DE2261526A1

DE2261526A1 - SCAN ARRANGEMENT FOR NAVIGATION AID

Info

Publication number: DE2261526A1
Application number: DE19722261526
Authority: DE
Inventors: Joseph Henry Keahey; Thomas Richard Patrick
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1971-12-17
Filing date: 1972-12-15
Publication date: 1973-06-28
Also published as: FR2163746A1; JPS4868000A; FR2163746B1; GB1417176A

Description

TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED
13500 North Central Expressway
Dallas, Texas, V. St.A.TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED
13500 North Central Expressway
Dallas, Texas, V. St.A.

Abtastanordnung zur NavigationshilfeScanning arrangement for navigation aid

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Abtastanordnung und insbesondere auf eine Infrarotabtastanordnung für die Verwendung als Navigationshilfe für Fahrzeuge bei schlechten ■Sichtverhältnissen. ."""The invention relates to an optical scanning arrangement and, more particularly, to an infrared scanning arrangement for the Use as a navigation aid for vehicles in bad conditions ■ visibility. . "" "

Bekannte Navigationshilfen .zur Verwendung bei schlechteniSichtverhältnissen waren in erster Linie auf Funkfeuer und Radarsysteme beschränkt. Diese Systeme sind im allgemeinen darauf beschränkt, eine Kursinformation von Merkmalen des Geländes zu liefern, über die das Fahrzeug gelenkt werden soll. Diese Eigenschaften verhindern im allgemeinen die Anwendung dieser Systeme beispielsweise beim Landen von Flugzeugen bei einer nahe bei Null liegenden. Sichtweite, da diese Systeme keine angemessene Höheninformation in Bezug auf die Eigenschaften des Geländes liefern. Beispielsweise liefern diese Systeme gewöhnlich, keine' Höheninformation für Gebäude oder andere Hindernisse, die in der Bahn des Flugzeugs liegen können. Außerdem erfordern viele dieser Systeme die Anbringung von Einrichtungen sowohl am BodenKnown navigation aids for use in poor visibility conditions were primarily limited to radio beacons and radar systems. These systems are in general limited to providing heading information of features of the terrain over which the vehicle is being steered shall be. These properties generally prevent the application of these systems to, for example, landing aircraft near zero. Visibility, as these systems do not provide adequate altitude information deliver in terms of the characteristics of the site. For example these systems usually provide 'no' altitude information for buildings or other obstacles that may lie in the path of the aircraft. Also require many of these systems require the installation of facilities both on the ground

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als auch im Flugzeug. Dieses Merkmal macht es schwierig, diese Systeme an entfernten Orten aufzustellen. Im Gegensatz dazu liefert die nach der Erfindung ausgebildete Abtastanordnung ein Bild des Geländes, das die richtige Höhen- und Winkelinformation aller sichtbaren Merkmale des Geländes in einem im Weg des Fahrzeugs liegenden Bereich liefert. Dieses Bild wird von einem 'Infrarotabtaster erzeugt, der das Gelände in der Bahn des Fahrzeugs abtastet und ein Bild erzeugt,das eine Reproduktion der Geländemerkmale darstellt. Diese Reproduktion des Geländes wird auf einen Schirm projiziert, der vom Fahrer des Fahrzeugs betrachtet werden kann.as well as on the plane. This feature makes it difficult to set up these systems in remote locations. In contrast for this purpose, the scanning arrangement designed according to the invention provides an image of the terrain that has the correct elevation and angle information of all visible features of the site supplies in an area lying in the path of the vehicle. This image is generated by an 'infrared scanner, the the terrain in the path of the vehicle is scanned and entered Generates an image that is a reproduction of the terrain features. This reproduction of the site is based on projects a screen that can be viewed by the driver of the vehicle.

Mit Hilfe der Erfindung soll also eine Abtastanordnung geschaffen werden, die als Navigationshilfe für ein Fahrzeug bei schlechten Sichtverhältnisser dient. Außerdem soll mit Hilfe der Erfindung eine Abtastanordnung geschaffen werden, die es gestattet mit einem Flugzeug beinahe bei Null liegenden Sichtweiten zu fliegen. Die von der Erfindung zu schaffende Abtastanordnung ist eine passive Anordnung, die den Betrieb von Fahrzeugen bei schlechten Sichtbedingungen ermöglicht. Mit Hilfe der von der Erfindung zu schaffenden Abtastanordnung kann ein interessierendes Gebiet in zwei Teilen so abgetastet werden, daß Signale entstehen, aus denen ein zusammengesetztes Bild der zu betrachtenden Szene erzeugt werden kann. Die mit Hilfe der Erfindung zu schaffende Abtastanordnung tastet das Gelände längs der Bahn eines Fahrzeugs ab, und sie erzeugt ein Bild dieses Geländes. Ferner soll mit Hilfe der Erfindung eine Abtastanordnung geschaffen werden, mit der ein interessierendes Gebiet in einem Teil abgetastet werden kann, damit Signale entstehen, aus denen ein Bild der zu betrachtenden Szene erzeugt werden kann.With the help of the invention, a scanning arrangement is intended be created, which serves as a navigation aid for a vehicle in poor visibility. Also should With the help of the invention, a scanning arrangement can be created which almost allows it with an airplane to fly at zero visibility. The scanning arrangement to be provided by the invention is a passive arrangement that enables vehicles to operate in poor visibility conditions. With help the scanning arrangement to be created by the invention an area of interest can be scanned in two parts so that signals arise from which a composite Image of the scene to be viewed can be generated. The scanning arrangement to be created with the aid of the invention scans the terrain along the path of a vehicle, and it creates an image of that terrain. Furthermore should With the help of the invention a scanning arrangement can be created, with which a region of interest in a part can be scanned so that signals arise from which an image of the scene to be viewed can be generated.

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Der hier verwendete Ausdruck "Fahrzeug" umfaßt alle angetriebenen Beförderungseinrichtungen, beispielsweise Flugzeuge, Landfahrzeuge und Wasserfahrzeuge.The term "vehicle" as used herein includes all powered transportation equipment, for example Airplanes, land vehicles and watercraft.

In*einer AusfUhrungsform der Erfindung wird die von einer zu betrachtenden Szene ausgehende Infrarotstrahlung von einem Spiegel abgelenkt und mit Hilfe eines Linsensystems auf ein Infrarotdetektorfeld fokussiert. Das Infrarotdetektorfeld , die Linsen und der Spiegel werden um eine zur optischen Achse des Feldes senkrechte Achse gedreht, so daß das Infrarotdetektorfeld das in der Bahn des Fahrzeugs liegende Gelände abtastet. Ein kreisförmig gekrümmter Spiegel begrenzt das Gesichtsfeld der Linsen auf 180°« Die Abtastanordnung ist so ausgerichtet, daß sie nach vorne blickt und gleiche Gebiete auf jeder Achse des Fahrzeugs abtastet. Der kreisförmig gekrümmte Spiegel reflektiert das Gesichtsfeld des Detektorfeldes derart, daß das vor dem Fahrzeug liegende Gelände bei jeder 360°-Drehung des Detektorfe?udes zweimal abgetastet wird, wobei das Gesichtsfeld während dieser zwei Abtastzyklen derart ausgerichtet wird, daß die untere Kante des Gesichtsfeldes eines Abtastzyklus mit der oberen Kante des .Gesichtsfeldes des zweiten Abtastzyklus zusammenfällt. Dies bewirkt eine effektive Vergrösserung des Gesichtsfeldes der Abtastanordnung auf das abzutastende Gebiet. Die Ausgangssignale des Detektorfeldes werden verstärkt und an zwei Leuchtdiodenfelder angekoppelt. Das erste Leuchtdiodenfeld erzeugt ein Bild des Bereichs der Szene, der während des ersten Abtastzyklus innerhalb des Gesichtsfeldes der Abtastanordnung liegt. Das zweite Leuchtdiodenfeld erzeugt ein Bild des Bereichs der Szene, der während des- zweiten Abtastzyklus innerhalb des Gesichtsfeldes der Abtastanordnung liegt. Die Ausgangssignale der Leuchtdiodenfelder werden aufIn one embodiment of the invention, that of a scene to be viewed outgoing infrared radiation is deflected by a mirror and with the help of a lens system focused on an infrared detector field. The infrared detector field , the lenses and the mirror are rotated about an axis perpendicular to the optical axis of the field rotated so that the infrared detector field scans the terrain lying in the path of the vehicle. One circular curved mirror limits the field of view of the lenses to 180 °. The scanning arrangement is aligned so that she looks ahead and scans equal areas on each axis of the vehicle. The circularly curved mirror reflects the field of view of the detector field in such a way that the terrain lying in front of the vehicle at each 360 ° rotation of the detector shaft is scanned twice, during these two scanning cycles the field of view is aligned so that the lower edge of the field of view of a scanning cycle coincides with the upper edge of the field of view of the second scanning cycle. this causes an effective enlargement of the field of view of the scanning arrangement on the area to be scanned. The output signals of the detector field are amplified and coupled to two light-emitting diode fields. The first LED field generates a Image of the area of the scene which is within the field of view of the scanning arrangement during the first scan cycle lies. The second light emitting diode field creates an image of the area of the scene which is during the second scanning cycle lies within the field of view of the scanning arrangement. The output signals of the light emitting diode fields are on

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einen Schirm projiziert, damit ein Bild der betrachteten Szene entsteht.projects a screen to create an image of the scene being viewed.

In einer weiteren AusfUhrungsform der Erfindung werden zwei Linsensysteme auf das Feld aus lichtempfindlichen Dioden fokussiert, und die Gesichtsfelder dieser zwei Linsensysteme werden durch eine Kombination aus Prismen und Spiegeln derart abgelenkt, daß die Gesichtsfelder der zwei Linsensysteme in der Vertikalebene um 180° und in der Horizontalebene um weniger als 180° voneinander abweichen. Ein sphärischer Spiegel ist derart angeordnet, daß das Gesichtsfeld einer der Linsensysteme stets von ihm verdeckt ist. Die Ausgangssignale des Feldes aus lichtempfindlichen Dioden werden verstärkt und an zwei Leuchtdiodenfelder angelegt. Das Ausgangssignal des einen Leuchtdiodenfeldes wird von einer der Linsen zur Wiedergabe eines Bildes der betrachteten Szene auf den oberen Abschnitt des Schirms fokussiert, während das Ausgangssignal des zweiten Leuchtdiodenfeldes von den zweiten Linsen zur Wiedergabe eines Bildes der betrachteten Szene auf den unteren Abschnitt des Schirms fokussiert wird. Da die Gesichtsfelder der zwei Linsensysteme in der Vertiklebene in Bezug zueinander kleiner als 180° sind, können diese Gesichtsfelder so eingestellt werden, daß der Betrachtungswinkel der Abtastanordnung gleich der Summe der Betrachtungswinkel der zwei Linsensysteme ist. Dadurch entsteht ein Bild der von der Abtastanordnung betrachteten Szene, bei dem das Gesichtsfeld der Anordnung im wesentlichen gleich der Summe der Gesichtsfelder der zwei Linsensysteme ist.In a further embodiment of the invention two lens systems focused on the field of light-sensitive diodes, and the fields of view of these two Lens systems are deflected by a combination of prisms and mirrors in such a way that the fields of view of the two lens systems in the vertical plane by 180 ° and in the horizontal plane by less than 180 ° from each other differ. A spherical mirror is arranged in such a way that the field of view of one of the lens systems is always from is hidden from him. The output signals of the field of light-sensitive diodes are amplified and sent to two light-emitting diode fields created. The output of the one The light-emitting diode field is used by one of the lenses to reproduce an image of the viewed scene on the upper section of the screen is focused, while the output signal of the second light-emitting diode field from the second lenses to the Rendering an image of the viewed scene is focused on the lower portion of the screen. Since the Fields of view of the two lens systems in the vertical plane are smaller than 180 ° in relation to one another these fields of view are adjusted so that the viewing angle of the scanning arrangement is equal to the sum is the viewing angle of the two lens systems. This creates an image of the scanning arrangement viewed scene in which the field of view of the arrangement is essentially equal to the sum of the fields of view of the two lens systems is.

In einer weiteren AusfUhrungsform der Erfindung wird zum Fokussieren von Infrarotenergie auf einem DetektorfeldIn a further embodiment of the invention for focusing infrared energy on a detector field

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ein einziges Linsensystem verwendet. Im Gesichtsfeld der Linsen liegen zwei Ablenkspiegel, die das Gesichtsfeld in zwei Teile aufteilen, die in Bezug zueinander in der Vertikalebene um 180° und in der Horizontalebene um weniger als 180° voneinander abweichen. Ein sphärischer Spiegel wird dann so angebracht, daß er die Infrarotstrahlung ständig daran hindert, auf einen der Ablenkspiegel zu fallen. Das Ausgangssignal des Detektorfeldes wird verstärkt und an zwei Leuchtdiodenfelder angekoppelt. Das Ausgangssignal des einen Leuchtdiodenfeldes wird auf einen Schirm fokussiert, damit ein Bild der Szene entsteht, die dann betrachtet wird, wenn der Spiegel, der den höchsten Betrachtungswinkel erzeugt, nicht vom sphärischen Spiegel verdeckt ist. Das Ausgangssignal des zweiten Leuchtdiodenfeldes wird auf den unteren Abschnitt eines Schirms fokussiert, damit ein Bild der Szene entsteht, die dann betrachtet wird, wenn der den unteren Betrachtungswinkel erzeugende Spiegel nicht vom sphärischen Spiegel verdeckt wird. Die Spiegel sind so eingestellt, daß sich die zwei Bilder zur Erzeugung einer Weitwinkelansicht der von der Abtastanordnung abgetasteten Szene aneinander anfügen.uses a single lens system. In the field of vision of the lenses lie two deflecting mirrors that divide the field of view into two parts, which are in relation to each other Deviate from one another by 180 ° in the vertical plane and by less than 180 ° in the horizontal plane. A spherical mirror is then placed in such a way that it constantly prevents the infrared radiation from reaching one of the deflecting mirrors fall. The output signal of the detector field is amplified and coupled to two light-emitting diode fields. That The output signal of a light-emitting diode field is on focuses a screen to create an image of the scene that is then viewed when the mirror, the produces the highest viewing angle and is not covered by the spherical mirror. The output signal of the second LED array is focused on the lower portion of a screen so that an image of the Scene arises which is then viewed when the mirror producing the lower viewing angle is not is covered by the spherical mirror. The mirrors are adjusted so that the two images are generated a wide-angle view of the scene scanned by the scanning arrangement.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigensEmbodiments of the invention are shown in the drawing shown. Show in it

Fig.1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, wobei die Optik in die Gesichtsfeldlage mit hohem Winkel eingestellt ist,1 shows a section through an embodiment of the invention Arrangement, with the optics in the field of view is set at a high angle,

Fig.2 einen Schnitt durch die Ausführungsform von Fig.1, wobei die Optik in die Gesichtsfeldlage mit niedrigem Winkel eingestellt ist_P FIG. 2 shows a section through the embodiment of FIG. 1, the optics being set in the low-angle field of view position _P.

Fig.3 eine Ansicht eines Reflektorspiegels,3 shows a view of a reflector mirror,

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Pig.A eine perspektivische Ansicht des Drehteils der Abtastanordnung, ; ■Pig.A is a perspective view of the rotating part of FIG Scanning arrangement,; ■

Fig.5 einen Schnitt durch die Anordnung längs einer horizontalen Achse, .5 shows a section through the arrangement along a horizontal axis,.

Fig.6 eine Schnittansicht des Drehteils der Abtastanordnung in einem Winkel von 90° bezüglich der Drehachse,6 is a sectional view of the rotating part of the scanning arrangement at an angle of 90 ° with respect to the axis of rotation,

Fig.7A und 7B Draufsichten auf einen Kreisspiegel,7A and 7B plan views of a circular mirror,

Fig.8 eine Darstellung, aus der die gegenseitige Beziehung zwischen der Abtastanordnung, dem Bildschirm und dem Fahrer des Fahrzeugs hervorgeht,Fig. 8 is an illustration showing the mutual relationship emerges between the scanning arrangement, the screen and the driver of the vehicle,

Fig.9 eine Draufsicht auf ein Diodenfeld,9 shows a plan view of a diode array,

Fig.10 eine perspektivische Ansicht eines Linsensystemd zum Fokussieren von Infrarotstrahlung auf ein Detektorfeld,Figure 10 is a perspective view of a lens system for focusing infrared radiation on a detector field,

Fig.11 eine perspektivische Ansicht eines Linsen* und Spiegelsystems zum Aufspalten des Gesichtsfeldes des Infrarotdetektorfeldes in zwei gleiche Teile,11 is a perspective view of a lens * and Mirror system for splitting the field of view of the infrared detector field into two equal parts,

Fig.12 eine Seitenansicht des Linsen- und Spiegelsystems von Fig.11 undFigure 12 is a side view of the lens and mirror system of Fig. 11 and

Fig.13 ein Blockschaltbild der Abtastanordnung,13 is a block diagram of the scanning arrangement,

Nach Fig.1 tritt die von der betrachteten Szene ausgesendete Strahlungsenergie in Form von Strahlenbündel 10 und 11 in die Anordnung ein. Der Winkel zwischen diesen zwei Strahlenbündeln 10 und 11 bestimmt das Gesichtsfeld der Abtast-According to FIG. 1, the scene emitted by the observed scene occurs Radiant energy in the form of beams 10 and 11 in the arrangement. The angle between these two bundles of rays 10 and 11 determine the field of view of the scanning

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anordnung, wenn die Optik so eingestellt ist, wie in dieser Figur gezeigt ist. Die Strahlen dieser Strahlenbündel 10 und 11 werden von einem Spiegel 12 abgelenkt und fallen durch Linsen 13, die sie auf ein Infrarotdetektorfeld 14 fokussieren. Die Ausgangssignale des Infrarotdetektorfeldes 14 werden mit Hilfe von ( in dieser Ansicht nicht dargestellten) Schaltungen verstärkt und an zwei Leuchtdiädenfeider 15 und 20 angekoppelt. Die Ausgangssignale der Leuchtdiodenfelder 15 und 20 werden mit Hilfe von Projektoroptiken 16 und 17 auf einem Anzeigeschirm fokussiert. Die Optiken, das Infrarotdetektorfeld 14 und die Leuchtdiodenfelder 15 und 20 sind mit einem Drehteil verbunden, der von Lagern 21 und 22 gehalten wird. Dieser Drehteil wird von einem Motor angetrieben, so daß das Infrarotdetektorfeld 14 eine innerhalb des Gesichtsfeldes der Abtastanordnung liegende Fläche abtastet«,arrangement when the optics are set as shown in this figure. The rays of these bundles of rays 10 and 11 are deflected by a mirror 12 and fall through lenses 13 which they point onto an infrared detector field 14 focus. The output signals of the infrared detector field 14 are not shown with the aid of (in this view illustrated) circuits are amplified and connected to two light emitting fields 15 and 20 coupled. The output signals of the light emitting diode fields 15 and 20 are with the help of Projector optics 16 and 17 focused on a display screen. The optics, the infrared detector field 14 and the light-emitting diode fields 15 and 20 are with a rotating part connected, which is held by bearings 21 and 22. This rotating part is driven by a motor, so that the Infrared detector field 14 scans an area lying within the field of view of the scanning arrangement «,

Fig.2 zeigt die Abtastanordnung von Fig.1 in dem Zustand, in dem das Infrarotdetektorfeld 14 zu einem Punkt godreht worden ist, in dem sich das Gesichtsfeld des Infrarotdetektorfeldes 14 zu einem niedrigeren Winkel verändert hat. In dieser Figur fallt die von der zu betrachtenden Szene ausgehende Infrarotstrahlung, die durch die Strahlenbündel 23 und 24 wiedergegeben ist, durch eine Linse 25, .■ und sie fällt anschliessend auf einen ersten Spiegel 2¹? Der Spiegel 27 reflektiert diese Strahlenbündel 23 und 24 durch eine zweite Linse 30. Nachdem die Strahlenbündel die Linse 30 durchdrungen haben, werden sie von einem weiteren Spiegel 31 reflektiert , so daß sie auf einen sphärischen Spiegel 32 treffen. Nach der Reflexion durch den sphärischen Spiegel 32 fallen die diese Bündel bildenden Strahlen auf den Spiegel 12 und werden durch die Linse 13, gelenkt, so daß sie von dieser auf das InfrarotdetektorfeldFIG. 2 shows the scanning arrangement of FIG. 1 in the state in which the infrared detector field 14 has been rotated to a point in which the field of view of the infrared detector field 14 has changed to a lower angle. In this figure, the infrared radiation emanating from the scene to be viewed, which is reproduced by the bundles of rays 23 and 24, falls through a lens 25, and then falls on a first mirror 2 ¹ ? The mirror 27 reflects these bundles of rays 23 and 24 through a second lens 30. After the bundles of rays have penetrated the lens 30, they are reflected by a further mirror 31 so that they strike a spherical mirror 32. After being reflected by the spherical mirror 32, the rays forming these bundles fall on the mirror 12 and are directed by the lens 13, so that they are directed by the latter onto the infrared detector field

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fokussiert werden. Aus der Betrachtung der Figuren 1 und ist zu erkennen, daß die Winkel der Strahlenbündel 24 und bezüglich der horizontalen Achse 35 im wesentlichen gleich sind. Dadurch können die von dem Infrarotdetektorfeld 14 ausgehenden Signale verstärkt und an das Leuchtdiodenfeld angekoppelt werden, damit ein Bild der von einer vom Strahlenbündel 24 zum Strahlenbündel 10 reichenden Fläche gebildeten Szene erzeugt wird.be focused. From the consideration of FIGS. 1 and 1 it can be seen that the angles of the bundles of rays 24 and with respect to the horizontal axis 35 are substantially the same. As a result, those emanating from the infrared detector field 14 can Signals are amplified and coupled to the light emitting diode field so that an image of one of the Beam 24 to the beam 10 reaching area formed scene is generated.

Fig.3 zeigt eine Ansicht des Spiegels 31. Der reflektierende Abschnitt dieses Spiegele ist bei 34 angegeben. Der reflektierende Absdnitt wird von einer größeren Anordnung gehalten, die für Infrarotstrahlung durchlässig ist. Diese Anordnung kann beispielsweise aus Germanium bestehen. Der reflektierende Abschnitt 34 ist so geformt, daß die Infrarotstrahlung möglichst wenig gestört wird, wenn sich die Optik in der in Fig.1 dargestellten Lage befindet, und daß im wesentlichen die gesamte Infrarotstrahlung innerhalb des Gesichtsfeldes des Infrarotdetektorfeldes 14 abgelenkt wird, wenn sicii die Optik in der in Fig.2 dargestellten Lage befindet. Dieses Verhalten kann deshalb verwirklicht werden, weil das zusammengeklappte Teleskop aus den Linsen 25 und 30 in der in Rg.2 dargestellten Lage der Optik die von der betrachteten Szene ausgehende Energie so konzentriert, daß das Gesichtsfeld des Infrarotdetektorfeldes 14 beim Projizieren durch die Optik auf die Fläche des Spiegels 31 auf den reflektierenden Abschnitt 34 begrenzt wird. Im Gegensatz dazu bedeckt der reflektierende Abschnitt 34 in der Stellung der Optik von Fig.2 nur etwa ^15% des Gesichtsfeldes des Infrarotdetektorfeldes, wenn dieses Gesichtsfeld auf die Oberfläche des Spiegels 31 projiziert wird.3 shows a view of the mirror 31. The reflective section of this mirror is indicated at 34. The reflective section is held by a larger structure that is transparent to infrared radiation. This arrangement can consist of germanium, for example. The reflective section 34 is shaped so that the infrared radiation is disturbed as little as possible when the optics are in the position shown in FIG is in the position shown in Fig.2. This behavior can be realized because the collapsed telescope from the lenses 25 and 30 in the position of the optics shown in Rg.2 concentrates the energy emanating from the scene being viewed in such a way that the field of view of the infrared detector field 14 when projecting through the optics onto the Area of the mirror 31 is limited to the reflective portion 34. In contrast to this, the reflective section 34 in the position of the optics in FIG. 2 covers only about 15% of the field of view of the infrared detector field when this field of view is projected onto the surface of the mirror 31.

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Das Ausgangssignal des Infrarotdetektorfeldes 14 wird, wie "bereits erwähnt wurde, verstärkt und an zwei Leucht-,diodenfeider 15 und 20 angekoppelt. Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, sind diese Felder in unterschiedlichen Winkeln bezüglich der Drehachse 35 des Infrarotdetektorfeldes 14 angeordnet. Das Ausgangssignal des Leuchtdiodenfeldes 15 wird mit Hilfe von Projektoroptiken 16 und 17 auf einen Schirm projiziert, so daß bei einer Stellung der Optiken nach Fig.1 ein Bild eines ersten Abschnitts der abgetasteten Szene erzeugt wird. Wenn die Optiken die in Fig.2 dargestellte Lage einnehmen, wird das Ausgangssignal des Leuchtdiodenfeldes 20 auf einen zweiten Teil des Schirms projiziert, damit ein Bild eines zweiten Abschnitts der abgetasteten Szene entsteht. Die relativen Winkel dieser Leuchtdiodenfelder 15 und 20, der Projektoroptiken 16 und 17 und des Gesichtsfeldes des Infrarotdetektorfeldes 14 sind in Bezug zueinander und in Bezug auf den ( in dieser Figur nicht dargestellten)Bildschirm so eingestellt,daß sich die zwei Bilder aneinander anschliessen und ein Gesamtbild der abgetasteten Szene erzeugen, wenn sich das Infrarotdetektorfeld 14 um 36O° dreht.The output signal of the infrared detector field 14 is, as "already mentioned, amplified and sent to two light, diode fields 15 and 20 coupled. As shown in Figures 1 and 2, these fields are in different Arranged at angles with respect to the axis of rotation 35 of the infrared detector field 14. The output signal of the Light-emitting diode field 15 is projected onto a screen with the aid of projector optics 16 and 17, so that when a Position of the optics according to FIG. 1, an image of a first section of the scanned scene is generated. If the Optics occupy the position shown in Figure 2, will the output of the light emitting diode array 20 is projected onto a second part of the screen so as to form an image a second section of the scanned scene is created. The relative angle of these light emitting diode fields 15 and 20, the projector optics 16 and 17 and the field of view of the Infrared detector array 14 are in relation to each other and in relation to the screen (not shown in this figure) adjusted so that the two images connect to each other and an overall image of the scanned scene when the infrared detector array 14 rotates 360 °.

In Fig.4 ist der Drehteil der Abtastanordnung mit Ausnahme · bestimmter Teile der Optiken dargestellt. In dieser Figur ist ein Dewar-Gefäß 40 gezeigt, in dem das Infrarotdetektorfeld 14 angebracht ist. In dieser Ansicht ist das Infrarotdetektorfeld 14 nicht zu erkennen. Das Dewar-Gefäß 40 ist an einem Ende eines Kühlaggregats 41 befestigt, das in einem Stirling-Zyklus arbeitet. Das Dewar-Gefäß 40 enthält einen Kühlfinger 42, der sich durch den Hals des Dewar-Gefässes 40 erstreckt und am Kühlaggregat 41 befestigt ist. Das Infrarotdetektorfeld 14 ist an diesem Kühlfinger angebracht. Das Kühlaggregat 41 ist von einem Wärmeaustauscher 43 umgeben. Zur Wärmeabfuhr von dem Kühl-In Fig. 4 the rotating part of the scanning arrangement is shown with the exception of certain parts of the optics are shown. In this figure, a Dewar vessel 40 is shown in which the infrared detector field 14 is attached. The infrared detector field 14 cannot be seen in this view. The Dewar 40 is attached to one end of a cooling unit 41 which operates in a Stirling cycle. The Dewar 40 includes a cold finger 42 that extends through the neck of the Dewar vessel 40 extends and is attached to the cooling unit 41. The infrared detector field 14 is on this Cold finger attached. The cooling unit 41 is surrounded by a heat exchanger 43. To dissipate heat from the cooling

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aggregat 41 zirkuliert Luft durch den Wärmeaustauscher 43. Um den Wärmeaustauscher 43 ist ein Halterungsteil 44 angebracht. Die Außenseite des Halterungsteils 44 ist mit einer Reihe von ebenen Flächen 45 ausgestattet.Unit 41 circulates air through the heat exchanger 43. A bracket 44 is attached to the heat exchanger 43. The outside of the holder part 44 is provided with a Series of flat surfaces 45 equipped.

An Jeder dieser ebenen Flächen 45 ist eine Aufnahmeplatte angebracht; in der Darstellung ist jedoch nur eine dieser Aufnahmeplatten gezefet. An jeder dieser Aufnahmeplatten 50 sind mehrere Anschlußglieder 51 befestigt. An jedem Ende der Aufnahmeplatte 50 ist ein Kabel 52 angeschlossen} das seinerseits mit den Leuchtdiodenfeldern 15 und 20 verbunden ist. A receiving plate is located on each of these flat surfaces 45 appropriate; however, only one of these mounting plates is shown in the illustration. On each of these mounting plates 50 a plurality of connecting members 51 are attached. A cable 52 is connected to each end of the mounting plate 50 is in turn connected to the light-emitting diode fields 15 and 20.

Die Anschlußglieder 51 stellen eine zweckmässige Einrichtung dar, mit der Schaltungsplatten 53 befestigt werden können. Die Schaltungsplatten 53 werden dadurch angebracht, daß die komplementären Hälften der Anschlußglieder 51 an den Schaltungsplatten angebracht werden und daß die zwei Hälften der Anschlußglieder 51 dann ineinandergesteckt werden. Das obere Ende ausgewählter Schaltungsplatten 53 ist mit zweiten Anschlußjliedern 54 versehen. Die zwei ten Hälften der Anschlußglieder 54 sind mit einem Kabel 55 verbunden. Das Kabel 55 verbindet die Schaltungsplatten 53 je nach Bedarf.The connecting members 51 represent an expedient device is, with the circuit boards 53 can be attached. The circuit boards 53 are attached by the complementary halves of the connecting members 51 are attached to the circuit boards and that the two Halves of the connecting members 51 are then plugged into one another. The top of selected circuit boards 53 is provided with second connection members 54. The second Halves of the connecting members 54 are connected with a cable 55. The cable 55 connects the circuit boards 53 as required.

Der untere Teil des Dewar-Gefässes 40 ist von Schaltungsplatten 53 umgeben. Jede dieser Schaltungsplatten ist unter Verwendung von Anschlußgliedern 61 in eine Aufnahmeplatte eingesteckt. Die Aufnahmeplatte 60 1st mit dem Infrarotdetektorfeld 14, das sich in dem Dewar-Gefäß 40 befindet, über ein Kabel 62 verbunden. Es ist zwar nur ein solches Kabel 62 dargestellt, doch sind mehrere Kabel 62 erforderlich, da längs jeder ebenen Fläche 45 des Halterungsteils 44 Schaltungsplatten 53 angebracht sind. Da dieThe lower part of the Dewar vessel 40 is surrounded by circuit boards 53. Each of these circuit boards is below Use of connecting members 61 inserted into a receiving plate. The mounting plate 60 is with the infrared detector field 14, which is located in the Dewar vessel 40, is connected via a cable 62. It is only one such Cable 62 is shown, but multiple cables 62 are required as they are along each flat surface 45 of the support member 44 circuit boards 53 are attached. Since the

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Schaltungsplatten 53 rotieren, können zum Festhalten der Platten (nicht dargestellte) Halterungen erforderlichRotating circuit boards 53 may require brackets (not shown) to hold the boards in place

Fig.5 zeigt einen Schnitt durch den Drehteil der in Fig.1 und Fig.2 dargestellten Abtastanordnung mit Ausnahme von Teilen der Optik. Aus Fig.5 ist zu erkennen, daß das Dewar-Gefäß mit einem Ende des Kühlaggregats 41 verbunden ist und daß die Leuchtdiodenfelder 15 und 20 mit dem anderen Ende des Kühlaggregats 41 verbunden sind. Das Kühlaggregat 41 ist von einem Wärmeaustauscher 43 umgeben. Rund um den Wärmeaustauscher 43 sind, das Halterungsteil 44 und die Schaltungsplatten 53 angebracht. Mit dem Drehteil der Abtastanordnung ist der Rotor 63 eines Antriebsmotors verbunden. Der Stator 64 des Antriebsmotors ist mit dem Gehäuse 65 der Abtastanordnung verbunden. Versorgungsenergie und Steuersignale werden der Abtastanordnung über mehrere Schleifringe 70 zugeführt.FIG. 5 shows a section through the rotating part of the in FIG and FIG. 2 with the exception of parts of the optics. From Figure 5 it can be seen that the Dewar vessel is connected to one end of the cooling unit 41 and that the light-emitting diode fields 15 and 20 with the other End of the cooling unit 41 are connected. The cooling unit 41 is surrounded by a heat exchanger 43. Around the heat exchanger 43 are the support part 44 and the circuit boards 53 are attached. With the rotating part of the scanning arrangement, the rotor 63 is a drive motor tied together. The stator 64 of the drive motor is connected to the housing 65 of the scanning arrangement. Supply energy and control signals are transmitted to the scanning arrangement several slip rings 70 supplied.

In der Ansicht von Fig.5 ist auch ein Gebläse 71 zu erkennen, mit dessen Hilfe Kühlluft durch den Wärmeaustauscher 43 und über die Schaltungsplatten 53 transportiert wird.In the view of FIG. 5, a fan 71 is also closed recognize, with the help of which cooling air is transported through the heat exchanger 43 and over the circuit boards 53 will.

Die Ausgangssignale der Leuchtdiodenfelder 15 und 20 werden mit Hilfe von Projektoroptiken 16 und 17 auf einen ( in dieser Figur nicht dargestellten)Schirm, fokussiert.The output signals of the light-emitting diode fields 15 and 20 are focused on a screen (not shown in this figure) with the aid of projector optics 16 and 17.

In Fig.6 ist die Abtastanordnung in einem Schnitt längs einer zur Drehachse 35 senkrechten Linie dargestellt. Es ist aus dieser Figur zu erkennen, daß die Schaltungsplattenreihen bezüglich der Drehachse 35 symmetrisch angeordnet sind. Auch Stromversorgungen 72 zur Abgabe der Energie zum Betreiben der elektronischenßaugruppenIn Figure 6, the scanning arrangement is longitudinal in a section a line perpendicular to the axis of rotation 35 is shown. It can be seen from this figure that the circuit board rows are arranged symmetrically with respect to the axis of rotation 35. Also power supplies 72 for delivery the energy to operate the electronic assemblies

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sind symmetrisch "bezüglich der Drehachse 35 angeordnet. Die sich drehenden Teile sind in einem zylindrischen Innengehäuee 73 untergebracht, und das Innengehäuee 73 befindet sich in einem dazu exzentrisch liegenden Aussengehäuse 74. Dadurch entsteht zwischen dem Innengehäuse und dem Aussengehäuse 74 Platz für die Kühlgebläse 71.are arranged symmetrically ″ with respect to the axis of rotation 35. The rotating parts are housed in a cylindrical inner housing 73, and the inner housing 73 is located in an outer housing 74 which is eccentrically to it. This creates between the inner housing and the outer housing 74 space for the cooling fans 71.

Fig.7A zeigt typische Infrarotstrahlen A und B, die direkt in dieAbtastanordnung eintreten Fig.7B zeigt Infrarotstrahlen C und D, die durch das Teleskop in die Abtastanordnung eintreten. In diesen Figuren ist auch eine Bezugstemperaturquelle 75 in ihrer relativen Lage bezüglich des sphärischen Spiegels 32 gezeigt. Die Bezugstemperaturquelle wird zur Wiedergewinnung der Gleichspannungskomponente des Videosignals verwendet, wie später noch erläutert wird.Fig.7A shows typical infrared rays A and B that are direct entering the scanning arrangement Fig. 7B shows infrared rays C and D entering the scanning assembly through the telescope. Also in these figures is a reference temperature source 75 is shown in their relative position with respect to the spherical mirror 32. The reference temperature source becomes the Recovery of the DC component of the video signal is used, as will be explained later.

Wie aus den Figuren 7A und 7B hervorgeht, treffen die direkt eintretenden Strahlen A und B nicht auf den sphärischen Spiegel 32, während die Strahlen C und D, die durch das Teleskop eintreten, auf den sphärischen Spiegel 32 treffen, von dem sie durch Linsen 32 reflektiert werden und auf das Infrarotdetektorfeld 14 fallen.As can be seen from FIGS. 7A and 7B, the directly entering rays A and B do not hit the spherical mirror 32, while the rays C and D entering through the telescope on the spherical Mirror 32 hit, from which it is reflected through lenses 32 and fall on the infrared detector field 14.

Fig.8 zeigt die Lage der Abtastanordnung 80 bezüglich des Fahrers des Fahrzeugs. Die Abtastanordnung 80 ist normalerweise so angebracht,daß sie durch das Fahrzeugdach ragt und der Anzeigeschirm 81 befindet sich vor dem Fahrer. Der Anzeigeschirm 81 ist in der Horizontalebene kreisbogenförmig und in der vertikalen Ebene elliptisch gekrümmt, damit die auf ihn fallende Energie etwa bei den Augen des Fahrers fokussiert wird. Die Oberfläche des Anzeigeschirms 81 kann geringfügig uneben ausgeführt sein, damit die Energie leicht gestreut wird, so daß der Fahrer seinen Kopf geringfügig bewegen kann, ohne eine merkliche Verringerung der Intensität des Bildes zu verursachen.8 shows the position of the scanning arrangement 80 with respect to of the driver of the vehicle. The scanner assembly 80 is typically mounted to pass through the vehicle roof protrudes and the display screen 81 is in front of the driver. The display screen 81 is circular arc-shaped in the horizontal plane and in the vertical plane elliptically curved so that the energy falling on it is focused around the driver's eyes. The surface of the display screen 81 may be slightly uneven be designed so that the energy is easily dispersed so that the driver can move his head slightly, without causing any noticeable decrease in the intensity of the image.

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Fig.9 zeigt eine Ansicht eines Diödenfeides,das entweder für das Infrarotdetektorfeld 14 oder für die Leuchtdiodenfelder 15 und 20 verwendet werden kann. Die. diese Felder bildenden Dioden sind zweckmässigerweise in-, zwei Gruppen mit einer gemeinsamen Katodenverbindung 83 und mit einzelnen Anodenanschlüssen 84 für jede Gruppe ausgestattet, wobei Halbleiterzonen 82 die einzelnen Dioden bilden.Fig.9 shows a view of a Diödenfeides that either for the infrared detector field 14 or for the light emitting diode fields 15 and 20 can be used. The. these fields Forming diodes are conveniently in one, two groups with a common cathode connection 83 and with individual Anode connections 84 are provided for each group, with semiconductor zones 82 forming the individual diodes.

Das in Fig.9 dargestellte Feld eignet sich für die
Verwendung als Infrarotdetektorfeld 14 oder als Leuchtdiodenfelder 15 und 20. Im allgemeinen sind die die
Leuchtdiodenfelder 15 und 20 bildenden Dioden Jedoch
räumlich größer ausgeführt als die das Infrarotdetektor-'· feld 14 bildenden Dioden. Es sei darauf hingewiesen, daß die Zahl der Dioden des Infrarotdetektörfeldes 14 gleich der Zahl der in den Leuchtdiodenfeidern 15 und 20 verwendeten Dioden ist. Das Auflösungsvermögen der
Abtastanordnung wird von der Größe der Dioden des
Infrarotdetektörfeldes 14 bestimmt, wobei kleinere
Dioden ein größeres Auflösungsvermögen ergeben*The field shown in Fig.9 is suitable for
Use as infrared detector field 14 or as light emitting diode fields 15 and 20. In general, they are the
However, light-emitting diode arrays 15 and 20 form diodes
designed spatially larger than the diodes forming the infrared detector field 14. It should be pointed out that the number of diodes of the infrared detector field 14 is equal to the number of diodes used in the light-emitting diode fields 15 and 20. The resolving power of the
The scanning arrangement depends on the size of the diodes
Infrared detector field 14 determined, with smaller
Diodes give a higher resolution *

Das Infrarotdetektorfeld 15 kann unter Verwendung
eines Quecksilber-Cadmium-Tellurid-Hälberleitermaterials hergestellt werden, während die Leuchtdioden 15 und 20
durch Diffundieren von Störstoffen im Galliumarsenid
gebildet werden können,The infrared detector panel 15 can be used
a mercury-cadmium-telluride half-conductor material, while the light-emitting diodes 15 and 20
by diffusing impurities in the gallium arsenide
can be formed

Fig.10 zeigt eine in der Abtastanordnung von Fig.1 und
Fig.2 verwendbare Infrärotoptik* Die in Fig, 10 dargestellte Infrarotoptik tritt an die Stelle der Linsen 25, 30 und 13 und an die Stelle der Spiegel 31, 12 und 2? der Figuren und 2.Fig.10 shows one in the scanning arrangement of Fig.1 and
Fig. 2 usable infrared optics * The infrared optics shown in Fig. 10 take the place of the lenses 25, 30 and 13 and take the place of the mirrors 31, 12 and 2? of the figures and 2.

Die Infrarotoptik von Fig.10 enthält zwei Linsensysteme. Das erste Linsensystem enthält Linsen 85 und 90. Das zweiteThe infrared optics of Fig. 10 contain two lens systems. The first lens system includes lenses 85 and 90. The second

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Linsensystem enthält Linsen 91 und 92. Es sind zwei typische parallele Strahlen 105 und 106 einer Infrarotstrahlung dargestellt, die in das erste Linsensystem eintreten. Diese Strahlen 105 und 106 werden von einem Prisma 95 und einem Spiegel 93 abgelenkt, und von den Linsen 85 und 90 auf das Infrarotdetektorfeld 14 fokussiert. Zwei typische parallele Strahlen 107 und 108 treten gemäß der Darstellung durch das zweite Linsensystem in die Abtastanordnung ein. Diese Strahlen werden vom Spiegel 94 abgelenkt, und durch die Linsen 91 und 92 auf das Infrarotdetektorfeld 14 fokussiert.Lens system includes lenses 91 and 92. There are two typical parallel rays 105 and 106 of infrared radiation are shown entering the first lens system enter. These beams 105 and 106 are deflected by a prism 95 and a mirror 93, and by the Lenses 85 and 90 focused on the infrared detector array 14. Two typical parallel beams 107 and 108 enter the scanner assembly as shown by the second lens system. These rays are deflected by mirror 94, and through lenses 91 and 92 focused on the infrared detector array 14.

Wie oben bereits erwähnt wurde, ersetzt die in Fig.10 dargestellte Optik die Linsen und Spiegel der Figuren 1 und 2. Bei der richtigen Lage in der Anordnung schirmt der sphärische Spiegel 32 ständig eine der Linsen ab» so daß die Infrarotstrahlung in die Anordnung nur aus einer Richtung eintritt. Die Spiegel 93 und 94 sind so ausgerichtet, daß die Strahlen 105 und 107 in einer vertikalen Ebene um 180° voneinander verschieden verlaufen. Das Prisma 95 lenkt die parallelen Strahlen 105 und 106 derart nach unten, daß die Optik die Szene in der oben im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 beschriebenen Weise abtastet.As already mentioned above, replaces the one shown in FIG Optics the lenses and mirrors of Figures 1 and 2. In the correct position in the arrangement, the spherical shields Mirror 32 constantly reflects one of the lenses, so that the infrared radiation enters the arrangement only from one direction entry. The mirrors 93 and 94 are oriented so that the rays 105 and 107 are in a vertical plane run different from one another by 180 °. The prism 95 directs the parallel beams 105 and 106 downwards in such a way that that the optics scans the scene in the manner described above in connection with FIGS.

Das Ausgangssignal des Infrarotdetektorfeldes 14 ist ein zusammengesetztes Signal, das sich aus der vom sphärischen Spiegel 32 reflektierten Infrarotenergie und von der gerade abgetasteten Szene ergibt. Der sphärische Spiegel 32 ist so abgeschirmt, daß Schwankungen der auf ihn auftreffenden Infrarotstrahlung auf ein Minimum verringert werden. Unter diesen Umständen stammen im wesentlichen alle Schwankungen der Infrarotstrahlung, die am Infrarotdetektorfeld 14 ankommen, von der abgetasteten Szene.The output of the infrared detector array 14 is a composite signal that is derived from that of the spherical Mirror 32 reflected infrared energy and results from the scene being scanned. The spherical mirror 32 is like this shielded that fluctuations of the incident on him Infrared radiation can be reduced to a minimum. Substantially all of the fluctuations originate in these circumstances the infrared radiation arriving at the infrared detector array 14 from the scanned scene.

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Ζ29Ί5Ζ6Ζ29Ί5Ζ6

Die Ausgangssignale des Infrarotdetektors 14 werden dann verstärkt und an die Leuchtdiodenfelder 15 und 20 entsprechend der oben im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 gemachten Ausführungen angekoppelt. Die Ausgangssignale der Leuchtdiodenfelder 15 und 20 werden mit Hilfe der Projektor-Optiken 16 und 17 zur Erzeugung eines Bildes der abgetasteten Szene auf den Anzeigeschirm projiziert.The output signals of the infrared detector 14 are then amplified and to the light emitting diode fields 15 and 20 accordingly the statements made above in connection with FIGS. 1 and 2 are coupled. The output signals of the light emitting diode fields 15 and 20 are scanned with the help of the projector optics 16 and 17 to generate an image Scene projected onto the display screen.

Fig.11 zeigt eine weitere Ausführung einer in der beschriebenen Abtastanordnung verwendbaren Optik. Diese Optik ersetzt die Linsen 25, 30 und 13 und die Spiegel 31, 12 und 27 der Figuren 1 und 2.Fig.11 shows a further embodiment of one described in the Scanning arrangement usable optics. This optic replaces the lenses 25, 30 and 13 and the mirrors 31, 12 and 27 of FIGS. 1 and 2.

Die in Fig.11 dargestellte Optik enthält Linsen 95 und 100, die Infrarotstrahlung auf das Infrarotdetektorfeld 14 fokussieren. Das Gesichtsfeld des Infrarotdetektorfeldes 14, das durch die Linsen 85 und 100 projiziert wird, wird von Spiegeln 101 und 102 in zwei Teile geteilt. Die Spiegel und 102 sind so angeordnet, daß die zwei Teile des Gesichtsfeldes des Infrarotdetektorfeldes 14 im Winkel von 180° in der vertikalen Ebene und in einem kleineren Winkel als 180° in der horizontalen Ebene zueinander liegen.The optical system shown in FIG. 11 contains lenses 95 and 100, which focus infrared radiation onto the infrared detector field 14. The field of view of the infrared detector field 14, projected through lenses 85 and 100 is divided into two by mirrors 101 and 102. The mirror and 102 are arranged so that the two parts of the field of view of the infrared detector field 14 at an angle of 180 ° lie in the vertical plane and at an angle smaller than 180 ° in the horizontal plane.

Erste und zweite Infrarotstrahlen 127 und 128 treten in die Abtastanordnung ein und treffen auf den Spiegel 102. Diese Strahlen werden auf das Infrarotdetektorfeld 14 fokussiert. Dritte und vierte Strahlen 137 und 138 treten in die Abtastanordnung ein und tD?effen auf den Spiegel 101, und sie werden dann abgelenkt und mit Hilfe der Linsen 95 und 100 auf das Infrarotdetektorfeld 14 fokussiert. Die Winkel der Spiegel 101 und 102 sind so eingestellt, daß die Winkel der Strahlen 138 und 127 bezüglich der optischen Achse 103 im wesentlichen gleich sind.First and second infrared rays 127 and 128 enter the scanning assembly and strike mirror 102. These rays are focused on the infrared detector field 14. Third and fourth rays 137 and 138 occur into the scanning arrangement and tD ?effen on the mirror 101, and they are then deflected and focused on the infrared detector array 14 by means of the lenses 95 and 100. the The angles of the mirrors 101 and 102 are adjusted so that the angles of the beams 138 and 127 with respect to the optical Axis 103 are essentially the same.

Die in Fig 11 dargestellte Optik ersetzt die Linsen undThe optics shown in FIG. 11 replace the lenses and

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Spiegel der Figuren 1 und 2. Der sphärische Spiegel 32 verdeckt eines der Gesichtsfelder. Wenn sich die Abtastanordnung dreht, tastet sie die Szene in zwei Teilen ab. Der erste Teil besteht aus dem Bereich zwischen den Strahlen 127 und 128 , und der zweite Teil besteht aus dem Bereich zwischen den Strahlen 137 und 138.Mirror of Figures 1 and 2. The spherical mirror 32 covers one of the fields of view. When the scanning arrangement turns, she scans the scene in two parts. The first part consists of the area between rays 127 and 128, and the second part consists of the area between rays 137 and 138.

Das Ausgangssignal des Infrarotdetektorfeldes 14 ist ein Ergebnis der vom. sphärischen Spiegel 32 kommenden Infrarotstrahlung und der von der abgetasteten Szene kommenden Infrarotstrahlung. Vom sphärischen Spiegel 32 wird nur eine sehr geringe Schwankung der Infrarotstrahlung empfangen, so daß im wesentlichen das gesamte Ausgangssignal des Infrarotdetektorfeldes 14 ein Ergebnis der von der abgetasteten Szene kommenden Infrarotstrahlung ist.The output of the infrared detector array 14 is a result of the. spherical mirror 32 coming infrared radiation and the infrared radiation coming from the scanned scene. From the spherical mirror 32 only receive very little variation in infrared radiation so that essentially all of the output of the infrared detector array 14 is a result of the infrared radiation coming from the scanned scene.

Das Ausgangssignal wird zur Erzeugung ^■on Signalen verstärkt, die die zwei Leuchtdiodenfelder 15 und 20 ansteuern. Die Ausgangssignale dieser Leuchtdiodenfelder werden mit Hilfe der Projektoroptiken 16 und 17 zur Erzeugung eines Bildes der abgetasteten Szene auf einen Anzeigeschirm fokussiert. Die Wirkungsweise der Leuchtdiodenfelder und der Projektionsvorrichtungen wurde oben im Zusammenhang mit Fig.1 beschrieben. The output signal is amplified to generate signals, which control the two light-emitting diode fields 15 and 20. The output signals of these light emitting diode fields are with the help the projector optics 16 and 17 for generating an image the scanned scene is focused on a display screen. The mode of operation of the light-emitting diode fields and the projection devices was described above in connection with FIG.

Fig.12 zeigt eine zweidimensionale Ansicht der in Fig.11 dargestelltenlnfrarotoptik. Aus dieser Darstellung ist zu erkennen, wie die Spiegel 101 und 102 bezüglich der optischen Achse 103 angeordnet sind, damit das Gesichtsfeld des Infrarotdetektorfeldes 14 in zwei Teile aufgespalten wird.Fig.12 shows a two-dimensional view of the in Fig.11 infrared optics shown. From this illustration it can be seen how the mirrors 101 and 102 with respect to the Optical axis 103 are arranged so that the field of view of the infrared detector field 14 is split into two parts will.

Wenn die in den Figuren dargestellten Infrarotoptiken in der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Abtastanordnungen verwendet werden, kann der sphärische Spiegel 32 durch eineIf the infrared optics shown in the figures are used in the scanning arrangements shown in Figures 1 and 2, the spherical mirror 32 can be through a

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Quelle konstanter Infrarotenergie ersetzt werden. Ein sphärischer Spiegel ist ein Ausführungsbeispiel einer solchen Quelle, da er es erlaubt, daß Infrarotenergie, die auf das Infrarotdetektorfeld 14 fällt, von Punkten des Drehteils ausgehet, die bezüglich des Drehteils ortsfest sind.Source of constant infrared energy. A spherical one Spiegel is an embodiment of such a source, since it allows infrared energy to hit the infrared detector field 14 falls, starting from points of the rotating part that are stationary with respect to the rotating part.

Die Funktionsweise der gesamten Abtastanordnung einschließlich der verwendeten Elektronik wird nun im Zusammenhang mit den in Fig.13 dargestellten Blockschaltbild beschrieben. Nach dieser Darstellung tritt Infrarotstrahlung durch die Optik 110 ein, und sie fällt auf das Infrarotdetektorfeld 111. Das Infrarotdetektorfeld 111 besteht entsprechend-der obigen Beschreibung aus mehreren Dioden, die für Infrarotstrahlung empfindlich sind. Jede dieser Dioden benötigt ein Vorspannungssignal, und sie erzeugt Videosignale die die auf die Dioden fallende Infrarotstrahlung anzeigen. Das Vorspannungssignal für jede der Dioden wird von einem Vorverstärker 112 geliefert. Die Videosignale werden ebenfalls vom Vorverstärker 112 verstärkt. Die Videoausgangssignale desVorverstärkers 112 werden an erste und zweite Nachverstärker 113 bzw. 114 angekoppelt. Die Ausgangssignale der Nachverstärker werden an erste und zweite !reiber - und Normalisierungsschaltungen 115 bzw.The functioning of the entire scanning arrangement including the electronics used will now be in connection with the is described in the block diagram shown in FIG. According to this illustration, infrared radiation enters through the optics 110, and it falls on the infrared detector panel 111. The infrared detector panel 111 exists as described above made up of several diodes that are sensitive to infrared radiation. Each of these diodes needs a bias signal, and it generates video signals indicative of the infrared radiation falling on the diodes. The bias signal for each the diode is provided by a preamplifier 112. The video signals are also amplified by the preamplifier 112. The video output signals of preamplifier 112 are turned on first and second post-amplifiers 113 and 114 respectively coupled. The output signals of the post-amplifiers are sent to first and second converter and normalization circuits 115 and

120 angekoppelt. Die Aufgabe dieser Treiber- und Normalisierungsschaltungen 115 und 120 besteht darin, die Verstärkung jedes der einzelnen Kanäle, die die Dioden der Leuchtdiodenfelder 115 und 120 ansteuern, so einzustellen, daß der Hintergrund der Anzeige gleichmässig ist. Die Ausgangssignale der Leuchtdiodenfelder 15 und 20 werden über ein erstes Linsensystem120 coupled. The job of these driver and normalization circuits 115 and 120 is the gain of each of the individual channels that make up the diodes of the light emitting diode arrays Activate 115 and 120, adjust so that the background of the display is even. The output signals of the light emitting diode fields 15 and 20 are via a first lens system

121 bzw. über ein zweites Linsensystem 122 auf einen Anzeigeschirm 123 projiziert.121 or via a second lens system 122 on a display screen 123 projected.

Wie bereits erwähnt wurde, projiziert das erste Linsensystem 121 das Ausgangssignal des ersten Leuchtdiodenfeldes 15 aufAs mentioned earlier, the first lens system projects 121 the output signal of the first light-emitting diode field 15

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den oberen Abschnitt des Anzeigeschirms 123, damit ein erster Teil der Anzeige erzeugt wird, während das zv/eite Linsensystem 122 das Ausgangssignal des zweiten Leuchtdiodenfeldes 20 zur Vervollständigung der Anzeige auf den unteren Abschnitt des Anzeigeschirms 123 fokussiert. Die zwei Abschnitte schliessen sich aneinander an, damit ein Bild der gesamten abgetasteten Szene entsteht.the upper portion of the display screen 123 to generate a first portion of the display while the zv / eite Lens system 122, the output signal of the second light-emitting diode field 20 to complete the display the lower portion of the display screen 123 is focused. The two sections join each other so that an image of the entire scanned scene is created.

Die Ausgangssignale des Infrarotdetektorfeldes 111 sind Qleichspannungssignale mit Wechselspannungaanteilen, die die Änderung der an den Dioden, die das Infrarotdetektorfeld 14 bilden, ankommenden Infrarotstrahlung anzeigen. Die 'Gleichspannungskomponente der Signale ist im Vergleich zur Wechselspannungskomponente verhältnismäßig groß, so daß eine Verstärkung dieser Signale in direkt gekoppelten Verstärkern nicht möglich ist. Df.her ist der Vorverstärker 112 ein wechselspannungsgekoppelter Verstärker, und die Gleichspannungskomponente der Signale aus dem Infrarotdetektorfeld 111 wird in den Nachverstärkern 113 und 114 zurückgewonnen.The output signals of the infrared detector array 111 are DC voltage signals with AC voltage components which indicate the change in the infrared radiation arriving at the diodes that form the infrared detector array 14. The 'DC voltage component of the signals is relatively large compared to the AC voltage component, so that amplification of these signals in directly coupled amplifiers is not possible. Df.her is the preamplifier 112 an AC coupled amplifier, and the DC component of the signals from the infrared detector array 111 is recovered in the post-amplifiers 113 and 114.

Die Gleichspannungskomponente wird dadurch wiedergewonnen, daß eine Bezugstemperaturquelle 124 so angeordnet wird, daß sie periodisch innerhalb des Gesichtsfeldes des Infrarotdetektorfeldes 111 liegt. Der Mittelwert des Stroms des Infrarotdetektorfeldes 111 wird von einem Detektorstromfühler 126 im Verlauf von zwei Perioden festgestellt, wobei im Verlauf einer Periode das Infrarotdetektorfeld Infrarotstrahlung von der abgetasteten Szene empfängt, während das Infrarotdetektorfeld 111 im Verlauf der anderen Periode die von der Bezugstemperaturquelle 124 stammende Infrarotstrahlung empfängt. Die sich dabei ergebenden Meßwerte werden in der BezugstemperatursteuerschaltungThe DC component is recovered by arranging a reference temperature source 124 so that it is periodically within the field of view of the infrared detector field 111. The mean value of the current of the infrared detector field 111 is detected by a detector current sensor 126 in the course of two periods, wherein during a period the infrared detector field receives infrared radiation from the scanned scene, while the infrared detector array 111 is that from the reference temperature source 124 in the course of the other period Receives infrared radiation. The resulting measured values are stored in the reference temperature control circuit

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verglichen, und die Temperatur der Bezugstemperaturquelle 124 wird so eingestellt, daß die zwei Strommessungen im wesentlichen zu gleichen Werten führen. Dies ist notwendig, um die Erzeugung großer Differenzsignale zu vermeiden, wenn das Gesichtsfeld des Infrarotdetektorfeldes 111 von der abgetasteten Szene zu der Bezugstemperaturquelle 124 abgelenkt wird. Wenn große Differenzsignale erzeugt werden, könnten die Verstärkerschaltungen gesättigt werden, und die Arbeitsweise der gesamten Abtastanordnung könnte beeinträchtigt werden.is compared and the temperature of reference temperature source 124 is adjusted so that the two current measurements im essentially lead to the same values. This is necessary to avoid generating large difference signals when the field of view of the infrared detector field 111 from the scanned scene is deflected to the reference temperature source 124. When large differential signals are generated, the amplifier circuits could become saturated, and the The operation of the entire scanning arrangement could be impaired.

Die Wiedergewinnung der Gleichspannungskömpnnente wird durch Festklemmen des Ausgangssignals des Vorverstärkers 112. auf einem festen Wert während der Zeit erzielt, in der das Infrarotdetektorfeld 111 Infrarotstrahlung von der Bezugstemperaturquelle 124 empfängt. Der zweckmässigste Wert zum Festklemmen dieser .Signale ist Masse. Das Anklemmen des Ai^sgangssignals des Vorverstärkers 112 an das Fassepotential bewirkt die Wiedergewinnung der Gleichspannungskomponente der Videoausgangssignale des Vorverstärkers 112. Die Ausgangssignale des Vorverstärkers 112 werden in den Nachverstärkern 113 und 114 und in den Treiber- und Normalisierungsschaltungen 115 und 120 weiter verstärkt.The recovery of the DC voltage components is achieved by clamping the output of the preamplifier 112. at a fixed value during the time that the infrared detector array 111 infrared radiation from the reference temperature source 124 receives. The most convenient value for clamping these signals is ground. Clamping of the output signal of the preamplifier 112 to the barrel potential effects the recovery of the DC component of the video output signals of the preamplifier 112. The output signals of the preamplifier 112 are in the post-amplifiers 113 and 114 and in the driver and Normalization circuits 115 and 120 are further amplified.

Der Vorverstärker 112 enthält auch für jedenVideokanal eine Verstärkungsregelung. An die Nachverstärker 113 und und an den Vorverstärker 112 sind auch Steuersignale von der Bedienungsplatte der Abtastanordnung angekoppelt, damit der Konstrast und die Verstärkung der Anordnung eingestellt werden können. .The preamplifier 112 also includes for each video channel a gain control. To the post-amplifiers 113 and and control signals from the operator panel of the scanner assembly are also coupled to the preamplifier 112 so as to the contrast and the gain of the arrangement can be adjusted. .

Die Bezugstemperaturquelle 124 kann eine thermoelektrische Kühlvorrichtung sein, die auf einem Kühlkörper befestigt ist. Die Temperatur des Kühlkörpers wird dadurch auf dem vorbestimmten Wert gehalten, daß Strom in einer RichtungThe reference temperature source 124 may be a thermoelectric cooling device mounted on a heat sink is. The temperature of the heat sink is kept at the predetermined value, that current in one direction

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zum Kühlen des Kühlkörpers durch die thermoelektrische Kühlvorrichtung geschickt wird. Wenn der Strom in der anderen Richtung durch die thermoelektrische Kühlvorrichtung geschickt wird, nimmt die Temperatur des Kühlkörpers zu. Die Bezugstemperatursteuerschaltung 125 steuert den durch die thermoelektrische Kühlvorrichtung fliessenden Strom derart, daß die Temperatur auf dem gewünschten Wert gehalten wird.to cool the heat sink is sent through the thermoelectric cooling device. When the electricity is in the the other direction is sent through the thermoelectric cooling device, the temperature of the heat sink decreases to. The reference temperature control circuit 125 controls the amount flowing through the thermoelectric cooler Current in such a way that the temperature is kept at the desired value.

Die in den verschiedenen Ausführungen der Abtastanordnung verwendeten Linsen können entweder aus Germanium oder aus Stran-2 hergestellt sein,das ein gepreßtes gesintertes Zinksulfid.ist, das von der Eastman Kodak Company, Rochester, New York vertrieben wird.The lenses used in the various designs of the scanning arrangement can either be made of germanium or of Stran-2, which is a pressed sintered Zinc sulfide. Is available from the Eastman Kodak Company, Rochester, New York.

Die Optik 110 wird mit Hilfe einer Nadfokussierungsschaltung 130 automatisch eingestellt,damit Brennweitenänderungen der Linsen, die infolge von Temperaturänderungen auftreten, kompensiert werden. Dies ermöglicht die Aufrechterhaltung einer genauen Fokussierung über einen Temperaturbereich von etwa 10° bis 54⁰C ( 50 ° bis 130⁰F).The optics 110 is automatically adjusted with the aid of a nadfocusing circuit 130 so that changes in the focal length of the lenses which occur as a result of temperature changes are compensated for. This enables the maintenance of accurate focusing over a temperature range of about 10 ° to 54 ⁰ C (50 ° to 130 ⁰ F).

Die oben beschriebenen Ausführungsformen der Abtastanordnung können zur Durchführung einer 36o°-Abtastung abgeändert werden, indem der sphärische Spiegel 32 und eines der Leuchtdiodenfelder sowie eine der Infrarotoptiken und eine der Projektoroptiken entfernt werden.The above-described embodiments of the scanning arrangement can be modified to carry out a 360 ° scanning are by the spherical mirror 32 and one of the light emitting diode fields and one of the infrared optics and one of the projector optics can be removed.

Es kann eine abgeänderte Ausführung der in Fig.11 dargestellten Optik verwendet werden, bei der die zwei Spiegel 101 und durch einen einzigen Spiegel ersetzt werden, der so ausgerichtet ist, daß ähnliche Strahlen wie die Strahlen 137 und 138 von Fig.11 auf eine abgeänderte Ausführung des in Fig.9 dargestellten Infrarotdetektorfeldes 114 fallen. Das abgeänderteIt can be a modified version of that shown in FIG Optics can be used in which the two mirrors 101 and can be replaced by a single mirror oriented to produce rays similar to rays 137 and 138 of FIG. 11 to a modified version of the one shown in FIG shown infrared detector field 114 fall. The modified one

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Detektorfeld ist dabei so ausgebildet, daß das in Fig.9 dargestellte Infrarotdetektorfeld 14 im wesentlichen in zwei gleiche Teile in der Längsrichtung des Feldes aufgeteilt wird, wobei das abgeänderte Detektorfeld nur aus einem dieser zwei Teile besteht. Der einzige Spiegel, der die Spiegel 137 und 138 ersetzt,wird weitergeschaltet, so daß er eine offensichtliche Verschiebung der abgetasteten Szene ergibt. Die Verschiebung erfolgt dabei in der Längsrichtung des abgeänderten Detektorfeldes,und die Größe der Verschiebung ist gleich dem momentanen Gesichtsfeld eines Detektors-.-Dies erfolgt bei abwechselnden 36o°-Drehungen des Drehteils. Das Weiterschalten des Spiegels ermöglicht es der Optik, ein vollständiges 36O°-Gesichtsfeld in zwei Umdrehungen des Drehteils abzutasten, wobei im Vergleich zu einer Anordnung ohne Spiegelweiterschaltung bei Verwendung einer ähnlichen Optik zusammen mit dem Infrarotdetektorfeld 14 eine weniger umfangreiche Vidooverarbeitungsschaltung erforderlich ist. Eine gleichartige Weiterschaltung der zum Projizieren des Leuchtdiodenfeldes verwendeten Optik erzeugt dabei das richtige Bild der abgetasteten Szene. Eine weitere Ausführung der Abtastanordnung ist an eine Feuerleitsteuerung zum Steuern und Verbessern der Genauigkeit der Wirksamkeit von Waffen, wie Maschinengewehren, Raketen und Kanonen angepaßt. Bei dieser Ausführung wird ein Feuerleitfadenkreuz vorgesehen, das eine Visiervorrichtung für Bordwaffen bildet. 'Detector field is designed so that the in Fig.9 illustrated infrared detector field 14 divided essentially into two equal parts in the longitudinal direction of the field the modified detector field consists of only one of these two parts. The only mirror that replacing mirrors 137 and 138 is indexed so that there is an obvious shift in the scene being scanned results. The shift takes place in the longitudinal direction of the modified detector field, and the size of the shift is equal to the current field of view of a detector -.- This is done with alternating 360 ° rotations of the rotating part. Folding the mirror allows the optics to see a full 360 ° field of view in two rotations of the rotating part to be scanned, compared to an arrangement without mirror indexing when using a Similar optics together with the infrared detector array 14 form a less extensive video processing circuit is required. A similar forwarding of the optics used to project the light-emitting diode field creates the correct image of the scanned scene. Another embodiment of the scanning arrangement is to a Fire control to control and improve the accuracy of the effectiveness of weapons, such as machine guns, Missiles and cannons adapted. In this embodiment, a fire reticle is provided that has a sighting device for on-board weapons. '

Claims

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Claims

Patent claims

1. A scanning arrangement for navigation aid, characterized by a circuit for generating signals which the features display first and second sections of an area over which a vehicle is to be steered, and one of these signals Receiving3 display device for generating first and second images, the first image showing the features of the first portion of the surface and the second image showing the features of the reproduces the second portion of the surface.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that an optical system is provided which is that of the first section The radiant energy received from the surface is focused on a detector, and that from the second portion of the surface focused in a second position of the detector on the detector, so that first and second signals arise which indicate the characteristics of the first and second portions of the area over which the vehicle is to be steered.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the detector is a rotating detector.

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the surface to be crossed is the earth, and that the Optics include a first mirror and lens for deflecting and focusing the from the first sections of the Contains radiant energy originating from the earth's surface on the detector.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the optics contain second and third lenses that are optically connected to a second mirror, that a third mirror is essentially close to the focal point of the second and third lenses and a fourth

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Mirror is attached and that the third and fourth Mirror receives radiant energy from the second and third lenses and deflects it so that it hits the first Mirror falls. '

6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the fourth mirror is a spherical mirror.

7. Arrangement according to claim 2, characterized in that the optics first and second deflection systems for focusing Radiant energy, which comes from first and second directions, on the detector and that the deflection systems so are arranged that at least one radiant energy from a spherical mirror in all positions of the rotating detector.

8. Arrangement according to claim 7, characterized by a prism which deflects one radiation from one of the directions in such a way that this direction by a predetermined value from the second direction in a parallel to the axis of rotation of the Detector level deviates.

9. The arrangement according to claim 2, characterized in that the optical system has first and second lenses for focusing of radiant energy on the detector and first and second mirrors for dividing the field of view of the first detector into first and second, essentially smooth, sections splits.

0. Arrangement according to claim 2, characterized in that the display device has an array of light emitting elements for generating the first and second images contains.

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11. The arrangement according to claim 10, characterized by Projector devices for projecting the first and second images on one screen.

12. The arrangement according to claim 2, characterized in that the radiation energy in the infrared range of the electromagnetic Spectrum lies.

13. Arrangement according to claim 91 characterized; marked that the array of light emitting elements and the projector devices are connected for common rotation with the detector.

14. Arrangement according to claim 9, characterized in that the screen is circular arc-shaped in one plane and elliptically curved in a second Ibene.

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