DE2659358C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen thermischen Bildwandler
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus "International Conference on LOW LIGHT AND THERMAL
IMAGING SYSTEMS; 3.-5. März 1975, Seiten 201-211 ist ein
thermischer Bildwandler bekannt, bei dem wie Kondensatoren wirkende pyroelektrische
Detektorelemente zum Umwandeln thermischer Strahlung in
elektrische Signale verwendet werden. Die zum Abtasten der
einzelnen Elemente verwendete Vorrichtung enthält ein Zerhackerglied,
das mechanisch in schnellen Bewegungen über das
Gesichtsfeld geführt wird. Durch Auswertung der von jeweils
abgedeckten Elementen abgeleiteten Signale kann ein Bezugssignal
zur Pegelfestlegung gewonnen werden. Die Verwendung
mechanisch bewegter Teile erhöht jedoch den konstruktiven
Aufwand des Bildwandlers beträchtlich.
Außerdem ist aus der US-PS 35 36 829 ein Bildwandler bekannt,
bei dem die einzelnen Elemente einer Detektormatrix, die in
Zeilen und Spalten angeordnet sind, aus einem photoleitenden
Material gebildet sind; die Elemente bilden dabei jeweils
einen Widerstand, dessen Leitfähigkeit von der Intensität
der auftreffenden Strahlung abhängt. Zum Abtasten der Detektormatrix
sind für jede Zeile der Detektorelemente zwei gleichzeitig
getriggerte monostabile Multivibratoren vorgesehen, von
denen einer einen Erregungsimpuls erzeugt, dessen Dauer gleich
der zum Abtasten eines Detektorelements erforderlichen Zeitintervalls
ist, während der andere Multivibrator einen Verzögerungsimpuls
erzeugt, der das Zeilenabtastintervall festlegt.
Der Erregungsimpuls wird gleichzeitig an alle Detektorelemente
in der entsprechenden Zeile angelegt, und die Elemente einer
Zeile werden an eine Videoausgangsschaltung über Verzögerungsleitungen
angelegt, deren Verzögerungszeiten jeweils um das
Elementabtastintervall zunehmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen thermischen
Bildwandler der eingangs angegebenen Art zu schaffen, der
sowohl mechanisch als auch elektrisch einen einfachen Aufbau
hat und bei dem die Ableitung der die einfallende thermische
Energie repräsentierenden Signale in besonders einfacher Weise
erzielt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im Kennzeichen
des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Ein besonderer
Vorteil des erfindungsgemäßen Bildwandlers ergibt
sich aus der Verwendung der Vorspannungsvorrichtung, mit der
die wärmeempfindlichen Kondensatoren auf ein auswählbares
Vorspannungspotential aufgeladen werden können. Die sich aufgrund
der auftreffenden thermischen Energie ergebende Potentialänderung
kann festgestellt werden, und es kann ein Ausgangssignal
erzeugt werden, das die von der abgetasteten
Szene ausgehende Infrarotenergie repräsentiert.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der
Zeichnung erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild des thermischen Bildwandlers
nach der Erfindung,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des thermischen
Bildwandlers,
Fig. 3 ein Schaltbild zur Veranschaulichung des unter Anwendung
des thermischen Bildwandler ausgeführten
Signalerzeugungsverfahrens,
Fig. 4 eine Schnittansicht der Detektormatrix für den thermischen
Bildwandler,
Fig. 5a, 5b und 5c Darstellungen zur Veranschaulichung der
Herstellung der Kondensatormatrix,
Fig. 6 eine Darstellung der Auflösungsfläche jedes Elements
der Detektormatrix,
Fig. 7 eine schematische Ansicht einer adressierbaren Matrix
und
Fig. 8 eine genauere Darstellung der adressierbaren Matrix von
Fig. 7.
Nach Fig. 1 besteht der thermische Bildwandler 10 aus einem
Linsensystem 12, einer Detektormatrix 14, einer Ansteuerungs-
und Leseelektronik 16, einem Videoprozessor 18, einer Takt-
und Steuervorrichtung 20 und einer Wiedergabevorrichtung 22.
Das Linsensystem 12 kann beispielsweise ein Infrarotlinsensystem
sein, das eine Objektivlinse, Korrekturlinsen, und
eine Fokussierungslinse zum Fokussieren der von einer
(nicht dargestellten) Szene ausgehenden thermischen Energie
auf die Detektormatrix 14 enthält. Es ist erkennbar, daß
verschiedene Arten von Linsensystemen verfügbar sind, die
die gewünschten optischen Funktionen ausüben können. Die
Detektormatrix 14 enthält mehrere Fühler für thermische
Energie und Bezugselemente, die elektrische Signale entsprechend
der die Fühler auftreffenden thermischen
Energie für den Videoprozessor 18 erzeugen. Die Detektormatrix 14
wird noch näher erläutert. Der Videoprozessor 18
verarbeitet die die Szene repräsentierenden Signale in
Wiedergabesignale für die Wiedergabe durch die Vorrichtung 22.
Die Wiedergabevorrichtung 22 kann beispielsweise eine Katodenstrahlröhre
sein. Die Ansteuerschaltungsanordnung 16 ist
an die Detektormatrix 14 angeschlossen, damit die Wärmefühler
und die Bezugselemente mit einer Vorspannung versorgt
werden, und damit die die Szene repräsentierenden
elektrischen Signale gelesen werden. Die Takt- und Steuervorrichtung
20 steuert die Wirkung der Ansteuerschaltungsanordnung
16 und des Videoprozessors 18 so, daß in
ausgewählter Weise von der Szene abgeleitete Signale in
einem gewünschten Format für die Wiedergabe durch die
Wiedergabevorrichtung 22 erzeugt werden.
Nach Fig. 2 ist das Linsensystem 12 ein Zylinderlinsensystem,
das in einem Gehäuse 24 befestigt ist. Das Gehäuse 24 ist
starr mit dem Detektormatrixgehäuse 26 verbunden. Das
Linsensystem ist somit ein starres System, was bedeutet,
daß sich weder das Linsensystem 12 noch die Detektormatrix 14
zur Abtastung bewegen. Das Detektormatrixgehäuse 26 ist
seinerseits in einem Gehäuse 28 untergebracht. Das Gehäuse 28
enthält auch die Ansteuerschaltungsanordnung 16, den
Videoprozessor 18 und die Takt- und Steuervorrichtung 20
(Fig. 1). Leitungen 30 verbinden den Videoprozessorausgang
mit der von der Katodenstrahlröhre gebildeten Wiedergabevorrichtung
22 (Fig. 2).
Das im ferromagnetischen Bildwandlersystem angewendete
Detektorprinzip ist in Fig. 3 dargestellt. Fig. 3 dient
lediglich der Veranschaulichung dieses Prinzips; sie
ist nicht als Einschränkung der Struktur der Detektormatrix
aufzufassen. Wie der Darstellung zu entnehmen ist,
sind zwei Signalgeneratoren 32 und 34 mit ihren Anschlüssen
an eine gemeinsame Masseklemme 36 angeschlossen. Die Signalgeneratoren
32 und 34 sind an einen Bezugskondensator 38 bzw.
an einen wärmeempfindlichen Kondensator 40 angeschlossen. Der Bezugskondensator 38
und der Kondensator 40 sind am Verbindungspunkt 42 miteinander
verbunden. Der Bezugskondensator 38 und der
Kondensator 40 sind somit in einer Brückenschaltung mit den
Signalgeneratoren 32 und 34 verbunden.
Die Signalgeneratoren 32 und 34 legen an den Bezugskondensator 38
bzw. an den Kondensator 40 im wesentlichen gleiche Vorspannungen
an. Der Kondensator 40 ist wärmeempfindlich, und bei seinem
Ansprechen auf die auftreffende thermische Energie wird
seine Vorspannung proportional zur Intensität der thermischen
Energie verändert. Die Spannung des Kondensators 40 wird
in der Brückenschaltung mit der Spannung am Bezugskondensator
38 verglichen, und die Ausgangsspannung am Verbindungspunkt 42
repräsentiert die auf den Kondensator 40 auftreffende thermische
Energie.
Dieses Verfahren läßt sich mathematisch folgendermaßen
beschreiben:
V s = e₀/2 (C-C₀/C₀) (1)
C-C₀ = Δ C = C₀(Δ T/T-R) (2)
V s = [e₀/2 (T-R)] T (3)
C-C₀ = Δ C = C₀(Δ T/T-R) (2)
V s = [e₀/2 (T-R)] T (3)
wobei gilt:
e₀= Spannung der Signalgeneratoren
C₀= Bezugsvorspannung
C= Spannung am wärmeempfindlichen Kondensator
T= Temperatur
Δ T= Temperaturdifferenz zwischen dem wärmeempfindlichen Kondensator
und dem Bezugskondensator R= Curie-Temperatur V s = Wärmesignalspannung.
und dem Bezugskondensator R= Curie-Temperatur V s = Wärmesignalspannung.
Zur Beschreibung einer in dem thermischen Bildwandler
verwendeten Detektoranordnung 44 wird nun auf Fig. 4
Bezug genommen. Der Detektor enthält das Gehäuse 26, das
beispielsweise ein Edelstahlgehäuse sein kann, das in
einer Hauptfläche ein Fenster 46 aufweist. Das für thermische
Energie durchlässige Fenster kann beispielsweise aus verschiedenen
Glasarten (Siliziumglas, Chalcogenidglas usw.) bestehen,
das für eine Strahlung vom nahen Infrarotbereich bis in
den Bereich der Gammastrahlen durchlässig ist, und es kann
auch aus Germanium oder aus Indium bestehen, das die im
Infrarotbereich liegenden Wellenlängen von 8 bis 14 µm
bzw. 3 bis 5 µm durchläßt. Das Fenster 46 ist im Licht-
oder Wärmeweg angebracht, der zur Detektormatrix 14 führt.
Die Detektormatrix 14 ist in einer in einem Substrat 48
gebildeten Vertiefung angebracht. Das Substrat 48 ist
ein keramisches Substrat, das beispielsweise aus Berylliumoxid
besteht und die Fläche des Gehäuses 26 bildet, die der
Fläche gegenüberliegt, die das Fenster trägt. Der Raum 50
zwischen dem Gehäuse 26 und dem Substrat 48 ist vorzugsweise
evakuiert. Das Substrat 48 wirkt als Wärmeableitkörper für
die Detektormatrix 14; falls die Detektormatrix eine Erwärmung
erfordert, wird das Substrat mit Hilfe elektrischer Heizelemente
49 aufgeheizt.
Ein ferroelektrisches Material 56 (Fig. 5c) kann plattenförmig
sein, und auf ihm können die rechtwinklig zueinander verlaufenden
Leiterbahnmuster 52 und 54 (Fig. 5a und 5b)
mit Hilfe von Aufdampf- und Ätzverfahren gebildet sein. Falls
das ferroelektrische Material ein Pulver ist, dann wird das
Leiterbahnmuster 52 (Fig. 5a) für die Rückseite des ferroelektrischen
Materials, beispielsweise durch Aufdampf-
und Ätzverfahren in der Bodenfläche der Vertiefung des
Substrats 48 (Fig. 4) gebildet. Das feinkörnige ferroelektrische
Material 56 wird dann in die Vertiefung des
Substrats 48 über das Leiterbahnmuster 52 eingegossen.
Anschließend wird die Oberfläche des Materials entweder
durch Aufsprühen oder durch Sintern vor der Bildung des
oberen Leiterbahnmusters 54 (Fig. 5b) abgeschlossen. Das
Leiterbahnmuster 54 wird beispielsweise mittels des
Aufdampf- und Ätzverfahrens gebildet; es verläuft senkrecht
zum Leiterbahnmuster 52. Die Überschneidungsstellen der
rechtwinklig zueinander verlaufenden Leiterbahnmuster
52 und 54 bilden zusammen mit dem ferroelektrischen Material 56
die Elemente der Detektormatrix 14. Die resultierende Detektormatrix
14 besteht aus mehreren solcher Detektorelemente, die
in Fig. 5c als Quadrate dargestellt sind. Quadrate in dem
nicht schraffierten Bereich bilden wärmeempfindliche Kondensatoren 40,
während die Quadrate in dem schraffierten Bereich 60
Bezugskondensatoren 38 bilden. Der schraffierte Bereich 60
ist eine abgeschirmte Detektorfeldzeile; d. h., daß eine
Detektorzeile, beispielsweise durch das Gehäuse 26 gegen
eine thermische Bestrahlung abgeschirmt ist, damit eine
Zeile aus Bezugskondensatoren 38 entsteht. Die Funktion der wärmeempfindlichen
Kondensatoren und der Bezugskondensatoren wird anschließend
beschrieben.
Das ferroelektrische Material, d. h. ein Material mit
dielektrischen Eigenschaften, ist vorzugsweise ein Material
mit einer nahe bei der Umgebungstemperatur (0° bis 150°C)
liegenden Curie-Temperatur, beispielsweise Bariumtitanat
(BaTi₂O₃), Triglycensulfat (TGS), Barium-Strontium-Titanat,
Bleititanat, Mono-Kaliumphosphat oder Rochelle-Salz. Barium-
Titanat mit einer Curie-Temperatur von etwa 125° ist
das bevorzugte Material. Die Wärmeleitfähigkeit eines
massiven Stabs aus reinem Bariumtitanat ist viel zu hoch,
um brauchbare Ansprechwerte zu ergeben; daher wird ein
feinkörniges Pulver verwendet. Die Wärmeleitfähigkeit des
gepreßten Pulvers zeigt eine Abhängigkeit vom Material, vom
Grad der Porosität und von den Eigenschaften der Poren; sie
wird durch Versuche kontrolliert.
Welches ferroelektrische Material 56 auch ausgewählt wird,
es muß nahe seiner Curie-Temperatur (R) angewendet werden,
d. h. bei der Temperatur über der die spontane Polarisierung
eines ferroelektrischen Materials aufhört. Über der Curie-
Temperatur hat Bariumtitanat eine kubische Kristallstruktur,
die für eine Polarisierung sehr empfindlich ist; seine
Dielektrizitätskonstante hängt stark von der Temperatur
ab. Die Detektorelemente, die gemäß der obigen Beschreibung
aufgebaut sind, bilden Kondensatoren, die temperaturabhängig
sind und die Basis für den ferroelektrischen Wandler bilden.
Diese Struktur steht im Gegensatz zu einer Struktur, bei
der ferroelektrisches Material bei Temperaturen weit
unterhalb ihrer Curie-Temperatur angewendet wird. Unterhalb
der Curie-Temperatur weist ein ferroelektrisches
Material ein spontanes Dipolmoment auf. Dies erzeugt ein
inneres elektrisches Feld und Oberflächenladungen werden
dann zur Lösung dieses Feldes angesammelt. Da der
Polarisierungsgrad temperaturabhängig ist, bildet dies
die Basis für das pyroelektrische Vidikon. Diese Detektionstechnik
arbeitet jedoch nur dann, wenn sich der von der
Szene ausgehende Strahlungsfluß ständig ändert; daher muß
das Target bewegt werden, oder die Szene muß mechanisch
zerlegt werden.
In Fig. 6 ist die Auflösung jedes wärmeempfindlichen Kondensators 40 durch die
gestrichelten Linien um das mittlere Quadrat angegeben. Die
Auflösung jedes Kondensators 40 ist durch das Ausmaß
der Wärmeausbreitung innerhalb des Dielektrikums des
ferroelektrischen Materials 56 begrenzt. Die effektive
Kondensatorgröße wird vom Mittenabstand der Kondensatoren
bestimmt. Bei einer Scheibe aus gleichmäßigem isotropen
Material, die in Wärmekontakt mit einem Wärmeableitkörper
gebracht ist, ist die Wärmeausbreitung etwa doppelt so
groß wie die Dicke des Dielektrikums. Die bevorzugte
Dicke des Dielektrikums beträgt daher etwa 25 µm, wobei
sich ein Modulationsübergangswirkungsgrad von etwa
81% ergibt. Der Raumfrequenzgang ist bei zeitlich
unveränderlichen Szenen unabhängig von den thermischen
Eigenschaften des Dielektrikums.
In Fig. 7 ist die adressierbare Detektormatrix dargestellt.
Die adressierbare Matrix enthält ein Detektorfeld 14
mit 20 wärmeempfindlichen Kondensatoren, die in fünf Zeilen 64 bis 72 und
vier Spalten 74 bis 80 angeordnet sind. Die Zeile 72
ist gegen die Einwirkung von Wärmeenergie abgeschirmt,
damit eine Zeile mit Bezugskondensatoren 38 aus den Kondensatoren
40 gebildet wird. Es ist zu erkennen, daß die
geringe Anzahl der wärmeempfindlichen Kondensatoren und Bezugskondensatoren zur
Vereinfachung der Beschreibung dargestellt worden ist,
doch kann je nach den speziellen Wiedergabeerfordernissen
jede beliebige Anzahl von Kondensatoren angewendet werden.
Da jedes Detektorelement ein wärmeempfindlicher
Kondensator ist, sind diese Detektorelemente als
Kondensatoren dargestellt.
Die Detektormatrix 14 ist an die Ansteuerschaltungsanordnung
16 (Fig. 1) angeschlossen. Die Ansteuerelektronik
enthält einen Abtastmultiplexer 82 (Fig. 7)
und zwei Sinussignalgeneratoren 32 und 34. Die Zeilen 64
bis 70 der Kondensatoren 40 sind an die Ausgänge des
Abtastmultiplexers 82 angeschlossen, und die Zeile 72
der Bezugskondensatoren 38 ist an den Signalgenerator 32
angeschlossen. Der Signalgenerator 34 ist mit dem Abtastmultiplexer 82
verbunden. Die Leseelektronik enthält
Vorverstärker 84 bis 90 und einen Signalmultiplexer 92.
Jeweils eine der Spalten 74 bis 80 ist mit einem der Vorverstärker 84
bis 90 verbunden. Die Signalmultiplexer 92
ist an die Ausgänge der Vorverstärker 84 bis 90 angeschlossen.
Der Signalmultiplexer 92 legt die Ausgangssignale der
Detektormatrix multiplexiert an den Videoprozessor 18 an.
Zur Beschreibung der Takt- und Steuervorrichtung 20 und
zur weiteren Beschreibung der Ansteuerschaltungsanordnung
16 wird nun auf Fig. 8 Bezug genommen. Die
Reihen 64 bis 70 der Kondensatoren 40 sind jeweils an
Schalter 94 bis 100 angeschlossen, die den Abtastmultiplexer 82
bilden. Die Schalter 94 bis 100 können
beispielsweise CMOS-Transistoren sein, deren Source-
Elektroden an die Verbindungspunkte zwischen den Zeilen 64
bis 70 und an Masse liegenden Widerständen 102 bis 108
angeschlossen sind. Die Widerstände 102 bis 108 entladen
die Kondensatoren 40 der Zeilen 64 bis 70, wenn sie in den
Ruhezustand versetzt werden. Die Drain-Elektroden der
CMOS-Transistoren 94 bis 100 sind mit dem Signalgenerator 34
verbunden, der beispielsweise ein Rechtecksignalgenerator
sein kann. Die Gate-Elektroden der CMOS-Transistoren 94
bis 100 sind mit einem Schieberegister 110 mit Ausgängen
114 bis 118 verbunden. Eine Quelle 120, die zeitlich
genau festliegende Impulse abgibt und anschließend als
Taktgeber bezeichnet wird, ist an das Schieberegister 110
angeschlossen. Das Schieberegister 110 kann beispielsweise
aus mehreren CMOS-Stufen bestehen, die eine Folge von
Eingangssignalen aus dem Taktgeber 120 in eine parallele
Binärzahl umsetzen, indem gespeicherte Zeichen nacheinander
durch die Ausgänge 112 bis 120 bewegt werden.
Bei einem Fernseh-Signalformat mit Zeilensprung wird jede
zweite Zeile der Kondensatoren 40 nacheinander in 1/60 Sekunde
geladen, wobei beispielsweise mit der obersten Zeile begonnen
wird und dann anschließend zu jeder zweiten Zeile nach unten
weitergeschaltet wird, worauf dann die übrigen wärmeempfindlichen Kondensatoren
40 in 1/60 Sekunde beispielsweise beginnend mit der
zweiten Zeile geladen werden. Die aus den wärmeempfindlichen Kondensatoren
gebildete Matrix wird daher in 1/30 Sekunde geladen.
Bei der in Fig. 8 dargestellten Matrix sind
die Zeilen 64 bis 70 folgendermaßen an die Ausgänge 112
bis 118 des Schieberegisters 110 angeschlossen: Die
Zeile 64 ist mit dem Ausgang 112 verbunden, die Zeile 68
ist mit dem Ausgang 114 verbunden, die Zeile 66 ist mit
dem Ausgang 116 verbunden und die Zeile 70 ist mit dem
Ausgang 118 verbunden.
Die von den Bezugskondensatoren 38 gebildete Zeile 72 ist
mit dem Signalgenerator 32 verbunden. Der Signalgenerator
32 kann beispielsweise ein Rechtecksignalgenerator sein.
Die Signalgeneratoren 32 und 34 sind mit dem Masseanschluß 36
verbunden, und die Bezugskondensatoren 38 der
Zeile 72 sind in Serie zu den Kondensatoren 40 in den
Spalten 74 bis 80 geschaltet. Die Vorverstärker 22 sind
an die Verbindungspunkte zwischen den Spalten 74 bis 80
der Kondensatoren 40 und den Bezugskondensatoren 38 angeschlossen.
Wie bereits erwähnt wurde, entsteht eine Brückenschaltung,
und die Vorverstärker empfangen Signale, die die auf
die Kondensatoren 40 auftreffende thermische Energie anzeigen.
An die Vorverstärker sind Decodierer 124
angeschlossen, die die modulierte Information in eine
analoge Form umsetzen. Der Signalmultiplexer 92 besteht
beispielsweise aus vier CMOS-Transistoren 128 bis 132,
die als Schalter wirken. Die CMOS-Transistoren 128 bis
132 sind mit ihren Drain-Elektroden an die Decodierer 124,
mit ihren Source-Elektroden an den Videoprozessor 18
und mit ihren Gate-Elektroden an die Ausgänge 136 bis 142
des Schieberegisters 134 angeschlossen. Das Schieberegister
ist mit einer Quelle 144 verbunden, die zeitlich genau
festliegende Impulse abgibt. Das Schieberegister 134 kann beispielsweise
aus mehreren CMOS-Transistorstufen bestehen, die
die Folge der Ausgangsimpulse aus dem Taktgeber 144 in eine
parallele Binärzahl umsetzen, indem gespeicherte Zeichen
nacheinander durch die Ausgänge 136 bis 142 zu den Adressierungsschaltern 126
bis 132 geschoben werden, damit ein Differenzsignal
für jeden Kondensator in jeder Reihe 64 bis 70 abgelesen
wird, wenn er vom Abtastmultiplexer 82 geladen wird. Bei der
in Fig. 8 dargestellten Matrix aus 16 Elementen muß das
Schieberegister einmal pro 1/480 Sekunde weiterschalten.
Der Videoprozessor 18 kann beispielsweise ein herkömmlicher
Fernsehsignalprozessor sein, der elektrische Signale aus dem
Signalmultiplexer 92 so verarbeitet, daß ein Fernsehsignalformat
mit Zeilensprung für die Wiedergabe auf einer Katodenstrahlröhre
entsteht.
Im Betrieb kann der thermische Bildwandler in einer
Infrarotumgebung angewendet werden; er ist dabei so angeordnet,
daß sich das Infrarotlinsensystem 12 in der Bahn der von
einer Szene ausgehenden Infrarotenergie befindet. Das Linsensystem
12 fokussiert das Infrarotbild der Szene auf die
Detektormatrix 14. Der Abtastmultiplexer 82 verbindet den
Generator 34 daraufhin unter der Steuerung durch die Takt-
und Steuervorrichtung 20 mit der Zeile 64, damit deren
Kondensatoren 40 aufgeladen werden. Die Ladung des Generators
wird durch die Intensität der auf jeden Kondensator 40
auftreffenden thermischen Energie verändert. Die Bezugskondensatoren 38
werden vom Generator 32 geladen. Der Signalmultiplexer 92
schließt unter der Steuerung durch die
Takt- und Steuervorrichtung 20 den Stromkreis durch die
Spalte 74. Der interessierende Stromweg verläuft von
der positiven Klemme des oberen Generators 34 durch den
linken oberen Kondensator 40 der Zeile 64 nach unten
durch den Leiter der Spalte 74, durch den Bezugskondensator 38
und zur negativen Seite des unteren Generators 32 wieder
zurück. Dabei wird ein Signal erzeugt, das gleich der
Differenz der Ladungen auf dem Kondensator 40 und dem Bezugskondensator 38
ist, und dieses Signal wird durch den Vorverstärker 122
verstärkt, vom Decodierer 124 decodiert und
gelangt zum Videoprozessor 18. Der Signalmultiplexer 92
verbindet nacheinander in der gleichen Weise die übrigen
Kondensatoren 40 der Zeile 64 mit den übrigen Bezugskondensatoren
38 der Spalten 76 bis 80 zur Vervollständigung eines Zyklus.
Der Zyklus wird dann in ausgewählter Weise für die Zeilen 66
bis 70 wiederholt, damit Videosignale erzeugt werden, die
die Szene für die Wiedergabe auf der Katodenstrahlröhre
22 repräsentieren.
Claims (3)
1. Thermischer Bildwandler mit einer Optik, einer
aus wärmeempfindlichen Elementen in Form von wärmeempfindlichen
Kondensatoren aufgebauten Detektormatrix,
die so angeordnet ist, daß sie von einer Szene ausgehende,
ein Linsensystem durchlaufende thermische Energie
empfängt und die Szene repräsentierende elektrische
Signale erzeugt, einem Videoprozessor, der diese
elektrischen Signale zu Videosignalen verarbeitet, einer
Wiedergabevorrichtung zum Wiedergeben der die Szene
darstellenden Videosignale und einer Bezugsvorrichtung,
die aus wenigstens einem der wärmeempfindlichen
Kondensatoren besteht und von der das Linsensystem
durchdringenden thermischen Energie unabhängige Bezugssignale
erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kondensatoren (38, 40) der Detektormatrix (14) in ausgewähltem
Abstand voneinander angeordnet sind und daß
eine Ansteuerschaltungsanordnung (16) vorgesehen ist,
die eine Vorspannvorrichtung enthält, die die Detektormatrix
(14) aus wärmeempfindlichen Kondensatoren (38,
40) so vorspannt, daß ein Bezugspotential für einen
Vergleich mit dem aus der auftreffenden thermischen
Energie resultierenden Potential erzeugt und ein die
auftreffende Energie repräsentierendes Signal abgegeben
wird.
2. Thermischer Bildwandler nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Detektormatrix (14) thermische
Energie empfangende Kondensatoren (40) und Bezugskondensatoren
(38) enthält, daß die Ansteuerschaltungsanordnung
(16) eine Abschirmvorrichtung enthält, die die
Bezugskondensatoren (38) gegen die Einwirkung der von
der Szene ausgehenden thermischen Energie abschirmt,
und daß die thermische Energie empfangenden Kondensatoren
(40) in Abhängigkeit von der auftreffenden thermischen
Energie ihre Vorspannung proportional zur Intensität
der thermischen Energie ändern, damit die Ansteuerschaltungsanordnung
(16) durch Vergleich mit der
Spannung der Bezugskondensatoren (38) eine die auf die
thermische Energie empfangenden Kondensatoren (40) auftreffende
Energie repräsentierende Spannung erzeugt.
3. Thermischer Bildwandler nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltungsanordnung
(16) einen ersten Signalgenerator (32), einen zweiten
Signalgenerator (34) und einen Abtastmultiplexer (82)
enthält, daß der Abtastmultiplexer (82) selektiv an
die thermische Energie empfangenden Kondensatoren (40)
und an den zweiten Signalgenerator (34) angeschlossen
ist, daß der erste Signalgenerator (32) an die Bezugskondensatoren
(38) angeschlossen ist und daß die beiden
Signalgeneratoren (32, 34) mit den wärmeempfindlichen
Kondensatoren (38, 40) eine Brückenschaltung bilden,
mit der durch die auf die Kondensatoren (40) auftreffende
thermische Energie die Dielektrizitätskonstante
der Kondensatoren proportional zur Intensität
der auftreffenden thermischen Energie zur Veränderung
der Vorspannung veränderbar ist, so daß die Brückenschaltung
ein Ausgangssignal abgibt, das die auf die
Kondensatoren (40) auftreffende Energie repräsentiert.
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DE102005018965B3 (de) * | 2005-04-23 | 2006-10-12 | HAWK Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst | Bildwandler mit einer beheizbaren Wandlerschicht |
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