DE1814642C - Warmeoptische Abbildungseinrich tung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine wärmeoptische Abbildungseinrichtung, bestehend aus ^iner Kamera mit Abtastmittein zum punktweiren Abtasten des Gesichtsfeldes de; Kamera und zum Lenken der von jedem Punkt empfangenen Infrarotstrahlung auf einen Empfänger, der ein in seiner Stärke entsprechend der Intensität der empfangenen Strahlung variierendes "'ideosignal erzeugt, aus einer Kathodenstrahlbildröhre mit Ablenkspannungsgeneratoren zum Erzeugen von die Bildfläche synchron mit der ^Abtasteinrichtung der Kamera bestreichenden Zeilenbahnen des Elektronenstrahles, und aus Signalübertragungseinrichtungen mit Verstärkern zum Obertragen der Videosignale vom Detektor zur Intensitätssteuereinrichtung der Röhre. Man erhält hierbei auf dem Schirm der Bildröhre ein in gleicher Weise wie bei einem Fernsehbild erzeugtes Bild, wobei die Lichtintensitättii von verschiedenen Bildteilen von der Temperatur der entsprechenden Teile des abgebildeten Objekts abhängen. Das Bild kann somit als ein thermisches Bild oder wärmeoptisches Bild des Objekts bezeichnet werden.

Die Signalübertragungseinrichtungen zwischen dem Detektor und der Intensitätssteuereinrichtung der Bildröhre bestehen aus einem Videoverstärker, dessen Ausgangsspannung sich im wesentlichen in gleicher Weise wie die Eingangsspannung ändert, so daß auf dem Schirm dei Bildröhre ein sogenanntes normales thermisches Bild erzeugt wird bei dem die Lichtintensität in jedem Bildpnnkt um so größer ist, je größer die Temperatur des entsprechenden Objektpunktes ist. Hierdurch wird ein thermisches Bild erhalten, in welchem die Intensitätsverteilung ziemlich genau der Temperaturverteilung auf der Oberfläche des abgebildeten Objekts entspricht.

Es ist bekannt, einer derartigen Einrichtung zusätzlich zu dem erwähnten Signalübertragungskanal mit einem normalen Videoverstärker mindestens einen zusätzlichen Signalübertragungskanal zwischen dem Detektor und der Intensitätssteuereinrichtung der Bildröhre hinzuzufügen. Dieser zusätzliche Übertragungskanal, der wahlweise parallel zu dem normalen Übertragungskanal geschaltet werden kann, enthält Einrichtungen zum Übertragen und verstärken nur solche Signale, deren Amplitude innerhalb vorbestimmter Grenzen liegt, die den Grenzen eines bestimmten Temperaturintervalls entsprechen, welches sehr klein sein kann. Zu diesem Zweck enthält der zusätzliche Übertragungskanal amplitudengesteuerte Einrichtungen, die so angeordnet sind, daß ein Ausgangssignal von diesem Kanal nur dann geliefert wird, wenn die Amplitude des Eingangssignals zwischen den genannten vorbestimmten Grenzen liegt. Dieses Ausgangssignal wird zusammen mit dem Ausgangssignal vom normalen Übertragungskanal der Intensitätssteuereinrichtung der Bildröhre zugeführt. Die Verstärkung des amplitudenempfindlichen Verstärkers ist so gewählt, daß die Ausgangssignale von diesem Verstärker eine stark erhöhte L ichtintensität in den entsprechendfn Punkten des Bildschirmes erzeugen, so daß diejenigen Bereiche des Objekts, die eine Temperatur innerhalb des genannten Intervalls haben, auf dem thermischen Bild mit größerer Helligkeit erscheinen als Bereiche mit außerhalb des genannten Intervalls liegenden Temperaturen.

In der folgenden Beschreibung; werden das genannte Temperaturintervall sowie das Intervall /wischen den entsprechenden Signalamplituden und auch die entsprechenden Bereiche auf dem Bild als »das thermische Band« bezeichnet.

Die amplitudenge Heuerte Einrichtung in dem Übertragungskanal für das thermische Band ist einstellbar, so daß die Lage des thermischen Bandes innerhalb des gesamten Temperaturbereiches verändert werden kann. Die Einstellmittel zum Einstellen der Lage des thermischen Bandes können kalibriert werden, so daß es möglich ist, Temperaturdifferenzen zwischen zwei getrennten Punkten oder Bereichen des Objekts zu messen.

Die bisher bekannten Einrichtungen zum Erzeugen eines thermischen Bandes in einer wärmeoptischen Abbildungseinrichtung dieser Art weisen bestimmte

Nachteile auf. So kann es vorkommen, daß Signale, die Temperaturen außerhalb des thermischen Bandes entsprechen, so stark sind, daß sie Punkte oder Flächen auf dem Bild erzeugen, die etwa dieselbe Helligkeit wie das thermische Band haben. En diesem

Fa!! ist es schwierig oder unmöglich, diese Punkte oder Flächen von den Punkten oder Flächen zu unterscheiden, die in das thermische Band fallen. Es ist möglich, diesen Nachteil dadurch zu beseitigen, daß man die K-Iligkeit des normalen thermischen

Bildes durch mit dem normalen Videoverstärker verbundene Einstellmittel reduziert. Dies führt jedoch dazu, daß nur die wärmsten Bereiche des Objekts klar auf dem thermischen Bild erscheinen, 50 daß es schwierig ist, die verschiedenen Bereiche cez Bildes

zu identifizieren. Es ^:st erwünscht, daß das thermische Band immer dieselbe Helligkeit hat, unabhängig von der Lage des thermischen Bandes innerhalb des gesamten Temperaturbereiches. Bei den bekannten Einrichtungen num Erzeugen des thermischen Bandes werden jedoch die Signale aus dem Ubertragungskanal für das thermische Band zu den Signalen von dem normalen Übertragungskanal addiert, so daß die Helligkeit des thermischen Bandes auf dem thermischen Bild von der absoluten Temperatur der entsprechenden Bereiche des Objekts abhängig wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu beseitigen. Die Erfindung bezieht Mch deshalb im besonderen auf eine wärmeoptische Abbildungseinrichtung der eingangs genannten Art, welche einen ersten Übertragungskanal zum übertragen von Videosignalen vom Detektor zur Intenskätssteuereinrichtung der Bildröhre mit einem Videoverstärker zum Erzeugen eines im wesentlichen in gleicherweise wie das Eingangssignal variierenden Ausgangssignals sowie einen zveiten Übertragungskanal aufweist, der wahlweise parallel zum ersten Übertragungskanal einschaltbar ist und Einrichtungen zum Übertragen und Verstärken nur der Signale enthält, deren Niveau innerhalb vorbestimmter Grenzen liegt. Gemäß der Erfindung ist bei einer derartigen Einrichtung außerdem eine Begrenzungseinrichtung vorgesehen, welche gleichzeitig mit dem zweiten Ubertragungskanal an den ersten Übertragungskanal anschließbar ist und das Ausgangssignal des ersten Übertragungskanals auf einen Maximalwert begrenz·, der unterhalb dem Niveau des Ausgangssignals vom zweiten Ubertragungskanal liegt, wobei ferner der erste Übertragungskanal mit Schalteinrichtungen versehen ist, die von den Ausgangssignalen des zweiten Übertragungskanals derart gesteuert sind, daß der erste Übertragungskanal blockiert ist, wenn ein Ausgangssignal vom zweiten Ubertragungskanal erscheint.

Durch diese Einrichtung wird bewirkt, daß das

thermische Band immer mit einer größeren Helligkeit als die übrigen Teile des normalen Wärmebiides erscheint. Auch hat das thermische Band immer dieselbe Helligkeit, da der normale Übertraguneskanal blockiert ist, wenn Signale für das thermische Band erscheinen, so daß die Signale für das thermische Band immer allein der Intensitätssteuereinrichtung der Bildröhre zugeführt werden. Hierbei ist angenommen, daß die Ausgangssignale aus dem Ubertragungskanai für das thermische Band eine konsin π te Amplitude haben, unabhängig von der Lage des thermischen Bandes innerhalb des gesamten Temperaturbereiches.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

f- i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung;

F i g. 2 zeigt Kurven der Signalspannung als Funkln η der Zeit an drei verschiedenen Punkten der Spaltung nach F i g. 1;

F ι g. 3 zeigt ein Schaltbild für eine Ausführunss-I· rm der Begrenzungs- und Blockiereinrichtung "in (] -τ erfindungsgemäßen Einrichtung.

In den Figuren sind nur diejenigen Teile der Ge-•. «!einrichtung wiedergegeben, die für das Verstandrder Erfindung erforderlich sind.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung ist der ' walkt 1 mit dem Ausgang eines Vorverstärkers ver-1 .nden. dessen Eingang an den Detektor angeschlos-'. η ist. Der Punkt 6 ist mit der Intensitätssteuereini.hlung einer Bildröhre verbunden. Der Übenrav iügskanal für das normale Videosignal enthält .■■isätzlich zu dem genannten (nicht dargestellten) Vorverstärker die Zwischenverstärkerstufen 2 und 3. Der Ausgang der Verstärkungsstufe 3 ist mit einem Veehselschalter4 verbunden, mit dem der Verstärkoiausgang wahlweise an eine Begrenzerschaltung 9 1 der direkt dem Eingang einer Torschaltung zugeiihrt werden kann. Der Ausgang von der Torschal-King 5 ist mit dem Punkt 6 verbunden, d. h. mit der !lUensitätssteuereinrichtung der Bildröhre. Der Eingang des Übertragungskanals für das thermische Band ist an den Ausgang der Verstärkungsstufe 2 angeschlossen. Dieser Übertra^ungskanal enthält die genannten amplitudengesteuerten Einrichtungen sowie Verstärkungs- und Begrenzerschaltungen. MIe diese Einrichtungen können in an sich bekannter Weise ausgebildet sein und sind daher in Fig. 1 nur gemeinsam durch den Block 7 symbolisiert. Wenn das Niveau des Eingangssignals innerhalb der vorbestimmten Grenzen liegt, erscheinen am Ausgang der Einheit 7 impulse von gleicher Amplitude. Der Ausgang der Einheit 7 ist mit einem Schalter 8 verbunden. Wenn der Schalter 8 in der voll gezeichneten Stellung ist, verbindet er den Ausgang der Einheit 7 direkt mit dem Punkt 6 und ferner mit einem Steuersignaleingang der Torschaltung 5. Wenn sich der Schalter in der strichpunktiert gezeichneten Stellung befindet, ist der Übertragungskanal für das thermische Band unterbrochen und außer Betrieb gesetzt. Die Schalter 4 und 8 werden mittels eines gemeinsamen Bedienungsknopfes betätigt.

Wenn die Schalter 4 und 8 sich in der voll gezeichneten Stellung befinden, erscheinen Impulse, die das !hermische Band repräsentieren, am Punkt A in Fig. 1. Diese Impulse sind in der Kurve A in Fig. 2 dargestellt. Gleichzeitig erscheint eine Spannung am Punkt B, welche durch den voll ausgezogenen Teil der Kurve B in F i g. 2 dargestellt ist. Diese Spannung ist das normale Videosignal, jedoch begrenzt durch die Begrenzerschaltung 9, so daß es nicht über ein bestimmtes, in F i«. 2 mit V bezeichnetes Niveau hinausgehen kann. Würde sich der Schalter 4 in der strichpunktiert gezeichneten Stellung befinden, dann wäre die Begrenzerschaltung außer Betrieb gesetzt, und die Spannung am Punkt B könnte größer sein als das Niveau V, wie in Fig. 2 durch die strichpunktierten Linien angedeutet.

Die Impulse A aus dem Übertragungskanal für das thermische Band betätigen das Tor 5, so daß dieses während der Dauer jedes Impulses A geschlossen ist. Das normale Videosignal B (Fig. 2) kann dann nicht durch das Tor 5 hindurchgehen, so daß die Intensitätssteuereinrichtung der Bildröhre, die an den Punkt 6 angeschlossen ist. dann nur durch die Impulse A beeinflußt wird. Der Verlauf der Spannung am Punkt C in F i g. 1 entspricht dann der voll ausgezogenen Kurve C in ; g. 2. Die Spannungsdifferenz AV zwischen dem Peg-renzungsniveau V des Videosignals und der Amplitude der Pulse A wird so groß gemacht, daß das thermische Band auf dem Bildschirm deutlich von den anderen Teilen des Bi.des unterscheidbar ist.

Fig. 3 zeigt im einzelnen eine einfache Ausführungsform der Schaltungen zum Begrenzer, und Blockieren des Videosignals, wenn das thermische Band benutzt wird. Das normale Videosignal wird über eine Leitung 25 der Basis eines Transistors 10 zugeführt. Das Ausgangssignal von diesem Transistor wird von dem gemeinsamen Punkt zwischen zwei Widerständen 11 und 12 abgegriffen, welche einen Spannungsteiler bilden und in Serie mit dem Emitter des Transistors 10 liegen. Von hier aus wird das Signal über einen Gleichrichter IS zur Basis eines zweiten Transistors 16 geführt, und von diesem Transistor gelangt das Signal über die Leitung 18 zur Intensitätssteuerelektrode der Bildröhre. Eine Zener-Diode 13 in Serie mit einem Schalter 14 liegt parallel zu dem Widerstand 12. Wenn der Schalter 14 geschlossen Ut, kann die Spannung Vl am gemeinsamen Punkt der Widerstände !1 und 12 nicht über einen bestimmten Punkt hinausgehen, die durch die Zenerspannung der Diode 13 bestimmt ist.

Der in den Emitterkreis des Transistors 16 geschaltete Widerstand 17 bildet zusammen mit dem Widerstand 22 einen Spannungsteiler in Serie mit einem dritten Transistor 21. Die Basis des Transistors 21 ist mittels eines Schalters 20 an eine Leitung 19 inschließbar, die zur Ausgangsklemme des übertragungskanals für das thermische Band führt. Wenn der Schalter 20 geschlossen ist und Impulse (A in Fig. 2) der Basis des Transistors 21 aus der Leitung 19 zugeführt werden, erscheint eine entsprechende Spannung V 2 an dem gemeinsamen Punkt zwischen den Widerständen 22 und 17. Die Widerstandswerte der Widerstände 11, 12 und 22, 17 sind so gewählt, daß die Spannung Vl größer ist, als der Maximalwert der Spannung V1 werden kann, wenn der Transistor 16 leitend ist. Der Schalter 14 wird gleichzeitig mit dem Schalter 20 geschlossen. Die Spannung V\ kann dann höchstens gleich der Zenerspannung der Diode 13 sein. Da Vl größer ist als VX, wird der Transistor 16 jedesmal dann gesperrt, wenn ein Impuls in der Leitung 19 erscheint, und in diesem Fall kann das Signal VX nicht in die Leitung 18 gelangen.

Die erforderliche Betriebsgleichspannung für die

Transistoren in der in Fig. 3 gezeigten Schaltung wird über die Leitungen 23, 24 zugeführt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Wärmeoptische Abbildungseinrichtung, bestehend aus einer Kamera mit Abtastmitteln zum punktweisen Abtasten des Gesichtsfeldes der Kamera und zum Lenken der von jedem Punkt empfangenen Infrarotstrahlung auf einen Empfänger, der ein in seiner Stärke entsprechend der Intensität der empfangenen Strahlung variierendes Videosignal erzeugt, aus einer Kathcdenstrahlbildröhre mit Ablenkspannungsgeneratoren zum Erzeugen von die Bildfläche synchron mit der Abtasteinrichtung der Kamera bestreichenden Zeilenbahnen des Elektronenstrahles, aus einem ersten Übertragungskanal zum Übertragen der Videosignale vom Detektor zur Intensitätssteuer- «» einrichtung der Bildröhre mit einem Videoverstärker zum Erzeugen eines im wesentlichen in gleicher Weise wie das Eingangssignal variierenden Ausgangssignals, und aus einem zweiten Übertragungskanal, der wahlweise parallel zum es ersten Übertragungskanal schaltbar ist und Einrichtungen zum Übertragen und Verstärken nu der Signale enthält, deren Niveau innerhalb vor bestimmter Grenzen liegt, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Begrenzungseinrichtung (9 vorgesehen ist, die gleichzeitig mit dem zweiter Übertragungskanal an den ersten Übertragung* kanal anschließbar ist und das Ausgangssigna des ersten Übertragungskanals auf einen Maximal wert begrenzt, der unter dem Niveau des Aus gangssignals vom zweiten Übertragungskana liegt, und daß der erste Übertragungskanal mi Schalteinrichtungen (5) versehen ist, die von der Ausgangssignalen des zweiten Übertragungs kanals derart gesteuert sind, daß der erste Über tragungskanal blockiert ist, wenn ein Ausgangs signal vom zweiten Übertragungskanal erscheint

2. Einrichtungen nach Anspruch 1, dadurcr gekennzeichnet, daß die Begrenzungseinrichtung (9) eine Zenerdiode (13) aufweist, die zwischer die Ausgangsklemmen einer Verstärkungsstufe irr ersten Übertragungskana] schaltbar ist.

3. Einrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (9) au; einer normalerweise offenen Torschaltung besteht, die durch Ausgangssignale aus dem zweiter Übertragungskanal sperrbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen