DE2659358C2

DE2659358C2 -

Info

Publication number: DE2659358C2
Application number: DE2659358A
Authority: DE
Inventors: George S. Plano Tex. Us Hopper
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1975-12-29
Filing date: 1976-12-29
Publication date: 1987-10-01
Also published as: IT1086408B; NL7614435A; SE7614629L; FR2337394A1; DE2659358A1; HK35383A; MY8400135A; CA1098615A; SG14183G; NL188926B; US4080532A; SE431047B; NL188926C; JPS5283020A; JPS6227592B2; GB1569574A; FR2337394B1

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)

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.

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

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.