DE1473235B2 - Thermische Infrarotabbildungs anlage - Google Patents

Description

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Genauigkeitsgründen verwendet. Wenn nur eine Be- eine Mehrzahl von einzelnen, temperaturgesteuerten zugsquelle im Gesichtsfeld und nahe dem zu thermo- Bezugsquellen aufweisen, wobei sich jede derselben graphierenden Gegenstand angeordnet wird, wurden auf einer anderen Temperatur über einen vorgegebebeim Interpolieren zwischen der Temperatur der be- nen Temperaturbereich verteilt befindet. Eine andere kannten Bezugsquelle und irgendeiner anderen Tem- 5 Form, welche die Grautreppeneinrichtung besitzen peratur oder einer Schwächung der bekannten Be- kann, besteht in einer einzelnen temperaturgesteuerzugsquelle Fehler auftreten. Die Erfindung schafft ten Bezugsquelle, welche die höchste Temperatur des eine absolute Einrichtung zur Bestimmung der Tem- Temperaturbereichs der Infrarotabbildungsanlage peratur, indem mehrere bekannte Bezugsquellen im darstellt, wobei eine elektronische Dämpfung dieser Gesichtsfeld der Kamera, nahe dem Gegenstand, io Quelle vorgesehen wird, um die übrigen Abschnitte dessen thermisches Bild aufgezeichnet wird, angeord- des Temperaturbereichs darzustellen. Ein anderer net werden. Wenn man mindestens zwei Temperatu- Weg besteht darin, eine einzelne Bezugsquelle vorren der Bezugsquellen kennt, kann man interpolieren, zusehen, deren Temperatur die höchste, in dem von um Temperaturen von aneinandergrenzenden Be- der Infrarotabbildungsanlage zu empfangenden Bereichen der Abbildung genau zu bestimmen, was mit 15 reich ist, wobei die tieferen Temperaturabschnitte bekannten Geräten nicht möglich ist. durch die Verwendung einer Dämpfung der Strahlung Jn der deutschen Patentschrift 495 906 wird eine der einzelnen Quelle dargestellt werden, indem neu-Bezugsquelle zur Eichung des Radiometers derart trale Graufilter verwendet werden. Der Temperaturvjsrwendet, daß die Temperaturdifferenz zwischen der bereich, welchen die Grautreppen decken sollen und Bezugsquelle und dem zu messenden Gegenstand von 20 die Verwendung der Infrarotabbildungsanlage für dem Radiometer gemessen wird. Bei diesem allgemein besondere Anwendungen bestimmten die Art der üblichen Verfahren wird jedoch im Gegensatz zur Grautreppeneinrichtung, die unter den herrschenden vorliegenden Erfindung eine innere Bezugsquelle Betriebsbedingungen die geeignetste ist.
' verwendet. Die Strahlung dieser inneren Bezugsquelle In Fig. 1 ist eine einzige Bezugsquelle dargestellt, durchläuft nicht den gleichen Weg wie diejenige 25 welche schrittweise geschwächt ist, um den gewünsch-Strahlung, die von dem Gegenstand kommt, dessen ten . Temperaturbereich darzustellen. Die Infrarot-Temperatur abgebildet werden soll. Es ist auch be- abbildungsanlage oder die Infrarotkamera ist allgekannt, äußere Bezugsquellen zur Eichung von Radio- mein mit 10 bezeichnet und weist einen ebenen Abmetern zu verwenden, wobei jedoch mehrere äußere, tastspiegel 12, einen parabolischen Spiegel 14 und nahe dem Objekt angeordnete Bezugsquellen, deren 3° einen Infrarotdetektor 18 auf, welcher ein Ther-Temperatur auf der optischen Abbildung nahe dem mistorbolometer sein kann. Diese besondere optische Gegenstand aufgezeichnet wird, nicht bekannt sind. Anordnung dient nur zur Erläuterung und es können Wenn jedoch mit einer derart äußeren Bezugsquelle beispielsweise ändere Optiken, beispielsweise eine ein Gerät einmal geeicht ist. werden die Bezugs- Cassagrainanlage, verwendet werden. Ein Motor 20, quellen nicht mehr verwendet und Fehler, welche 35 welcher eine Nocke 22 antreibt, bewegt den Spiegel später durch Einflüsse der Umgebung oder durch den 12 in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung. Zustand der Kamera hervorgerufen werden, können Diese Antriebseinrichtung tastet nacheinander Punkte nur durch eine abermalige Eichung korrigiert werden. längs einer im wesentlichen parallelen Linie des Ge-Demgegenüber ist bei der erfindungsgemäßen Anlage Sichtsfeldes ab, welches durch die gestrichelten weder eine Neueichung noch für diesen Zweck über- 4° Linien 25 dargestellt wird. Es sind auch nicht darhaupt eine Eichung erforderlich. Da zudem bei den gestellte Mittel zur senkrechten Teilung des Spiegels bekannten Geräten nicht mehrere Bezugsquellen vor- 12 vorgesehen, so daß aufeinanderfolgende parallele handen sind, kann auch die^erfindungsgemäß erzielte Linien längs des ganzen Gesichtsfelds abgetastet wer-Genauigkeit nicht erreicht: werden. : den, um ein Raster desselben zu bilden. Eine Art der

An Hand der Figuren wird die Erfindung beispiels- 45 Anordnung zur Erzielung der Abtastung eines Ge-. weise näher erläutert. Es zeigt . sichtsfelds ist in der oben genannten Patentschrift - j; Fig. Γ eine schematische Darstellung einer erfin- beschrieben und bildet einen Teil vorliegender Erdungsgemäßen Infrarotabbildungsanlage, bei der eine findung. Aus dem Gesichtsfeld 25 kommende Infra-Ausführungsforrn einer außerhalb des Infrarotdetek- rotstrahlung wird vom Spiegel 12 auf den parabolitors angeordneten Grautreppe zur Anwendung 5° sehen Spiegel 14 reflektiert, welcher diese Strahlung kommt,η welche mehrere Infrarotstrahlung aussen- auf dem Detektor 18 sammelt. Ein Zerhacker 24 ist dende Bezugsquellen aufweist,; zwischen dem parabolischen Spiegel 14 und dem i: F i g. 2 eine teilgeschnitterie Seitenansicht einer Detektor 18 angeordnet und wird von einem Zeranderen Ausführungsform von einer außerhalb des hackermotor 26 angetrieben. Der: Zerhacker 24 ist Infrarotdetektors angeordneten Grautreppe, wobei im 55 gegen den Detektor hin geschwärzt, um eine Umherausgezogenen Teil an sich eine gesteuerte geeichte gebungstemperaturbezugsquelle zu .bilden. Der ZerBezugsquelle dargestellt ist, welche in Verbindung hacker 24; liefert einen. Wechselspannungsdetektormit der Erfindung verwendet werden kann, , Ausgang, dessen Amplitude proportional zur Diffe- -::Fig.3 ein elektrisches Schaltschema eines Kreises renz zwischen der von der abzutastenden Stelle im zur; Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur 60 Gesichtsfeld 25 kommenden Strahlungsintensität und der Bezugsquelle der in F i g_; 2 dargestellten Art und der Strahlungsintensität der geschwärzten Rückseite

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine außerhalb des des Zerhackerfiügels ist. Da eine äußere Grautreppe

Infrärotdetektors angeordnete Grautreppenanord- bekannter Temperatur verwendet wird, ist ein tem-

nung, welche mit einer Nachweiseinrichtung versehen peraturgeregelter schwarzer Körper als Bezugsquelle

ist. 65 nicht nötig, um die Temperaturen im Gesichtsfeld zu

Es sind verschiedene Wege möglich, die außerhalb eichen. Eine derartige Quelle könnte erforderlich

. des Infrarotdetektors gelegene Grautreppeneinrich- sein, wenn die innere Grautreppe verwendet wird,

tung auszubilden. Die Grautreppeneinrichtung kann wie es in der oben genannten Patentschrift beschrie-

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ben ist, wenn die Umgebungstemperatur sich über eine Relaisspule 52 zur Betätigung des Schalters 30 einen breiten Bereich ändert. Wenn ein temperatur- vom Kontakt 32 zu einem Kontakt 33 unter Strom geregelter schwarzer Körper als Bezugsquelle er- setzt. Wenn der Schalter 30 mit dem Kontakt 33 verwünscht ist, wird die Rückseite des Zerhackerflügels bunden ist, wird ein Abschwächer 54 zwischen den gegen den Detektor hin spiegelnd ausgebildet. Durch 5 Ausgang des Vorverstärkers 28 und den Eingang der Schwärzen der Rückseite des Zerhackerflügels 24, Glimmröhrenvorstufe 34 geschaltet, um wahlweise was bei der Erfindung vorzugsweise geschieht, wird eine genaue Schwächung für jeden Abschnitt zu ereine einfachere Umgebungsbezugsquelle erzielt. Wenn zeugen, welcher die entsprechenden gewünschten gewünscht, kann jedoch ein temperaturgeregelter Temperaturwerte darstellt. Der Abschwächer 54 beschwarzer Körper in Kombination mit der äußeren io steht aus einem Drehschalter 57, welcher auf der Grautreppe, wie hier beschrieben, verwendet werden. waagerechten Nockenantriebswelle 21 befestigt ist, welcher in Fällen erwünscht sein kann, in welchen die den Schalter 57 bewegt, wenn eine Zeile im Gedie Umgebungstemperatur sich der Temperatur der sichtsfeld abgetastet wird. Der Schalter 57 bewegt abzutastenden Gegenstände annähert. sich längs einer Mehrzahl von Kommutatoren 56, Der Ausgang des Detektors 38 wird durch einen 15 welche eine Mehrzahl von Widerständen 58 wahl-Vorverstärker 28 verstärkt und durch einen Schalter weise in den Kreis schaltet. Wenn eine Zeile abge-30 über einen Schaltkontakt 32 und eine Glimm- tastet wird, wird mit den Widerständen 58 ein größe-■ röhrenvorstufe 34 auf eine Glimmröhre 36 gegeben. rer Widerstand in den Kreis geschaltet, um eine Die Glimmröhre 36 sendet ein Lichtbündel auf einen größere Schwächung zu erreichen.
* ebenen Spiegel 40, dessen Intensität proportional zur 20 Die für jeden Bezugsabschnitt erforderliche elektrischen Eingangsleistung ist. Der Spiegel 40 ist Schwächung hängt von dem gewünschten zu eichenfest am ebenen Spiegel 12 befestigt, so daß die Ab- den Temperaturbereich und von der Empfindlichkeit tastbewegungen des Spiegels 12 die gleiche Abtast- des Detektors in dem Spektralgebiet ab, in welchem bewegung des Spiegels 40 erzeugen. Das von der das Aufnahmegebiet strahlt. Angenommen, daß der Glimmröhre 36 kommende Licht wird vom Spiegel 40 25 Detektor eine gleichförmige Empfindlichkeit über den reflektiert und durch eine Linse 38 auf eine photo- gesamten Spektralbereich besitzt, in welchem das graphische Platte oder einen Film 42 gesammelt. Ein Aufnahmegebiet strahlt, so folgt die spezifische Aus-Verstärkungsregler 44 kann vorgesehen werden, strahlung des Aufnahmegebiets, welche vom Detektor welcher mit der Glimmröhrenvorstufe 34 zur Steue- empfangen wird, dem 4. Potenzgesetz, in welchem rung des 'Kontrastbereichs der Infrarotabbildungs- 30 w = εσ Γ⁴, wow = Gesamtstrahlungsenergie je Fläanlage 10 verbunden ist. cheneinheit, ε = Emissionsstärkefaktor, σ = Stefan-Eine Ausführungsform einer Grautreppeneinrich- Bolzmannsche Konstante und T = absolute Tempetung, welche bei der Infrarotabbildungsanlage 10 ver- ratur des Strahlungskörpers. Beispielsweise kann in wendet werden kann, ist in Fig. 1 dargestellt. Eine einem Bereich von 26,67° bis 37,78° C, was etwa dem außerhalb des Infrarotdetektors anzubringende Grau- 35 bei Herstellung eines Thermogramms des menschtreppeneinrichtung 60 weist eine Meßquelle oder liehen Körpers zum Zwecke einer medizinischen übliche Lampe 62, eine Eichquelle 64 und eine Lei- Diagnose verwendeten Bereich entspricht, angenomstungsquelle von 60 Hz auf, deren Leistung durch men werden, daß die Änderung des Strahlungsverden Leiter 66 zugeführt wird. Die Eichbezugsquelle mögens mit der Temperatur für ein Strahlungsver-64 ist ein schwarzer Körper hoher Emission, oftmals 4° mögen von 37,78° C linear ist. Eine Änderung von eine Kupferplatte in Berührung mit einem Heiz- 1,11° C ergibt eine Änderung von 1,3 % im Wert des element, welche in einem geeigneten wärmeleitfähi- Strahlungsvermögens und entsprechend muß die Degen Material, beispielsweise leitfähigem Kunststoff, tektorausgangsspannung, welche zum Strahlungsver-Gummi u. dgl., eingebettet sind. Die Vorderplatte ist mögen des Aufnahmegebietes proportional ist, um mit einer Strahlungsfläche aus geschwärztem Material 45 1,3% geschwächt werden, wenn der Abtaster von überzogen, beispielsweise Zapon oder einer anderen der Quelle mit 37,78° zum nächst schwächeren geeigneten, schwarzen Farbe, um eine Oberfläche mit Abschnitt bewegt wird, welcher 36,67° C aufweist, hohem Emissionsvermögen zu erzielen. Diese einen Die folgenden Abschnitte würden ebenfalls eine zuschwarzen Körper darstellende Platte wird durch sätzliche Schwächung um 1,3 °/o bis hinunter zum eine geeignete Einrichtung, beispielsweise Heizspulen, 5° letzten Abschnitt erzeugen, was eine Ausbeute von erhitzt, deren Temperatur durch eine Steuereinrich- etwa 88 °/o des Anfangswertes für 37,78° C bedeuten tung, beispielsweise einen Silicium-Steuergleichrich- würde. Würde ein Detektor mit einer weniger lineter, ein Thyratron od. dgl., gesteuert wird. aren Wellenlängenempfindlichkeit verwendet werden, Bei Beendigung der Abtastung eines Teils des Auf- so müßten die obigen Schwächungsabschnitte genahmebereiehs 25 beginnt die Infrarotabbildungs- 55 ändert werden. In F i g. 1 sind nur sechs Abschnitte anlage die Grautreppeneinrichtung 60 abzutasten, und zwecks leichterer Darstellung gezeigt, und es können empfängt zuerst Strahlung von der Lampe 62. Die mehr Abschnitte hinzugefügt werden, indem die Lampe 62 erzeugt eine ausreichende Menge pulsieren- Schwächung durch Zufügung eines Widerstandes der Wärme, welche von ihrem Draht ausgeht und verstärkt wird. Es kann eine Anzahl von Verändevon einem 60-Hz-Filter 46 getrennt wird, welches mit 60 rungen bei der Ausbildung der genannten Anlage dem Vorverstärker 28 der Infrarotabbildungsanlage angewendet werden. Beispielsweise kann der relais-10 verbunden ist. Der Ausgang des 60-Hz-Filters 46 betätigte Schalter 30 durch einen Handschalter erwird gleichgerichtet und auf einem Kondensator in setzt werden, welcher durch eine die Infrarotabbileinem Speicherkreis 48 gespeichert, welcher seine dungsanlage bedienende Person betätigt würde, wenn Ladung über eine längere Zeitdauer als die für eine 65 sie die Grautreppeneinrichtung 60 abtasten möchte. Zeilenabtastung erforderliche speichert. Der Gleich- Dadurch werden die Quelle 62, das Filter 46, der Stromausgang des Speicherkreises 48 wird zur Be- Speicherkreis 48, die Ausblendstufe 50 und das Retätigung einer Ausblendstufe 50 verwendet, welche lais 52 überflüssig. Weiter können Festkörperschalter

verwendet werden, um die Schwächung an Stelle eines Drehschalters zu erzielen sowie das mechanische Relais zu ersetzen.

Die Grautreppeneinrichtung 60, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist, kann durch die schrittweise Veränderung des Strahlungsvermögens anstatt der Anwendung einer Widerstandsschwächung abgewandelt werden. Beispielsweise kann die Grautreppeneinrichtung 60 mit gestanzten Öffnungen in einer Aluminiumvorderplatte des Gehäuses der Eicheinrichtung versehen werden, welche mit optischen Materialien bedeckt sind, um die spezifische Strahlung der einzigen, ausgedehnten-Bezugsquelle 64 zu schwächen. Die öffnungen können Ausschnitte von verschiedener Form sein, um die der durch jede Öffnung tretenden Strahlung entsprechende Temperatur nachzuweisen, und ein Filter mit der gewünschten Schwächungseigenschaft kann zum Bedecken dieser öffnungen vorgesehen werden. Verschiedene Filter können zur Erzielung der gewünschten Schwächung verwendet werden. Beispielsweise können dünne Scheiben aus Polyäthylen verwendet werden, was ausgezeichnete Durchlässigkeitseigenschaften bis über 30 μ ergibt. Eine Anlage dieser Art ist zwar die einfachste und billigste, sie kann jedoch zu Fehlern infolge Veränderung der Umgebungstemperatur führen. Unter anderem kann ein Filter verwendet werden, welches aus einer teilweise, jedoch homogen aluminisierten Trägerschicht hoher Durchlässigkeit besteht, oder eine durchlässige Trägerschicht, auf welcher ein feinmaschiges Gitter angeordnet ist. Die vom Detektor empfangene Energie wird von der Filteroberfläche entweder durchgelassen, ausgestrahlt oder reflektiert und dementsprechend ist mit jedem Filter eine gewisse Fehlerquelle verbunden, welche ausgewählt werden kann, da die ausgestrahlte und reflektierte Strahlung von der Umgebungstemperatur abhängt. Die Fehler sind klein und erträglich, wenn die entsprechenden Temperaturen des Gesichtsfeldes der Infrarotabbildungsanlage beträchtlich höher sind als die; Umgebungstemperatur und die erforderliche Schwächung nicht zu groß ist.

Eine andere Äusführungsform, welche die außerhalb des Infrarotdetektors gelegene Grautreppeneinrichtung besitzen kann, ist in Fig. 2 dargestellt. Bei dieser Form besteht die äußere Grautreppe aus einer Mehrzahl von unabhängigen, gesteuerten schwarzen Strahlern, von denen jeder auf eine vorgegebene Temperatur eingestellt und geregelt ist. Eine Grautreppeneinrichtung 70 ist mit einem Gehäuse 71 versehen, welches einen Aluminiumdeckel 82 mit einer Mehrzahl von verschieden geformten öffnungen 84 aufweist. Auf einer Phenblunterlage 86 innerhalb des Gehäuses 71 ist eine Mehrzahl von Leistungstransistoren 72 befestigt, welche jeweils einen Träger 74, der auf der Unterlage 86 befestigt ist, einen ebenen, kreisförmigen Kollektoranschluß 76 und eine Kupferplatte 78 aufweisen. Die Kupferplatte 78 ist an dem ebenen, kreisförmigen Kollektoranschluß 76 mittels eines Klebstoffes befestigt, welcher guten elektrischen Kontakt und gleichzeitig gute Wärmeleitung zwischen der Platte 78 und dem Anschluß 76 ergibt. Die Platten 78 sind die Abtastgebiete für die Infrarotabbildungsanlage. Die Kupferplatte 78 sowie das Messinggehäuse 71 des Leistungstransistors 72 ergeben gute Wärmefähigkeit und gewährleisten ein Austastgebiet mit ausgeglichener Temperatur für die Infrarotabbildungsanlage. Die Leistungstransistoren werden durch eine Metallrippe 85 zur thermischen Isolierung der' Einheiten getrennt. Der Aluminiumdeckel 82 mit niedrigem Ausstrahlungsvermögen weist eine Mehrzahl von verschiedenen geformten öffnungen 84 auf, wodurch die Platte 78 in verschiedener Form der Infrarotabbildungsanlage ausgesetzt wird, so daß die verschiedenen Temperaturen leicht nachgewiesen werden können (s. F i g. 4). Jeder Leistungstransistor 72 ist mit einem Thermistor 80

ίο versehen, welcher mit Leitfähigkeitsklebstoff auf die Platte 78 geklebt ist. Der Thermistor 80 ist an einer Ecke der Kupferplatte 78 befestigt, deren Temperatur gesteuert werden soll. Die abzutastende Oberfläche der Kupferplatte 78 ist mit einem schwarzen Überzug versehen, um ein hohes Ausstrahlungsvermögen und einen guten schwarzen Strahler zu erzielen. Eine Spannungsquelle wird mit der Einheit über ein Leistungskabel 88 verbunden.

Die Schaltung zur Steuerung der Temperatur der verschiedenen Kupferplatten ist in Fi g. 3 dargestellt. Jeder der ·Leistungstransistoren 72 ist mit einer gleichartigen Schaltung versehen, welche zur Steuerung der Temperatur der mit jedem Leistungstransistor verbundenen Kupferplatten, bei verschiedener, vorgegebener Temperatur geeignet ist,, wobei der Arbeitsbereich der Temperaturen im Gesichtsfeld der Infrarotabbildungsanlage für eine bestimmte Anwendung überdeckt wird. Die Schaltung weist Transistoren 90 und 100 mit Basiselektroden 94 bzw. 104, Kollektorelektroden 92 bzw. 102 und Emitterelektroden 96 bzw. 106 auf. Die Emitterelektroden 96 und 106 sind-über einen Widerstand 97 mit einer Bezugsspannungsquelle verbunden. Die Basiselektrode 94 des Transistors 90 ist zwischen einen Widerstand 93 und den Thermistor 80 geschaltet, welcher einen Schenkel einer Wheatstoneschen Brücke bildet und die Basiselektrode 104 des Transistors 100 ist zwischen einen Widerstand 108 und Parallelwiderstände 110 und 112 mit einem veränderlichen Abgriff 114 geschaltet, welche einen anderen Schenkel der Wheatstoneschen Brücke bilden. Der Leistungstransistor 72 ist mit einer Emitterelektrode 76 versehen, welche geerdet ist. Die Basiselektrode 77 ist über einen Vorspannungswiderstand 116 mit einer Bezugsspannungsquelle und mit der Kollektorelektrode 92 des Transistors 90 verbunden. Die Emitterelektrode ist über eine Diode 118 mit einer positiven Spannungsquelle verbunden. · Bei Betrieb, wenn der Grautreppeneinrichtung 70 Leistung zugeführt wjrd, wird angenommen, daß der Thermistor 80 einen höheren _; Widerstand aufweist als dann, wenn die Brücke abgeglichen ist, da er sich dann auf einer höheren Temperatur befindet. Infolge des hohen Widerstandswertes des Thermistors 80, welcher eine Unausgeglichenheit der Wheatstoneschen Brücke bewirkt, wird der Transistor 90 vorwärts vorgespannt und wird leitfähig. Die Leitfähigkeit des Transistors 90 erzeugt einen größeren Basisstrom, welcher sein Kollektorpotential vermindert, welches direkt mit dem Leistungstransistor 72 gekoppelt ist. Da der Leistungstransistor 72 ein pnp-Transistor ist, wird er vorwärts vorgespannt, wenn sein Basispotential vom Sperrpotential auf einen niedrigeren Wert absinkt. Das niedrigere Potential an der Basis 77 des Leistungstransistors 72 erzeugt einen größeren Emitter- und Kollektorstrom im Leistungstransistor 72, woraus sich ein höherer Leistungsverbrauch ergibt, welcher die Temperatur des Leistungs-

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transistors, sowie diejenige der leitfähigen Platte 78 erhöht, welche an diesem befestigt ist. Die Temperatur des Leistungstransistors 72 und der Platte 78 steigt weiter, bis der Thermistor 80,. welcher in der Platte 78 befestigt ist, einen Widerstandswert erreicht, welcher einen Abgleich der Wheatstoneschen Brücke bewirkt. Der Strom durch den Transistor 73 erreicht dann einen festen Wert, welcher dem erforderlichen Leistungsverbrauch entspricht, um die Platte 78 auf der Temperatur zu halten, auf welche to die Quelle eingestellt ist. Wenn die Erwärmung zeitweise den gewünschten Wert übersteigt, schalten die Transistoren 90 und 72 ab und die niedrigere Umgebungslufttemperatur kühlt den Leistungstransistor 72 ab, bis das Gleichgewicht wieder erreicht ist. Der Transistor 72 kann infolge des Spannungsabfalls abgeschaltet werden, welcher durch die Diode 118 erzeugt wird, die mit der Kollektorelektrode des Transistors 72 verbunden ist. Die Diode 118 erzeugt * eine leichte umgekehrte Emitter-Basis-Vorspannung, welche eine Abschaltung des Transistors 72 ermöglicht, wenn im Transistor 90 wenig oder kein Ström fließt. Die Diode 118 schützt auch den Leistungs- \ transistor 72 in dem Fall, daß die Leistungszuleitungen zufällig vertauscht sind. Der einstellbare Widerstand 112 dient zur Einstellung des Abgleiches der Wheatstoneschen Brücke am gewünschten Arbeitspunkt, so daß jede der Quellen auf einen verschiedenen Wert eingestellt und weiter der Temperaturbereich der Grautreppe durch den veränderlichen Widerstand 112 geändert werden kann. Wenn gewünscht, kann der Widerstand 112 durch eine Mehrzahl von Widerständen ersetzt werden, welche eingeschaltet werden können, um den Temperaturbereich der Grautreppe zu ändern. Der Transistor 100 ergänzt den Transistor 90, um einen Differenzausgang zu erzeugen, wenn der veränderliche Widerstand des Thermistors 80 des Brückenschenkels, welcher die Vorspannungsschaltung für die Basis des Transistors 90 bildet, nicht mit den zwei festen Sehenkein der Brücke übereinstimmt, welche den Transistor 100 vorspannen. Der Differenzverstärker dient auch dazu, einen guten-. Abgleich der Wheatstoneschen Gleichstrombrücke und der Verstärkeranlage über einen weiten Bereich von Umgebungstemperatüren aufrecht zu erhalten. Es ist klar, daß die Verwendung von Leistungstransistoren als aktive Quellen nicht notwendig ist. Beispielsweise können temperaturgeregelte Heizspulen verwendet werden, um die Kupferplatten aufzuheizen, um die gewünschte Wirkung zu erzielen. Gleichermaßen ist es für gewisse Anwendungen nicht notwendig, zehn getrennte, unabhängig gesteuerte Quellen zu verwenden. Beispielsweise können eine oder mehrere Quellen unabhängig temperaturgesteuert werden, jedoch in vorgegebener Folge geschwächt werden, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.

Die Grautreppeneinrichtung kann zur Erzielung der zusätzlichen Wirkung geeignet sein, eine Einrichtung zum leichten Nachweis eines Thermogramms zu bilden, welches von der Infrarotabbildungsanlage aufgenommen wird. F i g. 4 zeigt eine Art, wie ein solches Ergebnis erzielt wird. Der Deckel 82 der Grautreppeneinrichtung ist mit einer abnehmbaren Schablone oder Platte 120 aus Material mit niedrigem Ausstrahlungsvermögen, wie Aluminium, versehen, in welcher eine Mehrzahl von Lettern, wie Buchstaben oder Zahlen 122, oder irgendeine gewünschte Kombination aus diesen ausgestanzt sind, um einen schwarzen Strahler hohen Ausstrahlungsvermögens zu ergeben. Die Quelle für die schwarze Strahlung muß nicht genau temperaturgeregelt werden, aber sie wird vorzugsweise auf eine Temperatur erwärmt, welche einer Temperatur am oberen Ende des Temperaturbereichs der Eicheinrichtung entspricht. Dies ergibt weiße Buchstaben und/oder Zahlen auf einem dunklen Hintergrund, so daß ein bestimmtes Thermogramm leicht nachgewiesen werden kann. Die Buchstaben stehen infolge des optischen Systems umgekehrt auf der Platte 120, da dieses dieselben auf dem Thermogramm umkehrt. Es wird bemerkt, daß eine Quelle von schwarzer-Strahlung nicht wesentlich ist, ferner daß die ausgestanzte Platte 120 nicht aus Material mit niedrigem Strahlungsvermögen bestehen muß. Es ist lediglich notwendig, daß mehr oder weniger Strahlung durch die Löcher in der Platte 120 tritt, als aus der Platte 120 selbst und daß die Strahlungsdifferenz dieser Quellen ausreicht, um auf dem Thermogramm aufgezeichnet zu werden, '

Eine andere Art, die oben genannten Ergebnisse zu erzielen, besteht darin, daß eine feste Platte 120 aus Material "mit niedrigem Ausstrahlungsvermögen vorgesehen wird, welche erhitzt wird und auf welcher Buchstaben und/oder Zahlen aus Material mit hohem Ausstrahlungsvermögen befestigt sind.

Wenn eine Grautreppeneinrichtung verwendet wird, welche eine aktive Quelle für die· Infrarotabbildungsanlage darstellt und im Gesichtsfeld der Infrarotabbildungsanlage angeordnet ist, so werden Temperaturfehler, welche durch die optische Einrichtung, Staub auf der Optik, die Verstärküngssteuerschaltung und dergleichen verursacht werden, selbsttätig ausgeglichen, so daß eine genaue Einrichtung zur Eichung der verschiedenen, auf den von der Infrarotabbildungsanlage erzeugten Thermögrammen auftretenden Temperaturen erzielt wird. Die außerhalb des Infrarotdetektors angeordnete Grautreppeneinrichturig erzielt eine gertaue Aufzeichnung des Temperaturbereichs der Infrarotabbildungsanlage und kann zur Eichung oder Auswertung des von der Inffarötabbildungsanlage erzeugten Thermogrammes verwendet werden.

Wenn weiter verschiedene Einrichtungen zur Vergrößerung des Bereiches oder Kontrastes an der Infrarotabbildungsanlage verwendet werden^ so eicht die Grautreppeneinrichtung, welche im Gesichtsfeld angeordnet ist, selbsttätig den Temperaturbereich, welcher der Änderung in den Einrichtungen der Infrarotabbildungsanlage entspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 Einrichtungen zum Fokussieren eines Gesichtsfelds Patentansprüche: auf dem Infrarotdetektor, Abtasteinrichtungen zum Abtasten eines vorgegebenen Gesichtsfelds mit dem

1. Thermische Infrarotabbildungsanlage zur Infrarotdetektor und Einrichtungen zum Umwandeln Temperaturmessung eines oder mehrerer in 5 der vom Infrarotdetektor erzeugten Signale in sichtihrem Gesichtsfeld befindlicher Gegenstände mit bare Form.

einem Infrarotdetektor, optischen Einrichtungen Die Eicheinrichtung kann gleichzeitig Einrichtunzum Fokussieren eines Gesichtsfelds auf den In- gen zur Auswertung des von der Infrarotabbildungsfrarotdetektor, Abtasteinrichtungen zum Abtasten anlage aufgenommenen Thermogramms aufweisen,
eines vorgegebenen Gesichtfelds mit dem Infra- ίο In der USA.-Patentschrift 2 895 049 ist eine rotdetektor und Einrichtungen zum Umwandeln derartige Infrarotabbildungsanlage beschrieben, in der vom Infrarotdetektor erzeugten Signale in welche eine innere elektrische Grautreppe vorgesehen sichtbare Form, dadurch gekennzeich- ist. Diese innere Grautreppe erzeugt keine Strahlung, net, daß eine Grautreppe außerhalb des Infra- welche durch die Kamera geht. Sie erzeugt vielmehr rotdetektors, der Abtasteinrichtung und der opti- 15 elektrische Signale, deren Anfangswert in Übereinschen Einrichtungen und im Gesichtsfeld des Stimmung damit eingestellt wird, was die Bedienungsinfrarotdetektors nahe dem Gegenstand oder den person der Kamera für die Umgebungsbedingungen Gegenständen angeordnet ist, deren Temperatur hält. Dabei treten unmittelbar Fehler auf, da die durch die thermische Abbildungsanlage gemessen Elektronik und die künstlich vorgenommene Einstelwerden soll, und daß die Grautreppe mehrere 20 lung der Grautreppe nicht genau sind, und diese Infrarotstrahlung aussendende Bezugsquellen mit Fehler werden durch Änderungen in der Umgebung, verschiedenen, bekannten Temperaturen in einem in den Einstellungen des Geräts usw., addiert. Weivorbestimmten Temperaturbereich aufweist. tere Fehler werden durch die Elektronik der künst-

2. Abbildungsanlage nach Anspruch 1, da- liehen Grautreppe beim Schwächen der Signale zur durch gekennzeichnet, daß die Infrarotstrahlung 25 Erzeugung des Grautreppenbereichs hervorgerufen, aussendenden Bezugsquellen in einem einheit- Die vorliegende Erfindung sucht diese Fehlerquellen liehen Bauteil enthalten und in diesem räumlich der bekannten Anlage auszuschalten,
voneinander getrennt sind. Diese Aufgabe wird erfindunggsemäß dadurch ge-

3. Abbildungsanlage nach Anspruch 2, da- löst, daß eine Grautreppe außerhalb des Infrarotdurch gekennzeichnet, daß die Infrarotstrahlung 30 detektors, der Abtasteinrichtung und der optischen aussendenden Bezugsquellen in dem einheitlichen Einrichtungen und im Gesichtsfeld des Infrarotdetek-Bauteil hinter mehreren verschieden geformten tors nahe dem. Gegenstand oder den. Gegenständen öffnungen in einem Material mit niedrigerem angeordnet-ist; deren Temperatur durch die ther-Emissionsvermögen als die Bezugsquellen an- mische Abbildungsanlage gemessen werden soll, und geordnet sind. 35 daß die Grautreppe mehrere Infrarotstrahlung aus-

4. Abbildungsanlage nach Anspruch 1, da- sendende Bezugsquellen mit verschiedenen, bekanndurch gekennzeichnet, daß die Infrarotstrahlung ten Temperaturen in einem vorbestimmten Temperaaussendenden Bezugsquellen jeweils aus einer turbereich aufweist.

Platte aus Material mit hohem Emissionsver- Die Verwendung aktiver Strahlungsquellen außermögen, einer Heizeinrichtung für diese Platte und 40 halb der Kamera, welche nicht durch die Optik, die einer Einrichtung zur Regelung dieser Platte auf Kameraeinstellungen u. dgl. beeinflußt werden, ergibt einer vorbestimmten Temperatur bestehen. .· eine wesentlich genauere Temperaturmessung, bei

5. Abbildungsanlage nach Anspruch 4, da- welcher die in der bekannten Anlage auftretenden durch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung Fehler praktisch nicht auftreten können. Dieses Erfür die Platte ein Leistungstransistor ist, an dessen 45 gebnis ist insbesondere für das Gebiet der medizini-Kollektoranschluß die Platte zur Erzielung einer sehen Thermographie äußerordentlich wichtig. Durch guten thermischen Leitfähigkeit zwischen densel- die Anordnung der bekannten Strahlungsquellen verben befestigt ist und welcher elektrische Einrich- schiedener Temperatur im Gesichtsfeld der Kamera^ tungen zur Erzielung einer Leitfähigkeit im nahe dem zu messenden Objekt, wird die Temperatur Leistungstransistor aufweist, um den Kollektor- 50 dieser Strahlungsquellen auf dem visuellen Bild anschluß und die Platte zu heizen, gleichzeitig mit dem Gegenstand oder den Gegen-

6. Abbildungsanlage nach Anspruch 5, da- ständen abgebildet. Der Vorteil dieser Anordnung durch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum liegt insbesondere darin, daß die von den bekannten Regeln der Platte auf einer vorbestimmten Tem- Bezugsquellen ausgehende Strahlung von der Kaperatur aus einem an. der Platte befestigten 55 mera in der gleichen Weise behandelt wird wie die Thermistor besteht, welcher mit den elektrischen vom Gegenstand ausgehende Strahlung. Daher sind Einrichtungen zum Steuern der Leitfähigkeit des irgendwelche auf der optischen Abbildung während Leistungstransistors in einen Kreis geschaltet ist. der Temperaturmessung auftretenden Fehler für die

Bezugsquelle wie für den Gegenstand, dessen Tem-60 peratur gemessen werden soll, die gleichen. Alle

. Fehlerquellen, wie optische Fokussierung, Staub auf

der Optik, Feuchtigkeit in der Luft, andere Einwirkungen der Umgebung oder Einstellungen des Geräts, erzeugen in der Abbildung, welche die Bezugs-

Die Erfindung bezieht sich auf eine thermische 65 quellen und die thermographierten Objekte enthält, Infrarotabbildungsanlage zur Temperaturmessung den gleichen Fehler. Daher kann praktisch in der Meseines oder mehrerer in ihrem Gesichtsfeld befindlicher sung kein Fehler enthalten sein, weil er durch Eichung Gegenstände mit einem Infrarotdetektor, optischen eliminiert wird. Mehrere Bezugsquellen werden aus