequenzbereich von 500 Hz Bandbreite vom Zentrum gegen die Peripherie bewegt, deutlich weiterverwendet wird, so ergibt sich ein Rausch- wahrgenommen, gewinn, der durch die Korrelation gegeben ist. Wird 65 Patentansprüchegemäß dem Vorschlag die Grenzfrequenz des Tief- ^F

paßfilters 32 einstellbar gemacht, so kann ein be- 1. Verfahren zur Umwandlung eines Infrarot-

liebiger Rauschgewinn erzielt werden. Beispielsweise bildes in ein Bild im sichtbaren Strahlenbereich,

dadurch gekennzeichnet, daß einem Korrelator (31) einerseits ein durch stetige Abtastung des Infrarotbildes erzeugtes Signal (a), das nur während der Rückführdauer des Abtastmittels (12) auf den jeweiligen Ausgangspunkt unterbrochen ist und anderseits ein impulsförmiges Signal (b) zugeführt ist, daß die Dauer jedes Impulses des impulsförmigen Signals (b) und der Abstand zwischen je zwei Impulsen der Auswertedauer und der Auflösung des jeweils gerade zu bewertenden Signalwertes des durch die stetige Abtastung gewonnenen Signals (a) entspricht und daß zur Darstellung des Bildes (50) im sichtbaren Strahlenbereich das Korrelat (c) zur Helligkeitssteuerung eines synchron zur stetigen Abtastung des Infrarotbildes bewegten Lichtpunktes (34) verwendet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertedauer und die Auflösung der Bildpunkte des Infrarotbildes so durch die Verweilzeit eines Beugungsscheibchens aus dem stetig abgetasteten Bild auf einem Infrarotdetektor (14) gegeben ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das impulsförmige Signal (b) durch isochrone punktweise Abtastung eines zweiten Bildfeldes gleichmäßiger Helligkeit erzeugt ist.

4. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Einrichtung (11,12,13) vorgesehen ist, mit der ein Infrarotbild spiralförmig abgetastet und auf einen Infrarotdetektor (14) geworfen wird, daß eine Kathodenstrahlröhre (20) vorgesehen ist, deren Elektronenstrahl synchron mit der genannten spiralförmigen Abtastung geführt wird, daß die damit auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre (20) gezeichnete Spirale über eine mit Bohrungen versehene Abtastscheibe (22) auf eine Photozelle (24) abgebildet wird und daß die Ströme aus dem Infrarotdetektor (14) und aus der Photozelle (24) in einem Korrelator (31) multipliziert werden und das Produkt über ein Tiefpaßfilter (32) und ein Amplitudensieb (33) einer weiteren Kathodenstrahlröhre (34) zur Helligkeitssteuerung des synchron zu den Abtastspiralen abgelenkten Elektronenstrahles zugeführt wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastscheibe (22) eine stillstehende Punktrasterscheibe mit spiralig angeordneten Löchern ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Punktrasterscheibe (22) in ihrem geometrischen Zentrum mit einer Zentrumsmarke (28) versehen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrumsmarke (28) ein Kreuz ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrelator (31) ein Modulator ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (31) ein Ringmodulator ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters (32) veränderbar ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine stufenweise Änderung der Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters (32) vorgesehen ist und die Stufen Oktavschritte sind.

12. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelle des Amplitudensiebes (33) einstellbar ist.

13. Einrichtung nach den Ansprüchen 10 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters (32) und die Schwelle des Amplitudensiebes (33) gemeinsam einstellbar gekoppelt sind.

14. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei spiraliger Abtastung die Änderung der relativen Geschwindigkeit der Abtastbewegung für das Infrarotbild und die Änderung der Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters (32) synchron vor sich geht.

15. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude des Signalwertes (ö) im zweiten Kanal durch eine Intensitätssteuerung des Elektronenstrahles der Kathodenstrahlröhre (20) im zweiten Kanal nach Maßgabe der Amplitude des Korrelationssignals (c) erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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