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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verbesserung der Erkennbarkeit
von schwach beleuchteten und/oder schwach leuchtenden Objekten.
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Es sind bereits Anordnungen bekannt, bei denen die zu beobachtende
Szene von Scheinwerfern, die vorzugsweise im Infrarotbereich arbeiten, angestrahlt
wird. Beobachtet wird mit Hilfe eines Bildwandlers, der gegebenenfalls mit einem
Fernrohr gekoppelt ist. Diese Anordnungen, üblicherweise als »aktive Nachtsichtgeräte«
bezeichnet, haben bei der Verwendung im militärischen Bereich den Nachteil, daß
der Standpunkt des Beobachters durch den Scheinwerfer verraten wird, sofern der
Gegner über Bildwandler verfügt. Ein weiterer Nachteil ergibt sich daraus, daß zur
Erkennbarkeit von eventuell vorhandenen militärischen Objekten gegenüber der natürlichen
Umgebung nur Unterschiede des Remissionsgrades im Infrarotbereich ausgenutzt werden.
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Es sind ferner Anordnungen bekannt, bei denen durch hochempfindliche
Strahlungsempfänger geringste vorhandene Beleuchtungsstärken ausgenutzt werden.
Diese sogenannten »passiven Nachtsichtgeräte« arbeiten vorwiegend im sichtbaren
und nahen lnfrarotbereich.
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Durch zweckmäßige Farbgebung wird der Gegner versucht sein, den Remissionsgrad
seiner Objekte für alle in Frage kommenden Spektralbereiche möglichst genau dem
Hintergrund anzupassen. Gelingt dies für einen geringen Teil des gesamten Bereiches
nicht, so wird bei der Beobachtung mittels eines in einem weiteren Bereich empfindlichen
Strahlungsempfängers der Kontrast verringert. Bei Verwendung von schmalbandigen
Strahlungsempfängern würde es vom Zufall abhängen, daß die spektrale Empfindlichkeit
des Strahlungsempfängers mit der Abweichung des Remissionsgrades des Objektes von
demjenigen seiner Umgebung in bezug auf die Wellenlänge übereinstimmt.
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Es ist zwar bereits ein Farbfernsehbildgeber bekannt, bei welchem
durch Lichtteilungsmittel Teillichtströme zu mehreren Aufnahmeröhren gelangen und
die einzelnen photoempfindlichen Schichtenunter Verwendung von Zwischenschichten
verschiedener, und zwar derart bemessener optischer Wellenlängen auf transparenten
Unterlagen aufgebracht sind, so daß für den auf den einzelnen Photoschichten bevorzugt
zu übertragenden Spektralbereich jeweils der Photoeffekt wesentlich erhöht ist.
Diese bekannte Anordnung benötigt jedoch besonders hierfür hergestellte Aufnahirieröhren.
Ebenso wird das einfallende Licht nicht optimal ausgenutzt, was das Ziel der vorliegenden
Erfindung ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, möglichst geringe
und insbesondere nur in einzelnen Spektralbereichen auftretende Abweichungen der
obengenannten Remissionsgrade zum Erkennen von schwach beleuchteten oder schwach
leuchtenden Objekten auszunutzen.
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Bei einer Anordnung zur Verbesserung der Erkennbarkeit von schwach
beleuchteten und/oder schwach leuchtenden Objekten, bei der das zu beobachtende
Objekt auf den lichtempfindlichen Schichten mehrerer Aufnahmeeinrichtungen abgebildet
wird und die Bilder elektronisch verstärkt werden, weisen erfindungsgemäß die Photoschichten
verschiedene spektrale Empfindlichkeiten auf, das ankommende Licht wird mit Hilfe
von an sich bekannten Farbteilungseinrichtungen derart auf die einzelnen Photoschichten
verteilt, daß jede der Photoschichten Licht in demjenigen Wellenbereich erhält,
für den die Empfindlichkeit der betreffenden Photoschicht größer als die der anderen
Photoschichten ist, wobei sich die Grenzen der Farbteilungseinrichtungen bei den
Wellenlängen befinden, bei denen sich die Empfindlichkeitskurven der Photoschichten
schneiden.
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Durch die Erfindung wird erreicht, daß Unterschiede des Remissionsvermögens
der zu beobachtenden Objekte, die nur in einem Teil des in Frage kommenden Spektrums
auftreten, zur Erkennbarkeit ausgenutzt werden. Ferner wird kein vom Objekt ausgehendes
Licht schlecht ausgenutzt, indem es auf eine photoempfindliche Schicht gelangt,
die für den betreffenden Spektralbereich weniger empfindlich ist als eine andere
Aufnahmeeinrichtung der erfindungsgemäßen Anordnung.
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Die Erfindung und Weiterbildungen werden an Hand der folgenden Figuren
näher erläutert: F i g. 1 zeigt die Spektralempfindlichkeit zweier vorzugsweise
verwendeter Photokathoden; F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit zwei Aufnahmeröhren;
F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit drei Aufnahmeröhren; F i g. 4 zeigt ein
Ausführungsbeispiel mit drei Bildverstärkerröhren; F i g. 5 zeigt schematisch eine
Anordnung, bei der die Bilder einzelner Aufnahmeeinrichtungen, die Summe aus mehreren
oder die Differenz aus diesen sichtbar gemacht werden; F i g. 6 zeigt schematisch
eine Anordnung zur Verstärkung der Farbunterschiede.
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In F i g. 1 ist beispielsweise für zwei Photokathoden S1 und S20 die
Lichtempfindlichkeit als Funktion der Wellenlänge aufgetragen. Die beiden Photokathoden
S1 und S20 werden unter anderem für Bildverstärker und verschiedene Fernsehaufnahmeröhren,
welche die Photoemission ausnutzen, verwendet. Die Photokathode S1 hat ihre größte
Empfindlichkeit im infraroten Bereich bei etwa 800 nm, während die Photokathode
S20 - im gesamten sichtbaren Bereich eine große Empfindlichkeit aufweist. Die gezeigten
Kurven schneiden sich bei etwa 780 nm.
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In F i g. 2 wird ein Objekt 1 mit Hilfe eines Objektivs 2 auf die
Photokathoden der beiden Aufnahmeröhren 3 und 4, die in F i g. 2 als Image-Orthikon
dargestellt sind, ,abgebildet. Im Strahlengang zwischen dem Objektiv 2 und den beiden
Aufnahmeröhren 3 und 4 befindet sich ein dichroitischer Spiegel 5, der das Licht
mit Wellenlängen, die größer als 780 nm sind, der -Aufnahmeröhre 3, und das Licht
mit kleineren Wellenlängen als 780 nm der Aufnahmeröhre-4 über den vollreflektierenden
Spiegel 6 zuführt.
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Die Signale beider Aufnahmeröhren 3 und 4 werden in an sich bekannter
Weise mittels der Verstärker 7 und 8 verstärkt und je einem Farbwertsignaleingang
eines Farbfernsehmonitors 9 zugeführt. Die weiteren Mittel zum Betrieb der Aufnahmeröhren
sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt und entsprechen im Prinzip den
in der Fernsehtechnik üblichen Anordnungen.
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Die von der Aufnahmeröhre 3 aufgenommene Infrarotstrahlung wird im
Monitor 9 durch eine Farbe wiedergegeben. Da die sichtbare aufgenommene Strahlung
alle Farben enthalten kann und deshalb
von Natur aus keiner Farbe
zugeordnet ist, ist man nicht an eine bestimmte Zuordnung zwischen der wiedergegebenen
und der aufgenommenen Farbe gebunden. Man kann also die Farben bei der Wiedergabe
unter anderem nach physiologischen Gesichtspunkten wählen.
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Bei der in F i g. 3 gezeigten Anordnung ist die Anordnung nach F i
g. 2 um eine weitere Aufnahmeröhre 4' ergänzt. Ein weiterer dichroitischer Spiegel
5' verteilt das Licht mit kleineren Wellenlängen als 780 nm auf die beiden Aufnahmeröhren
4 und 4'. Diese Aufteilung ermöglicht es, im sichtbaren Bereich zwischen verschiedenen
Farben zu unterscheiden. Die Grenze zwischen dem Lichtstrom für die Aufnahmeröhre
4 und demjenigen für die Aufnahmeröhre 4' ist in diesem Beispiel bei 550 nm gewählt,
was etwa der Mitte des sichtbaren Bereiches entspricht. Durch die Verwendung von
drei Aufnahmeröhren werden alle drei Grundfarben des Farbfernsehmonitors 9 ausgenützt.
Wie in der Anordnung nach F i g. 2 ist man auch bei der Anordnung nach F i g. 3
an keine bestimmte Zuordnung der wiedergegebenen Farben zu den aufgenommenen Strahlungen
gebunden. Da es jedoch bekannt ist, daß man auch mit zwei übertragenen Grundfarben
farbfernsehen kann, empfiehlt es sich, die Wiedergabe der Bilder des sichtbaren
Bereiches derart vorzunehmen, daß nach Abschalten des Infrarotkanals ein ungefähr
richtiger Farbeindruck entsteht.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 wird in ähnlicher Weise
wie in den obengenannten Ausführungsbeispielen das Objekt 1 auf die Photokathoden
11, 12, 13 von Bildverstärkerröhren 14, 15, 16 abgebildet. Die Bildschirme 17, 18,
19 der Bildverstärker werden über Farbfilter 20, 21, 22, über ein Spiegelsystem
23 und ein Okular 24 betrachtet. An Stelle der gleichfarbigen Bildschirme und der
Farbfilter können auch Bildschirme mit verschiedenen Farben verwendet werden.
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Die Verwirklichung der Erfindung ist nicht an mehrfarbige Bildwiedergabe
gebunden. Auch bei der Wiedergabe mit einem Schwarz-Weiß-Fernsehmonitor 26 kann
man die Erfindung mit Vorteil anwenden, indem man einen Umschalter vorsieht, der
es gestattet, die Bilder der einzelnen Aufnahmeeinrichtungen einzeln, die Summe
aus mehreren dieser Bilder oder deren Differenz sichtbar zu machen, was in F i g.
5 veranschaulicht ist. Die Bildsignale werden von den Verstärkern 7, 8' und 8 direkt
und über Additions- und Subtraktionsschaltungen zu den Kontakten des Drehschalters
25 geleitet.
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Bei der Anordnung nach F i g. 6 werden die in den Verstärkern 7 und
8 verstärkten Signale zwei Eingängen des Farbfernsehmonitors 9 zugeführt. Mit Hilfe
der Stufen 27, 28, 29, 30 wird die Differenz der beiden Signale gebildet und verstärkt.
Ein Vielfaches dieser Differenz wird dem größeren der beiden ursprünglichen Signale
hinzugefügt und vom kleineren abgezogen. Dadurch wird eine Verstärkung der Farbunterschiede
bei der Wiedergabe erreicht.