DE2410617B2 - Vorrichtung zum Eliminieren des Einflusses von Hintergrundstrahlung auf die Bildwiedergabe in einer Infrarotkamera - Google Patents

Description

Stellen der in F i g. 1 dargestellten Schaltung auftretende Signale.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Beispiel ist angenommen, daß die Wärmestrahlung eines Objekts 1 mit Hilfe einer Infrarotkamera untersucht werden soll. Die Wärmestrahlung des Objekts 1 wird mittels eines Infrarotdetektors 4 in ein elektrisches Videosignal umgewandelt. Vor dem Infrarotdetektor 4 sind eine Linse 2 und ein Abtastelement 3 angeordnet. Bei einer herkömmlichen Infrarotkamera mit Gleicaspannungskojiplung wird das Videosignal vom Infrarotdetektor 4 über einen Verstärker 7, einen Schalter H, der in diesem Falle geschlossen zu denken ist, und einen weiteren Verstärker 12 einer Kathodenstrahlröhre 14 zugeführt. Der oben erwähnte manuelle Abgleich wird mit Hilfe eines Schiebewiderstandes 5 vorgenommen, der zwischen eine Spannungsquelle 6 und beispielsweise Erde eingefügt ist.

Die Wechselspannungskopplung kann so eingebaut werden, daß dem Schalter 11 ein Kondensator 10 parallel geschaltet wird. Die Wechselspannungskopplung wird erhalten, wenn der Schalter 11 geöffnet wird. Eine solche Wechselspannungskopplung arbeitet nach den vorstehenden Ausführungen jedoch nicht zufriedenstellend, da das Videosignal während eines großen Teils der Ablenkung unerwünschte Information vom Kameragehäuse und verschiedenen Einzelheiten im Abtastelement enthält.

Erfindungsgemäß wird daher dem Kondensator 10 eine Unterbrecherstufe 8 in Serie geschaltet, die das Videosignal während des Zeitraumes, in dem es wie oben erwähnt unerwünschte Information enthält, unterbricht.

Die Unterbrecherstufe 8 wird vom Abtastelement3 !■er so gesteuert, daß sich eine Synchronisation für die Funktion der Unterbrecherstufe 8 ergibt, was natürlich möglich ist, da die Abtasteinrichtung die Ursache dafür ist. daß das Videosignal während eines großen Zeitanteils unerwünschte Information enthält. Wenn das Abtastelement beispielsweise aus einem oder mehreren rotierenden Prismen besteht, kann die Anordnung so getroffen werden, daß die Winkelstellung dieser Prismen darüber entscheidet, ob das Videosignal unterbrochen werden soll oder nicht, da die unerwünschte Information immer gerade dann in das Videosignal eingeführt wird, wenn die Prismen ganz bestimmte W.nkelstellungen einnehmen

Als ein Beispiel für die praktische Ausbildung der Unterbrecherstufe 8 ist in F i g. 1 ein Feldeffekttransistor dargestellt. Es sei jedoch angemerkt, daß sich auch andere Arten von elektrischen oder elektromechanischen Schaltern bzw. Unterbrechern für diesen Zweck verwenden lassen. Der Steuereingang 9 des die Unterbrecherstufe 8 in F i g. 1 bildenden Feldeffekttransistors ist mit einer logischen Schaltung 13 verbunden, welche die Stellung des Abtastelements 3 abfühlt und in Abhängigkeit davon den Feldeffekttransistor so steuert, daß er den Weg für das Videosignal öffnet oder schließt.

Während des Zeitraumes, in dem der Feldeffekttransistor gesperrt ist, fällt das Videosignal für den Videoverstärker wegen des dann hohen Werte:· für die Impedanz des Feldeffekttransistors vernachlässigbar klein aus. Dies bedeutet, daß der Mittelwert (Grauton) im Bild nur durch den Anteil des Videosignals bestimmt wird, der die gewünschte Bildinformation enthält.

Auf der Ausgangsseite de-) Kondensators 10 ist in F i g. 1 eine Widersiandsschaltung 15 dargestellt, die aus einem festen und einem variablen Widerstand besteht, der an einem Gleichspannungsanschluß 16 für die Einstellung des Gleichspannungspegels für das Videosignal liegt; über diese Schaltung läßt sich der Mittelwert für das Videosignal an die Bildwiedergabeeinrichtung anpassen.

Die Diagramme in F i g. 2 a bL· 2 c zeigen an drei

ίο verschiedenen Stellen der Schaltung von Fig. 1 auftretende Signale. In diesen Diagrammen ist jeweils die waagerechte Achse eine Zeitachse und die senkrechte Achse eine Spannungsachse. In F i g. 1 sind die Stellen, an denen die Signale U_v U, und U₃ gemäß den Diagrammen von Fig. 2a, 2b bzw. 2c auftreten, durch die entsprechenden Symbole angedeutet.

In Übereinstimmung mit den obigen Ausführungen enthält das Signal U₁ ein Videosignal mit einerseits der gewünschten Information und andererseits der

so unerwünschten Information. Mit den üblicherweise eingesetzten Abtasteinrichtungen tritt diese unerwünschte Information periodisch in das Videosignal ein. In F i g. 2 a ist eine Periode des Videosignals mit T markiert, und der Anteil dieser Periode T, der die unerwünschte Information enthält, ist mit T₁ — T₂ bezeichnet, während der die gewünschte Information enthaltende Anteil der Videosignalperiode T die Bezeichnung T., — T₃ führt.

Der Mittelwert U_n,, für das Signal U_x während einer Periode T gemäß Fig. 2a ergibt sich zu:

T /

j~ Ί J

I₁(I) at

Während des Periodenanteils T₁ — T₂ wird dem Kondensator 10 keine neue Information — kein neues Signal — zugeführt, da die Unterbrecherstufe 8 offen ist und das Signa! blockiert. Die Spannung am Kondensator 10 bleibt während des Zeitabschnitts T₁ — T₂ auf dem Wert, den sie im Zeitpunkt T₁ erreicht hat. Dies ist aus dem Diagramm in Fig. 2b ersichtlich.

Der Mittelwert U_mi für das Signal l/., in Fig. 2b h ib

läßt sich schreiben zu:

¹X¹^₁

Das Signal U., in Fig. 2b ist das Signal, das in der Schaltung von F i g. 1 an einem Punkt zwischen der Unterbrecherstufe 8 und dem Kondensator 10 auftritt.

Das Signal U₃ auf der entgegengesetzten Seite des Kondensators 10 besteht aus dem Wechselspannungsanteil des Signals U₂, da der Kondensator 10 keine Gleichspannung überträgt.

Das Wechselspannungssignal ist nur während des Periodenanteils T₂-T, vorhanden, und daher zeigt

aas Signal U₃ den in Fig. 2c dargestellten Verlauf.

Dies bedeutet, daß der Mittelwert in dem auf der

Kathodenstrahlröhre 14 bzw. auf deren Leuchtschirm wiedergegebenen Bild nur durch den Wechselspannungsanteil des die gewünschte Bildinformation enthaltenden Videosignals (Fig. 2 c) bestimmt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Dies stellt häufig eine gute Lösung dar, bei bestimm- Patentansprüche: ten Anwendungsfällen aber, bei denen der Tem peraturpegel des Objekts ohne Interesse ist, bedeutet

1. Vorrichtung zum Eliminieren des Einflusses es dessenungeachtet einen Nachteil, das Detektorsivon Hintergrundstrahlung auf die Bildwiedergabe 5 gnal ständig von Hand auf Null (Graubild) abgleiin .einer Infrarotkamera, die ein Abtastelement chen zu müssen, um ein getreues Grautonbild .tu er- und einen Detektor für die Umwandlung von In- halten. Der Abgleich hängt von der absoluten Temfrarotstrahlung in ein Videosignal enthält, das peratur des jeweiligen Objekts ab; wenn daher die über eine wechselspannungsgekoppelte Schaltung Infrarotkamera zunächst auf ein bestimmtes Objekt einer Bildwiedergabeeinrichtung zugeführt wird, io gerichtet wird, um dieses zu untersuchen, so kann es und in der ein Bildsignal und ein Hintergrundsi- beispielsweise vorkommen, daß der entsprechende gnal periodisch und getrennt voneinander er- Abgleich für das Grautonbild erneut vorgenommen scheinen, dadurch gekennzeichnet, daß werden muß. wenn als nächstes Objekt ein Objekt in den Weg des Videosignals zwischen dem De- untersucht werden soll, das eine etwas andere Temtektor (4) und der Bildwiedergabeeinrichtung (14) 15 ppratur aufweist.

eine Unterbrecherstufe (8) eingefügt ist, die den Um einen solchen Abgleich von Hand entbehrlich

Signalweg für das Videosignal unter Steuerung zu machen, ist es zweckmäßig, das Detektorsignal

durch das Abtastelement (3) periodisch öffnet über eine Wechsclspannungskopplung auf die BiId-

und schließt, so daß wenigstens der Teil des Vi- röhre zu geben. Bei dieser bekannten Technik wird

deosignals, der nur Information über die Hinter- 20 üblicherweise in die Verstärkerkette in Serie mit dem

grundstrahlung enthält, blockiert wird. Verstärker ein Kondensator eingefügt. Der Mitlel-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- wert für das Videosignal auf der Ausgangsseite dieses kennzeichnet, daß die Un'erbrecherstufe (8) aus Kondensators wird dann gleich Null gesetzt, wobei einem Feldeffekttransistor besteht, dessen Steuer- gegebenenfalls noch eine konstante Spannung von eingang (9) mit einer logischen Schaltung (13) 25 einem getrennten Einstellglied hinzuaddiert wird, um verbunden ist, welche die Stellung des Abtast- den Gleichspannungspegel des Signals an den Grauelements (3) abfühlt und in Abhängigkeit davon pegel für die in der Bildwiedergabetinrichtung enthalden Feldeffekttransistor für das Schließen oder tene Kathodenstrahlröhre anzupassen. Wie bereits eröffnen des Signalweges für das Videosignal wähnt enthält nun nur ein bestimmter Anteil des Visteuert. 30 deosignals die gewünschte Information. Es ist daher

nicht erwünscht, daß auch der Anteil des Videosignals, der keine interessierende Information enthält,

die Mittelwertbildung in der Wechselspannungskopplung im System beeinflußt, da dann der automatische 35 Abgleich unrichtig werden würde.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zum Eliminieren des Einflusses von Hintergrund- Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so auszustrahiung auf die Bildwiedergabe in einer Intiarot- bilden, daß sie unerwünschte Hinflüsse auf die Bildkamera, die ein Abtastelement und einen Detektor wiedergabe mit Hilfe des Videosignals auszusdialfür die Umwandlung von Infrarotstrahlung in ein 40 ten vermag.

Videosignal enthält, das über eine wechselspannungs- Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß da-

gekoppeltc Schaltung einer Bildwiedergabeeinrich- durch gelöst, daß in den Weg des Videosignals zwi-

tung zugeführt wird, und in der ein Bildsignal und sehen dem Detektor und der Bildwiedergabeeinrich-

ein Hintergrundsignal periodisch und getrennt von- tung eine Unterbrecherstlife eingefügt ist, die den

einander erscheinen. 45 Signalweg für das Videosignal unter Steuerung durch

Bei einer häufig vorkommenden Art von Infrarot- das Abtastclement periodisch öffnet und schließt, so

kameras ist vor einem Infrarotdetektor ein Abtastele- daß wenigstens der Teil des Videosignals, der nur

ment angeordnet, das aus rotierenden Prismen bei- Information über die Hintergrundstrahlung enthält,

spiclsweise aus Silizium besteht. Daneben gibt es auch blockiert wird.

Abtastelemente, die Schwingspiegel und rotierende 5° Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrich-

Trommeln mit reflektierender Oberfläche enthalten. tung wird also der Einfluß unerwünschter Signale

Derartige Abtaslelemente bewirken eine Abtastung dadurch ausgeschaltet, daß das Videosignal während

der abzutastenden Objekte längs zweier Richtungen. der Teile der Ablenkung, in denen es unerwünschte

Abtastelemente dieser Art bringen es mit sich, daß Information enthält, blockiert wird,

der Infrarotdetektor außer der Strahlung, die von dem 55 Bei einer bevorzugten Ausführungsform für eine

abgetasteten Objekt herrührt, auch Strahlung vom erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung besteht

Kameragehäuse oder voii anderen Teilen auffängt. die Unterbrecherstufe aus einem Feldeffekttransistor,

die zur Abtasteinrichtung gehören. dessen Steuereingang mit einer logischen Schaltung

Infolge der Arbeitsweise des Abtastelements läßt verbunden ist. welche die Stellung des Abtastelements sich nur ein bestimmter Anteil der Ablenkung im ^6o abfühlt und in Abhängigkeit davon den Fcldeffekt-Zeilenteil und im Bildteil für das Videosignal aus- transistor für das Schließen oder Öffnen des Signalnutzen. Dieser Anteil beträgt beispielsweise 70" n. weges für das Videosignal steuert.
Der restliche Anteil (30⁰Zo oder mehr) der Ablenkurg In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise ist keine reine Bildinformation, sondern er enthält veranschaulicht; es zeigt:
ein vom Abtastelement selbst herrührendes Signal. 65 F i g. 1 ein Schaltungsbeispiel für den elektrischen

Eine übliche Art von Infrarotkamera ist so aufge- Aufbau einer Infrarotkamera mit Wechselspannungs-

baut, daß das Detektorsignal über eine Gleichspan- kopplung in erfindungsgemäßer Ausbildung und

nungskopplung auf eine Bildröhre gegeben wird. Fig. 2a bis 2c Diagramme für an verschiedenen