DE2416482C3

DE2416482C3 - Vorrichtung zur automatischen Regelung der Empfindlichkeit eines Infrarot-Empfängers

Info

Publication number: DE2416482C3
Application number: DE19742416482
Authority: DE
Inventors: Peter Los Angeles Calif. Laakmann
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1974-03-27
Filing date: 1974-04-04
Publication date: 1982-08-05
Also published as: FR2266398A1; DE2416482A1; FR2266398B1; DE2416482B2; GB1444518A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur automatischen Regelung der Empfindlichkeit eines Infrarot-Empfängers mit einer auf die Wärmeenergie der Infrarot-Strahlung ansprechenden Detektorgruppe, an deren Detektoren sich je ein einen Verstärker enthaltender Kanal anschließt

Aus der Zeitschrift »Journal of Physics E: Scientific Instruments 1971, Vol.4, Seiten 1029 bis 1035«, eine Vorrichtung zur automatischen Regelung der Empfindlichkeit eines Infrarot-Empfängers bekannt bei dem das abzutastende Bild mittels einer rotierenden Spiegeltrommel und eines weiteren beweglichen Spiegels zeilenweise über einen einzigen Detektor hinweggeführt wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird der IR-Strahl am Anfang und am Ende jeder Bildzeile während 5% der Zeilendauer unterbrochen, so daß zwischen der Wiedergabe jeder Bildzeile ein Zeitintervall von 10% der einer Zeile zugeordneten Gesamtzeit entsteht, die zum Übertragen von Infrarot-Strahlung genutzt wird, die von einer internen Referenz -Strahlungsquelle geliefert wird. Eine zusätzliche Bezugsstrahlung wird in dem Zeitintervall zugeführt, das für den Rücksprung vom Ende eines abgeschlossenen zum Anfang eines nächsten Bildes benötigt wird. Die während dieser Zeitintervalle erhaltenen Signale werden zur Regelung des an den einzigen Detektor angeschlossenen Verstärkers benutzt.

Diese bekannte Vorrichtung arbeitet demnach mit einer Zeitcodierung des Bezugssignals in einer Weise, wie sie auch von Monopuls-Radargeräten bekannt ist. Bei solchen Monopuls-Radargeräten werden aus den Signalen, welche von vier Antennenelementen empfangen werden, Summen- und Differenzsignale gebildet, die in getrennten Kanälen verarbeitet werden, um daraus eine Information über die Abweichung eines Zieles von der Antennenrichtung zu gewinnen. Eine genaue Bestimmung dieser Abweichung hat zur Voraussetzung, daß die Summen- und Differenzkanäle die gleichen Übertragungseigenschaften haben. Der Abgleich der beiden Kanäle erfolgt mit Hilfe eines Eichsignals, das entweder über Richtkoppler unmittelbar in die beiden Kanäle eingekoppelt wird (DE-OS 20 04 273) oder aber über eine Hilfsantenne den Antennenelementen zugeführt wird (DE-AS 11 99 833). Das Einkoppeln der Eichsignale in die Verarbeitungskanäle erfolgt zu Zeiten, zu denen die Verarbeitung eines Empfangssignals nicht stattfindet Da bei solchen Monopuls-Radargeräten die Impulsperiode größer ist als die Zeit, während der Echosignale zu erwarten sind, steht auch im laufenden Betrieb ein Zeitintervall zur Verfügung, das von Empfangssignalen mit Sicherheit frei ist und während dem anstelle des Empfangssignals andere Signale verarbeitet werden können. Bei den bekannten Monopuls-Radargeräten findet also gewisermaßen eine Verarbeitung von Empfangs- und Eichsignalen im Zeitmultiplex statt. Das Eichsignal muß die gleiche Frequenz aufweisen wie das Sendesignal des Radargerätes, dessen an einem Ziel reflektierte Echosignale empfangen und ausgewertet werden.

Die Unterbrechung der empfangenen Energie zur Schaffung von Zeitintervallen, in denen ein von der empfangenen Energie unterscheidbares Eichsignal eingestrahlt werden kann, hat manche Nachteile, die darin bestehen, daß eine besondere Einrichtung zur Unterbrechung der empfangenen Energie vorgesehen werden muß, die um so komplizierter wird, je größer der Querschnitt des zu unterbrechenden Lichtstrahls ist zumal die Unterbrechung an einer Stelle erfolgen muß, hinter der die Bezugsstrah'ung in das optische System in solcher Weise eingeführt werden kann, daß sie die Detektorgruppe in der gleichen Weise gleichmäßig ausleuchtet wie die empfangene Strahlung. Es müssen auch umschaltbare Empfangseinrichtungen für die von den Detektorgruppen gelieferten Signale vorgesehen sein, die mit der Unterbrecher-Einrichtung synchronisiert sind, um die von der Bezugsstrahlung herrührende Signale getrennt von den Signalen verarbeiten zu können, welche von der empfangenen Strahlung herrühren und das wiederzugebende Bild liefern. Die Verstärkungsregelung erfolgt relativ langsam, da das Bezugssignal nur in größeren Zeitintervawen zur Verfügung steht Endlich geht von der maximal möglichen Empfangszeit ein Anteil verloren, was zwangsläufig mit einem Informationsverlust verknüpft ist Daher ist die bekannte Einrichtung zur Verstärkungsregelung bei einem nur einen Detektor aufweisenden Infrarot-Empfänger für solche Infrarot-Empfänger nur wenig geeignet, die eine Detektorgruppe umfassen.

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 einfachen Aufbau und eine höhere Regelgeschwindigkeit auszeichnet, die sich in einer Verbesserung der Bildqualität auswirkt.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Erfindung gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird also ein amplitudenmoduliertes Bezugssignal kontinuierlich in die empfangene Infrarot-Strahlung eingestrahlt, was bedeutet, daß die ßezugsstrahlung gleichzeitig und zusammen mit der empfangenen Infrarot-Strahlung die gleichen optischen Wege durchläuft und so bis zur Detektorgruppe gelangt. Das Ausgangssignal jedes einzelnen Detektors ist in der gleichen Weise amplitudenmoduliert wie das eingestrahlte Bezugssignal, und zwar ist die Modulationsamplitude proportional zur Modulation des Bezugssignals. Daher ist es möglich, diese Modulationsamplitude in dem verstärkten Signal festzustellen und zur Verstärkungsregelung zu verwenden. Diese Regelung ist kontinuierlich und nicht auf kurze Zeitintervalle beschränkt, wodurch sich mit geringerem Aufwand ein sehr viel besseres Regelverhalten erzielen läßt.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß zum Einstrahlen des Bezugssignals die bei manchen Systemen vorhandene Narziß-Signalquelle verwendet wird.

Die von der Narziß-Signalquelle erzeugte Energie wird von dem Strahheiler sowohl einer optischen Einheit zum Zuführen von Infrarot-Strahlung zu der Detektorgruppe als auch dem Modulator zugeführt, der das Bezugssignal bildet. Die der optischen Einheit zugeführte Energie wird von den optischen Gliedern reflektiert, so daß sie ein virtuelles Bild bildet, welches das reflektierte Narziß-Bild kompensiert oder auslöscht.

Das Narziß-Bild beruht darauf, daß bei Infrarot-Systemen das Reflexionsvermögen von Germaniumelementen des optischen Systems, auch wenn sie mit Antireflexbelägen versehen sind, groß genug ist um ein Bild des kalten Eingangsfensters der Kühleinrichtung für die Detektoren (Dewar) auf die Detektorgruppe zu reflektieren. Dieses Narziß-Bild erzeugt ein feststellbares Störsigiial und ein dunkles Bind im Bild des Sichtgerätes, wenn die Szene abgetastet wird, und wird durch die Infrarot-Strahlung kompensiert die von der Narziß-Signalquelle auf die Detektoren gerichtet wird. Das modulierte Bezugssignal wird von dem Strahlteiler auf die gesamte Detektorgruppe reflektiert Die modulierte IR-Quelle beleuchtet gleichmäßig jeden Detektor und erzeugt in jedem Detektor ein zusammengesetztes Signal, welches das Bezugssignal enthält. Das Abtasten des Bezugssignals und die Verstärkungsregelung kann vorzugsweise dadurch erfolgen, daß in jedem Kanal das modulierte Bezugssignal unter Anwendung eines Synchrondetektors gleichgerichtet wird, so daß ein Gleichstrom-Steuersignal erhalten wird, das der Empfindlichkeit des Kanals proportional ist. Dieses Gleichstrom-Steuersignal wird einem eine Diode enthaltenden Verstärkungs-Steuerefement 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 Bezugssigna! 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 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 Detektorgruppe zugeordneten Kanäle individuell als Funktion des Ansprechverhaltens jedes einzelnen Detektors geregelt. Dabei ist das angewendete Bezugssignal von dem zur Steuerung des Sichtgerätes erzeugten Videosignal leicht zu entfernen. Endlich ermöglicht die erfindungsgemäße Einrichtung noch in einem weiten Bereich eine Kontraststeuerung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die schematische Darstellung eines Hubschraubers mit einem nach vorn blickenden Infrarot-Sichtgerät,

F i g. 2 eine schematische Darstellung eines drehbaren Schützensitzes als Beispiel für die Anwendung eines Infrarot-Sichtgeräts,

F i g. 3 das Blockschaltbild eines Infrarot-Sichtgeräts,

F i g. 4 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des in einem Infrarot-Sichtgerät verwendeten Sensorsystems,

F i g. 5 eine schematische und teilweise auseinandergezogene, perspektivische Darstellung einer Sei.soreinheit,

F i g. 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 im optischen System in der Azimutebene,

Fig.8 eine schematische Darstellung des Strahlen-

ganges im optischen System in Elevationsrichtung,

Fig.9 teilweise in Seitenansicht und teilweise im Schnitt die Antriebsanordnung für einen Azimutspiegel der Sensoreinheit nach F i g. 5,

Fig. 10 eine schematische Seitenansicht zur Erläuterung der Wirkungsweise eines Alternierspiegels der Sensoreinheit nach F i g. 5,

Fig. 11 eine schematische Seitenansicht zur Erläuterung eines Justierspiegels der Sensoreinheit nach F i g. 5,

F i g. 12 eine schematische Ansicht des Justierspiegels nach Fig. 11 längs der Linie 12-12,

Fig. 13 eine schematische, vergrößerte Darstellung eines Folgearmes der Justierspiegelanordnung nach Fig.11,

Fig. 14 eine schematische Seitenansicht eines Synehrönisationsgeneralors der Sensoreinheil nach Fig.5,

Fi g. 15 eine schematische Ansicht des Synchronisationsgenerators nach Fig. 14 längs der Linie 15-15,

Fig. 16 eine schematische Seitenansicht der Blickfeld-Umschalteinrichtung des Sensorfernrohres in der Stellung für enges Blickfeld,

F i g. 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 F i g. 5 verwendet werden kann,

Fig. 19 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichiing einer .Signalquelle zur Narziß-Bild-Kompensation und automatischen Empfindlichkeitsregelung im Detektorteil des Systems,

F i g. 20 eine schematische, perspektivische Darstellung zur weiteren Erläuterung der Narziß-Bild-Kompensation,

Fig.21 eine schematische, perspektivische Darstellung zur weiteren Erläuterung der automatischen Empfindlichkeitsregelung,

F i g. 22 eine schematische Darstellung zur weiteren Erläuterung der Signalquelle zur Empfindlichkeitsregelung,

Fig.23 einen schematischen Schnitt durch die Signalquelle zur automatischen Empfindlichkeitsregelung nach F i g. 22,

Fig.24 eine schematische, perspektivische Darstellung zur weiteren Erläuterung der automatischen Empfindlichkeitsregelung,

F i g. 25 ein schematisches Schaltbild eines Modulators der Vorrichtung zur automatischen Empfindlichkeitsregelung,

F i g. 26 ein Blockschaltbild zur weiteren Erläuterung der Vorrichtung zur automatischen Empfindüchkeitsregelung,

F i g. 27 ein Leistungsspektrum zur weiteren Erläuterung der automatischen EmpFmdlichkeitsregelung,

F i g. 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 F i g. 28,

F i g. 30 das Schaltbild eines schnellen Multiplexschalters,

F i g. 31 das schematische Schaltbild einer Steuerlogik der Vorrichtung nach F i g. 28,

F i g. 32 ein Zeitdiagramm von Signalen zur Erläuterung der zeitlichen Steuerung der Vorrichtung nach F ig. 28,

Fig.33 und 34 Zeitdiagramme von Signalen zur Erläuterung der zeitlichen Steuerung des vertikalen Bildaufbaus bei einem Infrarot-Sichtgerät,

Fig. 35 und 36 Zeitdiagramme von Signalen zur Erläuterung der zeitlichen Steuerung der automalischen Empfindlichkeitsregelung und der Steuerung des horizontalen Bildaufbaus,

F i g. 37 das Blockschaltbild eines bei dem Infrarot-Sichtgerät verwendeten Darstellungsgerätes,

ίο Fig. 38 eine schematische Darstellung des Bildschirmes des Darstellungsgerätes nach F i g. 37 und

F i g. 39 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Kühleinrichtung für die Detektoranordnung des Sichtgerätes.

Passive Infrarot-Sichtgeräte werden beispielsweise in Fahrzeugen, beispielsweise einem in F i g. 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 eine 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 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 kardanische Aufhängung aufweisen, die auf Stellungs- und Geschwindigkeitskreisel sowie auf Richtbefehle anspricht, wie es in der Technik allgemein bekannt ist Bei dem dargetellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Azimutabtastung 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 40 des Hubschraubers drehbar gelagert und fest mit einem drehbaren Teil 42 verbunden ist, auf dem sich ein Benutzer, beispielsweise ein Schütze, in einem Stuhl 44 befinden kann. Die Kanzel 12 kann ein äußeres Fenster 50 aufweisen, das Kpicnjpjcwpicp Bus Germanium bestehen kann. Ein Richtspiegel 52 bewirkt eine Ausrichtung in einem ausgewählten Winkel 56 in der Elevation, während die Drehung der Kanzel die Azimutausrichtung bewirkt Die von dem Richtspiegel 52 empfangene Energie wird einem Infrarot-Sensor 60 zugeführt der eine Azimut-Abtastvorrichtung 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 das 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 F i g. 3 näher zeigt, wird Infrarot-Strahlung von der Szene durch das äußere Fenster 50 empfangen und über den Richtspiegel 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 SO vom äußeren Fenster 50 über den Richtspiegel und zurück in die Sensoreinheit 74 reflektiert. Ein Signalprozessor 82 spricht auf das Videosignal auf einem Kabel 86 an, das bei einer Sensoreinheit mit NDetektoren /^getrennte Leitungen, jeweils eine für jedes Videosignal, umfaßt. Ein 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 Darstellungsgeräls 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 Darsteilungsgerät 90, ein Kontrast-Steuersignal über eine Leitung 106 dem Signalprozessor 82 und ein Blickfeld-Schaltsignal auf einer Leitung 108 der Sensoreinheit 74 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 102 der Sensoreinheit 74 und dem Signalprozessor 82 zugeführt, um die vertikale und die horizontale Blickrichtungsiinie einzustellen.

F i g. 4 zeigt das Blockschaltbild der Sensoreinheit 74. Wie aus Fig.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 (F i g. 3) empfängt. Von diesem Fernrohr empfängt ein Horizontal-Abtastspiegel 122 sowohl die von der Szene als auch die von dem Narziß-Bild stammende Infrarot-Strahlung. Zur Erzeugung eines Synchronisationssignals führt die Energiequelle 126 eines Synchronisationsgenerators 127 dem Horizontal-Absatzspiegel 122 Energie zu, die von dem Horizontal-Abtastspiegel reflektiert und von einem Empfänger 128 aufgenommen und als Synchronisationssignal über eine Leitung 130 einem geeigneten Verstärker 132 zugeführt wird, der es dann als Synchronisationsimpuls über das Kabel 88 dem Signalprozessor 82 zuführt Die Szenen- und Narziß-Bild-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 Narziß-Bild-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

to beispielsweise aus einem beschichteten optischen Material bestehen und eine 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 148 einer Detektoranordnung 149 einer Detektorgruppe 150 zuführt. Der Strahlteiier 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 Narziß-Bildes hat, um das von der Optik und dem Alternierspiegel 140 empfangene Narziß-Bild auszulöschen, was durch die Multipliziereinheit 162 angedeutet ist. Das Narziß-Bild 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 Empfindlichkeitsregelung (ARC-Signal) reflektiert werden, daß 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 verbunden. Diese Kühleinheit kann den obenerwähnten 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 Horizontal-Abtastspiegel 122 bzw. den Vertikal-Richtspiegel 136 oder den Alternierspiegel 140 an.

F i g. 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 12Z der mit seinem Motor 174 dargestellt ist und dann der Spiegelfläche 137 des Vertikal-Richtspiegels 136 zugeführt und von dort auf den Altemierspiegel 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.

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 176 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 Wärmekonipensator 202 angeordnet sein, der Metallteile mit großem Wärmekoeffizienten aufweist, die ihre Längenausdehnung 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 Blickfeldumschaltung besser erläutern zu können. Das Fernrohr !2i) 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 Fernrohrs 120 längs der optischen Achse zu verändern, und mit einer Blende 220, die in manchen Anordnungen zur Begrenzung des Blickwinkels vorhanden sein kann, dargestellt. Ein Dehnkörper 215 ist zwischen einem am Gehäuse 180 (Fig. 5) befestigten Arm 217 und dem 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 244 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 149 befindet Die Szene wird abwechselnd de? Deiekiüigruppe in der Detekioranordnung 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 Fig.7 ist das Fenster 50 auf gerader Linie vor dem Fernrohr dargestellt In der Elevationsansicht nach F i g. 8 ist das optische System zwischen der Blende und den Detektoren ebenfalls mit 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

ίο 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 verhindern. Weiterhin ist die Detektorgruppe 150 in drei Abschnitte unterteilt, um eine optimale Abbildung auf der gekrümmten Brennfläche zu erzielen. Die Detektorgruppe 150 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 Detektoren zu verbessern, einem geeigneten Molekularsieb, um Gase einzufangen und annähernd ein Vakuum aufrechtzuerhalten, und einem als Spektralfilter ausgebildeten Fenster, das die Anordnung vollständig abschließt. Die Detektoren können beispielsweise aus mit Quecksilber dotiertem Germanium oder einem 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.

F i g. 9 zeigt eine teilweise aufgebrochene Seitenansieht des Antriebs für den Horizontal-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 250 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 führt das Infrarot-Bild horizontal über die Detektorgruppe hinweg. Der den Nocken 250 antreibende Motor 174 kann ein mit 360 Hz laufender Hysterese-Synchronmo tor sein, der mit dem Nocken über ein sechsfach untersetzendes Getriebe gekoppelt ist

Die in Fig. 10 dargestellte Anordnung zum Antrieb des Alternierspiegels 140 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 Monoflops im Signalprozessor angetrieben, und der Wechsel erfolgt beispielsweise etwa 6 ms nach Auftreten des vertikalen Richtimpulses als Folge eines im Signalprozessor vorhandenen Verzögerungskreises. 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-R.chtspiege! 136 in Abhängigkeit von einem Vertikal-Richtsignal, das von dem Steuerfeld 102 (Fig.3) zugeführt wird, über einen bestimmten Winkel, wenn das System auf ein enges Blickfeld eingestellt ist, indem eine Schlitzanordnung 282 um eine Achse 283 gedreht wird. Ein Folgearm 284 liegt an einem Stift 286 an, der bei engem Blickfeld eine erste Position 288 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 Richtspiegel 136 ist um eine ortsfeste Achse 304 schwenkbar und folgt der Bewegung des Folgearmes 284. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Bewegung des Motors 176 für den Richtspiegel durch nicht dargestellte harte Anschläge und eine Kupplung auf einen Winkelbereich von ±45° begrenzt. Auf diese Weise wird für eine Feinabstimmung der Elevations- oder vertikalen Richtlinie im Abtastraster der Motor 176 erregt, um eine Gesamtschwenkung des Richtspiegels zu bewirken, die beispielsweise etwa 10° betragen kann. Wenn eine Einstellung der vertikalen Richtlinie bei engem Blickfeld erfolgt ist, wird die Korrektut beibehalten, wenn das System mittels des Stellmotors 172 auf das große Blickfeld umgeschaltet wird. Es wurde festgestellt, daß die Wirkung der Feineinstellung auf die Fokussierung vernachlässigbar klein ist.

An Hand der Fig. 14 und 15 wird nun der Synchronisationsgenerator näher erläutert Er umfaßt einen Sender 312, bei dem es sich beispielsweise um eine Gaüiurr. Arser.id- Diode handeln kann, einer. Sensor 314, bei dem es sich beispielsweise um eine Siliziumdiode handeln kann, und einen Reflektor oder Umlenkspiegel 316, bei dem es sich um einen geeigneten sphärischen Reflektor handeln kann. Alle diese Bauteile wirken mit dem Abtastspiegel 122 zusammen. Der Sender 312 wirkt 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 Synchronisatinsimpuls, 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 durch die Größe der Apertur des Senders 312 und die Winkelgeschwindigkeit des Abtastspiegels bestimmt.
An Hand der F i g. 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 WcitwinkclzcHc 234 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 234 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 240 für die beiden Betriebsstellungen der Weitwinkelzelle 234.

An Hand Fig. 18 wird nun die Detektorgruppe 150

näher erläutert, die drei Detektorabschnitte 332, 334 und 336 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 Detektorelementen Material entfernt wird. Der elektrische Kontakt zu jedem Detektorelement kann durch Herstellen einer Drahtverbindung zu einer nicht dargestellten gedruckten Schaltung bewirkt werden. Es sind geeignete Kälteschirme vorgesehen, wie beispielsweise KältesperrP.ächen 340 und 342, die vor jedem Detektor einen Stapel von N Schlitzen aufweisen. Diese Schlitze bilden eine wirksame öffnung für eine merkliche Reduzierung von Streuphctonen. Es sei darauf hingewiesen, daß andere geeignete Kälteschirme bei einer solchen Vorrichtung verwendet werden können. Durch Unterteilen der Detektorgruppe in Detekiorabschnitte 332, 334 und 336 wird eine verbesserte Fokussierung des optischen Systems erreicht.

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j; 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 Eintrittsfenster 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 Detektoren abgebildet, wenn der Abtastspiegel senkrecht zur optischen Achse sttat. Dieses störende Wärmemuster wird durch den geringen Reflexionsfaktor des beschichteten Fensters stark gedämpft. Die auf Tiefsttemperaturen gehaltenen Detektoren innerhalb der Kälteabschii mung haben jedoch wegen dieser sehr geringen Temperatur einen ausreichend starken Wärmekontrast, 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 sieht 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 Blickfelder eingerichteten Fernrohres erzeugt. Der Weg des Narziß-Bildes nach der Reflexion an der Optik ist in F i g. 20 durch einen Pfeil 345 angedeutet. Der Weg der Energie der Narziß-Signalquelle zur Optik und nach der Reflexion zurück zum Strahlteiler ist durch den Pfeil 347 wiedergegeben.

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 640° K 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 Narziß-Signalquelle 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 F i g. 20 ist die Optik als eine optische Einheit 344 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 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 Empfindlichkeitsregelung 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

ίο 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 Empfindlichkeitseinstellurig vorgenommen werden müßte. Die automatische Empfindlichkeitsregelung macht von der Überwachung der Empfindlichkeit jedes Detektorkanals und der automatischen Regelung der Kanalverstärkung zum Erzielen eines gleichförmigen Bildes Gebrauch. Das von dem Modulator 168 gelieferte Signal beleucntet 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 16 gelieferten Signals.

Im Betrieb durchläuft die von der Quelle 160 für das Narziß-Signal gelieferte Infrarot-Strahlung unmittelbar den Signalteiler 142 und einen modulierten Schlitz 350 zu einer reflektierenden Spiegelfläche 352. Dieser Weg ist durch die Linien 358 und 364 dargestellt. Ein stimmgabelähnlicher, schwingender Verschluß 360 ist vor der Spiegelfläche 352 angeordnet und moduliert in Abhängigkeit von einer Treibsignalquelle 193 sinusförmig die von dem Schlitz 350 gebildete öffnung und damit die Intensität des reflektierenden 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 alle Kanäle des Systems geleitet wird. Obwohl von dem Strahl teiler 142 nur 8 bis 10% der modulierten Energie reflektiert werden, 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 werden 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 Steuerein-

heit 371 bzw. 373, die mit einer in F i g. 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 Rückkopplungssignals 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 342, der mittels einer zentralen Blattfeder 366 an einem Träger befestigt ist, gehalten.

Wie das Schaltbild nach Fig.25 zeigt, wird das Modulationssignal, 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 F i g. 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 45 Hz handelt, und von einem Kontraststeuersignal, 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 Signale zu bewirken, die den Synchrondetektoren zugeführt werden.

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 Empfindlichkeitsregelung, 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 F i g. 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 Bezugssignal für die Empfindlichkeitsregelung bei der Verarbeitung und Darstellung der Bildsignale keine Störungen verursacht.

Der Signalprozessor, dessen Blockschaltbild die F i g. 28a und 28b zeigen, umfaßt die Sc'.ialtungsanordnungen 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 Synchronisationssignale für das Darstellungsgerät und die Synchronisations- und Treibersignale für die Quelle des Bezugssignals für die Empfindlichkeitsregelung und den Alternierspiegel in der Sensoreinheit. Die

to Signalverarbeitung macht von einer zweistufigen Multiplexverarbeitung der von der Detektorgruppe gelieferten .V Signale Gebrauch. Die erste Stufe der Multiplexverarbeitung erfolgt in Einheiten, die in Gruppen zu M4 Kanälen angeordnet sind, ur.i 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

2u 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,

r> 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

so und 788 sind ebenso ausgebildet wie die Einheit 785 und liefern Signale auf die Ausgangsleitungen 400, 401 und 402. Die Impulse von Uhren 1, H, 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 auf die Ausgangsleitungen 398,400,401 und 402 gegeben werden. Die SyncSirondetektoreinheiten, wie die Synchrondetektoreinheit 792,

4(i 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 Rechteckumformer

a '> 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 Sensorein-

vi heit zuführt. Die ein variables Gleichstromsignal liefernde Kontraststeuerung 423 führt dem Teiber 422 sowie einem Bezugssignal-Löschkreis 432 auf einer Leitung 430 ein Steuersignal zu, um eine zuverlässige Löschung des Bezugssignals zu gewährleisten. Die

"ι Regelung des Bezugssignals bestimmt die Verstärkung in den N Kanälen und das Ausmaß des Kontrastes bei der Darstellung. Ein Rechleck-Sinus-Umsetzer 434 empfängt das 45-Hz-Signal von dem 1 :8-Teiler und führt ein Sinussignal dem Bezugssignal-Löschkreis 432

η» 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.

ι ' Die von den vier langsamen Multiplexern gelieferten Videosignale werden von einem schnellen Multiplexer 450 synchron abgetastet. Die Multiplexfrequenz ist in bezug auf die Azimut-Abtastfrequenz εο 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 Abtastung der vier langsamen Multiplexer zu Zeiten erfolgt, zu denen ihre Ausgangssignale Maximalwerte haben. Die Ausgangsleitungen 398, 400, 401 und 402 führen die Videoausgangssignale über einen Puffer 452, der vier Verzögerungsleitungen enthalten kann, dem schnellen Multiplexer 450 zu. Der Multiplexer 450 enthält vier Hochgeschwindigkeitsschalter, die durch Taktsignale Gl, G 2, G 3 und G 4 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 Ausgangssignaie einem Decodierer 462 zugeführt werden, der Signale G1, G 2, G 3 und G 4 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 Steuerung der Logik 468. Ferner wird dem Zähler 472 von der Logik 468 über eine Rückstellogik 472 von der Logik 468 über eine Rückstellogik 474 ein Rückstellsignal zugeführt Das Videosignal wird von dem Multiplexer 450 auf einer Leitung 480 dem Summier'erstärker 440 und von diesem über eine Leitung 482 de;n 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 Eingangswirierstände 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 Rieht-Verzögerungskreis 492, einem Horizontal-Synchronisations-Verzögerungskreis 494 sowie einem Alternier-Verzögerungskreis 496 zugeführt. Der Richt-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 Richtsignal 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 Monoflops 499 wird außerdem auf einer Leitung 513 dem Darstellungsgerät als Synchronisationssignal zugeführt. Ein Monoflop-Treiber 504 spricht auf das Ausgangssignal des Alternier-Verzögerungskeises 496 an und bildet Alternier-Steuersignale auf Leitungen 515 und 517 für den Alternierspiegel, die gegeneinander um 180° phasenverschoben sind, und ein Darstellungs-Alterniersignal auf einer Leitung 518. Ein Taktsignal wird über ein Tor 506 auf einer Leitung 519 dem Ausgang des Detektors des mittleren Kanals zugeführt, um das vertikale Richtsignale für die Darstellung zu erzeugen. Ein Wendeschalter 510 dient da?u, dem Motor für die vertikale Blickrichtung in der Sensoreinheit Signale für eine Bewegung in der gewünschten Richtung zum Einstellen der Vertikal-Richtlinie zuzuführen.

In F i g. 29 ist der eine Filtercharakteristik aufweisende Verstärker und der Multiplexer für einen einzigen

ίο 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 530 dem Kollektor des Transistors zugeführt, der seinerseits über einen Widerstand 531 mit einer Spannungsquelle verbunden ist Der andere Eingang des Operationsverstärkers 528 ist 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 542 umfaßt die in Serie geschaltet sind, so daß die Kathode der einen und die Anode der anderen Diode mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt 541 verbunden sind, während die andere Anode bzw. Kathode mit Kondensatoren 544 und 546 verbunden sind, von denen der Kondensator 546 an einem gemeinsamen Verbindungspunkt 545 und an einer Leitung 548 angeschlossen ist Die Anode der Diode 540 ist mit einer Leitung 550 verbunden. Die mit dem Ausgang des Operationsverstärkers verbundene Leitung 536 ist über einen Widerstand 554 mit einem Verbindungspunkt 549 verbunden, der wiederum über eine Leitung 547 mit dem Verbindungspunkt 545

■to zwischen den beiden Kondensatoren 544 und 546 in Verbindung steht. Der Verbindungspunkt 549 ist ferner über einen Widerstand 560 mit Masse sowie über einen Widerstand 562 mit der Eingangsleitung 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 automatisehe Empfindlichkeitsregelung. Die Emitter der Feldeffekttransistoren 570 und 572 sind über ein Tiefpaßfilter mit der Leitung 536 verbunden. Die Gates der Feldeffekttransistoren sind jeweils mit einer der Leitungen 410 und 412 verbunden, 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 Feldeffektransistoren 570 und 572 gebildeten Schalter, die den Synchrondetektor 571 bilden, sind im Gleichgewicht, wenn das Bezugssignal zur Empfindlichkeitsregelung eine bestimmte Amplitude hat und der

hi Strom durch die Dioden 540 und 542 fest ist. Bei einer Änderung, beispielsweise bei einer Abnahme der Amplitude des von dem Synchrondetektor 571 festgestellten Bezugssignals, nimmt der die Dioden 540 und

542 durchfließende 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 ι ο andere gesperrt wird, und umgekehrt Die Wirkung des Synchrondetektors besteht darin, die Kondensatoren 544 und 546 so aufzuladen, daß die Dioden 540 und 542, die in Serie zu den genannten Kondensatoren parallel geschaltet sind, in Durchlaßrichtung von Strom 1 -, 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 Milliampere, 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 Wechselstromim- > > pedanz dieser Dioden etwa 26 000 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 so 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 Ohm 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 reiativ 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 4 j zugeführt.

Für die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung zur automatischen Verstärkungsregelung nach F i g. 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 540 und 542 bestimmt, die eine Funktion der Stärke des den >j Dioden zugeführten Stromes ist. Der Synchrondetektor 571 liefert diesen die Impedanz der Dioden 540 und 542 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 A.rgangsleitung 536 zunimmt, auch der Steuerstrom in den Dioden 540 und 542 zunimmt. Da die Wechselstromimpedanz der Dioden eine umgekehrte Funktion des sie durchfließenden bj Gleichstroms 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 540 und 542 zugeführten Wechselstromsignale auf einem kleinen, vorbestimmten Pegel gehalten werden, beispielsweise auf 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 554 und 560 gebildet wird. Beispielsweise kann der Widerstand 554 bei einer typischen Anwendung einen Wert von 1000 Ohm und der Widerstand 560 einen Wert von 10 Ohm haben. Infolgedessen wird eine Reduktion der Amplitude des den Dioden zugeführten Signals um etwa 100:1 erzielt.

Ein Merkmal des beschriebenen Systems besteht darin, eine Schaltungsanordnung zur automatischen Empfindlichkeitsregelung zu schaffen, die adf 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 Gates der Feldeffektransistoren 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 (F i g. 27). Ausgangssignale, die von Eingangssignalen mit geraden Harmonischen der Frequenz der Treibersignale erzeugt v/erden könnten, werden infolge des abgeglichenen Gegentakt-Aufbaues des Synchrondetektors eliminiert. Bei einem Abbildungssystem müssen die Datensignale Frequenzen haben, die Vielfache der vertikalen Abtastfrequenz sind, bei dem behandelten Ausführungsbeispiel also Frequenzen von η · 30 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 Gates der Feldeffekttransistoren zugeführten Treibersignale ist. Anders ausgedrückt, können Datensignale nicht wesentlich zur Verstärkungsregelung beitragen, solange nicht η · 30 —πι ■ 45, 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 Gate mit einer Leitung 588 verbunden sind. Der Miltiplexschalter 582 wird über einen geeignet vorgespannten Treibertransistor 590 von einem Flipflop 592 gesteuert, bei dem es sich um das erste Flipflop des bei der Beschreibung von Fig.28 erwähnten Schieberegisters handeln kann. Das Flipflop 592 empfängt ein Taktsignal sowie ein Steuersignal A, das dem (^-Eingang des Füpflops zugeführt werden kann. Auf diese Weise wird gemäß dem Steuersignal A während jeder vierten Taktperiode das festgestellte und hinsichtlich der Verstärkung geregelte Signal auf der Leitung 536

abgetastet und auf die Ausgangsleitung 398 übertragen, damit es dem schnellen Multiplexer 450 (F i g. 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 Eingangs- und Ausgangsklemmen bei jedem folgenden Flipflop vertauscht sind.

F i g. 30 zeigt einen der Hochgeschwindigkeits-Schalter, wie er in dem Multiplexer 450 verwendet werden kann. Das zu schaltende Signal wird auf der Leitung 398 zugeführt, das nach Durchlaufen des Puffers 452 (F i g. 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 G 1 zugeführt wird. Die Kathoden der Dioden 521 und 525 sind ebenfalls über einen Widerstand mit einer Klemme verbunden an der das Signal G 1 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 F i g. 31 sollen nun die Logikfunktionen und die Taktgabe bei der behandelten Vorrichtung beschrieben werden. Der Ringzähler 460 enthält //(-Flipflops Z18 und Z19, die auf die Quarzuhr 458 ansprechen und ständig eine binäre Zählung ausführen. Der Decodierer 462 enthält NAND-Glieder Gl, G 2, G3 und G 4, die auf die Ausgangssignale Z18, Z19 bzw. Z18, Z19 bzw. ZlS, Z19 bzw. Z18, Z19 ansprecher.. Der Treiber 464 enthält NAND-Glieder G 29 bis G32, deren Ausgangssignale die Signale Takt I, Takt 11, Takt Ul und Takt IV sind. Die Glieder Gl, G 2, G 3 und G4 liefern Synchronisationssignale für den schnellen Multiplexer, die als Signale G1, G 2, G 3 und G 4 bezeichnet werden. Das Signal G 1 wird einem Glied G 7 zugeführt und negiert, um ein Taktsignal C2 zu bilden. Das Taktsignal C1 ist das Ausgangssignal der Quarzuhr 458. Die binäre Zähler 472 enthält JK-Flipflops Zi bis ZN, von denen jedes auf das Taktsignal C2 anspricht, um in üblicher Weise zu zählen. Die Rückstellogik 474 enthält ein Flipflop Z 20, das ein Rückstellsignal über ein Glied GIl den Flipflops, wie den Flipflops Zl und Z2, und über ein Glied G12 zu Flipflops, wie dem Flipflop ZN, zuführt. Ein Glied G 9 spricht auf die Signale Z1 bis Z N an und liefert ein Signal über ein Glied G 8 dem Stelleingang des Flipflops Z 20 sowie über ein NICHT-Glied G10 dem K-Eingang des Flipflops Z20. Das Glied G8 empfängt auch das Taktsignal Cl.

Die Logik 468 enthält ein Glied G 27, das auf die Signale Z1 bis Z N anspricht und ein Signal einem Glied G 28 zuführt, welches das Signal negiert und als Synchronisationssignal für die Vertikalablenkung auf die Leitung 469 gibt Die Logik 468 enthält auch ein Glied G15 zur Erzeugung von Löschsignalen, das auf die Signale Zl 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 G 26 zugeführt, das auf der Leitung 471 das Lösch- oder Auftastsignal für die Vertikalablenkung erzeugt. En Glied G13 spricht auf die Signale Z1 bis Z N an und führt ein Signal einem Glied G17 zu, dessen Ausgangssignal dem Glied G 26 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Gliedes G13 wird auch einem Glied G14 zugeführt, dessen Ausgangssignal zusammen mit jeweils einem der Taktsignale I bis IV Gliedern G 18 bis G 21 zugeführt wird. Mit den Gliedern G 18 bis G 21 ist jeweils eines von Gliedern G 22 bis G 25 verbunden, welche die Ausgangssignale der Glieder G 18 bis G 21 negieren und die Steuersignale A bis D bilden.

Die Kurve 475 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 (F i g. 28) dem Alternierspiegel zugeführt.

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 Gl bis G 4 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 G 1 bis G 4 zu bilden, die durch den Treiber 464 geleitet werden, um die Taktsignale I bis IV zu bilden. Die Signale G 1 bis G 4 werden auch als Synchronisationssignale für den schnellen Multiplexer benutzt, um dessen vier Schalter zu steuern. Die Taktsignale G 29 bis G 32 für den langsamen Multiplexer sind die Signale Takt I bis Takt IV, bei denen es sich um die negierten Signale G 1 bis G 4 nach den Kurven 628 bis 631 handelt

In F i g. 34 ist das Ausgangssignal des Gliedes G 13 als Kurve 634 wiedergegeben. Es ist die negierte Form des Signals G14 und definiert das Ende der Austast- oder Rücksprungperiode der Elevationsabtastung gemäß Kurve 477, die zur Darstellung benutzt wird. Die Rückstellimpulse G 11 und G 12 für den Zähler 472 sind durch die Kurve 645 dargestellt während der Impuls G 9 durch die Kurve 647 wiedergegeben wird. Die Ausgangssignale der Glieder G 29 bis G 32, 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 Fiipilop-Registem der Multiplexer zugeführt werden, wie beispielsweise dem Multiplexer 794 in Fig.28. Die Steuersignale A bis D gemäß der Kurven 640 bis 643 steuern den schnellen Multiplexer Das Hochgeschwindigkeits-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 G 26, das aus den Signalen dei Glieder G16 und G17 sowie dem Taktsignal Cl gebildet wird, ist durch die Kurve 650 dargestellt während das Vertikal-Synchronisationssignal G2i durch die Kurve 652 dargestellt ist

An Hand der in Fig.35 dargestellte Kurven soller nun die Einrichtungen zur Erzeugung der Taktsignale

näher erläutert werden. 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 ϊ 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, das zum Synchronisieren des Systems zur Erzeugung eines Horizontal-Austastimpulses gemäß Kurve 670 sowie eines Aitemierimpulses 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-Synchronisationssignal 655 abgeleitet, das durch Verzögern des Horizontal-Richtsignals nach Kurve 668 erhalten wird. Der Horizontalimpuls wird in dem Rieht-Verzögerungskreis 492 verzögert, um den Honzontal-Richtungsimpuls nach Kurve 669 zu bilden.

An Hand F i g. 37 wird nun das Darstellungssystem näher erläutert. Das Darstellungsgerät enthält eine Kathodenstrahlröhre 675, vor deren Bildschirm 673 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 Horizontalablenkspule der Kathodenstrahlröhre 675 zugeführt wird. Der Vertikal-Synchronisationsimpuls gemäß Kurve 652 wird auf der Leitung 469 einem Vertikal-Oszillator 677 zugeführt, bei dem es sich wieder um einen Multivibrator handeln kann, der Rechteckimpulse zur Steuerung eines Vertikal-Ablenkgenerators 679 liefert Der Alternierimpuls gemäß Kurve 672 wird auf der Leitung 518 dem Vertikal-Ablenkgenerator 679 zügeführt, um das für die Verschachtelung der Bilder erforderliche Alterniersignal zu dem der Vertikalablenkspule 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 Multiplex-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 2 V 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 (F i g. 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 Anzahl vertikaler Linien die durch die Horizontal- oder Azimutabtastung entstehen. Die entsprechenden vertikalen und horizontalen Richtlinien 698 und 700 sind auf dem Bildschirm 673 zentriert dargestellt. Eine durch gestrichelte Linien 70! 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 714, 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 der 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 Dektektoren verschachtelt sind und mit Hilfe eines ebenen Spiegels eine Horizontalabtastung des Blickfeldes erfolgt Für die Vertikalrichtung werden die Detektorsignaie 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 erzielt werden, wenn die Szene passiv abgetastet wird.

Hierzu 24 BIsU Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur automatischen Regelung der Empfindlichkeit eines Infrarot-Empfängers mit einer auf die Wärmeenergie von Infrarot-Strahlern ansprechenden Detektorgruppe, an deren Detektoren sich je ein einen Verstärker enthaltender Kanal anschließt, mit einer optischen Einrichtung zum Projizieren der aus einer zu beobachtenden Szene einfallenden IR-Strahlung (Bildsignal) auf die Detektorgruppe sowie einer Einrichtung zum Einstrahlen eines codierten Bezugssignals auf die Detektorgruppe, mit einer in jedem Kanal angeordneten, auf den Code des Bezugssignals ansprechenden Einrichtung zum Abtasten des von dem zugeordneten Detektor empfangenen Anteils des Bezugssignals und Regeln der Verstärkung dieses Kanals sowie einer Einrichtung zum Eliminieren des Bezugssignals von dem Bildsignal, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugssignal das amplitudenmodulierte Signal einer IR-Strahlungsquelle (160) ist und der Detektorgruppe (150) zusammen mit dem Bildsignal kontinuierlich zugeführt wird, und daß die IR-Strahlungsquelle (160) eine Narziß-Signalquelle ist, von deren Strahlung mittels eines Strahlteilers (142) ein Anteil abgezweigt und über einen Modulator (168) auf die Detektorgruppe (150) gerichtet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Modulator (168) eine Modulations-Signalquelle (370) gekoppelt ist und die Einrichtung (384) zum Aufheben des Bezugssignals einen Mischer umfaßt, dem das Ausgangssignal der Modulations-Signalquelle ebenfalls zugeführt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Kanal dit- Einrichtung zum Abtasten des Bezugssignals einen mit der Modulations-Signalquelle (370) gekoppelten Synchrondetektor (378) umfaßt

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchrondelektor (378) in Abhängigkeit von dem abgetasteten Bezugssignal zwei Gleichstromsignale liefert und die Einrichtung zum Abtasten des Bezugssignals einen Operationsverstärker (528) und zwei mit dem Operationsverstärker gekoppelte Dioden (540,542) zur Steuerung von dessen Verstärkung umfaßt, denen je eines der Gleichstromsignale zur Steuerung von deren Wechselstromwiderstand zugeführt wird.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der dem Bezugssignal aufgeprägten Amplitudenmodulation ein funktionelles Vielfaches der Bildfrequenz eines an den Empfänger 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.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (168) zum Einstrahlen eines Bezugssignals Glieder zum Einstellen der Modulationsamplitude und damit der Verstärkung in allen Kanälen umfaßt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Kanälen ein Multiplexer (380) zur Erzeugung eines seriellen Signals aus den parallelen Signalen der einzelnen Kanäle gekoppelt ist und daß die Einrichtung (384) zum Eliminieren der Amplitudenmodulation dem Multiplexer (380) nachgeschaltet ist