DE1762927A1 - Vorrichtung zur Wiedergabe von Isodensitaetslinien auf dem Schirm einer Bildroehre - Google Patents
Vorrichtung zur Wiedergabe von Isodensitaetslinien auf dem Schirm einer BildroehreInfo
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Description
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 von 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
0098S2/0922
BAD
PHK 2869
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-
W
■ ' ι ■
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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" PHH 2869
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<nisse 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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BAD
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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 Zellef 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
S :
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.
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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PHH 286?
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 nit 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 ng 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 (1)
- PHM 2869Patentansprüche1. 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 äEingangssignal 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 ■ ■ . .FHIi 2869gangswiderstand 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 eineAusgangsiapedanz auf den oberen zu selektierenden Pegeli ■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 'iieaBAO OHKiiNALΡΗίιteren 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 seiner009852/0922PHN 2Θ69Wirkung 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'seheBrücke 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 erwähnteZelle enthalten.BAD ORIGINAL009852/0922Leerseite
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