DE2722055A1

DE2722055A1 - Optisches beobachtungssystem

Info

Publication number: DE2722055A1
Application number: DE19772722055
Authority: DE
Inventors: Colin Harold Gooch; Rodney William Waller
Original assignee: Elliott Brothers London Ltd; UK Secretary of State for Defence
Current assignee: UK Secretary of State for Defence; Allard Way Holdings Ltd
Priority date: 1976-05-15
Filing date: 1977-05-16
Publication date: 1977-12-15
Also published as: FR2351550A1

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Beobachtungssystem.

Viele optische Beobachtungssysteme zeigen, ob es sich nun um ein Teleskop, um ein Fernrohr oder eine Fernsehkameraröhre handelt, den schwerwiegenden Nachteil, daß innerhalb des Gesichtskreises liegende Hellstellen wie beispielsweise die Sonne oder Straßenbeleuchtungen in einer betrachteten Nachtszene oft Uberstrahlungs- und Lichthof-Effekte und/oder tatsächlich eine Beschädigung irgendeines Einzelteiles des Beobachtungssystems verursachen.

Im Falle eines Beobachtungssystems mit einer für schwache Lichtintensitäten geeigneten Kameraröhre können beispielsweise Hellstellen in einer sonst schwach beleuchteten Szene (z.B. Straßenbeleuchtungen in einer Nachtszene) im ganzen empfindlichen Bereich der Kameraröhre zu einer Sättigung führen.

Die Verwendung von lichtabschwächenden Filtern am Eingang des Beobachtungssystems ist natürlich bekannt. Derartige ältere Vorschläge zeigen jedoch den schwerwiegenden Nachteil, daß nicht nur die Hell stellen, sondern auch das restliche Gesichtsfeld abgeschwächt wird, und wenn die Abschwächung gegen eine Hellstelle wirksam sein soll, dann bewirkt der gewählte Abschwächungsgrad in vielen Fällen eine ernsthafte Verschlechterung des Antwortsignals, das vom restlichen Gesichtsfeld erhalten wird.

Mit vorliegender Erfindung soll ein optisches Beobachtungssystem geschaffen werden, das diese Schwierigkeit verkleinert.

Ein optisches Beobachtungssystem nach der Erfindung ist so ausgebildet, daß im Lichtweg auf einen Primärsensor zu über

7098B0/0759

einem vorgegebenen Gesichtsfeld Vorrichtungen vorgesehen sind, die in Abhängigkeit von der durch Quellen innerhalb des Gesichtsfeldes geschaffenen Beleuchtungsintensität das von verschiedenen Gesichtsfeldbereichen stammende Licht differentiell abschwächen, so daß bei Betrieb Licht von Gesichtsfeldbereichen mit relativ hochintensiven Lichtquellen in einem größeren Ausmaß abgeschwächt ist als Licht, das von anderen Gesichtsfeldbereichen stammt.

Nach einem Merkmal der Erfindung weisen die Abschwächungsvorrichtungen eine Vielzahl individuell steuerbarer Zellen auf, von denen eine jede so beschaffen ist, daß sie bei Bedarf die Lichtabschwächung von einem unterschiedlichen Teil einer Vielzahl von Gesichtsfeldteilen vergrößert und eine Sekundärsensoranordnung ir.t vorgesehen, clio oine 7iel- zrhl individueller, lieh LsLäikenempfindlicher Vorrichtungen enthält, von denen eine jede so angeordnet ist, daß sie von dem einen unterschiedlichen Teil der Gesichtsfeldteile Eingangslicht erhält und Steuersignale ζυ.^τ* Steuerung der Abschwäcliung derjenigen Zellen der Ab Schwächungsvorrichtungen bereitstellt, die vorgeshen ist, die Lichtabschwächung des Gesichts?eldteiles zu erhöhen.

Vorzugsweise ist jede der Zellen in den Abschwächungsvorrichtungen eine Zelle mit Flüssigkristallen, und vorzugsweise ist jede der individuellen, lichtstärkenempfindlichen Vorrichtungen im Sekundärsensor ein ladungsgekoppeltes Bauelement.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist für jede lichtstärkenempfindliche Vorrichtung eine Schwellwertschaltung vorgesehen, so daß nur Quellen, deren Beleuchtunn-sintensität größer als eine vorgegebene Intensität ist, bewirken, daß die von den Zellen in den Abschwächungsvorrichtungen hervorgerufene Abschwächung erhöht wird.

70985070759

Für jede lichtstärkenempfindliche Vorrichtung im Sekundärsensor kann eine Zeitschaltung vorgesehen sein, so daß ein Steuersignal, das die Erhöhung der Abschwächung einer Zelle in den Abschwächungsvorrichtungen bewirkt, für eine vorbestimmte Zeitdauer beibehalten bleibt. Falls der Primärsenosr eine für geringe Lichtsbärken geeignete Fernsehkameraröhre ist, kann die zuletzt erwähnte vorbestimmte Zeitperiode
typischerweise zehn Fernsehbildern entsprechen.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung enthalten die Abschwäc^ rpsvorrichtungen ein integriertes Flüssigkristall/ Photoleitungs-Bauelement, das aus einer Schicht aus photoleitfähigem Material und einer Schicht aus Flüssigkristallmaterial besteht, die zwischen zwei lichtdurchlässigen leitfähigen Elektroden übereinander liegend eingeschoben sind, und Vorrichtungen sind vorgesehen, um ein Gleichspannungspotential über die zwei Elektroden anzulegen.

Vorzugsweise sind die lichtdurchlässigen leitfähigen Elektroden aus Zinnoxid gebildet.

Die Erfindung wird beispielsweise anhand der beiliegenden
Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines optischen
Beobncltungssyntems nach der Erfindung, und

Fig. 2 ein schematisches Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Nach der Zeichnung ist ein Primärsensor 1, in diesem Falle eine für niedrige Lichtintensitäten geeignete Fernsehkameraröhre so angeordnet, daß er über einen adressierbaren

709850/075S

Matrixabschwächer 2, dessen Eingangsfläche bei dem Bezugszeichen 3 gezeigt wird, Eingangslicht erhält. Der Matrixabschwächer 2 besteht aus einer Vielzahl von Zellen (von denen hier 48 gezeigt sind, aber in der Praxis mehr verwendet werden können) aus Flüssigkristallmaterial, die individuell adressiert werden können, so daß sie bei Bedarf ihre Licbttransmissionseicenschaft ändern. Wird somit eine der Zellen im Abschwächer 2 adressiert, dann wird die Intensität des Lichts, das auf einen entsprechenden Bereich der Frontplatte der Kameraröhre 1 fallen kann, stark vermindert.

Beim Bezugszeichen 4 ist die optische Achse der Kameraröhre

1 dargestellt.

Für die Steuerung der individuellen Zellen des Abschwächers

2 ist ein Sekundärsensor 5 vorgesehen, der mit der Fernsehkamera 1 optisch ausgerichtet ist. Beim Bezugszeichen 6 ist die optische Achse des Sekundärsensors 5 gezeigt. Der Sekundärsensor 5 besteht aus einer Vielzahl von energieempfindlichen Zellen, von denen für jede Abschwächerzelle des Matrixabschwächers 2 eine Zelle zugeordnet ist und Licht vom gleichen Bereich des gemeinsamen Gesichtsfeldes empfängt. Die Eingangsfläche des Sekundärsensors 5 ist beim Bezugszeichen 7 dargestellt.

Jede Zelle des Sekundärsensors 5 ist als ladungsgekoppeltes Bauelement ausgeführt und ist so angeschlossen, daß sie für die A"b_schwächerzelle i^m Matrixabschwächer 2, zu der sie zugeordnet ist, ein Kontrollsignal bereitstellt, d.h., daß die Abschwächerzelle, welche Licht eines gleichen Teiles des gemeinsamen Gesichtsfeldes erhält, gesteuert wird.

Der damit erreichte Effekt läßt sich bei einer Betrachtung der Ansichten der Eingangsflächen des adressierbaren Matrix-

70Θ850/0759

abschwächers 2 und des Sekundärsensors 5 "bei den Bezugszeichen 3 bzw. 7 erkennen. Es wird angenommen, daß innerhalb des Gesichtsfeldes zwei Hellstellen vorhanden sind, gegen die die für niedrige Lichtintensitäten geeignete Fernsehkameraröhre 1 geschützt werden muß. Die zwei Lichtpunkte fallen auf Zellen 9 des Matrixabschwächers 2 und auf Zellen 10 des Sekundärsensors 5. Die zwei Zellen 10 im Sekundärsensor 5 sprechen darauf an und stellen ein Steuersignal für die zwei Zellen 9 im Matrixabschwächer 2 bereit, so daß deren Lichtdurchlässigkeit vermindert und die für niedrige Lichtintensitäten geeignete Fernsehkameraröhre 1 vor Hellstelleneinwirkungen geschützt wird, welche sonst bei fehlender Hellstellenabschwächung auftreten würden. Es sei bemerkt, daß während diesen Zeiten das übrige Gesichtsfeld für die für niedrige Lichtintensitäten geeignete Fernsehkameraröhre 1 zugänglich ist.

Die Verbindung zwischen dem Sekundärsensor 5 und dem Matrixabschwächer 2 führt, wie en gezeigt ist, durch eine Signalverarbeitungsschaltung 11. Innerhalb der Signalverarbeitungsschaltung 11 ist für jede Sekundärsensorzelle eine Schwellwertschaltung vorgesehen. Damit wird bewirkt, daß die individuellen Flüssigkeitskristall-Abschwächungszellen des Hatriyabschwächers 2 von einem inaktiven, stark durchlässigen Zustand in einen aktiven, schwach durchlässigen Zustand überwechseln, wenn die dort eingespeisten Steuersignale von den entsprechenden Zellen des Sekundärsensors 5 einen vorbestimmten Schwellwert überschreiten. In diesem Falle tritt eine Abschwächung von lokalen Hellstellen auf, wenn die Überlastsignale von den ladungsgekoppelten Bauelementen den gewählten Schwellwert überschreiten. Das optische Beobachtungssystem kann Zeitscbaltungen enthalten, so daß bei einer Überschreitung eines Schwellwerts das Steuersignal, das die Änderung des Zustands der zugeordneten Zelle im Matrixabschwächer 2 bewirkt,

70985070759

für eine Zeitdauer von beispielsweise zehn Fernsehbildern beibehalten wird, worauf das Steuersignal gelöscht und nur dann wieder angelegt wird, wenn die Hellstelle noch vorhanden ist. Jede Zeitschaltung benötigt nicht mehr als beispielsweise einen Kondensator/Diodenschalter.

In der Ausführungsform nach Fig. 2 ist auf den Sekundärsensor 5 verzichtet worden, und der Abschwächer 2 ist nicht in Matrixform, sondern in der Form einer integrierten Flüssigk^istall/Photoleitungs-Vorrichtung 12 vorgesehen. Eine Schicht 13 aus photoleitendem Material und eine Schicht 14 aus Flüssigkristallmaterial sind zwischen zwei Elektroden 15 und 16 aus leitfähigem Zinnoxid übereinander liegend eingeschoben. Die Vorrichtung 12 erstreckt sich über die ganze Frontplatte der für niedre Lichtintensitäten geeigneten Kameraröhre 1. Über Anschlüsse 17 ist an den zwei Elektroden 15 und 16 eine Gleichspannung angelegt, und der spezifische Widerstand des photoleitenden Materials der Schicht 13 ist so gewählt, daß bei Dunkelheit der überwiegende Teil der Spannung über der Schicht 13 liegt, und das Flüssigkristallmaterial der Schichte im relayierten Zustand gelassen wird. Wenn ein Bild auf der photoleitfähigen Schicht 13 gebildet ist, wird dessen spezifischer Widerstand dem Bildmuster entsprechend abgesenkt, und der über der Schicht 14 liegende Spannungsanteil nimmt im gleichen Bereich entsprechend zu. Dies bewirkt, daß das Flüssigkristallraaterial der Schicht 14 in seinen angeregten Zustand überwechselt und dadurch das Bild dem Bildmuster nach und proportional der Eigenhelligkeit abgeschwächt wird.

Claims

PATENTANWÄLTE [_ _ ___1$7 2 2 O 5 5 MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW ELLIOTT BROTHERS (LONDON) LIMITED München, den 23. Juni 197' Marconi House, New Street w - E 2124 Chelmsford, Essex, England und The Secretary of State for Defence in Her Britannic Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland, Ministry of Defence (Procurement Executive) London, England Optisches Beobachtungssystem Patentansprüche

1. Optisches Beobachtungssystem, dadurch gekennzeichnet , daß im Lichtweg auf einen Primärsensor zu über einem gegebenen Gesichtsfeld Vorrichtungen vorgesehen sind, die das von unterschiedlichen Bereichen des Gesichtsfeldes stammende Licht in Abhängigkeit von der Beleuchtungsintensität von innerhalb des Gesichtsfeldes liegenden Quellen differentiell abschwächen, so daß bei Betrieb Licht, das von Bereichen des Gesichtsfeldes herrührt, in denen relativ hochintensive Lichtquellen vorhanden sind, in höherem Grade abgeschwächt ist als Licht, das von anderen Bereichen des Gesichtsfeldes herrührt.

709850/0759

Dk Γ, MANITZ DIPL.-INC. M. FINSTERWALD DIPL. -INC. W. CRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

MÖNCHEN 22. RO B E RT-KOCH-ST R ASS E I 7 STUTTCART 50 i 3AD CANNSTATTI MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 7970

TtL. (0891 22 42 II. "TELEX OS - 29673 PATMF SEELBERCSTR. 23/25. TEL. (0711)56 72 61 POSTSCH ECK : MÜNCHEN 77062-βΟβ

ORIGINAL INSPECTED

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschwächungsvorrichtungen eine Vielzahl individuell steuerbarer Zellen aufweisen, von denen eine jede so beschaffen ist, daß sie bei Bedarf die Lichtabschwächung eines unterschiedlichen Teiles der Vielzahl von Gesichtsfeldteilen erhöht, und daß eine Sekundärsensoranordnung mit einer Vielzahl individueller lichtstärkenempfindlicher Vorrichtungen vorgesehen ist, von denen eine jede so angeordnet ist, daß sie Eingangslicht von dem unterschiedlichen Teil der Gesichtsfeldteile empfängt und Steuersignale zur Steuerung der Abschwächung derjenigen Abschwächungsvorrichtungszelle bereitstellt, v/elche vorgesehen ist, die Abschwächung des-von dem Gesichtsfeldteil stammenden Lichts zu verstärken.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zelle in den Abschwächungsvorri-htungen eine Flüssigkristallzelle ist.

4. System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß jede der individuellen lichtstärkenempfindlichen Vorrichtungen im Sekundärsensor ein ladungsgekoppeltes Bauelement ist.

5. System nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß für jede lichtstärkenempfindliche Vorrichtung eine Schwellwertschaltung vorgesehen ist, so daß nur Beleuchtungsquellen, deren Lichtintensität größer als eine vorbestimmte Intensität ist, eine Vergrößerung der durch die Zellen in den Abschwächungsvorrichtungen bewirkten Abschwächung verursachen können.

6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß für jede lichtstärken-

709850/0759

empfindliche Vorrichtung im Sekundärsensor eine Zeitschaltung vorgesehen ist, so daß ein Steuersignal, das eine Erhöhung der Abschwächung einer Zelle in den Abschwächungsvorrichtungen verursacht, für eine vorbestimmte Zeitdauer erhalten bleibt.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärsensor eine für geringe Lichtstärken geeignete Fernsehkameraröhre ist, und daß die zuletzt erwähnte vorbestimmte Zeitperiode zehn Fernsehbildern entspricht.

8. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschwächungsvorrichtungen eine integrierte Flüssigkristall/Photoleitungs-Vorrichtunp; enthält, die aus einer Schicht von photoleitendem Material und einer Schicht aus Flüssigkristallmaterial besteht, welche zwischen zwei lichtdurchlässigen leitfähigen Elektroden übereinander liegend eingeschoben sind, und daß Vorrichtungen zur Anlegung eines Gleichspannungspotentials über den zwei Elektroden vorgesehen sind.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässigen leitfähigen Elektroden aus Zinnoxid gebildet sind.

10985070759