DE2724890A1

DE2724890A1 - Waermebild-fernsehkamera

Info

Publication number: DE2724890A1
Application number: DE19772724890
Authority: DE
Inventors: Horst Ganster; Daniel Seehaus
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-06-02
Filing date: 1977-06-02
Publication date: 1978-12-07

Description

Wärmebild-Fernsehkamera
Es wird eine Wärmebild-Fernsehkamera vorgeschlagen, die zum Übertragen von Wärmebildern vorzugsweise im mittleren und fernen Tnfrarotbereich dient. Die Kamera umfaßt eine wärmeempfindliche Bi]daufnahmeröhre mit nT,1 Strahlengang vorgeschalteter Infrarotoptik. Die Aufnahmeröhre ist im Innern eines rotierenden Käfigs angeordnet, an dessen Umfang infrarotdurchlässige und infrarotundurchlässige Abschnitte abwechseln, die sich durch den Strahlengang bewogon und diesen periodisch abschalten.
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Wärmebild-Fernsehkamera nach der Gattung des Hauptanspruchs. Derartige Frnsehkameras weisen als Bildaufnahmeröhre Wärmebildröhren mit einer dünne einkristallinen pyroelektrischen Scheibe als Target und einem Eintrittsfenster für den zu übertragenden Spaktralbereich, beispielsweise für das mittlere und ferne Infrarot auf. Eine mit einer Infrarotoptik auf das Target projizierte Strahlungsverteilung erzeugt in dem Kristallplättchen ein äquivalentes Temperaturprofil und damit aufgrund des pyroelektrischen Effektes eine kongruente Ladungsverteilung auf der Oberfläche.
Diese wird durch Abtastung mit einem Elektronenstrahl ausgeglichen, wodurch ein Verschiebungsstrom von der eintrittsseitigen leitfähigen Beschichtung des Kristalles abfließt, der als Videosignalstrom verwendet werden kann. Das durch die einfallende Wärmestrahlung erzeugte Ladungsbild auf dem Target der Bildaufnahmeröhre zerf lieBt mit einer durch das Targetmaterial gegebenen Zeitkonstanten. Die Aufnahmeröhre liefert daher nur beim Auftreten einer zeitlichen Temperaturdifferenz ein Signal, das Ladungsbild muß ständig neu aufgebaut werden. Dies kann entweder durch periodische Unterbrechung der einfallenden Strahlung oder durch langsames Schwenken der Kamera oder durch Bewegung des Abbildungssystems erzielt werden.
Bei Stillstand der Kamera oder des Strahlunterbrechers erscheinen im Fernsehbild nur sich bewegende Personen oder Gegenstände.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmebild-Fernsehkamera des Typs mit einem modulator zur periodischen Unterbrechung des auf die wärmeempfindliche Schicht der Bildröhre auftreffenden Strahlengangs. Während bei Eintreffen der Strahlung auf die wärmeempfindliche Schicht sich diese entsprechend der Wärmevertcilung des Bildinhaltes erwärmt, kühlt sie bei Unterbrechung der Einstrahlung durch Bedeckung ab. Das hat zur Folge, daß eine alternierende Polarität des Signals am Arbeitswiderstand der Aufnahmeschicht zur Verfügung steht. Bei Verwendung dieses Signals würde ein sich periodisch in der Polarität ändernder Bildeindruck erzeugt. Es werden daher die negativen Bildanteile einer Umkehrstufe zugeführt, in der die Polarität umgekehrt wird, so daß eine Folge von positiven Bildanteilen entsteht. Wegen des kapazitiven Charakters der wärmeempfindlichen Schicht der Bildaufnahmeröhre ist es erwünscht, daß für jeden Flächenbereich der wärmeempfindlichen Aufnahmeschicht die Zeit der Belichtung und der Abschattung gleich ist, damit Bildflackern durch Heiligkeits- und Kontrastunterschiede vermieden wird. Es ist bereits vorgeschlagen worden, in den Strahlengang vor der Bildaufnahmeröhre eine Flügelblende anzuordnen, jedoch läßt sich mit einer solchen Flügelblende die vorgenannte Forderung nach gleichen Abschattungszeiten nicht erreichen.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Wärmebild-Fernsehkamera mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Abschattung in Abtastrichtung erfolgt und die Grenze zwischen Einstrahlung und Abschattung mit der Zeilnrichtung übereinstimmt. Jedes Flächenelement der wärmeempfindlichen Aufnahmeschicht wird daher während gleicher Zeiträume belichtet oder abgeschattet. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß sich die Augenblicksgeschwindigkeiten der Übergänge zwischen Belichtung und Abschattung genau der Abtastgeschwindigkeit anpassen lassen. Mit anderen Worten läßt sich Phasensynchronität zwischen den abschattenden Kanten und der Vertikalgeschwindigkeit des abtastenden Elektronenstrahls erzielen.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Wärmebild-Fernsehkamera möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß sich die Anordnung des Modulators leicht den verschiedenen Konstruktionsbedingungen anpassen läßt.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Beschreibung der Erfindung In der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellenden Figur sind alle zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Einzelheiten weggelassen. Auf einer ortsfesten Grundplatte 1 ist um die Drehachse 2 ein rotationssymmetrischer Käfig 3, bestehend aus dem Xäfigboden 4 und mehreren am Unfang verteilten, Teilstücke eines Zylinderumfangs bildende Lappen 5, angeordnet. Der Käfig 3 wird durch einen (nicht dargestellten) Motor in Pfeilrichtung 6 angetrieben. Abstandsbolzen 7 halten eine Aufbauplette 8 im Abstand von der Grundplatte 1. An der Aufbauplatte 8 ist innerhalb des Käfigs 3 die wärmeempfindliche Aufnahmeröhre 9 angeordnet. Vor der wärmeempfindlichen Aufnahmeplatte der Aufnahmeröhre 9 ist eine Infrarotoptik 10 angeordnet. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die Lappen 5 des Käfigs 3 in den Strahlengang zwischen der Infrarotoptik 10 und der wärmeempfindlichen Aufnahmeplatte der Aufnahmeröhre 9 eintauchen und den Strahlengang abwechselnd abdecken und freigeben können. Eine Lichtschrankenanordnung 11 aus einer Lumineszentdiode 12 und einer Fotodiode 13 ist so an der Aufbauplatte 8 angeordnet, daß der Lichtstrahl zwischen den Elementen 12 und 13 ebenfalls von den Lappen 5 des Käfigs 3 während des Betriebes unterbrochen wird. Das Ausgangssignal der Fotodiode 13 dient zur Phasensynchronisierung des umlaufenden Käfigs 3.
Während des Betriebs der Wärmebild-Fernsehkamera wird der durch das Infrarotoptiktief in Pfeilrichtung 14 gelangende, die Wärmebildinformation enthaltende Energiestrom durch die Lappen 5 des Käfigs 3 in regelmäßigen Abständen unterbrochen und so auf der wärmeempfindlichen Platte der Bildaufnahmeröhre 9 der gewünschte wechselnde Bildeindruck erzeugt. Dabei können die Umfangsabstände der Lappen 5 gleich der Breite der Lappen 5 in Umfangsrichtung oder verschieden von diesen sein.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann anstelle der Bildaufnahmeröhre innerhalb des Käfigs 3 ein Winkelspiegel angeordnet sein und die Bildaufnahmeröhre 9 außerhalb des Käfigs angeordnet sein. Diese Ausführung weist den Vorteil auf, daß das Käfigrad im Durchmesser kleiner und damit dessen Kreiselwirkung bei der Handhabung der Kamera weniger hinderlich ist.
Durch geeignete Wahl des Käfigwerkstoffes kann das Gewicht des Käfigs und damit die Kreiselwirkung weiter reduziert werden. Beispielsweise eignet sich Acrylglas hervorragend wegen seiner relativen Infrarotundurchlässigkeit und seines geringen Volumengewichtes.

Claims

Patentansprüche 1. Wärmebild-Fernsehkamera mit einer Infrarot-Optik und einer wärmeempfindlichen Bildaufnahmeröhre und mit einer Umlaufblende zum aufeinanderfolgenden Abblenden und Freigeben des auf die wärmeempfindliche Schicht der Bildaufnahmeröhre auftreffenden Wärmestroms, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufblende als einseitig offener zylindrischer Käfig (3) ausgebildet ist, der so angeordnet ist, daß dessen über den Umfang verteilte Zyllnderabschnitte (5) an einer Stelle ihrer Umlaufbahn den Strahlengang zwischen der Infrarot-Optik (10) und der wärmeempfindlichen Schicht der Bildaufnahmeröhre (9) scheiden.
2. Wärmebild-Fernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmeröhre (9) innerhalb des Lichtraumes des Käfigs (3) und der Lappen (5) angeordnet ist.
3. Wärmebild-Fernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Käfigs (3) ein Umlenkspiegel und die Bildaufnahmeröhre (9) außerhalb des Käfigs angeordnet ist.
4. Wärmebild-Fernsehkamera nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Lichtschrankenanordnung (11) im Drehbereich der Lappen (5) zur Phasensynchronisierung des Käfigrades (3).