DE2416482A1 - Vorrichtung zur automatischen regelung der empfindlichkeit eines infrarotempfaengers - Google Patents
Vorrichtung zur automatischen regelung der empfindlichkeit eines infrarotempfaengersInfo
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- H—ELECTRICITY
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- H04N3/09—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by optical-mechanical means only having a moving reflector for electromagnetic radiation in the invisible region, e.g. infrared
Description
Anmelder: Stuttgart, 1. April 1974-
Hugiies Aircraft Company P 2859 S/nu
Centinela Avenue and
Teale Street
Culver City, Calif., V. St. A.
Vorrichtung zur automatischen Regelung der Empfindlichkeit eines Infrarot-Empfängers
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur automatischen Regelung der Empfindlichkeit eines Infrarot-Empfängers
mit einer auf die Wärmeenergie der Infrarotstrahlung ansprechenden Detektorgruppe, an deren
Detektoren sich je ein Verstärker enthaltender Kanal anschließt.
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Mit einem nach vorn gerichteten Blickfeld arbeitende
Infrarot-Systeme bilden in Realzeit ein 3ila des Emissionsvermögens und von thermischen Unterschieden
einer betrachteten Szene. Damit die Szene gleichmäßig und angemessen von einem Sichtgerät dargestellt wird,
muß das Ansprechverhalten aller Detekt.orelementc auf einen gemeinsamen Wert gebracht werden. Der Abgleich
wurde bisher mittels ausgewählter und einstelloarer Dämpfungswiderstänae vorgenommen. Während der Lebensdauer
der Detektorgruppe müssen die Widerstände fortlaufend
nachgestellt werden, weil sich die Eigenschaften der Detektoren und Schaltungsanordnungen ständig
ändern. Beim Auswechseln von Einheiten im Verlauf von Wartungsarbeiten werden gewöhnlich komplizierte und
viel Zeit beanspruchende Einstellungen erforderlich.
Bei Infrarot-Systemeη ist das Reflexionsvermögen der
Germaniumelernente des optischen Systems, auch wenn sie
mit Antireflexbelägen versehen sind, groß genug, um ein Bild des kalten fiingangsfensters der Kühleinrichtung
für die Detektoren (Dewar) auf die Detektorgruppe zu reflektieren. Dieses Bild, das auch als Narziss-Bild
bekannt ist, erzeugt ein feststellbares Störsignal und
ein dunkles Band im Bild, des Sichtgeräts, wenn die Szene abgetastet wird. Dieses Narziss-Bild kann durch
eine Infrarot-Strahlung (IS-Strahlung) kompensiert werden, die von einer Narziss-Quelle auf die Detektoren
gerichtet wird. In einem System, das eine solche Narziss-Duelle aufweist, wäre es von Vorteil, wenn
diese Narziss-Quelle zur Erzeugung eines Bezugssignals
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für eine zuverlässige uno. automatische Verstärkungsregelung
liefern könnte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur automatischen Regelung der Empfindlichkeit
eines Infrarot-Empfängers der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die sich durch hohe Zuverlässigkeit
und einen einfachen Aufbau auszeichnet.und bewirkt, daß
das Sichtgerät dem Betrachter stets ein gleichmäßiges
Bild der abgetasteten Szene liefert.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Einrichtung zum Einstrahlen eines Bezugssignals
in die empfangene Infrarot-Strahlung in solcher Weise, daß das Bezugssignal der Detektorgruppe zugeführt
wird, und in jedem Kanal eine Einrichtung zum Abtasten des von dem zugeordneten Detektor empfangenen
Anteils des Bezugssignals und Regeln der Verstärkung dieses Kanals vorhanden ist.
Der besondere Vorteil einer solchen Vorrichtung besteht darin, daß zum Einstrahlen des Bezugssignals die bei
manchen Systemen vorhandene Narziss-Signalquelle verwendet werden kann. Demgemäß umfaßt bei einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung die Einrichtung zum Einstrahlen eines Bezugssignals eine Narziss-Signalquelle,
einen Strahlteiler und einen Modulator. Die von der Narziss-Signalquelle erzeugte Energie wird von dem
Strahlteiler sowohl einer optischen Einheit zum, Zuführen von Infrarot-Strahlung zu der Detektorgruppe als
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auch dem Modulator zugeführt, eier das Bezugssignal bildet.
Die der optischen Einheit zugeführte Energie wird von aen optischen Gliedern reflektiert, so daß sie ein
virtuelles Bild bildet, welches das reflektierte Narziss-Bild kompensiert oder auslöscht. Das modulierte
Bezugssignal wird von dem Strahlteiler auf die gesamte Detektorgruppe reflektiert. Die modulierte IR-'^uelle
beleuchtet gleichmäßig jeden Detektor und erzeugt in jedem Detektorkanal ein zusammengesetztes Signal, welches
das Bezugssignal enthält. Das modulierte Bezugssignal· wird in jedem Kanal von dem zusammengesetzten
Signal getrennt und unter Anwendung eines Synchrondetektors gleichgerichtet, um ein Gleichstrom-Steuersignal
zu erhalten, das der Empfindlichkeit des Kanals proportional ist. Dieses Gleichstrom-Steuersignal wird
einem eine Diode enthaltenden Verstärkungssteuerelement in jedem Kanal zugeführt, um eine automatische Regelung
der Empfindlichkeit zu erzielen. Zum Entfernen des Bezugssignals
werden die verstärkten Signale der Detektoren durch Multiplex vereinigt und mit einem invertierten
Bezugssignal kombiniert.
Die Vorrichtung zur automatischen Empfindlichkeitsregelung ermöglicht auch eine Kontrastregelung in weitem
Bereich, indem die Intensität des Narziss-Signals verändert wird.
Es ist demnach ersichtlich, daß durch die Erfindung eine verbesserte Vorrichtung zur automatischen Regelung
der Empfindlichkeit eines Infrarot-Empfängers geschaffen
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wird, bei dem von einer Bezugssignalquelle Gebrauch gemacht
wird, die von einer Narziss-Signalquelle gebildet
werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden
die den einzelnen Detektoren einer Detentorgruppe
zugeordneten Kanäle individuell als Funktion des Ansprechverhaltens jedes einzelnen Detektors geregelt.
Dabei ist das angewendete Bezugssignal von dem zur Steuerung des Sichtgeräts erzeugten Videosignal leicht
zu entfernen. Endlich ermöglicht die erfindungsgemäße Einrichtung noch in einem weiten Bereich eine Kontraststeuerung.
.A
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Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung des in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale
können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination
Anwendung finden. Es zeigen
Fig. 1 die schematische Darstellung eines Hubschraubers mit einem nach vorn blickenden Infrarot-Sichtgerät
,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines drehbaren Schützensitzes als Beispiel für die Anwendung
eines Infrarot-Sichtgeräts»
Fig. 3 das Blockschaltbild eines Infrarot-Sichtgeräts,
Fig. 4- ein Blockschaltbild zur Erläuterung des in einem Infrarot-Sichtgerät verwendeten Sensorsystems,'
Fig. 5 eine schematische und teilweise auseinandergezogene,
perspektivische Darstellung einer Sensoreinheit,
Fig. 6 eine schematische, perspektivische Darstellung der optisch-mechanischen Anordnung der Sensoreinheit
nach Fig. 5 unter Fortlassung von Gehäuseteilen,
Fig. 7 eine schematische Darstellung des Strahlenganges
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im optischen System in der Azimutebene,
Fig. 8 eine scJaematische Darstellung des Strahlenganges
im optischen System in Elevationsrichtung,
Fig. 9 teilweise in Seitenansicht und teilweise im Schnitt die Antriebsanordnung für einen Azimutspiegel
der Sensoreinheit nach Fig. 5»
Fig. 10 eine schematische Seitenansicht zur Erläuterung der Wirkungsweise eines Alternierspiegels
der Sensoreinheit nach Fig. 5»
Fig. 11 eine schematische Seitenansicht zur Erläuterung eines Justierspiegels der Sensoreinheit
nach Fig. 5»
Fig. 12 eine schematische Ansicht des Justierspiegels nach Fig. 11 längs der Linie 12-12,
Fig. 1$ eine schematische vergrößerte Darstellung eines Folgearmes der Justierspiegelanordnung
nach Fig. 11,
Fig. 14 eine schematische Seitenansicht eines Synchronisationsgenerators
der Sensoreinheit nach Fig. 5,
Fig. 15 eine schematische Ansicht des Synchronisationsgenerators
nach Fig. 14 längs der Linie 15-15,
Fig. 16 eine schematische Seitenansicht der Blickfeld-
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Umschalteinrichtung des Sensorfernrohres in
• der Stellung für enges Blickfeld,
Fig. 17 eine schematische Seitenansicht der Blickfeld-Umschalteinrichtung
des Sensorfernrohres in der Stellung für weites Blickfeld,
Fig. 18 eine schematische perspektivische Darstellung einer in Abschnitte unterteilten Detektoranordnung,
wie sie bei der Sensoreinheit nach Fig. 5 verwendet werden kann,
Fig. 19 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Signalquelle zur Narzissbild-Kompensation
und automatischen Bmpfindlichkeitsregelung im Detektorteil des Systems,
Fig. 20 eine schematische perspektivische Darstellung zur weiteren Erläuterung der Narzissbild-Kompensation,
Fig. 21 eine schematische perspektivische Darstellung zur weiteren Erläuterung der automatischen
Empfindlichke it sregelung,
Fig. 22 eine schematische Darstellung zur weiteren Erläuterung der Signalquelle zur Empfindlichkeitsregelung,
Fig. 25 einen schematischen Schnitt durch die Signalquelle
zur automatischen Empfindlichkeitsregelung nach Fig. 22,
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Fig. 24· eine schematische perspektivische Darstellung
zur weiteren Erläuterung der automatischen Empfindlichkeitsregelung,
Fig. 25 ein schematisches Schaltbild eines Modulators
der Vorrichtung zur automatischen Empfindlichkeit srege lung ,
Fig. 26 ein Blockschaltbild zur weiteren Erläuterung der Vorrichtung zur automatischen Empfindlichkeitsregelung,
Fig. 27 ein Leistungsspektrum zur weiteren Erläuterung der automatischen Empfindlichkeitsregelung,
Fig. 28a und 28b gemeinsam das Blockschaltbild der Vorrichtung zur Signalverarbeitung des Infrarot-Sichtgeräts
,
Fig. 29 ein schematisches Schaltbild des Filterverstärkers und der ersten Multiplexerstufe der
Vorrichtung nach Fig. 28,
Fig. 30 das Schaltbild eines schnellen Multiplexschalters,
Fig. 31 das schematische Schaltbild einer Steuerlogik
der Vorrichtung nach Fig. 28,
Fig. 32 ein Zeitdiagramm von Signalen zur Erläuterung
der zeitlichen Steuerung der Vorrichtung nach Fig. 28,
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Fig. 33 und 34 Zeitdiagramme von Signalen zur Erläuterung
der zeitlichen Steuerung des vertikalen Bildaufbaues bei einem Infrarot-Sichtgerät,
Fig. 35 und 36 Zeitdiagramme von Signalen zur Erläuterung
der zeitlichen Steuerung der automatischen Empfindlichkeitsregelung und der Steuerung
des horizontalen Bildaufbaues,
Fig. 37 <i&s Blockschaltbild eines bei dem Infrarot-Sichtgerät
verwendeten Darstellungsgerätes,
Fig. 38 eine schematische Darstellung des Bildschirmes
des Darstellungsgerätes nach Fig. 37 und
Fig. 39 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Kühleinrichtung für die Detektoranordnung
des Sichtgerätes.
Passive Infrarot-Sichtgeräte werden beispielsweise in Fahrzeugen, beispielsweise einem in Fig. 1 dargestellten,
einen Teil der Erdoberfläche überfliegenden Flugzeug
10, verwendet. Das Flugzeug weist an seiner Unterseite eine Drehkanzel 12 auf, die auf eine gewünschte
Stelle der Erdoberfläche 14 oder ein Blickfeld gerichtet
ist. Das Flugzeug 10 kann ein Hubschrauber, ein Starrflügler oder eine sonstige Maschine sein, die sich
in einer Stellung bewegen kann, von der aus sie die von einem Blickfeld ausgehende Energie aufnehmen kann. Die
Kanzel, bei der es sich in einem Hubschrauber um einen drehbaren Betätigungsplatz handeln kann, kann eine
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geeignete Abtasteinrichtung enthalten, die das Blickfeld 14 horizontal abtastet, während die Ausrichtung
auf das ausgewählte Blickfeld im Azimut durch Drehen der Kanzel und in der Elevation durch Einstellen eines
Richtspiegels erfolgt. Das Richtsystem kann eine stabilisierte kardanisch^ Aufhängung aufweisen, die auf
Stellungs- und Geschwindigkeitskreisel sowie auf Richtbefehle anspricht, wie es in der Technik allgemein bekannt
ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Azirnutabtastung längs solcher Linien wie
der Linien 21 und 23 während einer ersten Abtastung und längs solcher Linien wie der Linien 25 und 27 während
einer zweiten Abtastung für einen alternierenden Halbbildbetrieb. Das Blickfeld kann verschiedene Objekte
enthalten, wie beispielsweise ein Fahrzeug 19.
In Fig. 2 ist ein schwenkbarer Schützenplatz dargestellt, um die Anwendung eines Infrarot-Sichtgeräts in
einem Hubschrauber oder einem langsamen Flugzeug zu veranschaulichen". Die Anordnung umfaßt die Kanzel 12,
die auf einem Teil 4-0 des Hubschraubers drehbar gelagert und fest mit einem drehbaren Teil 42 verbunden
ist, auf dem sich ein Benutzer, beispielsweise ein Schütze, in einem Stuhl 4-4- befinden kann. Die Kanzel
kann ein äußeres Fenster 50 aufweisen, das beispielsweise aus Germanium bestehen kann. Ein Richtspiegel52
bewirkt eine Ausrichtung in einem ausgewählten Winkel 56 in der Elevation, während die Drehung der Kanzel die
Azimut ausrichtung bewirkt. Die von dem Richtspi,egel empfangene Energie wird einem Infrarot-Sensor 60
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zugeführt, der eine Azimut-Atestvorrichtung und eine
Elevations-Detektorgruppe enthält und mit einer geeigneten Kühlvorrichtung 62 verbunden ist, die unter Druck
stehendes Gas, wie beispielsweise Freon, von einem Kompressor 64 erhält. Ein Aufbau 66 kann eine Vorrichtung
zur Signalverarbeitung enthalten, die .Signale einem Darstellungsgerät 68 zuführt, so daß eine Szene mittels
eines geeigneten Periskops 70 von einem Okular 72 aus
betrachtet werden kann. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind geeignete Einsteller vorgesehen, um
die Achse des Sichtgeräts im Azimut durch Drehen der Kanzel 12 und in der Elevation durch Drehen des Richtspiegels
52 auszurichten. Das Periskop 70 kann geeignete optische Wege enthalten, die Licht von einer nicht
näher dargestellten, im Darstellungsgerät 68 enthaltenen Kathodenstrahlröhre aufnehmen. Das ganze System
kann durch Anwendung geeigneter, nicht dargestellter Stellungs- und Geschwindigkeitskreisel so geregelt
sein, daß es eine stabile Ausrichtung beibehält, sofern nicht von geeigneten Quellen vorrangige Richtsignale
zugeführt werden.
Wie das Blockschaltbild nach Fig. 5 näher zeigt, wird
Infrarot-Strahlung von der Szene durch das äußere Fenster 50 empfangen und über den Riehtspiegel 52 einer
Sensoreinheit 74- zugeführt, wie es durch die optischen
Pfade 79 und 81 angedeutet ist. Außer der aus dem Blickfeld empfangenen Energie wird ein Narziss-Bild
über optische Pfade 78 und 80 vom äußeren Fenster 50 über den Richtspiegel und zurück in die Sensoreinheit 74-
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reflektiert. Ein Signalprozessor 82 spricht auf das Videosignal auf einem Kabel 86 an, das bei einer Sensoreinheit
mit N Detektoren N getrennte Leitungen, jeweils eine für jedes Videosignal, umfaiit. Sin Kabel 88
überträgt geeignete Abtast-Synchronisiersignale, die bei dem dargestellten System ein Azimut-Abtastsynchronisiersignal
umfassen. Ein Darstellungsgerät 90 empfängt im Multiplex vereinigte Videosignale auf einem
Kabel 92 und Synchronisiersignale auf einem Kabel 94,
um auf dem Schirm einer geeigneten Kathodenstrahlröhre ein rasterförmiges Bild zu erzeugen. Eine geeignete
optische Einrichtung oder ein Periskop 70 empfängt das Bild des Darstellungsgeräts 90, damit es von einem Benutzer
beispielsweise durch das Okular 72 betrachtet werden kann. Das dargestellte System umfaßt ein Netzgerät
98 und einen Helium-Kompressor 64. Beide Einheiten
werden über ein Kabel 99 von einem Steuerfeld 102 aus gesteuert. Vom Steuerfeld 102 aus wird auch ein Helligkeits-Steuersignal
über eine Leitung 104 dem Darstellungsgerät
90, ein Kontrast-Steuersignal über eine Leitung 106 dem Signalprozessor 82 und ein Blickfeld-Schaltsignal
auf einer Leitung 108 der Sensoreinheit zugeführt. Zum Einstellen einer Anzeige der Blickrichtung,
die sich auf der Bildfläche des Darstellungsgerätes befindet, werden vom Benutzer manuell einstellbare
Richtsignale auf einem Kabel 112 von dem Steuerfeld der Sensoreinheit 7^ und dem Signalprozessor 82 zugeführt,
um die vertikale und die horizontale Blickrichtungslinie einzustellen.
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Fig. 4 zeigt das Blockschaltbild der Sensoreinheit 7^.
Wie aus Pig. 4 ersichtlich., umfaßt das passive Infrarot-Sensorsystem
ein Fernrohr 120, das die von der
Szene stammende Infrarot-Strahlung durch das äußere
Fenster 50 über den Richtspiegel 52 (Fig. 3) empfängt. Von diesem Fernrohr empfängt ein Horizontal-Abtastspiegel 122 sowohl die von der Szene als auch die von dem Narzissbild stammende Infrarot-Strahlung. Zur Erzeugung eines Synchronisationssignals führt die Energiequelle 126 eines Synchronisationsgenerators 127 cLem Horizontal-Abtastspiegel 122 Energie zu, die von dem Horizontal-Abtastspiegel reflektiert und von einem Empfänger 128 aufgenommen und als Synchronisationssignal über eine Leitung 150 einem geeigneten Verstärker 132 zugeführt wird, der es dann als Synchronisationsimpuls über das Kabel 88 dem Signalprozessor 82 zuführt. Die Szenen- und Narzissbild-Signale werden von dem Horizontal-Abtastspiegel 122 einem Vertikal-Richtspiegel 136 zugeführt, der eine Einstellung der vertikalen Richtlinie ermöglicht, bei der es sich um die Linie der Blickrichtungs-Darstellung handelt, die sich in Horizontalrichtung erstreckt. Sowohl das Szenen- als auch das Narzissbild-Signal werden von dem Vertikal-Richtspiegel einem Alternierspiegel 140 zugeführt, der dazu dient, den Ort der Abtastzeilen des Blickfeldes während aufeinanderfolgender Azimutabtastungen abzuwechseln, wie es an
Hand Fig. 1 erläutert worden ist. Das Szenen-Signal
wird von dem Alternierspiegel 140 durch einen Strahlteiler 142 geleitet, der beispielsweise aus ein,em beschichteten optischen Material bestehen und eine
Szene stammende Infrarot-Strahlung durch das äußere
Fenster 50 über den Richtspiegel 52 (Fig. 3) empfängt. Von diesem Fernrohr empfängt ein Horizontal-Abtastspiegel 122 sowohl die von der Szene als auch die von dem Narzissbild stammende Infrarot-Strahlung. Zur Erzeugung eines Synchronisationssignals führt die Energiequelle 126 eines Synchronisationsgenerators 127 cLem Horizontal-Abtastspiegel 122 Energie zu, die von dem Horizontal-Abtastspiegel reflektiert und von einem Empfänger 128 aufgenommen und als Synchronisationssignal über eine Leitung 150 einem geeigneten Verstärker 132 zugeführt wird, der es dann als Synchronisationsimpuls über das Kabel 88 dem Signalprozessor 82 zuführt. Die Szenen- und Narzissbild-Signale werden von dem Horizontal-Abtastspiegel 122 einem Vertikal-Richtspiegel 136 zugeführt, der eine Einstellung der vertikalen Richtlinie ermöglicht, bei der es sich um die Linie der Blickrichtungs-Darstellung handelt, die sich in Horizontalrichtung erstreckt. Sowohl das Szenen- als auch das Narzissbild-Signal werden von dem Vertikal-Richtspiegel einem Alternierspiegel 140 zugeführt, der dazu dient, den Ort der Abtastzeilen des Blickfeldes während aufeinanderfolgender Azimutabtastungen abzuwechseln, wie es an
Hand Fig. 1 erläutert worden ist. Das Szenen-Signal
wird von dem Alternierspiegel 140 durch einen Strahlteiler 142 geleitet, der beispielsweise aus ein,em beschichteten optischen Material bestehen und eine
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Durchlässigkeit von 90 % und ein Reflexionsvermögen von
8 bis 10 % aufweisen kann. Das Eingangsfenster eines evakuierten Dewar, das die Detektorgruppe aufnimmt und
als Spektralfilter 146 dargestellt ist, kann eine derart
ausgewählte Dicke haben, daß es nur Infrarotenergie eines ausgewählten Arbeitsbereichs durch einen geeigneten
Kälteschirm 14-8 einer Detektoranordnung 149 einer Detektorgruppe 150 zuführt. Der Strahlteiler 142 läßt
einen Teil des Infrarot-Signals passieren. Er empfängt außerdem von einer Quelle 160 und reflektiert von der
Optik Energie, welche die Gestalt des Umrisses des Narzissbildes hat, um das von der Optik und dem Alternierspiegel
140 empfangene Narzissbild auszulöschen, was durch die Multipliziereinheit 162 angedeutet ist.
Das Narzissbild wird in Richtung auf das Darstellungsgerät reflektiert und wird unter einem bestimmten Abtastwinkel
ausgelöscht, der erreicht sein kann, wenn die Spiegelfläche zur optischen Achse senkrecht steht.
Die Quelle 160 wird auch von einem Modulator 168 benutzt, der 90 % der von der Quelle 160 gelieferten
Energie empfängt, das erhaltene Signal moduliert und auf die Fläche des Strahlteilers 142 reflektiert, von
dem 8 bis 10 % durch das Spektralfilter 146 zur Detektorgruppe 150 als Signal zur automatischen Empfindlichkeit
sregelung (ARC-Signal) reflektiert, das eine unabhängige Steuerung der Verstärkung der N Kanäle des
Systems ermöglicht. Das Ausgangssignal der Detektorgruppe wird auf den N Leitungen des Kabels 86 dem Signalprozessor
82 zugeführt. Eine Kühleinheit 170, ist mit dem Kälteschirm 148 und der Detektorgruppe 150
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verbunden. Diese Kühleinheit kann den oben erwähnten
Helium-Kompressor 64 nach Fig. 3 enthalten. Die Steuerung
der Sensoreinheit erfolgt mit Hilfe eines Blickfeldwählers
171» der eine Einstellung des Blickfeldes des Fernrohres 120 sowie die Einstellung der Blickrichtung
in Abhängigkeit von einem ausgewählten Blickfeld ermöglicht. Motoren 174, 176 und 178 treiben jeweils
den Horisontal-Abtastspiegel 122 bzw. den Vertikal-Richtspiegel 136 oder den Alternierspiegel 140 an.
Fig. 5 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung
der Sensoreinheit mit zur Vereinfachung der Darstellung auseinandergezogenen Teilen. Wie ersichtlich,
weist die Sensoreinheit ein Gehäuse 180 auf, das in der Kanzel befestigt und mit dem Fernrohr 120 verbunden
ist, das das Infrarot-Signal von dem Richtspiegel empfängt und durch eine Blickfeld-Wähleinheit 182 leitet,
die von einem Stellmotor 172 angetrieben wird. Das Infrarot-Signal wird dann von dem Fernrohr 120 dem Horizontal-Abtastspiegel
122, der mit seinem Motor 174 dargestellt ist, und dann der Spiegelfläche 137 des
Vertikal-Richtspiegeis 136 zugeführt und von dort auf
den Alternierspiegel 140 reflektiert. Das Signal wird
dann vom Alternierspiegel 140 zum Strahlteiler 142 und von diesem wiederum auf den das Eingangsfenster bildenden
Spektralfilter 146 reflektiert. Wie ersichtlich, ist die Quelle 160 für das Narziss-Signal so angeordnet,
daß sie Energie dem Strahlteiler 142 zuführt, die
dann von dem Modulator 168 zur Erzeugung eines Bezugssignals für die Verstärkungsregelung empfangen wird.
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Die Detektoranordnung 149 umfaßt ein Dewar 190 mit der
nicht sichtbaren Detektorgruppe, die sich in einem Gehäuse 192 befindet. An dem Gehäuse 192 befindet sich
ein geeigneter Anschlußkasten 194- mit Kabeln, die zum
Herausführen der N Leitungen von den Detektoren dienen. Ein weiterer Anschlußkasten 198 mit einem geeigneten
elektrischen Kabel ist für eine Öffnung 199 des Gehäuses 180 zum Herstellen elektrischer Anschlüsse vorgesehen.
Der Motor I76 für den Vertikal-Richtspiegel weist
eine Einstellwelle für den Vertikal-Richtspiegel 136
auf und dient zum Einstellen der vertikalen Blickrichtungslinie in der Darstellung. Auf der optischen Achse
vom Fernrohr 120 zum Gehäuse 180 kann ein geeigneter Wärmekompensator 202 angeordnet sein, der Metallteile
mit großem Wärmekoeffizienten aufweist, die ihre Jjängenausdehnung
bei Temperaturschwankungen ändern. Ein Deckel 210 ist zum Abschluß einer öffnung vorgesehen,
die den Zugang zum Richtspiegel und dem Synchronisationsgenerator freigibt.
In Fig. 6 sind die optisch-mechanischen Teile der Sensoreinheit in ihrer tatsächlichen Relativstellung unter
Weglassung des Gehäuses wiedergegeben, um ihre Wirkungsweise sowie die Funktion der Blickfelduinschaltung
besser erläutern zu können. Das Fernrohr 120 ist zusammen mit der Blickfeld-Wähleinheit 182, die sich in der
Stellung für ein enges Blickfeld befindet, einer Fokussiereinheit 214, die an anderen, nicht dargestellten
Bauteilen befestigt ist und dazu dient, die Stellung des Fernrohres 120 längs der optischen Achse zu
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verändern, und mit einer Blende 220, die in manchen Anordnungen zur Begrenzung des Blickwinkels vorhanden
sein kann, dargestellt. Sin Dehnkörper 215 ist zwischen einem am Gehäuse 180 (Fig. 5) befestigten Arm 21? und
aem Wärmekompensator 202 angeordnet, um das Fernrohr
120 bei Temperaturänderungen längs der optischen Achse so zu verschieben, daß die Schärfeneinstellung erhalten
bleibt. Der Horizontal-Abtastspiegel 122 führt eine Abtastbewegung im Azimut aus, wie es ein Pfeil 224 anzeigt,
so daß die Szene im Bereich des gesamten Azimut-Abtastwinkels von den Detektoren abgetastet wird, die
in der Elevation angeordnet sind. Das von dem Horizontal-Abtastspiegel
122 empfangene Signal wird dem Vertikal -Richtspiegel 136 zugeführt, gefaltet, dem Alternierspiegel
140 zugeführt, erneut gefaltet und in Richtung auf den Strahlteiler 142 reflektiert, so daß sich
die Elevationsrichtung in Richtung der von der Detektorgruppe gebildeten Linie erstreckt, die sich in der
Detektoranordnung 14-9 befindet. Die Szene wird abwechselnd der Detektorgruppe in der Detektoranordnung 149
von zwei Teilbildern zugeführt, die abwechselnd durch Zeilensprung erzeugt werden.
Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Azimut- bzw. Elevationsansicht
der Sensoreinheit, deren Funktion nun näher erläutert
wird, mit dem Gang der optischen Strahlen* In der Azimut-Ansicht nach Fig0 7 ist das Fenster 50 auf
gerader Linie vor dem Fernrohr dargestellt. In der BIevationsansicht
nach Figa 8 ist das optische System zwischen
der Blende und den Detektoren ebenfalls mit
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geradliniger optischer Achse dargestellt, um die Klarheit der Zeichnung zu verbessern. Die Strahlen bei weitem
und bei engem Blickfeld sind durch ausgezogene bzw. gestrichelte Linien dargestellt. Ebenso sind die entsprechenden
Positionen der Blickfeld-Wähleinheit durch durchgehende und gestrichelte Linien wiedergegeben. Bei
Betrieb mit weitem Blickfeld ist zwischen ein einfaches optisches Glied für enges Blickfeld und die Blende ein
Triplet aus drei im Abstand voneinander angeordneten Germaniumgliedern eingeschaltet. Das weite Blickfeld
wird erzeugt, indem das Triplet um 90° gedreht wird, um seine Achse mit der optischen Achse 230 des Einzelgliedes
für das enge Blickfeld oder Objektivs 121 in Übereinstimmung zu bringen. Es sei erneut darauf hingewiesen,
daß die gestrichelten Linien sowohl die Blickfeld-Wähleinheit 182 in der Stellung zur Erzeugung eines
engen Blickfelds als auch die Strahlen wiedergeben, die entstehen, wenn das Objektiv aus einem einzigen brechenden
Germaniumglied besteht. Der Abtastspiegel 122 befindet sich in' einem bestimmten Abstand von der Detektorgruppe
150, um eine durch die Abtastung bedingte Defokussierung zu vermindern. Weiterhin ist die Detektorgruppe
150 in drei Abschnitte unterteilt, um eine
optimale Abbildung auf der gekrümmten Brennfläche zu erzielen. Die Detektorgruppe I50 wandelt das von dem
optischen System gebildete Infrarot-Bild in gleichzeitig erzeugte elektrische Signale um, die dann nacheinander
im Multiplexverfahren verarbeitet werden. Die Anordnung besteht aus einer Detektorgruppe mit N ,Elementen,
einem Kälteschirm, um die Empfindlichkeit der
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Detektoren zu verbessern, einem geeigneten Molekularsieb, um Gase einzufangen und annähernd ein Vakuum aufrecht
zu erhalten, und einem als Spektralfilter ausgebildeten
Fenster, das die Anordnung vollständig abschließt. Die Detektoren können beispielsweise aus mit
Quecksilber dotiertem Germanium oder e.inem anderen bekannten und geeigneten Detektormaterial bestehen. Das
Signal wird von dem Abtastspiegel 122 dem Richtspiegel 136, dem Alternierspiegel 140, dem Strahlteiler 142 und
endlich durch das Fenster 146 der Detektorgruppe 150
zugeführt.
Fig. 9 zeigt eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht des Antriebs für den Hor-izontal-Abtastspiegel 122. Die
Abtastung wird durch einen Nocken 250 bewirkt, der vom
Motor 174 über ein Ritzel 252, ein Zwischenrad 254 und
ein Treibrad 256, das auf der gleichen Welle sitzt wie der Nocken 250, angetrieben wird. An dem Nocken 250
liegt unter der Wirkung einer Feder 262 ein Folgearm 260 an, an dem der Abtastspiegel 122 befestigt ist, so
daß der Abtastspiegel eine Schwenkbewegung ausführt, wenn der Motor 174 den Nocken 250 dreht. Der Nocken
ist so ausgebildet, daß der Abtastspiegel während 65 % der Umdrehung des Nockens eine lineare Abtastbewegung
ausführt und während der restlichen 35 /«, die durch den
Winkel 268 angedeutet sind, schnell in die Ausgangslage
zurückkehrt. Der Spiegel 122 kann mittels eines Zapfens auf einer Achse 270 gelagert oder in bekannter Weise
mit einem flexiblen Schwenklager versehen sein., Der Abtastspiegel schwingt mit einer Frequenz von 60 Hz und
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führt das Infrarot-Bild horizontal über die Detektorgruppe hinweg. Der den Nocken 25Ü antreibende Motor 17^
kann ein mit 360 Hz laufender Hystei'ese-Synchx'onmotor
sein, der mit dem Nocken über ein sechsfach untersetzendes Getriebe gekoppelt ist.
Die in Fig. 10 dargestellte Anordnung zum Antrieb des Alternierspiegels 14-0 umfaßt einen permanent magnetischen
Anker 271, der zwischen Elektromagneten 272 und
273 bewegbar und mit dem Alternierspiegel 140 verbunden
ist. Zur Lagerung des Ankers und zur Verbindung mit dem Alternierspiegel dienen Gelenke 274- und 276. Die Lage
des Alternierspiegels 140 ist dabei durch eine geeignete Blattfeder 278 stabilisiert. Der Anker bewegt sich
längs des durch einen Pfeil 280 angegebenen Weges. Der Alternierspiegel wird von dem Ausgangssignal eines
Monoflop im Signalprozessor angetrieben, und der Wechsel erfolgt beispielsweise etwa 6 ms nach Auftreten des
vertikalen Richtimpulses als Folge eines im Signalprozessor vorhandenen Versögerungskreises. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel ändert der Alternierspiegel 140 seine Stellung während der Rückkehr des Abtastspiegels
in die Ausgangslage. Der Alternierspiegel kann in bezug auf die optische Einrichtung so angeordnet
sein, daß er nur eine Schwenkung um einen Winkel von 0,5 mrad auszuführen braucht.
Die Fig. 11, 12 und 13 zeigen die Anordnung zum Einstellen
des Vertikal-Richtspiegels 136. Der Motor 176
bewegt den Vertikal-Richtspiegel 136 in Abhängigkeit
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von einem Vertikal-Richtsignal, das von dem Steuerfeld
102 (Fig. 5) zugeführt wird, über einen bestimmten Winkel, wenn das System auf ein enges Blickfeld eingestellt
ist, indem eine Schutzanordnung 282 um eine Achse 283 gedreht wird. Ein Folgearm 284 liegt an einem Stift
286 an, der bei engem Blickfeld eine erste Position und bei weitem Blickfeld eine zweite Position 290 einnimmt,
wie es von einem Arm 292 bestimmt wird, der auf den Stellmotor 172 für die Blickfeldeinstellung anspricht.
Der Arm 292 ist mit dem Stift 286 durch einen relativ steifen Hebel 287 verbunden und ist um eine
Achse 296 schwenkbar. Eine Feder 294 hält den Arm in
der dem engen Blickfeld zugeordneten Stellung, sofern sich nicht der Stellmotor 172 in der durch durchgehende
Linien gezeigten Stellung befindet. Der Rieht spiegel
136 ist um eine ortsfeste Achse 304- schwenkbar und
folgt der Bewegung des Folgearmes 284. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Bewegung des Motors
1?6 für den Riehtspiegel durch nicht dargestellte
harte Anschläge und eine Kupplung auf einen Winkelbereich von +45° begrenzt, luf diese Weise wird für eine
Feinabstimmung der Elevations- oder vertikalen Richtlinie im Abtastrester der Motor 176 erregt, um eine Gesamtschwenkung
des Riehtspiegeis zu bewirken, die beispielsweise
etwa 10° betragen kann« Wenn eine Einstellung der vertikalen Richtlinie bei engem Blickfeld erfolgt
ist, wird die Korrektur beibehalten, wenn das System mittels des Stellmotors 172 auf das große Blickfeld
umgeschaltet wird. Ss wurde festgestellt, daß die
Wirkung der Feineinstellung auf die Fokussierung
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vernachlässigbar klein ist.
An Hand der Fig. 14 und 15 wird nun der Synchronisationsgenerator
näher erläutert. Er umfaiit einen Sender 312, bei dem es sich beispielsweise um eine Galliumarsenid-Diode
handeln kann, einen Sensor 314» bei dem
es sich beispielsweise um eine Siliziumdiode handeln kann, und einen Reflektor oder Umlenkspiegel 316» bsi
dem es sich um einen geeigneten sphärischen Reflektor handeln kann. Alle diese Bauteile wirken mit dem Abtastspiegel
122 zusammen. Der Sender 312 wiikt mit einer geeigneten Gleichstromquelle zusammen und bildet eine
Dauerstrich-Strahlungsquelle. Der Sensor 314 führt Stromsignale einer geeigneten elektronischen Einheit
320 zu, die einen Verstärker enthält und Vertikal-Synchronisationsimpulse
erzeugt. Wenn der Abtastspiegel 122 eine bestimmte Stellung durchläuft, wird ein Synchronisationsimpuls
gebildet. Die von dem Sender 312 ausgehende Energie wird auf den Abtastspiegel 122, von
dort auf den Umlenkspiegel 316, von diesem zurück auf den Abtastspiegel 122 und dann auf den Sensor 314 reflektiert,
wenn der Abtastspiegel 122 eine bestimmte Winkelstellung einnimmt. Dieser Synchronisationsimpuls,
der während jeder Azimutabtastung durch den Abtastspiegel erzeugt wird, wird in dem System zur Darstellung
des horizontalen Balkens eines Fadenkreuzes, zur Synchronisation der Horizontaldarstellung, der Darstellungsaustastung
und des Antriebs für den Alternierspiegel verwendet. Die Form des Vertikal-Synchronisationsimpulses,
der auf einer Leitung 322 erscheint, ist
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durch, die Größe der Apertur des Senders 312 und die
Winkelgeschwindigkeit des Abtastspiegeis bestimmt.
An Hand der Fig. 16 und 17 soll nun das Umschalten des
Blickfeldes mehr im einzelnen erläutert werden. Wird mit engem Blickfeld gearbeitet, nimmt der Stellmotor
172 die in Fig. 16 dargestellte Lage ein, so daß das Licht nicht die Weitwinkelzelle 2J4 der Blickfeld-Wähleinheit
182 passiert, sondern nur das Objektiv 121 für das enge Blickfeld. Bei der in Fig. 17 veranschaulichten
Einstellung auf ein großes Blickfeld ist die Weitwinkelzelle 23^ von dem Stellmotor 172 um eine Achse
236 in eine solche Lage geschwenkt worden, daß das Triplet ein großes Blickfeld erzeugt. Die Anordnung umfaßt
einen Schalter 238, der den Motor in jeder Endstellung abschaltet, und einen Anschlag 24-0 für die
beiden Betriebsstellungen der Weitwinkelzelle 234.
An Hand Fig. 18 wird nun die Detektorgruppe I5O näher
erläutert, die drei Detektorabschnitte 332, 334 und
umfaßt. Die einzelnen Detektoren, wie beispielsweise die Detektoren 338 und 339» können beispielsweise
photoleitende Elemente sein. Jeder Detektorabschnitt kann so aufgebaut sein, daß eine Platte eines Detektormaterials
auf einem Kovarträger durch Löten befestigt und der Kovarträger an einem Saphirisolator angebracht
wird, um eine elektrische Isolierung herzustellen. Die Detektoren werden dann durch ein Ätzverfahren hergestellt,
durch das zwischen den einzelnen Detektorele-
menten Material entfernt wird. Der elektrische Kontakt
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zu jedem Detektorelement kann durch Herstellen einer
Drahtverbindung zu einer nicht dargestellten gedruckten Schaltung bewirkt werden. Es sind geeignete Kälteschirme
vorgesehen, wie beispielsweise Kältesperrflächen 34-0 und 342, die vor jedem Detektor einen Stapel
von N Schlitzen aufweisen. Diese Schlitze bilden eine wirksame Öffnung für eine merkliche Reduzierung von
Streuphotonen. Es sei darauf hingewiesen, daß andere geeignete Kälteschirme bei einer solchen Vorrichtung
verwendet werden können. Durch Unterteilen der Detektorgruppe in Detektorabschnitte 332, 334- und 336 wird
eine verbesserte Fokussierung des optischen Systems erreicht.
An Hand'der Fig. 19 und 20 wird nun die Auslöschung des
Narziss-Bildes erläutert. Das Reflexionsvermögen der Elemente des optischen Systems, einschließlich des Fensters
50 und aller anderen reflektierenden optischen
Elemente, ist selbst dann, wenn ein Antireflexbelag verwendet wird, ausreichend hoch, um ein Bild der Detektoren
am Fenster und anderen optischen Elementen auf den Abtastspiegel und zurück zum kalten Eintrittsfen-•
ster des Dewar und zur Detektorgruppe zu reflektieren.
Da der Azimut-Abtastspiegel zwischen der Detektorgruppe
und dem optischen System angeordnet ist, wird ein Narziss-Bild erzeugt, wenn der Abtastspiegel senkrecht
zur optischen Achse steht. Während der Abtastspiegel sich von einer Seite zur anderen bewegt, wird das sich
aus der Innentemperatur der Detektoren ergebende Muster
von den optischen Gliedern schwach auf den
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Detektoren abgebildet, wenn der Abtastspiegel senkrecht zur optischen Achse steht. Dieses störende Wärmemuster
wird durch den geringen Reflexionsfaktor des beschichteten
Fensters stark gedämpft. Die auf Tiefsttemperaturen gehaltenen Detektoren innerhalb der Kälteabschirmung
haben jedoch wegen dieser sehr gelingen Temperatur einen ausreichend starken Wärme kontrast, um bei der
hoch empfindlichen Einstellung der Detektoren noch sichtbar zu sein. Eine Abbildung des Narziss-Bildes
findet statt, weil sich die Detektoren im Brennpunkt der Linse befinden. Demgemäß sieiit das System ein
schwaches Bild einer Detektorumhüllung, das die Normale
zur optischen Achse umgibt oder beim Abtasten parallel zum äußeren Fenster erscheint. Bei manchen Anordnungen
kann die Reflexion des Narziss-Bildes in einem gewissen Ausmaß durch Kippen des äußeren Fensters um einen bestimmten
Winkel verhindert werden, und es kann in manchen Anordnungen das Bild des Detektors außerhalb des
engen Blickfeldes plaziert werden. Selbst bei solchen Anordnungen erscheint jedoch das Bild auf den Detektoren,
wenn das weite Blickfeld eingestellt ist. Das Narziss-Bild wird nicht nur durch das Fenster, sondern
auch durch das optische System, einschließlich des für zwei Blickfelde eingerichteten Fernrohres erzeugt. Der
Weg des Narziss-Bildes nach der Reflexion an der Optik ist in Fig. 20 durch einen Pfeil 34-5 angedeutet. Der
Weg der Energie der Narziss-Signalquelle zur Optik und .nach der Reflexion zurück zum Strahlteiler ist durch
den Pfeil 3^7 wiedergegeben.
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Bei der dargestellten Anordnung ist die Narziss-Signalquelle 160 mit einer geeigneten, variablen Energiequelle
158 verbunden, um eine Temperatur zu erzeugen,
die bei dem dargestellten System etwa 6400K betragen kann, und durch die Infrarotstrahlung dem Fenster 146
zugeführt wird, nachdem sie von der Optik reflektiert wurde, und zu den Detektoren, indem sie von der Quelle
160 zur Optik, durch den Strahlteiler 142 und durch das
Fenster 146 gelangt. Auf diese Weise wird ein vertikales Bild 163 der Narzissignal-Quelle erzeugt, welches
das kalte Narziss-Bild auslöscht oder zumindest dessen Wirkungen vermindert. Da der Strahlteiler 142 etwa 90 %
der auf seine Fläche einfallenden Energie durchläßt, wird ein wesentlicher Anteil der von der Quelle 160
ausgesendeten Strahlung dem Modulator 168 für die automatische Empfindlichkeitsregelung zugeführt. Die 8 bis
10 % der Strahlen, die von dem Strahlteiler reflektiert werden, werden von der Sensoroptik zurück auf die Detektoranordnung
reflektiert, um das Auslöschen des Narziss-Bildes zu bewirken. Die Energiequelle 158 kann
variabel sein, so daß die Quelle 160 im Bereich der gewünschten Temperaturen, also beispielsweise um 6400K,
veränderbar ist, um eine optimale Auslöschung des Narziss-Bildes sowie auch einen gewöhnlichen Kontrast
einstellen zu können. In Fig. 20 ist die Optik als eine optische Einheit 544 dargestellt, um zu veranschaulichen,
daß alle optischen Glieder im Betrieb zum Narziss-Effekt beitragen. Es sei besonders betont, daß nur in
einer Abtaststellung das Narziss-Bild auf den Detektoren erscheint und daß bei dieser gleichen Abtaststellung
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die Auslöschung stattfindet. Das Selbstbild erscheint nur bei einer solchen Abtaststellung, bei der die
Infrarot-Energie in der Umgebung einer Normalen zum Fenster oder längs der normalen optischen Achse empfangen
wird.
An Hand der Fig. 21 und 19 wird nun die Wirkungsweise der automatischen Empfindlichkeitsregelung behandelt.
Eine Signalquelle für die automatische Empfindlichkeit sregelung liefert ein gemeinsames, moduliertes
Infrarot-Bezugssignal für die automatische Verstärkungsregelung
in allen N Kanälen des Signalprozessors der Vorrichtung. Die Hauptfunktion der automatischen
Empfindlichkeitsregelung besteht darin, die Empfindlichkeit aller Detektorelemente der Gruppe auf den gleichen
Wert zu bringen, indem die Verstärkung jedes Kanals eingestellt wird. Obwohl diese Einstellung mit
Hilfe ausgewählter Dämpfungswiderstände erfolgen könnte, würde dies eine fortlaufende manuelle Justierung
für einen befriedigenden Betrieb des Gerätes erfordern. Die automatische Empfindlichkeitsregelung bewirkt eine
fortlaufende Justierung während der Lebenszeit der Detektorgruppe und erspart N manuelle Einstellungen. Weiterhin
gestattet die automatische Empfindlichkeitsregelung den Austausch gewisser optischer Teile des
Systems, ohne daß eine Empfindlichkeitseinstellung vorgenommen
werden müßte. Die automatische Empfindlichkeitsregelung macht von der Überwachung der Empfindlichkeit
jedes Detektorkanals und der automatischen Regelung der Kanalverstärkung zum Erzielen eines
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gleichförmigen Bildes Gebrauch. Das von dem Modulator 168 gelieferte Signal beleuchtet gleichförmig alle Detektoren
und bildet zusammen mit der aus dem Blickfeld einfallenden Energie ein zusammengesetztes Signal, das
verstärkt wird. Das von dem Modulator 168 gelieferte Bezugssignal wird in jedem Kanal des Signalprozessors
aus dem zusammengesetzten Signal herausgezogen und mit Hilfe eines Synchrondetektors gleichgerichtet, um ein
Gleichstrom-Steuersignal zu erhalten, das der Empfindlichkeit proportional ist. Das Steuersignal wird dann
einem Dioden umfassenden Verstärkungssteuerglied in jedem Signalverstärker zugeführt. Weiterhin ermöglicht
das System eine Kontrasteinstellung in einem großen Bereich durch Ändern der Intensität des von der Quelle
160 gelieferten Signals.
Im Betrieb durchläuft die von der Quelle 160 für das Narziss-Signal gelieferte Infrarot-Strahlung unmittelbar
den Strahlteiler 142 und einen modulierten Schlitz 35° zu einer reflektierenden Spiegelfläche 352. Dieser
Weg ist durch die Linien 358 und 364 dargestellt. Ein
stimmgabelahnlicher, schwingender Verschluß 360 ist vor der Spiegelfläche 352 angeordnet und moduliert Un Abhängigkeit
von einer Treibsignalquelle 193 sinusförmig die von dem Schlitz 350 gebildete Öffnung und damit die
Intensität des reflektierten Infrarotsignals mit einer
Frequenz von 45 Hz. Als Ergebnis wird auf den Strahlteiler
142 und von diesem auf die Detektorgruppe 150 ein durch die Linien 364 angedeutetes, moduliertes Signal
reflektiert, das als gemeinsames Bezugssignal durch
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alle Kanäle des Systems geleitet wird. Obwohl von dem Strahlteiler 14-2 nur 8 bis 10 % der modulierten Energie
reflektiert wird, ist das erhaltene Signal zur Verwendung als Bezugssignal im Signalprozessor ausreichend.
Die den Strahlteiler durchdringende modulierte Energie wird verstreut und von dem System aufgenommen.
Der Aufbau und die Wirkungsweise des Modulators 168
wird an Hand der Fig. 22, 23 und 24- näher erläutert.
Auf einem Träger ist der Spiegel 352 nahe dem Schlitz
350 befestigt, der von Leisten 363 und 365 begrenzt
wird. An den Enden des Trägers sind Stimmgabeln 367 und
369 angebracht, deren Arme oder Zinken jeweils mit einer der Leisten 363 und 365 verbunden sind. Jede
Stimmgabel besitzt eine Steuereinheit 371 bzw. 373» die
mit einer in Fig. 25 dargestellten Schaltungsanordnung verbunden ist und dazu dient, die Stimmgabeln so zu
steuern, daß sie mit der gewünschten Frequenz schwingen und den Schlitz öffnen und schließen. Jede Steuereinheit
umfaßt eine Antriebsspule 375 und einen Anker 377» der sich von dem Arm oder Zinken der Stimmgabel in die
Antriebsspule hinein erstreckt, und kann eine weitere Spule 379 und einen Anker 387 zur Lieferung eines Eückkopplungssignals
umfassen. Die Steuereinheit 389 für die Stimmgabel 367 umfaßt gleichartige Anker und Spulen
381 und 383· Die "beiden Stimmgabeln 367 und 369 werden
von einem Verbindungsbalken 34-2, der mittels einer zentralen
Blattfeder 366 an einem Träger befestigt ist, gehalten.
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Wie das Schaltbild nach Fig. 25 zeigt, wird das wiodulationssignal,
das eine Frequenz von 45 Hz aufweist, von
der Leitung 372 über einen Koppelkondensator einem
Integrator der Treibsignalquelle 193 zugeführt, der ein
Sinussignal erzeugt, das einem Verstärker 380 zugeführt wird, der Treibsignale für die Antriebsspulen 379 und
381 erzeugt. Die anderen Spulen 375 und 383 erzeugen negative Rückkopplungssignale für den Eingang des Verstärkers
380, um die Güte und die Ansprechzeit des Kreises zu vermindern. Auf diese Weise wird eine zuverlässige
Modulation des Narziss-Signals mit einer Frequenz von 45 Hz erzielt.
Wie aus dem Blockschaltbild der Vorrichtung zur automatischen Empfindlichkeitsregelung nach Fig. 26 ersichtlich,
empfängt die Detektorgruppe 150 Energie vom Modulator 168 in Abhängigkeit von einer Synchronisierschaltung
370, bei der es sich um eine Quelle eines Signals mit der Frequenz von 4-5 Hz handelt, und von einem Kontraststeuersignai,
das auf einer Leitung 372 von einer Kontraststeuerung 374 zugeführt wird. Die von der Detektorgruppe
150 gebildeten Signale werden dann über N Leitungen einem eine Filtercharakteristik aufweisenden
Vorverstärker 376 zugeführt, dessen Ausgangssignale
einem Synchrondetektor 378 zugeführt werden, der eine individuelle Regelung der Verstärkung der N Vorverstärker
bewirkt. Der Synchrondetektor 378 empfängt von der Synchronisierschaltung 370 ein Bezugssignal mit 45 Hz,
um eine Synchrondetektion der modulierten SignajLe zu
bewirken, die den Synchrondetektoren zugeführt werden.
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Von dem Vorverstärker 376 werden außerdem N Signale auf
getrennten Leitungen einem Multiplexer 380 zugeführt, der aus diesen N Signalen ein Videosignal bildet, das
einem Videoverstärker 382 und weiter einem Mischer 384
zugeführt wird. In Abhängigkeit von einem Löschsignal, das von der Synchronisierschaltung 370 geliefert wird,
löscht der Mischer 384 das Bezugssignal für die Empfindlichkeit
sregelung, das in dem System benutzt wurde, aus. Das Videosignal wird dann von dem Mischer 384 dem
Darstellungsgerät 90 zugeführt, das ein sichtbares Bild
erzeugt, das von dem Benutzer des Gerätes beispielsweise durch ein Fernrohr betrachtet werden kann.
Wie Fig. 27 zeigt, enthält das Bezugssignal für die Empfindlichkeitsregelung, dessen Frequenz 45 Hz beträgt,
keine ungeraden Harmonischen, die Vielfache der Bildfrequenz des dargestellten Systems von 30 Hz sind.
Die geraden Harmonischen der Frequenz 45 Hz werden von
dem Gegentakt-Synchrondetektor 368 unterdrückt, so daß das Bezugssignal1 für die Empfindlichkeitsregelung bei
der Verarbeitung und Darstellung der Bildsignale keine Störungen verursacht.
Der Signalprozessor, dessen Blockschaltbild die Fig. 28a und 28b zeigen, umfaßt die Schaltungsanordnungen
zur Umwandlung der N Detektorsignale, die von der Sensoreinheit
empfangen wurden, in eine einzige Linie eines durch Zeitmultiplex erhaltenen Videosignals.
Außerdem erzeugt der Signalprozessor die Synchronisa tionssignale für da8 Darstellungsgerät und die
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Synchronisations- und Treibersignale für die Quelle des ßezugssignals für die Empfindlichkeitsregelung und den
Alternierspiegel in der Sensoreinheit. Die Signalverarbeitung macht von einer zweistufigen Multiplexverarbeitung
der von der Detektorgruppe gelieferten N Signale. Die erste Stufe der Multiplexverarbeiijung erfolgt in
Einheiten, die in Gruppen zu N/4 Kanälen angeordnet sind, um ein Videoausgangssignal für jede Einheit zu
erzeugen. Jedes der Kabel 780 bis 783 umfaßt N/4 einzelne
Leitungen für jeweils N/4 der verwendeten Detektoren. Die Einheiten 785 bis 788 sprechen auf die über
die Kabel 780 bis 783 zugeführten Signale an und erzeugen
jeweils während eines Taktintervalls ein einziges Ausgangssignal. Wird die Einheit 785 betrachtet, so
enthält die Verstärkereinheit 790 N/4 Verstärker und die Synchrondetektoreinheit 792 N/4 Detektoren, von denen
jeder mit dem Verstärker des entsprechenden Kanals verbunden ist, und einen Multiplexer 794, der N/4
Schalter und ein Schieberegister enthält, in dem ein Steuerimpuls A durch N/4 Flipflops verschoben wird, um
nacheinander jeweils ein anderes der N/4 Detektorsignale auf eine Ausgangsleitung 398 zu geben. Die Einheiten
786, 787 und 788 sind ebenso ausgebildet wie die Einheit 785 und liefern Signale auf die Ausgangsleitungen
400, 401 und 402. Die Impulse von Uhren I, II, III und IV haben zur Folge, daß in der Einheit 785 die Detektoren
1, 5, 9, 13 usw., in der Einheit 786 die Detektoren
2, 6, 10, 14 usw., in der Einheit 787 die Detektoren 3, 7» 11» 15 usw. und in der Einheit 788 die Detektoren 4,
8, 12, 16 usw. abgetastet werden, deren Signale dann
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auf die Ausgangsleitungen 398, 400, 401 und 402 gegeben
werden. Die Synchrondetektoreinheiten wie die Synchrondetektoreinheit
792 empfangen auf entsprechenden Leitungen
410 und 412 gegenphasige Bezugssignale von 45 Hz von einem Gegentakttreiber 414, der ein Signal von
einem 1:8-Teiler 418 empfängt. Ein 360 Hz-Generator 415
führt ein Wechselstromsignal einem Rechteckformer 416 zu, von dem das Signal dann über den 1:8-Teiler 418 zum
Gegentakttreiber 414 gelangt. Der 1:8-Teiler 418 führt das 45 Hz-Signal auch auf einer Leitung 420 einem Treiber
422 zu, der seinerseits auf einer Leitung 772 das
Signal der Bezugssignalquelle in der Sensoreinheit zuführt.
Die ein variables Gleichstromsignal liefernde Kontraststeuerung 423 führt dem Treiber 422 sowie einem
Bezugssignal-Löschkreis 432 auf einer Leitung 430 ein
Steuersignal zu, um. eine zuverlässige Löschung des Bezugssignals zu gewährleisten. Die Regelung des Bezugssignals bestimmt die Verstärkung in den N Kanälen und
das Ausmaß des Kontrastes bei der Darstellung. Ein Rechteck-Sinus-Umsetzer 434 empfängt das 45 Hz-Signal
von dem 1:8-Teiler und führt ein Sinussignal· dem Bezugssignal-Löschkreis
432 zu, bei dem es sich um einen geregelten Verstärker handelt, der auf das Kontraststeuersignal
anspricht. Ein Löschsignal wird auf einer Leitung 434 einem Summierverstärker 440 zugeführt, um das
Bezugssignal aus dem Videosignal zu entfernen.
Die von den vier langsamen Multiplexern gelieferten
Videosignale werden von einem schnellen Multiplexer 450 synchron abgetastet. Die Multiplexfrequenz ist in bezug
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auf die Azimut-Abtastfrequenz so gewählt, daß während
jedes Azimut-Auflösungselements der Darstellung alle N
Detektoren abgetastet werden. Da die schnelle Abtastung für die sehr langsamen Multiplexer zu verschiedenen
Zeiten erfolgt, werden die Taktsignale für die langsamen
Multiplexer verzögert, so daß die Λbtastung der
vier langsamen Multiplexer zu Zeiten erfolgt, zu denen ihre Ausgangssignale Maximalwerte haben. Die Ausgangsleitungen
398, 4-00, 401 und 402 führen die Videoausgangssignale über einen Puffer 452, der vier Verzögerungsleitungen
enthalten kann, dem schnellen Multiplexer 45O zu. Der Multiplexer 45O enthält vier Hochgeschwindigkeitsschalter,
die durch Taktsignale G1, G2, G$ und
G4 gesteuert werden. Der Puffer 452 hat den Zweck,
durch die Schaltvorgänge entstehende Ausgleichsignale zu reduzieren.
Eine Quarzuhr 458 führt Taktsignale einem Ringzähler
460 zu, dessen Ausgangssignale einem Decodierer 462 zugeführt werden, der Signale G1, G2, G3 und G4 einem
Treiber 464 sowie dem Multiplexer 450 zuführt. Weiterhin
werden Taktsignale einer Logik 468 zugeführt, welche die Steuersignale A, B, C und D, ein Synchronisationssignal
für die Vertikaldarstellung auf/einer Leitung 469 und ein Vertikal-Löschsignal auf einer Leitung
471 erzeugt. Ein binärer Zähler 472 spricht ebenfalls
auf die Quarzuhr 458 an und liefert Signale zur Steue
rung der Logik 468. Ferner wird dem Zähler 472 von der
Logik 468 über eine Rückstellogik 474 ein Rückstellsignal zugeführt. Das Videosignal wird von dem Multiplexer
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450 auf einer Leitung 4-80 dem Summierverstärker 440 und
von diesem über eine Leitung 482 dem Darstellungsgerät 90 zugeführt. Außer dem Löschsignal auf der Leitung 436
empfängt der Summierverstärker 440 ein Richt-Synchronisiersignal
auf einer Leitung 484 und einen Horizontal-Löschimpuls
auf einer Leitung 486. Der; Summierverstärker
440 kann von einem üblichen Operationsverstärker gebildet werden, der eine Anzahl paralleler Eingangswiderstände
aufweist, die mit der Eingangsklemme verbunden
sind, und dessen Eingangsklemme über einen Umgehungswiderstand mit der Ausgangsklemme verbunden ist.
Das Richt-Synchronisationssignal des Synchronisationsgenerators 127 wird auf einer Leitung 488 einem Amplitudendiskriminator
490 und von diesem einem Richt-Verzögerungskreis
492, einem Horizontal-Synchronisations-Verzögerungskreis
494 sowie einem Alternier-Verzögerungskreis
496 zugeführt. Der Rieht-Verzögerungskreis
492 kann variabel sein und parallele Verzögerungszweige
haben, die über die Leitung 493 vom Blickfeldwähler 171
(Fig. 4) aus wählbar sind, so daß das Signal in der richtigen Weise zu dem Videosignal addiert wird, daß
die Horizontal-Richtlinie als vertikale Linie auf dem
Schirm der Kathodenstrahlröhre geschrieben wird. Ein Tor 498 spricht auf das verzögerte Alterniersignal an,
um das verzögerte Riehtsignal nur während jedes zweiten
Halbbildes auf die Leitung 484 zu geben. Ein Monoflop 499 spricht auf den Horizontal-Synchronisations-Verzögerungskreis
494 an, um Horizontal-Austastimpulse auf die Leitung 486 zu liefern. Das Signal des Monoflop 499
wird außerdem auf einer Leitung 513 dem Darstellungs-
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gerät als Synchronisationssignal zugeführt. Sin Monoflop-Treiber
504 spricht auf das Ausgangssignal des Alternier-Verzögerungskreises 496 an und bildet Alternier-Steuersignale
auf Leitungen 515 und 517 für cLen
Alternierspiegel, die gegeneinander um 180° phasenverschoben sind, und ein Darstellungs-Alterniersignal auf
einer Leitung 518· Ein Taktsignal wird über ein Tor
auf einer Leitung 519 dem Ausgang des Detektors des mittleren Kanals zugeführt, um das vertikale Richtsignal
für die Darstellung zu erzeugen. Ein Wendeschalter 510 dient dazu, dem Motor für die vertikale Blickrichtung
in der Sensoreinheit Signale für eine Bewegung in der gewünschten Richtung zum Einstellen der Vertikal-Richtlinie
zuzuführen.
In Fig. 29 ist der eine Filtercharakteristik aufweisende
Verstärker und der Multiplexer für einen einzigen Kanal dargestellt, der auf einen Detektor 522 anspricht,
bei dem es sich um den Detektor Nr. 1 der Detektorgruppe 150 handeln kann. Der Verstärker enthält einen
Transistor 524 vom pnp-Typ, dessen Emitter über einen
geeigneten Widerstand und einen Parallel-Kondensator mit Masse verbunden und dessen Kollektor über einen
Kondensator mit der Eingangsleitung 526 eines Operationsverstärkers 528 verbunden ist. Das Ausgangssignal
des Detektors 522 wird der Basis des Transistors 524 sowie über einen Widerstand 550 dem Kollektor des
Transistors zugeführt, der seinerseits über einen Widerstand 531 mit einer Spannungsquelle verbunden ist.
Der andere Eingang des Operationsverstärkers 528 ist
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mit Masse verbunden. An den Ausgang ist eine Leitung 536 angeschlossen. Die Eingangsleitung 526 ist mit
einem Kondensator 538 verbunden, der seinerseits mit
einer Brücke verbunden ist, die zwei Dioden 540 und 54-2
umfaßt, die in Serie geschaltet sind, so daß die Kathode der einen und die Anode der anderen Diode mit
einem gemeinsamen Verbindungspunkt 54-1 verbunden sind,
während die andere Anode bzw. Kathode mit Kondensatoren 544- und 54-6 verbunden sind, von denen der Kondensator
54-6 an einem gemeinsamen Verbindungspunkt 545 und an
einer Leitung 54-8 angeschlossen ist. Die Anode der
Diode 5^-0 ist mit einer Leitung 550 verbunden. Die mit
dem Ausgang des Operationsverstärkers verbundene Leitung 536 ist über einen Widerstand 554- mit einem Verbindungspunkt
54-9 verbunden, der wiederum über eine Leitung 54-7 mit d.em Verbindungspunkt 545 zwischen den
beiden Kondensatoren 544- und 546 in Verbindung steht. Der Verbindungspunkt 54-9 ist ferner über einen Widerstand
560 mit Masse sowie über einen Widerstand 562 mit der EingangsIeit'ung 526 verbunden. Die Leitung 548 ist
mit dem Kollektor eines als Schalter wirkenden MOS-Feldeffekttransistors 570 verbunden, während die Leitung
550 mit dem Kollektor eines ebenfalls als Schalter wirkenden MOS-Feldeffekttransistors 572 verbunden ist.
Die beiden Feldeffekttransistoren bilden den Synchrondetektor 571 für die automatische Empfindlichkeitsregelung.
Die Emitter der Feldeffekttransistoren 570 und 572 sind über ein Tiefpaßfilter mit der Leitung 536 ver
bunden. Die Gatts der Feldeffekttransistoren sind jeweils mit einer der Leitungen 4-10 und 4-12 verbunden,
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auf denen die gegenphasigen Rechtecksignale vom Gegentakttreiber
414 (Fig. 28) zugeführt werden. Mit der Leitung 536 ist ferner eine Vorspannungsquelle 575 verbunden.
Im Betrieb wird die Verstärkung des Operationsverstärkers 528 durch die Widerstände 562, 554 und 560 und die
Impedanz der Dioden 540 und 542 bestimmt. Die von den
Feldeffekttransistoren 570 und 572 gebildeten Schalter, die den Synchrondetektor 571 bilden, sind im Gleichgewicht,
wenn das Bezugssignal zur Empfindlichkeitsregelung eine bestimmte Amplitude hat und der Strom durch
die Dioden 540 und 542 fest ist. Bei einer Änderung,
beispielsweise bei einer Abnahme der Amplitude des von dem Synchrondetektor 57"· festgestellten Bezugssignals,
nimmt der die Dioden 540 und 542 durchfliegende Strom
ab, so daß die von einer der Dioden gebildete Impedanz abnimmt und das Verhältnis zwischen den Widerständen
554 und 560 zunimmt. Auf diese Weise wird die Verstärkung jedes einzelnen Kanals in Abhängigkeit von dem Bezugssignal,
das von dem Synchrondetektor 571 verarbeitet wird, automatisch geregelt.
Demgemäß wird in Abhängigkeit von den Treibersignalen einer der Feldeffekttransistoren mit der Frequenz des
Bezugssignals aufgesteuert, während der andere gesperrt
wird, und umgekehrt. Die Wirkung des Synchrondetektors besteht darin, die Kondensatoren 544 und 546 so aufzu
laden, daß die Dioden 540 und 542, die in Serie zu den
genannten Kondensatoren parallel geschaltet sind, in
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Durchlaßrichtung von Strom durchflossen werden. Die
Dioden 540 und 542 sind vorzugsweise Siliziumdioden mit
geringem Leckstrom, und es wird ihr Widerstand für ein Wechselstromsignal von dem sie durchfließenden Ruhestrom
bestimmt. Beispielsweise kann die Wechselstromimpedanz der Dioden 540 und 542 mit 26 geteilt durch
den Ruhestrom in Milliamper angegeben werden. Wenn also die an den Kondensatoren 544 und 546 anstehende Spannung
ausreichend ist, um durch die Dioden einen Ruhestrom von 1 /UA zu schicken, dann würde die Wechselstromimpedanz
dieser Dioden etwa 26000 Ohm betragen.
Der den beiden Kondensatoren 544 und 546 gemeinsame
Verbindungspunkt 545 ist mit dem Verbindungspunkt 549
des von den Widerständen 554 und 560 gebildeten Spannungsteilers
verbunden. Der Wert der Widerstände 554
und 560 ist so gewählt, daß das vom Verbindungspunkt 549 an den Verbindungspunkt 545 angelegte Wechselstromsignal
einen relativ geringen Wert hat. Beispielsweise kann der Widerstand 554 einen Wert von 1000 0hm und der
Widerstand 560 einen Wert von 10 Ohm haben. Der Grund dafür ist, daß optimale Betriebseigenschaften mit minimaler
Verzerrung' erzielt werden, wenn die Amplitude des Wechselstromsignals, das dem Verbindungspunkt 545 zugeführt
wird, auf einem vorgewählten, relativ geringen Pegel gehalten wird, beispielsweise auf einer Spitzenspannung
von etwa 50 mV. Das über die Dioden 540 und 542 gekoppelte Wechselstromsignal wird von dem Verbindungspunkt
541 über den Kondensator 538 der Eingangsleitung 526 des Operationsverstärkers 528 zugeführt.
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Für die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung zur automatischen
Verstärkungsregelung nach Fig. 29 ist es wichtig, daß die Verstärkung dieser Schaltungsanordnung
eine Funktion der Rückkopplungsimpedanz zwischen der Ausgangsleitung 536 und der Eingangsleitung 526 ist.
Der Wert dieser Rückkopplungsimpedanz und damit die Verstärkung der Schaltungsanordnung wird durch die
Wechselstromimpedanz der Dioden 5^0 und 5^2 bestimmt,
die eine Funktion der Stärke des den Dioden zugeführten Stromes ist. Der Synchrondetektor 571 liefert diesen
die Impedanz der Dioden 5^-0 und 5^2 bestimmenden Gleichstrom
als Funktion des Pegels des Bezugssignals im Ausgangssignal auf der Leitung 536.
Bezüglich der Polarität ist die Schaltungsanordnung nach Fig. 29 so aufgebaut, daß dann, wenn das Bezugssignal auf der Ausgangsleitung 536 zunimmt, auch der
Steuerstrom in den Dioden 5^-0 und 5^-2 zunimmt. Da die
Wechselstromimpedanz der Dioden eine umgekehrte Funktion des sie durchfließenden Gleichstromes ist, hat
eine Zunahme des Ausgangssignals und die dadurch bedingte Zunahme des Steuerstromes eine Abnahme der
Wechselstromimpedanz der Dioden zur Folge, so daß dem Eingang des Operationsverstärkers 528 ein stärkerer
negativer Rückkopplungsstrom zugeführt werden kann, wodurch
die Verstärkung dieser Stufe abnimmt.
Wie oben angegeben, sollen die den Dioden 5^-0 und
zugeführten Wechselstromsignale auf einem kleinen, vor bestimmten Pegel gehalten werden, beispielsweise auf
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einer Spitzenspannung von 50 mV, um Verzerrungen auf
einem Minimum zu halten. Zu diesem Zweck wird eine Wechselstromkopplung der Dioden zu einem virtuellen
Ausgang hergestellt, der von dem Spannungsteiler mit den Widerständen 55^ und 560 gebildet wird. Beispielsweise
kann der Widerstand 55^· bei einer typischen Anwendung
einen Wert von 1000 Ohm und der Widerstand einen Wert von 10 0hm haben. Infolgedessen wird eine
Reduktion der Amplitude des den Dioden zugeführten Signals um etwa 100 zu 1 erzielt.
Ein Merkmal des beschriebenen Systems besteht darin, eine Schaltungsanordnung zur automatischen Empfindlichkeitsregelung
zu schaffen, die auf ein Bezugssignal mit einer bestimmten, vorgegebenen Frequenz anspricht, um
eine bestimmte Verstärkung in einem Verarbeitungskanal einzuhalten, die jedoch nicht auf Datensignale anspricht,
die gleichzeitig mit dem Bezugssignal verarbeitet werden. Beim Betrieb der Schaltungsanordnung
nach Fig. 29 wird der abgeglichene Gegentakt-Synchrondetektor 571 von Treibersignalen gesteuert, die den
Gatts der Feldeffekttransistoren 572 und 570 zugeführt werden, so daß der Synchrondetektor ein wirksames Ausgangssignal
nur von Eingangssignalen mit der Frequenz der Treibersignale oder deren ungeraden Harmonischen
erzeugt (Fig. 27). Ausgangssignale, die von Eingangssignalen mit geraden Harmonischen der Frequenz der
Treibersignale erzeugt werden könnten, werden infolge des abgeglichenen Gegentakt-Aufbaues des Synchrondetektors
eliminiert. Bei einem Abbildungssystem müssen die
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Datensignale Frequenzen haben, die Vielfache der vertikalen
Abtastfrequenz sind, bei dem behandelten Ausführungsbeispiel also Frequenzen von n.3O Hz, wobei η eine
ganze Zahl ist. Infolgedessen können die Datensignale keinen Beitrag zum Ausgangssignal des Synchrondetektors
571 leisten, sofern nicht ein Zustand eintritt, bei dem
ein Vielfaches der vertikalen Abtastfrequenz gleich einem ungeraden Vielfachen der den Gatts der Feldeffekttransistoren
zugeführten Treibersignale ist. Anders ausgedrückt, können Datensignale nicht wesentlich zur
Verstärkungsregelung beitragen, solange nicht n.30 - m.4-5,
wobei η eine beliebige ganze Zahl und m eine ungerade ganze Zahl ist.
Das verstärkte Signal auf der Leitung 536 wird dann
über eine geeignete Tiefpaßanordnung einer Leitung 580
und dann einem langsamen Multiplexschalter 582 zugeführt,
der als Schalter MOS-Feldeffekttransistoren 584- und 586 enthält, deren Kollektoren mit der Leitung 580,
deren Emitter mit der Ausgangsleitung 398 und deren Gatt mit einer Leitung 588 verbunden sind. Der Multiplexschalter
582 wird über einen geeignet vorgespannten Treibertransistor 590 von einem Flipflop 592 gesteuert,
bei dem es sich um den ersten Flipflop des bei der Beschreibung von Fig. 28 erwähnten Schieberegisters handeln
kann. Das Flipflop 592 empfängt ein Taktsignal sowie ein Steuersignal A, das dem Q-Eingang des Flipflop
zugeführt werden kann. Auf diese Weise wird gemäß dem Steuersignal A während jeder vierten Taktperiode das
festgestellte und hinsichtlich der Verstärkung geregelte
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Signal auf der Leitung 536 abgetastet und auf die Ausgangsleitung
398 übertragen, damit es dem schnellen Multiplexer 450 (Fig. 28) zugeführt werden kann. Das
Schieberegister kann N/4 Flipflops, wie die Flipflops
592 und 593, enthalten, von denen nur das Flipflop 592 das Steuersignal A erhält und bei denen die Eingangsünd
Ausgangsklemmen bei jedem folgenden Flipflop vertauscht sind.
Fig. 3^ zeigt einen der Hochgeschwindigkeits-Schalter,
wie er in dem ivuiltiplexer 450 verwendet werden kann.
Das zu schaltende Signal wird auf der Leitung 398 zugeführt, das nach Durchlaufen des Puffers 452 (Fig. 28)
der Anode bzw. Kathode von Dioden 521 und 523 zugeführt
wird, deren Kathode bzw. Anode mit der Kathode bzw. Anode von Dioden 525 und 527 verbunden ist. Die Anoden
der Dioden 523 und 527 sind über einen Widerstand mit
einer Klemme verbunden, an der das Signal G1 zugeführt wird. Die Kathoden der Dioden 521 und 525 sind ebenfalls
über einen'Widerstand mit einer Klemme verbunden, an der das Signal δϊ zugeführt wird. Das Ausgangssignal
wird von der Anode bzw. Kathode der Dioden 525 und 527
der Leitung 480 zugeführt, die über einen Widerstand zur Erzeugung einer geeigneten Vorspannung mit Masse
verbunden ist. Ein gleicher Schalter kann auf die Multiplexsignale
der ersten Stufen aller Multiplexer 794, 795» 797 und 799 ansprechen.
An Hand FigJ. 31 sollen nun die Logikfunktionen ,und die
Taktgabe bei der behandelten Vorrichtung beschrieben
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werden. Der Ringzähler 460 enthält JK-Flipflops Z18 und
Z19» die auf die Quarzuhr 458 ansprechen und ständig
eine binäre Zählung ausführen. Der Decodierer 462 enthält NAWD-Glieder G1, G2, G3 und G4, die auf die Ausgangssignale
ZTB, ZT9 bzw. Z18, ZT9 bzw. ZTB, Z19 bzw.
Z18, Z19 ansprechen. Der Treiber 464- enthält NAND-Glieder
G29,bis GJ2, deren Ausgangssignale die Signale Takt I, Takt II, Takt III und Takt IV sind. Die Glieder
GL, G2, G3 und G4 liefern Synchronisationssignale für den schnellen Multiplexer, die als Signale G1, G2, G3
und G4 bezeichnet werden. Das Signal G1 wird einem Glied G7 zugeführt und negiert, um ein Taktsignal G2 zu
bilden. Das Taktsignal 01 ist das Ausgangssignal der Quarzuhr 458. Der binäre Zähler 472 enthält JK-Flipflops
Z1 bis ZN, von denen jedes auf das Taktsignal 02 anspricht, um in üblicher Weise zu zählen. Die Rückstellogik
474 enthält ein Flipflop Z20, das ein Rückstellsignal über ein Glied G11 den Flipflops, wie den
Flipflops Z1 und Z2, und über ein Glied G12 zu Flipflops wie dem Fl'ipflop ZN zuführt. Ein Glied G9 spricht
auf die Signale Z1 bis ZN an und liefert ein Signal über ein Glied G8 dem Stelleingang des Flipflop Z20 sowie
über ein NICHT-Glied G10 dem K-Eingang des Flipflop
Z20. Das Glied GS empfängt auch das Taktsignal 01.
Die Logik 468 enthält ein Glied G27, das auf die Signale
ZI bis ZN anspricht, und ein Signal einem Glied G28 zuführt, welches das Signal negiert und als Synchronisatioüssignal
für die Vertikalablenkung auf die, Leitung 469 gibt. Die Logik 468 enthält auch ein Glied GI5
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zur Erzeugung von Löschsignalen, das auf die Signale Z1
bis ZN anspricht und dessen Ausgangssignal einem Glied
G16 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Gliedes G16 wird dann zusammen mit dem Taktsignal C1 einem Glied
G26 zugeführt, das auf der Leitung 471 das Lösch- oder
Austastsignal für die Vertikalablenkung erzeugt. Ein
Glied GI3 spricht auf die Signale Z1 bis ZN an und führt ein Signal einem Glied GI7 zu, dessen Ausgangssignal
dem Glied G26 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Gliedes GI3 wird auch einem Glied G14 zugeführt,
dessen Ausgangssignal zusammen mit jeweils einem der Taktsignale I bis IV Gliedern G18 bis G21 zugeführt
wird. Mit den Gliedern G18 bis G21 ist jeweils eines von Gliedern G22 bis G25 verbunden, welche die Ausgangssignale
der Glieder G18 bis G21 negieren und die Steuersignale A bis D bilden.
Die Kurve 4-75 in Fig. 32 zeigt, daß die Horizontal-Austastung
nach Abschluß dieses Darstellungsrasters erfolgt. Während jeder der Vertikalabtastungen, die durch
die Kurve 477 wiedergegeben werden, wird in der Darstellung
eine vertikale Linie gebildet. Ein Vertikal-Synchronisationssignal
gemäß Kurve 652 definiert die Vertikalabtastung, während das Horizontal-Synchronisationssignal
durch die Kurve 655 wiedergegeben ist. Jede Horizontalabtastung nach Kurve 479 definiert ein horizontales
Halbbild, das gegenüber dem anderen um eine Zeile versetzt ist. Das Steuersignal zum Alternieren
der Halbbilder nach Kurve 653 wird auf der Leitung 517
(Fig. 28) dem Alternierspiegel zugeführt.
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Wie in Fig. 33 dargestellt, erzeugt die Quarzuhr 458
Impulse der Kurve 610, die in dem gesamten Multiplex- und Darstellungssystem zu dessen Synchronisation verwendet
werden. Der Ringzähler 460 erzeugt Impulse der
Kurven 612 und 614, welche die Ausgangssignale der Flipflops Z18 und Z19 wiedergeben, um .Taktsignale mit
untersetzter Frequenz zu bilden. Die negierten Signale Z18 und Z19 sind durch die Kurven 616 und 620 wiedergegeben.
Die Glieder G1 bis G4 erzeugen Hochgeschwindigkeits-Synchronisationssignale
gemäß den Kurven 621 bis 624. Es ist zu beachten, daß der Decodierer 462 die Ausgangssignale des Ringzählers 460 entschlüsselt, um
die Impulsfolgen der Signale G1 bis G4 zu bilden, die durch den Treiber 464 geleitet werden, um die Taktsig-*
nale I bis IV zu bilden. Die Signale G1 bis G4 werden auch als Synchronisationssignale für den schnellen
Multiplexer benutzt, um dessen vier Schalter zu steuern, Die Taktsignale G29 bis G32 für den langsamen Multiplexer
sind die Signale Takt I bis Takt IV, bei denen es sich um die negierten Signale G1 bis G4 nach den
Kurven 628 bis 631 handelt.
In Fig. 34 ist das Ausgangssignal des Gliedes G13 als
Kurve 634 wiedergegeben. Es ist die negierte Form des Signals G14 und definiert das Ende der Austast- oder
Rücksprungperiode der Elevationsabtastung gemäß Kurve
4-77, die zur Darstellung benutzt wird. Die Rückstellimpulse G11 und G12 für den Zähler 472 sind durch die
Kurve 645 dargestellt, während der Impuls G9 durch die
Kurve 647 wiedergegeben wird. Die Ausgangssignale der
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Glieder G29 bis G32, bei denen es sich um die Signale
Takt I bis Takt IV" handelt, sind durch die Kurven 653 bis 656 veranschaulicht. Es handelt sich um die Steuersignale
für die langsamen Multiplexer, die den Flipflop-Registern
der Multiplexer zugeführt werden, wie beispielsweise dem Multiplexer 794 in Fig. 28. Die
Steuersignale A bis D gemäß den Kurven 64-0 bis 64-3
steuern den schnellen Multiplexer. Das Hochgeschwindigkeit-Taktsignal ist durch die Kurve 659 wiedergegeben.
Das Vertikalsignal G15 ist durch die Kurve 646 und das
von dem Glied G17 erzeugte Signal durch die Kurve 648
dargestellt. Das Vertikal-Austastsignal G26, das aus den-Signalen der Glieder G16 und G17 sowie dem Taktsignal
C1 gebildet wird, ist durch die Kurve 650 dargestellt, während das Vertikal-Synchronisationssignal G28
durch die Kurve 652 dargestellt ist.
An Hand der in Fig. 35 dargestellten Kurven sollen nun die Einrichtungen zur Erzeugung der Taktsignale näher
erläutert werden.1 Die Impulse der Kurve 660 bilden das
Rechtecksignal mit einer Frequenz von 360 Hz, das von
dem Rechteckformer 416 in Fig. 28 geliefert wird. Nach der Untersetzung im Verhältnis 1:8 im Teiler 418 werden
vom Gegentakttreiber 414 die gegenphasigen Treibersignale für die Synchrondetektoren gebildet, die durch die
Kurven 662 und 664 wiedergegeben werden. Das Bezugssignal gemäß Kurve 666 wird von dem Modulator in der Sensoreinheit
benutzt.
In Fig. 36 zeigt die Kurve 668 das Horizontal-Richtsignal
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das zum Synchronisieren des Systems zur Erzeugung eines Horizontal-Austastimpulses gemäß Kurve 6?0 sowie eines
Alternierimpulses gemäß Kurve 672 benutzt wird. Das
Horizontal-Ablenksignal, das bei der Darstellung benutzt wird, ist durch die Kurve 479 veranschaulicht und wird
von einem Horizontal-öynchronisationss.ignal 655 abgeleitet,
das durch Verzögern des Horizontal-Richtsignals nach Kurve 668 erhalten wird. Der Horizontalimpuls wird
in dem Rieht-Verzögerungskreis 492 verzögert, um den
Horizontal-Richtungsimpuls nach Kurve 669 zu bilden.
An Hand Fig. 37 wird nun das Darstellungssystem näher erläutert. Das Darstellungsgerät enthält eine Kathodenstrahlröhre
675» vor deren Bildschirm 675 ein geeignetes-
Fernrohr oder eine sonstige Vergrößerungseinrichtung angeordnet ist, damit das auf dem Bildschirm wiedergegebene
Bild der abgetasteten Szene bequem betrachtet werden kann. Das Horizontal-Synchronisationssignal
gemäß Kurve 655 wird auf der Leitung 513 einem Horizontaloszillator
676 zugeführt, bei dem es sich um einen Multivibrator handeln kann, der so ausgebildet ist, daß
seine freie Kippfrequenz etwas niedriger ist als die Betriebsfrequenz bei Synchronisation. Der Horizontaloszillator
führt Impulse einem Horizontal-Ablenkgenerator 678 zu, der ein linear ansteigendes Signal liefert,
das der Horizontal-Ablenkspule der Kathodenstrahlröhre 675 zugeführt wird. Der Vertikal-Synchronisationsimpuls
gemäß Kurve 652 wird auf der Leitung 469 einem Verti-
kal-Oszillator 677 zugeführt, bei dem es sich wieder um
einen Multivibrator handeln kann, der Rechteckimpulse
509842/0636
zur Steuerung eines Vertikal-Ablenkgenerators 679 liefert.
Der Alternierimpuls gemäß Kurve 672 wird auf der
Leitung 518 dem Vertikal-Ablenkgenerator 679 zugeführt, um das für die Verschachtelung der Bilder erforderliche
Alterniersignal zu dem der Vertikal-Ablenkspule der Kathodenstrahlröhre zugeführten Steuersignal hinzuzufügen.
Das Videosignal gemäß Kurve 690, das die von den Detektoren gelieferten Daten mit vorbestimmter Frequenz
enthält, wird über die Leitung 482 einem Videoverstärker 692 zugeführt, der das fiiultiplex-Videosignal auf,
den erforderlichen Pegel verstärkt, um den Elektronenstrahl der Kathodenstrahlröhre zu modulieren. Der
Videoverstärker 692 kann beispielsweise ein Differenz-Gleichstromverstärker mit einer Empfindlichkeit von 2V
für Schwarz und Weiß sein. Die eine Hälfte des Ausgangssignals des Videoverstärkers 692 kann dem Steuergitter
und die andere Hälfte der Kathode der Kathodenstrahlröhre 675 zugeführt werden. Bei manchen Anordnungen
kann das Kathodensignal auch über das Netzgerät 682 der Beschleunigungselektrode zugeführt werden, um eine
Defokussierung der Kathodenstrahlröhre durch Signale mittlerer bis großer Helligkeit zu vermindern. Ein Helligkeits-Steuersignal
wird dem Videoverstärker 692 von einer Quelle 695 im Steuerfeld 102 (Pig. 3) über die
Leitung 104 zugeführt.
Wie aus der schematischen Darstellung des Bildschirmes 673 in Fig. 38 hervorgeht, umfaßt das verwendete Raster
eine bestimmte Anzahl horizontaler Linien, die sich aus der Multiplex-Verarbeitung ergeben, und eine bestimmte
509842/063 6
Anzahl vertikaler Linien, die durch die Horizontaloder Azimutabtastung entstehen. Die entsprechenden vertikalen
und horizontalen Richtlinien 698 und 700 sind auf dem Bildschirm 673 zentriert dargestellt. Eine
durch sBstrichelte Linien 701 begrenzte Fläche ist der
Darstellungsbereich, in dem unter einem bestimmten Abtastwinkel der Narziss-Effekt auftreten würde, wenn
nicht für eine Auslöschung des Narziss-Bildes Sorge getragen worden wäre.
Fig. 39 veranschaulicht endlich das Kühlsystem, das aus zwei Einheiten, nämlich einem Helium-Kompressor und
einem Kühler besteht, von denen der Kühler ein Teil der Sensoreinheit ist. Der Helium-Kompressor kann eine
Kompressorpumpe 71^->
einen Wärmeaustauscher 716» einen
Ventilator 718 und eine Leitung 720 umfassen, die
Helium durch einen Ölabscheider 722 und einen Adsorber 724 der Kühleinheit 726 zuführt. Die Kühleinheit kann
ein Expansionsventil und eine geeignete wärmeleitende Anordnung umfassen, von der aus das Gas über eine Rückleitung
730 zur Kompressorpumpe 714 zurückgeführt wird.
In dem Dewar ist ein Gebilde 732 nahe den Detektoren angeordnet, wie es in der Technik bekannt ist. Diese
Art von Kühlsystemen ist bekannt und braucht daher nicht mehr im einzelnen beschrieben zu werden.
Es wurde demnach ein vereinfachtes und verbessertes Infrarot-Sichtgerät beschrieben, bei dem die Detektoren
verschachtelt sind und mit Hilfe eines ebenen Spiegels eine Horizontalabtastung des Blickfeldes erfolgt. Für
509842/0636
die Vertikalrichtung werden die Detektorsignale verstärkt
und im Zeitmultiplex zu einer einzigen Linie eines Videosignals verarbeitet, das dann im Darstellungsgerät
wiedergegeben wird. Das Darstellungsgerät enthält eine Kathodenstrahlröhre, die eine sichtbare
Darstellung der empfangenen Infrarot-Information in einem Raster liefert, das einem Fernsehraster entspricht.
Das Raster ist horizontal zu der mechanischen Abtastung durch den Spiegel in der Sensoreinheit und
vertikal zu der durch die Multiplexverarbeitung erzeugten
elektronischen Abtastung synchronisiert. Da beide Abtastungen zeitlich linear und in einer Richtung verlaufen,
wird für jede Abtastung nur ein Synchronisationsimpuls benötigt. Das System zur automatischen Regelung
der Empfindlichkeit führt in die optischen Einrichtungen
ein Bezugssignal ein und ermöglicht eine individuelle und automatische Regelung der Verstärkung in
jedem Detektorkanal. Durch anschließendes Entfernen des Bezugssignals kann eine genaue und zuverlässige Darstellung
erzielt1 werden, wenn die Szene passiv abgetastet wird.
5098A?/OB36
Claims (10)
1. Vorrichtung zur automatischen Regelung der Empfindlichkeit
eines Infrarot-Smpfängers mit einer auf die
Wärmeenergie der Infrarot-Strahlung ansprechenden Detektorgruppe, an deren Detektoren sich je ein Verstärker
enthaltender Kanal anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (168) zum Einstrahlen
eines Bezugssignals in die empfangene Infrarot-Strahlung in solcher Weise, daß das Bezugssignal der Detektorgruppe (150) zugeführt wird, und
in jedem Kanal eine Einrichtung (378) zum Abtasten des von dem zugeordneten Detektor empfangenen Anteils
des Bezugssignals und Regeln der Verstärkung dieses Kanals vorhanden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß mit den Kanälen ein Multiplexer (580) zur Erzeugung eines kombinierten Signals gekoppelt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Einrichtung (168) zum Einstrahlen eines
Bezugssignals und dem Multiplexer (380) eine Einrichtung (370, 384) zum Aufheben des Bezugssignals
in dem kombinierten Signal gekoppelt ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (168)
zum Einstrahlen eines Bezugssignals Glieder zum
509847/063
Einstellen der Amplitude des Bezugssignals und der Verstärkung in allen Kanälen umfaßt.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Einheit zum Zuführen von Infrarot-Strahlung zu der Detektorgruppe
(150) vorhanden ist und die Einrichtung zum
Einstrahlen eines Bezugssignals eine Karzissignal-Quelle
(160), einen Strahlteiler (142) und einen Modulator (1b8) umfaßt, wobei die ftarzissi^nal-^uelle
(160) dem Strahlteiler (142) .v arme energie zuführt, der die Wärmeenergie teilweise in die optische Einheit
reflektiert und teilweise zum Modulator (168) passieren läßt, und der Modulator dem Strahlteiler
(142) modulierte Energie zuführt, die dann von dem
Strahlteiler zur Detektorgruppe (150) reflektiert wird.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet
,'daß die Einrichtung zum Einstrahlen eines Bezugssignals eine mit der Einrichtung (384)
zum Aufheben des 3ezugssignals gekoppelte Modulationssignalquelle (370) umfaßt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß in jedem Kanal die Einrichtung zum Abtasten des Bezugssignals einen mit der Modulationssignalquelle
(370) gekoppelten Synchrondetektor (378) umfaßt, der in Abhängigkeit von dem abgetasteten Bezugssignal
zwei Gleichstromsignale liefert.
509842/0636
8. Vorrichtung nach. Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
datf die Einrichtung zum Abtasten des Bezugssignals einen Operationsverstärker (528) und zwei
mit dem Operationsverstärker gekoppelte Dioden (54-0, 5^2) zur Steuerung von dessen Verstärkung umfaßt
und den Dioden je eines der Gleichstromsignale, zur Steuerung von deren Wechselstromwiderstand zugeführt
wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Einrichtung zum Aufheben des Bezugssignals
ein Darstellungsgerät (90) gekoppelt ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum
Einstrahlen eines Bezugssignals dem Bezugssignal ein Modulationssignal mit einer Frequenz aufprägt,
die ein funktionelles Vielfaches der Bildfrequenz eines an die' Kanäle angeschlossenen Darstellungsgerätes
ist, und die Einrichtung zum Abtasten in jedem Kanal einen für die Modulationsfrequenz selektiven
Gleichrichter und eine auf das Ausgangssignal des Gleichrichters ansprechende Regeleinrichtung
zum Abgleich der Kanalverstärkung umfaßt.
5098A2/0B36
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB1360374A GB1444518A (en) | 1974-03-27 | 1974-03-27 | Synchronous thermal imaging system |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2416482A1 true DE2416482A1 (de) | 1975-10-16 |
DE2416482B2 DE2416482B2 (de) | 1976-03-18 |
DE2416482C3 DE2416482C3 (de) | 1982-08-05 |
Family
ID=10026046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (3)
Country | Link |
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FR (1) | FR2266398B1 (de) |
GB (1) | GB1444518A (de) |
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Title |
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