DE1762927A1

DE1762927A1 - Vorrichtung zur Wiedergabe von Isodensitaetslinien auf dem Schirm einer Bildroehre

Info

Publication number: DE1762927A1
Application number: DE19681762927
Authority: DE
Inventors: Ditteau Michel Rene
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1967-09-26
Filing date: 1968-09-24
Publication date: 1970-12-23
Also published as: DE1762927B2; DE1762927C3; US3711642A; NL6813539A; AT290165B; DK137259B; ES358462A1; FR1545782A; SE339338B; BE721336A; GB1224670A; DK137259C; NO123539B

Description

Dr.-Τη,τ. Hans-DictriA Zeller

Patentanwalt .

Anm°!J χ- N. V. Philips'Gloeilampenfabrieken

AkteNo. pm-2869 1762927

Anmeldung vom: 23. September 1968

"Vorrichtung zur Wiedergabe von Isodensitätslinien auf dem Schirm einer Bildröhre"

Die Erfindung'betrifft eine Vorrichtung zum Wiedergeben von Isodeneitätalinien auf dem Schirm einer Bildröhre, welch· Vorrichtung einen Strahlungsdetektor zum Auffangen der Strahlungen der unterschiedlichen Teile des aufzunehmenden Bildes, eine Anzahl v_on Verstäriceretufen, denen das Auigangflsignal dieses Detektors zugeführt wird, eine Bildröhr· und einen Selektor enthält, der die wiederzugebenden Isodensitätslinie entsprechenden Dignal'inderungen selektiert und einer Steuerelektrode der Bildröhre zum Ändern der Helligkeit auf dem Schirm auführt

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In vielen Fällen iat es erwünscht, in einem bestimmten Bild ZtB. einem Röntgenbild oder einem radioaktiven Bild oder bei der Detektion eines Temperaturbildes Linien gleicher stärke, sogenannte Isodentitätalinien zu selektieren, insbesondere bei einem Temperaturbild, das Infrarotstrahlen aussendet, wo diese Linien Isothermen genannt werden» Im letzteren Falle ist der Strahlungsdetektor ein Infrarotdetektor, der in Reihenfolge die Strah-Il lungen der verschiedenen Teile des aufzunehmenden Bildes

durch opto-elektrieche oder opto-mechanische Abtastorgane abtastet und in elektrische Signale umwandelt·

Der Detektor ist gewöhnlich mit einer Bildröhre z.B. des Blektronenstrahltyps durch eine Reihe von Veretärkeretufen verbunden. Auf dem öchirm dieser Bohre, d. ^vren Ablenkmittel synchron mit den mit dem Detektor verbundenen Abtastmitteln gesteuert werden, wird ein Bild erzeugt, dessen hellste Teile den wärmsten Zonen des unter-

Buchten Feldes entsprechen, während die kältesten Teile

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des Felde· mit geringerer Helligkeit auf dem Schirm wiedergegeben werden.

Es können sehr groese Temperaturunterschiede zwischen den unterschiedlichen Peilen de» untersuohten Feldes auftreten. Um das Bild gut analysieren zu können, iet es erwünscht, gleichseitig alle der gleichen Beobachtung temperatür entsprechenden Bildpunkte lokalisieren 3U können, d.h. die isothermischen Kurven oder Zonen um

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diese Temperatur hervorzuheben und es ist gleichfalls erwünscht , diese Beobaohtungeteaiperätur nach Wunsch selektieren zu können«

In der französischen Patentschrift 1,442.817 (PHN 424) ist bereite beschrieben, solche Isothermen auf dem Schirm einer Elektronenstrahlröhre dadurch zu schreiben, dass einem Punkt der Reihe von Verstärkerstufen ein "hontro11signal" entnommen wird, das einem bestimmten Spannungspegel an diesem Punkt entspricht und dae der Bildröhre zugeführt wird, um due Helligkeit des auf dem Schirm wiedergegebenen Punktes momentan zu erhöhen. Die Isotherme erscheint dann in Form einer hellen Linie auf diesem Schirm. Die Wahl der Beobachtungstemperatur, der die so geschriebene Isotherme entspricht, gründet sich auf die iVahl des Spannungspegels, dem das Kontrollsignal entspricht.

Eine Vorrichtung dieser ^rt hat die nachfolgenden Nachteile: ·

Die Bahn der Isothermen kann durch Änderung der ((

Betriebsverh&ltnisse der dem Anzapfungspunkt deä Kontrollsignals vorangehenden Verstärkerstufen gestört werden, welche Änderungen insbesondere von hohen Amplituden der diesen Stufen zugeführten Signale zurückzuführen sind.

Das Rauschen des Detektors wird auf unerwünschte Weise vergröseert, wenn dip selektierte Beobachtuiigstemperatur einem Arbeitspunkt des Detektors entspricht,

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der vernaltnismässig weit von dem optimalen Arbeitspunkt entfernt ist, was eich auf die Genauigkeit der Bahn auswirkt.

Die vorliegende Erfindung behebt diese Nachteile in besonders einfacher Weise und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Selektor einen ersten Begrenzer enthält,

der ein erstes Signal liefert, dessen kinimalwert bei einem unteren au eelektfarexia. Pegel n. liegt und dessen Maximalwert bei einem oberen zu selektierenden Pegel η

des Eingangssignals liegt, wobei ein zweiter Begrenzer vorgesehen ist, der ein zweites Ausgangssignal liefert, dessen- liinimalwert bei dem oberen zu selektierenden Pegel η des Eingangssignal β liegt, wobei beide .ausgangs signale

in einer weiteren Stufe voneinander abgezogen werden, bevor sie der erwähnten Steuerelektrode der Bildröhre zugeführt werden.

Die Erfindung wird an Hand der schematisehen Figuren 1 bis 3 nachstehend näher erläutert.

Die Figuren zeigen lediglich die für ein gutes Verständnis der Erfindung notwendigen Einzelteile, die in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind*

l-'if-r. 1 zeigt echeraatisch eine Vorrichtung nach der Erfindung,

/ij. 2 zeigt ein Schaltbild eines Polarisationsre^lers.

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Fig. 3 zeigt die Signaländerungen als Funktion der Zeit. ■ ' '

Pig. 4 zeigt eine mögliche Ausführungsforin eines Pegelselektors nach Pig. 1 und ·

Fig. 5 zeigt eine zweite mögliche Ausführungsform eines solchen Selektors.

Fig. 1 zeigt einen Punktdetektor 2 z.B. eine

photo-elektrische Zelle oder photo-leitende Zelle_f die *

durch ein opto-mechanisches Abtastsystem 4 die Strahlung F des zu untersuchenden Gegenstandes auffängt. Wenn ein l'emperaturbild aufgenommen werden soll, ist die Strahlung F eine Infrarotstrahlung und im Falle eines radioaktiven Bildes ist die Strahlung F radioaktive Strahlung. Da» System 4 wird durch den gleichen Kreie 5 gesteuert wie die Ablenkplatten 6 der Bildröhre 8y so dass wie bekannt der Synchronismus zwischen der Analyse des Gegenstandes und der des Bildes sichergestellt ist. Der Detektor 2 ist

mit einem Polarisationsregler 10 versehen, der parallel "

zu sich selber das Ganze der Kennlinie verschieben kann, welche die Änderung des Ausgangepegels dieses Detektors als Funktion der Belichtung darstellt. Wenn dieser Detektor eine photo»elektrische Zelle ist, kann dieser Regler einfach sin Sp«iseel«ia«nt mit regelbarer Spannung sein. Wenxi der Detektor tine photo-leitende Zelle ist» ißt dies nioht Biögliehf da Detektoren dieser Art optimale JSigensohafteu bei einem bestimmten Polarisationöstrom auf-

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weisen, der im allgemeinen zu hoch ist, um als Eingangereferenz dienen zu können. Ss ist somit nowendig, eine Differentialschaltung oder eine Kompensationsschaltung vorzusehen, wodurch die Ausgangssignaländerungen um einen festen Bezugspegel z.B. Null untergebracht werden können.

Die photo-leitenden Detektoren können z.B. in eine Aheatstonebche ^rücke nach Fig· 2 aufgenommen werden, die bei 12 mit einer stabilisierten Gleichspannung bei einem bestimmten «ert der eintreffenden otrahlung über einen einstellbaren Widerstand 14 eingespeist wird. Das Ausgangssignal wird' zwischen den Klemmen 16 und 1Θ entnommen.

Fig· 1 zeigt den nicht sättigbaren, linearen Verstärker 20 für alle möglichen Pegel des Ausgangseig-E£„8 des Detektors 2, einen veränderlichen Abschwächer 21, eine Reihe von Verstärkerstufen wie 22 und 24, z.B. Operationsverstärker, was bedeutet, dass sie eine hohe Verstärkung aufweisen und mit je einen Rückkoppelkreis versehen sind, der diese Verstärkung verringert und stabilisiert. Jeder der Stufen 22 und 24 geht eine bekannte Begrenzungsvorrichtung 26 und 28 alt Dioden voran, die das Eingangssignal des Verstärkers derart begrenzen, dass unabhängig von der Amplitude des Signals am Eingang der Begrenzungsvorrichtung die Sättigung des Verstärkers verhindert wird. Alle diesen Elemente passieren im Prinzip die aleichspannungskoaponente des Signals oder sie

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enthalten Gleichspannungs-Wiederherstellungseohaltungen»

Das so verstärkte und in der Amplitude begrenzte Signal erreicht den Selektor Ju, der zwischen zwei Spannungspegeln, einem unteren Pegel n. und einem oberen Pegel η . einen engeren Durchgang in bezug auf das Ausgangasignal des Detektors 2 bestimmt, als der Durchgangi der durch die Begrenzungsvorrichtung 28 bestimmt wird und der an sich enger ist als der Durchgang, der durch die vorangehenden Begrenzungsvorrichtungen 26 bestimmt wird. Die Möglichkeit liegt vor, die Begrenzungsvorrichtungen 26 und 28 wegzulassen, indem der Selektor 30 vor der Verstärkerstufe 22 angebracht wird. Eine elektronisch Selek- ' tion von Spannungspegeln lässt sich jedoch leichter nach Verstärkung der Signale vollführen als auf niedrigen-Pegeln. Die hier gewählte Vorrichtung ermöglicht aussefdem, zur Regelung der Breite des selektierten Pegeldurchgangs eine Änderung der Verstärkung des Verstärkerkreises statt einer weniger bequemen .änderung der selektierten Pegel n. f

und η durchzuführen. Diese Verstärkungsänderung· wird

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durch den Abschwächer 21 erhalten, mittels dessen die Breite des beibehaltenen Temperaturintervalles geregelt werden kann und der in Werten der Temperaturabweichungen geeicht werden kann. Die mittlere ßeobachtungstemperatur wird durch 'ien -Polaris? tionsregler "Iu geregelt, der in l'emperatureinheiten geeicht werden Kann.-. Die Aus^angssignale des Detet lure zuifi Schreiben der Isothermen und die somit

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bei 30 selektiert werden, werden somit um einen zeitlich konstanten Pegel verteilt, wodurch, wenn bei dem Bau des Gerätes dieser Pegel gleich dem Pegel gewählt wird, bei dem das Signal-Rauschverhältniβ des Detektors optimal ist, der Einfluss des !tauschenβ auf die Bahn der Isothermen unabhängig von der mittleren Beobachtungstemperatur auf ein liindeetmass herabgesetzt werden "kann.

Der Selektor 30 kann die in r'ig. 4 dargestellte

ψ Ausführungsform haben. Die Figur zeigt eine erste Gxeich-

spannungsquelle 42, die eine zu Jiirde positive Gleichspannung entsprechend dem unteren zu selektierenden Spannungspegel n. liefert. Die Quelle 42 ist über einen Widerstand

45 mit der Kathode einer ersten Diode D. verbunden, deren Anode über öinen Eingangswiderstand 44 an die mit dem Verstärker 24 verbundene Eingangsklemme 45 angeschlossen ist. Die Kathode der Diode D₁ ist über einen Ausgangswiderstand

46 mit Erde verbunden und ist auaserdem über die mit 32* bezeichnete Ausgangsklemme an einen ersten Eingang der Verstärker- und üddierstufe 32 angeschlossen. Die Anode der Diode D. ist ferner mit der Anode einer zweiten Diode Dp verbunden, deren Kathode an eine zweite Gleichspannungequelle 47 angeschlossen ist, die eine zu Erde positive Gleichspannung liefert, die dem oberen zu selektierenden Pegel η entspricnt.

Ferner ist die quelle 47 über einen Widerstand 48 »it der Kathode einer dritten Diode D. verbunden, deren

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Anode über einen weiteren Bingangawideratand 50 an die üingangeklemme 45 angeschlossen igt-» Die Kathode der Mod« D_ ist über den Widerstand 49 «Bit Erde verbunden und ist ausserdem über die mit 40" bezeichnete Auegangsklerame an einen üiingang der Umkehr β tuf e 40 angeschlossen. ·

Me Wirkungsweise des äelektors 30 ist folgende| So lange das Eingangssignal T von dem Verstärker 24 nach Fig. 3* unterhalb des Pegels n. liegt, sind die drei Bioden D₁, J)₂ und D, gesperrt. Das Signal d,9T Klemme 32' in Fig. 4 nimmt somit den Pegel n. und die Klemme 40* nimmt den feg«! η an. Uebersteigt zum Zeitpunkt t, das Eingangssignal V den Pegel n_it aber unterschreitet den Pegel η (Zeitspanne t, bis t₂), so wird die Diode IL leitend, aber die Dioden Dp und D, sind nach wir vor gesperrt. Das Signal an der Klemme 32* folgt somit dem Eingangssignal

V und nimmt in der Zeitspanne t.. - t₂ die in Fig. 3b dargestellte Form an« Ueberschreitet das Eingangssignal

V den Pegel η (zum Zeitpunkt t,)» so werden auaserdem die Dioden D₂ und D, leitend. Da die Kathode der Mod« D₂ direkt an die Quelle 47 angeschlossen ist, bleibt die Spannung-an der Klemme 32' auf dem Pegel η beibehalten, so dass das Signal an der Klemme 32 in der Zeitspanne t, - t, die in Fig. 3b dargestellte" Gestalt hat.

/lusserdem wird in der Zeitspanne t„ - t, das M^-nul fu iT Klemte40· dem'Eingangssignal folgen. Daa iaL an der ' Klemm« 40'■ -wird in der. UidcehiMtufe

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40 in der Phase umgekehrt und im Verstärker 38 verstärkt und hat dann die in Fig. 3c dargestellte Gestalt.

Nach dem Zeitfunkt t, werden die Dioden D₉ und D, wieder gesperrt. Infolgedessen nimmt das Signal an der Klemme 4O¹ den Wert n₈ an und das Signal an der Klemme 32' folgt dem Eingangssignal. Nach dem Zeitpunkt t, wird auch

die Diode D₁ wieder gesperrt und nimmt das Signal an der Klemme 52' den Wert n. an.

Bei geschlossenem Schalter 36 und geöffnetem Schalter 41 erscheinen an den an sie angeschlossenen Eingängen des Verstärkers und Addierstufβ 32 die Signale nach den Fig. 3b bzw· 3c. Diese Signale werden addiert und an dem Ausgang der Stufe 32 erscheint dann das Signal nach Fig. 3d. Es soll darauf geachtet werden (z.B. durch Blockierschaltungen am Verstärker 52) dass die Pegel η

(nach den Figuren 3b und 3e) gleich bleiben. Es ist notwendig, da die beiden Signale über verschiedene Wege den Verstärker 32 erreichen, wobei der Pegel n_g des Signals nach Fig. 3b sich in bezug auf den Pegel η des Signals nach Fig. 5c verschieben kann,

Obgleich in der Ausführungeform nach Fig. 4 ein sehr einfacher und effektiv wirksamer Selektor 3^ beschrieben ist, lussen sich selbstverständlich auch andere Ausführungaformen verwenden. Es kann a.B. der erste Begrenzer als limit te rf olger ausgebildet sein, dessen Emitter über einan üp^iinungsteiler uuf den legel n. und dessen kollektor

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auf den Pegel η eingestellt sind. i)er zweite Begrenzer s

kann auch ein Transietor sein, dessen Emitter an einen üpannungspegel η angeschlossen ist, während das Ausgangesignal dem Kollektor entnommen wird. Dieser zweite Transistor bringt ausserdem die Umkehrung mit sich, so dass die Stufe 40 und gegebenenfalls die Stufe 38 wegfallen können. Eine solche Ausführungsfοrm ist beispielsweise in Fig. 5 dargestellt. Das Ausgangssignal wird der ^steuerelektrode 34 ζ·Β, dem Wehnelt Zylinder zugeführt, "

welche die Helligkeit des auf dem Schirm der Röhre 8 wiedergegebenen Bildes steuert. Auf diesem Schirm ist bei geöffnetem Schalter 4 ^ das .rfi.ld der Punkte des Gegenstandes mit einer Temperatur unterhalb des Beobachtungstemperaturintervalles dunkel, das Bild der Punkte mit einer Temperatur innerhalb dieses Intervalles ist veränderlich und das Bild der Punkte mit einer Temperatur oberhalb dieses Intervalles ist sehr hell» Die gewählte Isotherme erscheint ■ mit mittlerer Helligkeit, λ

Wie in der älteren französischen Patentschrift 1.442.Θ17 besehrieben ist, ist es ausserdem erwünscht, das normale Videosignal auch auf dem Schirm der Bildröhre θ sichtbar zu machen. Dies wird dadurch erzielt, dass nicht nur der Schalter 36 sondern auch der Schalter 4I geschlossen werden. Das nicht verstärkte Videosignal wird dann im Verstärker 51 bis zum erwünschten Pegel verstärkt und dann in der Zählstufe 32 den Signalen nach den Fig. 3t» und 3c

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zugezählt, was tatsächlich eine Addition des Signals naoh Fig. 3d '-it dem unverstärkten Videosignal bedeutet. TateSohlich wird somit wieder ein impulsförmiges Signal (Fi£. 3d), das die Isotherme bzw. Isodeneitatalinie bestimmt, dem Videosignal zugezählt, so dass der Beobachter eine Iso· densitätslinie in dem normalen Bild sichtbar machen kann. Duroh Offnen des Schalters 41 kann lediglich die Ieodeneitätelinie sichtbar gemacht werden.

Obgleich vorstehend eine Vorrichtung beschrieben ist, die nur eine Isodensitätslinie sichtbar machen kann, können selbstverständlich durch Verdopplung oder Verdreifachung der Klemmen 21 bis )2 und 36 bis 40 mehrere Isoden· sitätslinien gleichzeitig siohtbar gemacht werden.

Ausserdem wird einleuchten, das obgleich die Schaltung nach Fig. 4 für ein positives Signal beschrieben ist, dies auch für ein egatives Signal gilt. Nur sollen dann die Polarität der quellen 42 und 47 sowie die Anschlüsse der Dioden D₁, Dp und D, umgekehrt werden.

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Claims

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Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Wiedergabe von Isodensitätsliaien auf dem Schirme einer Bildröhre, welche Vorrichtung einen Strahlungsdetektor zua Auffangen der Strahlungen der unterschiedlichen Teile dee aufzunehmenden Bildes, eine Anzahl von Verstärkerstufen, denen das Auegangssignal dieses Detektors zugeführt wird, eine Bildröhre und einen Selektor enthält, der die der wiederzugebenden Isodensi-

tätslinie entsprechenden Signaländerungen selektiert und '

einer Steuerelektrode der Bildröhre zum Andern der Helligkeit auf dem Sohirra mugeführt, dadurch gekennzeichnet, dass der Selektor einen ersten Begrenzer enthält, der ein erstes Signal liefert, dessen Minimalwert bei dem unteren zu selektierenden Pegel n^ liegt und dessen Maximalwert bei dem oberen zu selektierenden Pegel η des Eingangssignal liegt, wobei ein zweiter Begrenzer vorgesehen ist, der ein zweites Ausgangssignal liefert, dessen ILi-

niaalwert bei dem oberen zu selektierenden Pegel η des ä

Eingangssignal liegt und wobei die beiden Ausgangssignale in einer weiteren otufe von einander abgezogen werden bevor sie der Steuerelektrode der Bildröhre zugeiührt werden.

2. . Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichr.et, daas der erste Begrenzer des Selektor» lurch «i..e ;r.i.e und zwei tu Diode gebildet wird, nobei li.iü "^Λ !or 2ϋ£βΠ;;·-ί -.:;it··!.. ·. ign,. ^iV.tr »inpn ·: r ■ ■ . .

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gangswiderstand gleichartigen Elektroden beider Dioden zugeführt wird und die andere Elektrode der ersten Diode, die aueeerdem den Aufgang des ersten Begrenzere bildet» über eine Ausgangsimpedans auf den unteren zu selektierenden Pegel n. vorgespannt wird, während die andere Elektrode der zweiten Diode direst auf den oberen zu selektieren* den Pegel η vorgespannt wird, wobei der zweite Begrenzer durch eine dritte Diode gebildet wird, von der eine erste Elektrode, die den das Eingangssignal empfangenden Elektroden des ersten Begrenzers entspricht, das Eingang·signal über einen zweiten Eingangewiderstand erhält, während die andere Elektrode der dritten Diode, die gleichzeitig den Auegang des zweiten Begrenzers bildet, über eine

Ausgangsiapedanz auf den oberen zu selektierenden Pegel

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α Torgespannt wird* . ' 3· Vorriohtung naoh Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Auegangeimpedanz des ersten Begrenzers duroh zwei Widerstände gebildet wird, von denen je ein Ende mit der anderen Elektrode der ersten Diode verbunden ist, wobei ein Widerstand zu einer Klemme und der. andere au der anderen Klemme einer uleiohepannungsquelle führt, welche die Vorspannung für den unteren zu selektierenden Pegel n. liefert, wobei die Ausgangeimpedanz des zweiten Begrenzers ebenfalls aus zwei Hderständen besteht, von denen je ein Ende mit der anderen Elektrode der dritten Diode verbunden ist, während * i η »Vi4i-rßtajid 'iiea

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teren zwei zu einer Klemme und der andere zu der anderen Klemme einer zweiten Gleichspannungsquelle führen, welche die Vorspannung für den oberen zu selektierenden Pegel η liefert, während die eine Klemme der zweiten Gleichspannungsquelle aueserdem direkt mit der anderen Elektrode der zweiten Diode verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Gesuatveretärkung der dem Selektor vorangehenden stufen regelbar ist, so dass eine veränderliche Amplitude des den dexe':tor entstammenden Signals erhalten werden kann.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Diodenabschneidevorrichtung die Verstärkerstufen vor Sättigung schützt, wobei eine Anzahl aufeinander folgender Verstärkerstufen durch je eine -solche abschneidevorrichtung geschützt werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sie in einen Schaltungekreis enthält: einen Detektor mit Polarieationevariator und Abtastmitte,l fur die Zufuhr an diesen der aufeinanderfolgenden Strahlungen von den unterschiedlichen Teilen des aufzunehmenden Bildes, einen nicht sättigbaren Verstärker für alle zu beobachtenden Temperaturen, einen regelbaren Abschwächer, eine Reihe von Verstärker3tufen, denen je eine Abschneidevorrichtung vorangeht, einen Selektor in Parallelschaltung mit einer Umkehrstufe mit einem Schalter zum Unterdrücken seiner

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Wirkung und eine bildröhre, deren Ablenkelement« synchron mit den erwähnten Abtastmitteln gesteuert werden. 7· Vorrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet» dass wenn der Detektor durch eine photo-leitende Zelle gebildet wird, der Variator durch eine tfheatstone'sehe

Brücke gebildet wird, die an den Klemmen einer ihrer Diagonalen eingespeist wird, während die andere Diagonale an den Klemmen das Ausgangesignal liefert, wobei zwei der " Zweige einen regelbaren Widerstand bzw. die erwähnte

Zelle enthalten.

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