DE1947598A1

DE1947598A1 - Vorrichtung zur Erzeugung bzw. zum Zusammenstellen eines Infrarotbilds

Info

Publication number: DE1947598A1
Application number: DE19691947598
Authority: DE
Inventors: De Jong Dipl-Ing Arie Nicolaas
Original assignee: Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Current assignee: Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Priority date: 1968-09-19
Filing date: 1969-09-19
Publication date: 1970-03-26
Also published as: US3775619A; DE1947598B2; FR2018396A1; DE1947598C3; NL6813387A; GB1287280A

Description

Nederlandse Organiaatie voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek ten
behoeve van de Rijksverdediging

Den Haag. Niederlande j g <j£p

Vorrichtung zur Erzeugung bzw. zum Zusammenstellen eines Infrarotbilds

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung bzw, zum Zusammenstellen eines Infrarotbilds, welche mit einem umlaufenden Reflexionskörper zum zeilenweisen Abtasten des Objekts, einem in der Nähe dieses Körpers angeordneten Detektor und einem mit der Abtastbewegung synchronisierten Reproduktion- bzw. Wiedergabesystem versehen ist.

Derartige Vorrichtungen sind unter der Bezeichnung Infrarotkamera* allgemein bekannt, wobei bei diesen bekannten Vorrichtungen ein Germaniumwürfel als Körper für die Abtastbewegung benutzt wird. Während der Abtastbewegung dreht sich der Germaniumwürfel um eine Welle, welche den Mittelpunkt zweier einander gegenüberliegender Ebenen des Würfels durchsetzt. Im Strahlengang vor dem Würfel befindet sich eine Linse, die eine Abbildung auf einem hinter dem Würfel angeordneten Wärmedetektor hervorruft. Durch Drehung des Würfels wird das auf dem Detektor erzeugte Bild längs einer linie bewegt oder es wird ein stehendes Bild auf den Detektor geworfen, welches der Abtastung einer Mnie im Sichtfeld der Kömera entspricht.

Diese bekannte Vorrichtung weist schwerwiegende Nachteile auf. Beispielsweise müssen weitreichende Vorsichtsmaßnah-

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men getroffen werden, um variable Strahlungsroflexionen zu verhindern. Derartige Reflexionen stammen unter anderem von der Streuung des Lichtstrahls her, wenn dieser den umlaufenden Würfel passiert, und beeinträchtigen die Abbildung auf dem Detektor. Außerdem bietet diese Vorrichtung keine einfache lösung zur Synchronisierung des Reprodukti ons syst ems mit der Abtastbewegung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere diese Nachteile des Bekannten zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch- gelöst, daß der umlaufende Körper eine Scheibe bzw. einen Zylinder mit mindestens fünf aneinanderstoßenden, auswärts reflektierenden, um seinen Umfang herum auf regelmäßige Abstände verteilten Prismen-Spiegeln aufweist. Ein über die Kanten bzw. Scheitel der Prismen-Spiegel auf dem Zylinderumfang-abgebildeter Detektor tastet mit einer Sägezahn-Bewegung eine Zeile ab, wobei der Strahl auf zwei unter einem rechten Winkel zueinander stehende Spiegelflächen geworfen wird· Sooft eine Kante eines Prismen-Spiegels des umlaufenden Körpers die Abbildung des Detektors direkt passiert, springt die Abtastung auf den Anfang der abzutastenden Zeile zurück, welche ihrerseits zwischen zwei Kanten bzw. Scheiteln abgetastet wird. Durch die erfindungsgemäße Verwendung dieses Körpers ist es möglich» mehr als einen Strahlungs-Detektor mittels eines linsen- oder Spiegel syst ems über die Seheitel bzw. Kanten der Prismen-Spiegel auf den Zylinderumfang zu richten bzw. abzubilden. Infolge dieser Anordnung können gleichzeitig so viele Zeilen im Sichtfeld der Vorrichtung abgetastet werden, wie Detektoren vorhanden sind. Eine einfache Konstruktion wird erfindungsgemäß ins-

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besondere erreicht, wenn dafür, gesorgt wird, daß die mechanische Welle der Scheibe bzw. des Körpers unter einem njöit genau 90° entsprechenden Winkel zur optischen Achse des Abbildungssystems der Strahlungs-Detektoren angeordnet ist. Vierm. die Konstruktion außerdem erfindungsgemäß so ausgelegt wird, daß mit Hilfe eines Linsen- oder Spiegelsystems ebensovlele Lampen mit punktförmiger Lichtquelle wie Detektoren über die Scheitel bzw. Kanten der Prismen-Spiegel auf den Zylinderumfang gerichtet bzw. abgebildet werden, so wird eine einfache und zuverlässige mechanische Synchronisation zwischen dem Aufnahme- und dem Wiedergabesystem erreicht. Zur Gewährleistung eines einfachen Auf baue sollte die mechanische Welle der Scheibe vorzugsweise nicht unter einem 90°—Winkel zur optischen Achse des Abbildungssystems der Punktlampen angeordnet sein. In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Abbildungssysteme der Detektoren und der Punktlampen an einem gegenüber der Scheibe bewegbaren Bügel montiert, welcher in einer die Achse der Scheibe durchsetzenden Ebene bewegbar ist, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, welche diese Bewegung mit einer Sägezahnbewegung vor sich gehen lassen.

Im folgenden ist die Erfindung in bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 eine Aufsicht auf eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Erfindung mit einem erfindungsgemäß vorgeschlagenen umlaufenden Körper mit acht Prismen-Spiegeln und einem Detektor, welcher auf die Kante bzw. den Scheitel eines dieser Prismen-Spiegel abgebildet wird,

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Fig. 2 eine Seitenansicht des umlaufenden Körpers gemäß !ig. 1 mit drei Detektoren zur gleichzeitigen Abtastung dreier paralleler Zeilen und mit drei Punktlampen des Wiedergabesystems, die mit den Detektoren synchronisiert sind, und

Pig. 3 eine schematische Darstellung eines Infrarot-Sichtgeräts mit den Merkmalen der Erfindung.

W In den Zeichnungen sind gleiche Teile jeweils mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.

Gemäß Pig. 1 ist eine Scheibe 1 mit acht prismenförmigen Spiegeln 2 bis 9 versehen, die sioh um eine Welle 10 herum in Richtung des in der Aufsicht eingezeichneten Pfeile 11 zu drehen vermögen. Ein Detektor D wird durch eine Linse

1₁ über die Kanten bzw. Scheitel 12 bis 19 der Spiegel 2

bis 9 auf den Zylinderumfang abgebildet. Ein Bild D unmittelbar vor dem Scheitel 12 ergibt ein virtuelles Bild D_y^·

Durch Drehen der Scheibe 1 in Richtung des Pfeils 11, bis das Bild D_Q unmittelbar auf den Scheitel 12 fällt, wird ein virtuelles Bild D^ erzeugt. Wenn die Scheibe 1 weitergedreht wird, bis das Bild D_Q unmittelbar vor der Kante bzw. Scheitel 13 liegt, so hat das virtuelle Bild D_y während dieser Bewegung der Scheibe 1 eine Strecke shron D^ bis D ₁ überstrichen. Folglich springt das virtuelle Bild

D von D « auf D..«. wenn sich eine Kante bzw. ein Scheitel ν vi v2^f

12 bis 19 an D₀ vorbeibewegt, und bewegt sich über die Strecke s vom'IL₂ zurück zu D^, wenn sich die Scheibe 1 über ein Segment zwischen den Scheiteln 12 bis 19 an Dq vorbeibewegt. Umgekehrt wird ein in dem durch den Winkel jc

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• in Pig. 1 angedeuteten Sichtfeld der Prismen-Spiegel (2 bis 9) befindliches Objekt durch einen punktförmigen Detektor D mit einer Sägezahn-Bewegung über eine Linie abgetastet. Wenn sich anschließend der Detektor langsam und ebenfalls mit Sägezahnbewegung parallel zur Welle 10 in einer die Welle 10 durchsetzenden Ebene bewegt, so wird das Objekt durch eine Anzahl paralleler Linien bzw. Zeilen senkrecht zur Richtung der Zeilenabtastung abgetastet.

Gemäß Fig. 2 sind Detektoren D₁ bis D_n über eine Linse L₁ auf eine Hippe bzw. ein Prisma 12 des umlaufenden Körpers bzw. der Scheibe 1 abgebildet} wobei die optische Achse des Abbildungssystems unter einem Winkel ß zur mechanischen Welle 10 des Körpers 1 steht. Zur Erzielung einwandfreier Synchronisation müssen Punktlampen K₁ bis K_n in der gleichen Stellung zum Körper 1 stehen wie die Detektoren D₁ bis D_n; zu diesem Zweck werden die Punktlampen über eine Linse Lg auf die Hippe bzw. das Prisma 12 des Körpers 1 abgebildet. Hierbei steht die optische Achse des Reproductions- bzw. Wiedergabesystems ebenfalls unter einem Winkel ß zur mechanischen Welle 10 der Scheibe bzw. des Körpers 1. Die Detektoren D₁ bis D bewirken eine Intensitätsmodulation der Punktlampen K₁ bis K_n über Verstärker V₁ bis V_n. Durch Anwendung einer Anzahl von Detektoren D₁ bis D_n, einer entsprechenden Anzahl von Verstärkern V₁ bis V_n und einer gleichen Anzahl von Punktlampen KL bis K_n kann eine von Zeilen eines abzutastenden Objekts gleichzeitig

wiedergegeben werden bzw. können alle für die gleichzeitige Abtastung des Objekts erforderlichen Zeilen wiedergegeben werden. Ia letztgenannten Pail ist es nicht erforderlich, die Detektoren D₁ bis D_n und die Punktlampen Xj bis K_n in einer durch die Welle 10 verlaufenden Ebene zu verschie-

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ben, so daß die Einrichtungen zur Abtastung in einer Richtung senkrecht zur Zeilenabtastung in Portfall kommen.

Pig. 3 zeigt die schematisehe Darstellung eines Infrarot-Sichtgeräts zur Wiedergabe von fünfundzwanzig Bildern je Sekunde. Die Welle 10 des umlaufenden Körpers 1 wird durch einen Motor 20 angetrieben. Eine mit dem Körper 1 verbundene Programmierscheibe 22 steuert einen Bügel 23 mit eiaer Sägezahnbewegung über eine mechanische Kupplung 21₉ d.h. sie bewirkt aufeinanderfolgende, langsame und gleichmäßige Bewegungen in Richtung des Pfeils a sowie schnelle und gleichmäßige Bewegungen in Richtung eines Pfeils b. Mit dem Bügel 23 sind Spiegel 25 - 28 verbunden« Ein durch eine Linse 29 gebündelter Infrarotstrahl B wird über einen Spiegel 24 auf den Körper 1 geworfen, welcher den Strahl über Spiegel 25 und 26 und eine Linse L- zum Detektor D reflektiert. Eine Punktlampe K wirft ihren Lichtstrahl über eine Linse Lp sowie Spiegel 27 und 28 auf den Körper 1, welcher das Licht über Spiegel 30 bis 35 und Linsen 36 bis 38 reflektiert. Der in das Auge 39 des Beobachters einfallende Lichtstrahl tritt über eine Okularlinse 38 aus. Zur elektrischen Synchronisation ist die Punktlampe K über einen Verstärker V mit dem Detektor D verbunden. Die Intensität der Punktlampe K, welche einen sichtbaren Lichtstrahl abgibt, stimmt demnach mit der Intensität des auf den Detektor einfallenden Infrarotlichts überein.

Zusammenfassend schafft die Erfindung mithin eine Vorrichtung zur Erzeugung bzw· zum Zusammenstellen eines Infrarotbilds, welche einen umlaufenden Körper zur Abtastung des abzubildenden Infrarot Objekts und zum Zusammenstellen des sichtbaren Bilds aufweist.

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Der umlaufende Körper weist dabei erfindungsgemäß eine Scheibe bzw. einen Zylinder mit mindestens fünf aneinanderstoßenden, auswärts reflektierenden, um seinen Umfang herum auf regelmäßige Abstände verteilten Prismen-Spiegeln auf.

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Claims

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Patentansprüche

Vorrichtung zur Erzeugung bzw. zum Zusammenstellen eines Infrarotbilds, mit einem umlaufenden, reflektierenden Körper zur zeilenweisen Abtastung eines Objekts, einem in der ITähe dieses Körpers angeordneten Detektor und einem mit der Abtastbewegung synchronisierten Eeproduktions- bzw» Wiedergabesystem, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Körper eine Scheibe bzw. einen Zylinder mit mindestens fünf aneinanderstoßenden, auswärts reflektierenden, um seinen Umfang herum auf regelmäßige Abstände verteilten Prismen-Spiegeln aufweist.

2ο Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Strahlungs-Detektor mit Hilfe eines Linsen- oder Spiegelsystems über die Kanten bzw. Scheitel der Prismen-Spiegel auf den Zylinderumfang abgebildet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Welle des umlaufenden Körpers unter einem anderen Winkel als einem solchen von 90° zu den optischen Achsen der Abbildungssysteme der Strahlungs-Detektoren steht.

4-. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Pünktlampe mit Hilfe eines Linsen- oder Spiegelsystems über die Kanten bzw. Scheitel der Prismen-Spiegel auf den Zylinder-Umfang abgebildet wird.

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— y _

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Welle der Scheibe bzwe des Körpers unter einem anderen Winkel als einem solchen von 90° zu den optischen Achsen der Abbildungssysteme der Punktlampen angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungssysteme der Detektoren und der Punktlampen auf einem gegenüber der Scheibe bzw. dem Körper bewegbaren Bügel montiert sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel in einer durch die Welle der Scheibe bzw. des Körpers verlaufenden Ebene bewegbar ist und daß Einrichtungen vorgesehen sind, welche diese Bewegung in eine Sägezahnbewegung umwandeln.

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