DE2921251C2

DE2921251C2 - Scanning device for a device for producing an image of the thermal radiation of a scene

Info

Publication number: DE2921251C2
Application number: DE19792921251
Authority: DE
Inventors: Donald Robert Sunbury-on-Thames Middlesex Barron
Original assignee: EMI Ltd HAYES MIDDLESEX GB
Current assignee: EMI Ltd HAYES MIDDLESEX GB
Priority date: 1978-05-25
Filing date: 1979-05-25
Publication date: 1986-06-05
Also published as: FR2427018B1; DE2921251A1; FR2427018A1; GB1587098A

Description

Die Erfindung betrifft eine Abtastvorrichtung zur Herstellung eines Abbildes der thermischen Strahlung einer Szene, mit einer Gruppe von auf die Strahlung ansprechenden Detektoren zur Erzeugung von elektri-The invention relates to a scanning device for producing an image of the thermal radiation a scene, with a group of detectors responding to the radiation to generate electrical

sehen Ausgangssignalen, die ein Maß für die Änderung der Strahlung über entsprechenden Bereichen der Szene sind, mit einer Gruppe von Leuchidioden. die jeweils mit entsprechenden Detektoren über Signalkanäle elektrisch gekuppelt sind, die auf die elektrischen Ausgangssignale einwirken und sie zur Betätigung der Leuchtdioden brauchbar machen, mit einem Zeilenabtaster, der bewirkt, daß die Szene horizontal Zeile um Zeile abgetastet wird und die Leuchtdioden die Szene darstellen, und mit entsprechenden Bildabtastern zur vertikalen Abtastung der Detektoren und der Leuchtdioden, wobei die Bildabtaster-«» ausgebildet sind, daß sie vertikal mit einer ersten Frequenz abtasten, und wobei der Zeilenabtaster so ausgebildet ist, daß er synchron mit den Bildabtastern mit einer zweiten Frequenz abtastet, wobei ferner die Frequenzen so bemessen sind, daß im Betrieb ein Abtastraster periodisch mit einer Wiederholungsperiode wiederholt wird, die im Bereich, der Integrationszeit des die sichtbare Darstellung betrachtenden menschlichen Auges liegt, und wobei weiterhin während dieser Periode eine ganze Zahl von horizontalen Abtastzyklen und eine ganze Zahl von vertikalen Abtastzyklen stattfindet und die Zahl der horizontalen Zyklen nicht ganz durch die Zahl der vertikalen Zyklen teilbar ist.see output signals, which are a measure of the change in radiation over corresponding areas of the scene, with a group of light emitting diodes. which are each electrically coupled to corresponding detectors via signal channels that act on the electrical output signals and make them useful for actuating the light-emitting diodes, with a line scanner that causes the scene to be scanned horizontally line by line and the light-emitting diodes represent the scene, and with corresponding image scanners for vertical scanning of the detectors and the light emitting diodes, the image scanners «» being designed to scan vertically at a first frequency, and the line scanner being designed to scan synchronously with the image scanners at a second frequency, furthermore the frequencies are dimensioned so that, in operation, a scanning raster is repeated periodically with a repetition period which lies in the range of the integration time of the human eye viewing the visual representation, and furthermore during this period an integer number of horizontal scanning cycles and an integer e number of vertical scanning cycles takes place and the number of horizontal cycles is not entirely divisible by the number of vertical cycles.

Eine solche Abtastvorrichtung ist bereits aus der US-PS 39 41 923 bekannt. Aufgrund technischer Schwierigkeiten, eine große Matrix von infrarotempfindlichen Detektoren herzustellen, ist es in der Praxis üblich, das Abbild einer Szene mit einer verhältnismäßigSuch a scanning device is already known from US Pat. No. 3,941,923. Due to technical Difficulties in making a large array of infrared sensitive detectors, it is in practice common to portray a scene with a proportionate

so kleinen Zahl von Detektoren zu zerlegen, die das Abbild abtasten, wobei die von den Detektoren abgegebenen elektrischen Signale dazu verwendet werden, eine sichtbare Darstellung der Szene beispielsweise auf einer Kathodenstrahlröhre oder mittels einer Gruppe von Leuchtdioden zu erzeugen. Aufgrund der Unterschiede im Ansprechverhalten der Detektoren entspricht die Darstellung nicht tatsächlich der unterschiedlichen Strahlung der Szene. Hierdurch wird in der Anzeige ein »Streifeneffekt« hervorgerufen, der bei dem sogenannten »Parallelabtaster«, bei dem eine Szene in horizontalen oder vertikalen Zeilen abgetastet wird und eine der Zahl der Zeilen entsprechende Zahl von Detektoren vorhanden ist, sehr störend ist.to disassemble such a small number of detectors that scan the image, with those emitted by the detectors Electrical signals are used to provide a visible representation of the scene, for example on a cathode ray tube or by means of a group of light emitting diodes. Because of the differences In terms of the response behavior of the detectors, the representation does not actually correspond to the different ones Radiation of the scene. This causes a "streak effect" in the display, which is what is known as the "Parallel scanner", in which a scene is scanned in horizontal or vertical lines and one of the The number of rows corresponding to the number of detectors is very disruptive.

Der Streifeneffekt kann zwar durch Verwendung nurThe streak effect can be achieved by using only

bi eines einzigen Detektors, der die gesamte S/.ene Punkt für Punkt abtastet, vermieden werden, jedoch ist die dann erforderliche Abtastgeschwindigkeit unpraktisch und das Signal/Rauschvcrhältnis so schlecht, daß einebi of a single detector covering the entire S / .ene point for point scans can be avoided, but the scanning speed then required is impractical and the signal-to-noise ratio is so bad that a

brauchbare Wiedergabe der Temperaturunterschiede :iner Szene nicht möglich ist.Usable reproduction of the temperature differences: in a scene is not possible.

Ein Bildwiedergabesystem, bei dem die Auswirkungen von Unterschieden im Ansprechverhalten der Detektoren verringert ist und bei dem das Signal/Rauschverhältnis (gegenüber einem System mit einem einzelnen Detektor) verbessert wird, ist nun in der oben genannten US-PS 39 41 923 beschrieben. Bei diesem bekannten System werden von einer Szene sechs Reihen gleichzeitig von sechs Detektorreihen abgetastet. Eine solche Anordnung ist bekannt als »Serien- und Parallelabtaster«. Die von den Detektoren jeder Reihe bei Passieren jedes Punktes erzeugten Signale werden verzögert und summiert, um die Wirkung nur eines Detektors mit erhöhtem Signal/Rauschverhältnis zu geben. Dieses Verfahren ist bekannt als »Zeitverzögerung und Integration«. Bei diesem System werden die so erzeugten Signale auf einer Anzeigevorrichtung sichtbar gemacht, die aus einer Gruppe von Leuchtdioden besteht, die die gleiche Form wie die Detektoren haben, und die abgetastet werden, um ein Abbild der Szene nach dem gleichen Raster zu erzeugen. Der Abtastmechanismus enthält ais Zeilenabtaster ein regelmäßig polygonales Reflektorelement, das in einer horizontalen Richtung um eine erste Achse drehbar ist, die sich in vertikaler Richtung erstreckt, wobei das Reflektorelement reflektierende Flächen aufweist, die von der ersten Achse radial nach außen weisen. Der Bildabtaster ist so gelagert, daß er um eine zweite Achse drehbar ist, die senkrecht zur ersten Achse verläuft- Der Bildabtaster hat zwei reflektierende Flächen, die im Abstand voneinander beiderseits der zweiten Achse angeordnet sind. Die reflektierenden Flächen des Bildabtasters arbeiten mit den reflektierenden Flächen des polygonalen Reflektorelements zusammen, um die erforderlichen Abtastvorgänge der Detektoren und Leuchtdioden zu bewirken. Durch Antriebsmittel wird der Bildabtaster oszilliert und der Zeilenabtaster gedreht, wobei die Bewegungsralen das Raster definieren. Das Raster und die Rate der Abtastung ist so bemessen, daß ein vier »Teilbilder« enthaltendes »Bild« erzeugt wird, wobei ein momentaner Rücklauf zwischen jedem »Teilbild« erfolgt. Währbnd eines »Bildes« betrachtet jeder Detektor die gesamte Szene, und die »Bild«-Zeit ist so, daß sie der Integrationszeit des Auges entspricht. Zwischen jedem »Teilbild« wird die Detektorgruppe IV4 Reihen nach unten bewegt, so daß nach vier Teilbildern eine Verschiebung um sechs Reihen erfolgt ist. Anschließend beginnt ein neues »Bild«.An image display system that detects the effects of differences in detector response is reduced and in which the signal / noise ratio (compared to a system with a single Detector) is improved, is now described in the above-mentioned US-PS 39 41 923. With this well-known System, six rows of a scene are simultaneously scanned by six rows of detectors. One such an arrangement is known as "serial and parallel scanner". Those from the detectors of each row as they pass Signals generated at each point are delayed and summed to the effect of only one detector with an increased signal / noise ratio. This process is known as "time delay and integration". In this system, the signals generated in this way are made visible on a display device, which consists of a group of light-emitting diodes, which have the same shape as the detectors, and which are scanned to create an image of the scene according to the same grid. The scanning mechanism includes ais Line scanner a regular polygonal reflector element, which in a horizontal direction around a first axis is rotatable, which extends in the vertical direction, wherein the reflector element is reflective Has surfaces which point radially outward from the first axis. The image scanner is mounted so that he is rotatable about a second axis which is perpendicular to the first axis. The image scanner has two reflective Areas which are arranged at a distance from one another on both sides of the second axis. The reflective Faces of the image scanner work with the reflective surfaces of the polygonal reflector element together to effect the required scanning operations of the detectors and light emitting diodes. The image scanner is oscillated by drive means and the line scanner rotated, the movement ral define the grid. The grid and the rate of scanning is such that four "partial images" containing "image" is generated, with a momentary return between each "partial image". Continuous of an "image", each detector observes the entire scene, and the "image" time is such that it corresponds to the integration time of the eye. The detector group IV4 moves in rows between each “partial image” moved down, so that after four fields there has been a shift by six rows. Afterward a new "picture" begins.

Dieses Verfahren dient zur Erzeugung eines genormten Fernsehbildes, bei dem jedes »Teilbild« 262,5 Zeilen und zwei Teilbilder 525 verschachtelte Zeilen enthalten, wobei zwischen den Teilbildern ein momentaner Rücklauf erfolgt. Dieser führt zu einer Qualitätsverschlechterung des Bildes, w<r,l es leicht durch den momentanen Rücklauf zu Vibrationen und Störungen kommen kann.This process is used to generate a standardized television picture in which each "sub-picture" has 262.5 lines and two fields 525 contain interlaced lines with a momentary return between the fields he follows. This leads to a deterioration in the quality of the image, w <r, l it easily by the momentary Backward movement can cause vibrations and malfunctions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abtastvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, um der trotz Verwendung mehrerer Detektoren bei einer praktisch brauchbaren Abtastgeschwindigkeit Störungen vermindert werden.The invention is based on the object of creating a scanning device of the type mentioned at the beginning, around the interference despite the use of several detectors at a practically usable scanning speed be decreased.

Die gestellte Aufgab: wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Bildabtaster so ausgebildet sind, daß sie in beiden vertikalen Richtungen mit derselben Rute abtasten.The problem posed: is achieved according to the invention in that the image scanners are designed in such a way that that they scan in both vertical directions with the same rod.

Durch die erfidnungsgemäßc Maßnahme kann ein HiId mit verbesserter Qualität erzeugt werden, da der momentane Rücklauf vermieden wird.By the measure according to the invention, a HiId can be generated with improved quality, since the instantaneous return is avoided.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen bedeuten:The invention is explained below with reference to the drawings explained in more detail. In the drawings:

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines gemäC der Erfindung ausgebildeten Bildwiedergabegerätes;
Fig.2(a) ein Diagramm zur Veranschaulichung der von dem in F i g. 1 dargestellten Gerät durchgeführten Abtastung;F i g. 1 shows a schematic representation of an image display device designed according to the invention;
FIG. 2 (a) is a diagram to illustrate the of the in FIG. 1 performed device scanning;

F i g. 2(b) die Anordnung der Detektoren;F i g. 2 (b) the arrangement of the detectors;

F i g. 3(a) eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer praktischen Ausfuhrungsform der bei dem Gerät in F i g. 1 verwendeten Abtastvorrichtung:F i g. 3 (a) is a partially sectioned side view of a practical embodiment of the device in FIG F i g. 1 scanning device used:

F i g. 3(b) ein Detail der Abtastvorrichtung in einem Schnitt senkrecht zur Papierebene entlang der Linie b—b in F i g. 2 (a) undF i g. 3 (b) a detail of the scanning device in a section perpendicular to the plane of the paper along the line b-b in FIG. 2 (a) and

Fig. 3(c) eine Draufsicht auf den Bildabtaster und den Zeilenabtaster.Fig. 3 (c) is a plan view of the image scanner and the Line scanner.

Gemäß F i g. 1 und 2 wird Infrarot-Strahlung von einer Szene 1 über eine Germaniumlinse 2 einer reflektierenden Facette R eines .Zeilenabtasters 3 zugeführt. Der Zeilenabtast»r enthält ein regelmäßiges polygonales Element, im vorliegenden Beispiel ei^r, ^m eine Achse 4 drehbares Sechseck. Der Zeiienabiasttr vird durch einen Motor M in Drehung versetzt, so daß er die Szene in einer Zeilenabtastrichtung 5 mit einer Zeilenfrequenz abtastet, die durch die Zahl der Flächen des polygonalen und die Drehgeschwindigkeit des Elementes bestimmt ist. Die Strahlung wird vom Zeilenabtaster 3 auf einen ersten als Reflektor ausgebildeten und an einer Halterung 7 angebrachten Bildabtaster 6 reflektiert. Die HaI-terung 7 oszilliert mit einer Biidabtastfrequenz in einer senkrecht zur Zeilenabtastrichtung 5 verlaufenden BiIdabtastrichtung um eine Achse 9, die senkrecht zur Achse 4 verläuft und diese schneidet. Die Halterung ist hinsichtlich ihrer Lage und ihrer Drehachse in bezug auf die reflektierenden Flächen des Zeilenabtasters so angeordnet, daß der Versatz des Abbildes einer Aperturblende über der gesamten Ausdehnung der Bildabtastung ein Minimum darstellt. Die Achse 9 ist innerhalb des Zeilenabtasters angeordnet, so daß dei Halterung eine reine Drehung (und keine Translation) mitgeteilt wird. Die Halterung wird durch eine vom Motor M in Drei.ung versetzte Kurvenscheibe 10 oszilliert, wobei die Kurvenscheibe 10 mit einem Kurvenfolgeglied 11 auf der Halterung 7 in Eingriff ist. Eine Feder 12 hält das Kurvenfolgeglied 11 in Eingriff mit der Kurvenscheibe 10. Die Kurvenscheibe ist so geformt, daß sie der Bewegung des Bildabtasters 6 eine gleichwinklige dreieckige Wellenform mitteilt.According to FIG. 1 and 2, infrared radiation from a scene 1 is fed to a reflective facet R of a line scanner 3 via a germanium lens 2. The line scan "r comprises a regular polygonal element, in the present example ei ^r ^ m a shaft 4 rotatable hexagon. The line scanning device is set in rotation by a motor M so that it scans the scene in a line scanning direction 5 at a line frequency which is determined by the number of faces of the polygonal element and the speed of rotation of the element. The radiation is reflected by the line scanner 3 onto a first image scanner 6, designed as a reflector and attached to a holder 7. The holder 7 oscillates at an image scanning frequency in an image scanning direction running perpendicular to the line scanning direction 5 about an axis 9 which runs perpendicular to the axis 4 and intersects it. With regard to its position and its axis of rotation with respect to the reflective surfaces of the line scanner, the holder is arranged in such a way that the offset of the image of an aperture stop is a minimum over the entire extent of the image scanning. The axis 9 is arranged within the line scanner, so that a pure rotation (and not a translation) is communicated to the holder. The holder is oscillated by a cam 10 offset by the motor M in rotation, the cam 10 being in engagement with a cam follower 11 on the holder 7. A spring 12 holds the cam follower 11 in engagement with the cam 10. The cam is shaped so that it communicates an equiangular triangular waveform to the movement of the image scanner 6.

Die vom Bildabtaster 6 reflektierte Strahlung wird über eine weitere Germaniumlinse 13 auf eine Gruppe von z. B. zehn Infrarot-Detektoren 14 geleitet, die Seite an Seite entsprechend F i g. 2b angeordnet sind. Die zehn Detektoren tasten gleichzeitig einen Block 15 von zehn Linien 16 der Szene 1 bei jeder Zeilenabtastung mit konstanter Rate in einem Richtungssinn der Zeilenabtastung mit momentanem Rücklauf zwischen den Abtastungen ab. Die Detektoren tasten aufeinanderfolgende Blöcke in Richtung der Bildabtastung mit derselben Rate in beiden Richtungen der Bildabtastung ab (d. h.The radiation reflected by the image scanner 6 is applied to a group via a further germanium lens 13 from Z. B. ten infrared detectors 14, the side by side according to F i g. 2b are arranged. the ten detectors simultaneously scan a block 15 of ten lines 16 of scene 1 with each line scan at a constant rate in one sense of the line scan with instantaneous return between scans away. The detectors scan successive blocks in the direction of image scanning with the same Rate the image scan in both directions (i.e.

ohne momentanen Rücklauf). Die von den Detektoren 14 erzeugten Signale werden zugehörigen Signalverarbeitungskanälen 17 zugeführt, die die Signale verarbeiten und sie dann entsprechenden Leuchtdioden 18 zuführen, die in einer Reihe entsprechend der Detektorreihe 14 angeordnet, sind. Ein Beispiel des Kanals 17 ist in der DE-OS 29 05 966 beschrieben. Die Dioden 18 erzeugen sichtbares Licht, das durch eine Linse 19 auf einen zweiten an der Halterung 7 angebrachten Bildabtasterwithout momentary return). The signals generated by the detectors 14 become associated signal processing channels 17 supplied, which process the signals and then feed them to corresponding light-emitting diodes 18, which are arranged in a row corresponding to the detector row 14. An example of channel 17 is shown in FIG DE-OS 29 05 966 described. The diodes 18 generate visible light that through a lens 19 on a second attached to the bracket 7 image scanner

20 und von dort auf den Zeilenabtaster 3 gerichtet wird. Die Bild- und Zeilenabtaster formen das Licht in ein Bild um. das die unterschiedliche Helligkeit der Szene darstellt, und das Abbild wird über eine weitere Linse 21 von einem Beobachter 22 betrachtet. Das Auge des Beobachters integriert das Lichtabbild mit einer scheinbaren Integrationszeit von etwa 0,2 Sekunden bei Lichtpegeln, die man aus Erfahrung bei Leuchtdioden erwarten kann (wenn das Gerät für die Verwendung bei Nacht bemessen ist), und das Schema der durch die Zeilen- und Bildabtaster durchgeführten Abtastung ist so ausgelegt. daß die Integration durch das Auge ausgenutzt wird, wodurch eine »Streifenbildung« im Abbild aufgrund ungleicher Detektorempfindlichkeiten oder ungleicher Verstärkungen in den Signalverarbeitungskanälen vermindert wird.20 and is directed from there to the line scanner 3. The image and line scanners shape the light into an image around. that represents the different brightness of the scene, and the image is made via a further lens 21 viewed by an observer 22. The observer's eye integrates the light image with an apparent one Integration time of around 0.2 seconds for light levels which one can expect from experience with light-emitting diodes (if the device is for use at night is dimensioned), and the scheme of scanning performed by the line and image scanners is so designed. that the integration is exploited by the eye, as a result of which "banding" in the image due to unequal Detector sensitivities or unequal gains in the signal processing channels reduced will.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Zeilen- und Bildabtastfrequenzen so gewählt, daß die Zeilenabtastung und die Bildabtastung gemeinsam eine ganzzahlige Anzahl von Zyklen nur in der Periode von S Bildabtastzyklen ausführen.In the present embodiment, the line and image scanning frequencies are selected so that the line scanning and the image scanning together perform an integral number of cycles only in the period of S image scanning cycles.

Als Bildabtastfrequenz wird beispielsweise eine Frequenz von 20 Hz gewählt und die Zeilenabtastfrequenz beträgt dann beispielsweise 71333 Hz. Somit ist die Periode von drei Bildabtastzyklen 0,15 Sekunden und damit kleiner ais die Integrationszeit des Auges und in dieser Zeit finden 107 Zeilenabtastzyklen statt (wobei berücksichtigt ist, daß die Bildabtastrate in beiden Richtungen der Bildabtastung gleich ist). Die Zahlen werden so gewählt, daß es keine ganze Zahl von Linienabtastungen in jedem Zyklus der Bildabtastung gibt. Im vorliegenden Beispiel ist die Zahl (107) von Linienabtastungen, die in drei Bildabtastzyklen durchgeführt werden muß. so gewählt, daß sie nicht voll durch drei teilbar ist.A frequency of 20 Hz is selected as the image scanning frequency, for example, and the line scanning frequency is then 71333 Hz, for example. Thus, the period of three image sampling cycles is 0.15 seconds and hence smaller than the integration time of the eye and in this time 107 line scanning cycles take place (where it is taken into account that the image scanning rate is the same in both directions of the image scanning). The numbers will be chosen so that there is no integer number of line scans in each cycle of the image scan. In the present An example is the number (107) of line scans performed in three image scanning cycles got to. chosen so that it is not fully divisible by three.

Es gibt somit 17 — Zeilenabtastungen pro halben ZyklusThere are thus 17 line scans per half cycle

der Bildabtastung. Demzufolge hat das Abtastschema, mit dem die Szene 10 abgetastet wird, und das dementsprechend aufgebaute Bild die in Fig. 2(a) dargestellte Form (es sei bemerkt, daß F i g. 2(a) keine genaue Darstellung des Abtastschemas ist, sondern nur grob die Form des Schemas angibt).the image scanning. Accordingly, the scanning scheme with which the scene 10 is scanned has and accordingly The constructed image has the form shown in Fig. 2 (a) (it should be noted that Fig. 2 (a) is not an accurate representation of the sampling scheme, but only roughly indicates the shape of the scheme).

Die Szene wird in aufeinanderfolgenden Blöcken 15 von zehn Zeilen 16 abgetastet, wobei jeder Block das Ergebnis eines Zeilenabtastzyklus ist. Die Zeilen 23 in Fig. 2a geben die Mittellinien von in einem ersten Halbzyklus von drei vollen Bildabtastzyklen abgetasteten Blöcken an. Die Zeile 23' gibt an. daß fünf Sechstel einer Zeilenabtastung am Ende des ersten Halbzyklus der Bildabtastung stattfinden und das verbleibende ein Sechstel der Zeilenabtastung während des zweiten Halbzyklus der Bndabtastung vervollständigt wird, was durch die Zeile 24' angegeben ist Andere Zeilenabtastungen, die während des zweiten Halbzyklus durchgeführt werden, sind durch Linien 24 angedeutet. Der zweite Halbzyklus der Bildabtastung endet nach weiteren 17-r- Zeilenabtastungen, wobei vier Sechstel einerThe scene is scanned in successive blocks 15 of ten lines 16, each block being the Is the result of a line scan cycle. Lines 23 in Fig. 2a give the center lines of in a first Half cycle of three full frame scan cycles of scanned blocks. Line 23 indicates'. that five sixths a line scan take place at the end of the first half cycle of the image scan and the remaining one Sixth of the line scan is completed during the second half cycle of the band scan, which indicated by line 24 'is other line scans performed during the second half cycle are indicated by lines 24. The second half cycle of the image scan ends after another 17-r line scans, with four sixths of one

Zeilenabtastung ausgeführt wird, was durch die Zeile 24' angegeben ist, während die verbleibenden zwei Sechstel im dritten Halbzyklus der Bildabtastung vervo'lständigt werden, was durch die Zeile 25 angegeben istLine scan is performed what is indicated by line 24 'while the remaining two Sixths in the third half cycle of the image scanning are completed, which is indicated by line 25 is

Die Wirkung einer derartigen Abtastung besteht darin, daß eine Verschachtelung von Zeilenabtastungen bei aufeinanderfoigenden Halbzyklen der Bildabtastung erzeugt wird und jeder Teil der Szene bei aufeinanderfolgenden Halbzyklen der Bildabtastung durch unterschiedliche Detektoren abgetastet wird. Das Abtastschema ist so gewählt, daß es sich selbst alle drei volle Zyklen der Bildabtastung wiederholt.The effect of such a scan is to that produces an interleaving of line scans on successive half cycles of the image scan and each part of the scene is through different on successive half cycles of the image scan Detectors is scanned. The sampling scheme is chosen to be all three full Cycles of image scanning repeated.

Das vom Auge betrachtete Abbild der Szene wird in genau der gleichen Weise aufgebaut. Da das Auge das Abbild über drei volle Zyklen der Bildabtastung integriert, gleichen sich unterschiedliche Detektorempfincllichkeiten oder unterschiedliche Verstärkungen in den Signalverarbeitungskanälen aus, da jedes Teil des Abbildes von unterschiedlichen Detektoren in unterschiedlichen Halbzyklen der Bildabtastung abgeleitet wird. Das Verhältnis der Zeilen- und Bildabtastfrequenzen wird durch ein Getriebe G definiert, das den Motor M mit der Achse 4 und mit der Kurvenscheibe 10 kuppelt.The image of the scene viewed by the eye is built up in exactly the same way. Since the eye integrates the image over three full cycles of the image scanning, different detector sensitivities or different amplifications in the signal processing channels compensate each other, since each part of the image is derived from different detectors in different half cycles of the image scanning. The ratio of the line and image scanning frequencies is defined by a gear unit G which couples the motor M with the axis 4 and with the cam disk 10.

Das Getriebe enthält ein Zeilenabtastgetriebcrad L und ein Bildabtastgetrieberad F. The transmission includes a line scan gear L and an image scan gear F.

F i g. 3 (a) bis (c) zeigen eine praktische Ausführung.sform des Zeilen- und Bildabtasters des in F i g. 1 dargestellten Gerätes. In diesen Figuren sind die gleichen Bezugszilfern wie in F i g. 1 für gleiche Teile verwendet worden.F i g. 3 (a) to (c) show a practical embodiment of the line and image scanner of the in FIG. 1 shown Device. The same references are used in these figures as in Fig. 1 has been used for identical parts.

In Fig.3(a) enthält eine Rahmen;inordnung 31 Säulen 311; die Endplatten 312,313 und im Abstand dazwischen eine mittlere Plattform 314 tragen. Eine Achse 4 ist in in den Endplatten angebrachten Lagern 32 gelagert und verläuft durch einen ringförmigen Vorsprung 36 der mittleren Plattform 314. Auf der Achse 4 ist ein mit Facetten R versehener hexagonaler Zeilenabtaster 3 gelagert. Der Abtaster 3 besitzt eine Ausnehmung 33.In Figure 3 (a), a frame includes 31 pillars 311; support the end plates 312, 313 and a central platform 314 spaced therebetween. A shaft 4 is mounted in bearings 32 mounted in the end plates and runs through an annular projection 36 of the central platform 314. A hexagonal line scanner 3 provided with facets R is mounted on the shaft 4. The scanner 3 has a recess 33.

in die der Vorsprung 36 hineinragt. Aus F i g. 3(b) ist ersichtlich, daß der Vorsprung 36 in der Ausnehmung 33 Lager 34 aufweist, die eine Achse 9 bilden, die senkrecht zur Achse 4 verläuft, und um die eine Halterung 7 für die Bildabtaster 6,20 schwenkbar ist.into which the projection 36 protrudes. From Fig. 3 (b) it can be seen that the projection 36 in the recess 33 Has bearings 34 which form an axis 9 which is perpendicular runs to the axis 4, and about which a holder 7 for the image scanner 6, 20 is pivotable.

Die Halterung 7 enthält einen rechteckigen Rahmen 37, der in F i g. 3(c) dargestellt ist und die Achse 4 und den Vorsprung 36 umgibt. Arme 38. die sich vom Rahmen parallel zur Achse 4 und zürn Vorsprung 36 crstrckken. lagern den Rahmen auf den Lagern 34. Bei Drehung der Halterung um einen Punkt innerhalb des Zeilenabtasters wird diesem eine Drehung ohne Translation mitgeteilt. Als Reflektoren ausgebildete Bildabtaster 6, 20 sitzen an Armen 39, die an gegenüberliegenden Ecken des Rahmens 37 angebracht sind.The holder 7 includes a rectangular frame 37, which is shown in FIG. 3 (c) and the axis 4 and surrounds projection 36. Arms 38 which extend from the frame parallel to the axis 4 and to the projection 36. support the frame on the bearings 34. When the bracket is rotated about a point within the line scanner a rotation without translation is communicated to it. Image scanners designed as reflectors 6, 20 sit on arms 39 which are attached to opposite corners of the frame 37.

Auf der mittleren Plattform 314 ist ein Motor M angeordnet. Der Motor ist über Getrieberäder G mit der Achse 4 gekuppelt, um den Zeilenabtaster in Drehung zu versetzen, und über die Getrieberäder G wird eine Kurvenscheibe 10 angetrieben, die mit einem Kurvenfolgeglied in Eingriff ist, das auf einem Finger 40 angeordnet ist. der vom Rahmen 37 nach oben ragt, r-n die Halterung in eine oszillierende Bewegung zu versetzen. Der Finger 40 ragt durch eine Öffnung 41 in der mittleren Plattform 314. Das eine Ende einer Feder 12 ist mit der Endplatte 312 verbunden, während ihr anderes Ende an einer Aufnahme 42 des Rahmens 37 angreift, um das Kurvenfolgeglied 11 in Eingriff mit der Kurvenscheibe 10 zu halten. A motor M is arranged on the middle platform 314. The motor is coupled to the axis 4 via gears G in order to set the line scanner in rotation, and via the gears G a cam disk 10 which is in engagement with a cam follower which is arranged on a finger 40 is driven. which protrudes upward from the frame 37 to set the holder in an oscillating motion. The finger 40 protrudes through an opening 41 in the central platform 314. One end of a spring 12 is connected to the end plate 312, while its other end engages a receptacle 42 of the frame 37 in order to engage the cam follower 11 with the cam disk 10 to keep.

Am Zeilenabtaster 3 ist ein Unterbrecher 43 angebracht, der die vom Bildabtaster zu den Detektoren über eine Austrittspupille 44 in der Endplatte 313 reflektierte Strahlung unterbricht.An interrupter 43 is attached to the line scanner 3, which reflected the from the image scanner to the detectors via an exit pupil 44 in the end plate 313 Radiation interrupts.

Anstelle der Verwendung von beispielsweise zehn Detektoren, die sich in Richtung der Bildabtastung erstrecken, können beispielsweise auch zwölf oder mehr Detektoren verwendet werden, die !eicht zur Richtung der Bildabtastung gneiegt sind und einen Block mit derselben Breite abtasten wie er von zehn Detektoren ab-Instead of using, for example, ten detectors extending in the direction of the image scan, For example, twelve or more detectors can also be used, which are aligned with the direction are inclined to image scanning and scan a block with the same width as it is scanned by ten detectors.

getastet wird.is keyed.

Mit dem beschriebenen Gerät kann ein Bild mit verringerter Streifenbildung bei einer praktischen Abtastgeschwindigkeit erzeugt werden, wobei komplizierte Fernsehanzeigevorrichtungen vermieden werden. Auch ί die Verwendung einer mechanischen Bildabtastanordnung, bei der ein Bild mit konstanter Rate in beiden Richtu^^en der Bildabtastung abgetastet wird, verringert Vibrationen und Störungen, da der momentane Rücklauf vermieden wird. Weiterhin ist die Qualität des Bildes besser als bei der Erzeugung von Bildern mit momentanem Rücklauf zwischen den Halbbildern, weil die einander kreuzenden Zeilen bei ihrer Erzeugung das Bild auf und ab verlaufen. Aufgrund der Form des Rasters werden bei Betrachtung des Abbildes unter Verwendung eines Vidikons, das mit einem normalen Fernsehraster arbeitet, Moire-Störungen als Folge von gegenseitigen Beeinflussungen der Raster verhindert. Da das Bild nicht wie bei einem festen Fernsehraster unterbrochen wird, ist die Erkennung' einer Szene im Vergleich mit einem mittels eines üblichen Fernsehrasters erzeugten Bild in einem größeren Bereich möglich, obwohl weniger Zeilen und weniger Bildpunkte verwendet werden.With the device described, an image with reduced Banding can be generated at a practical scanning speed, being complicated Television display devices are avoided. Also ί the use of a mechanical image scanning arrangement, in which an image is scanned at a constant rate in both directions of the image scan, reduced Vibrations and disturbances, as the instantaneous return is avoided. Furthermore, the quality of the Image better than when generating images with a momentary return between the fields, because the intersecting lines run up and down the picture as they are created. Because of the shape of the grid when viewing the image using a vidicon with a normal television grid works to prevent moiré interference as a result of mutual interference between the grids. There the picture is not interrupted as with a fixed television grid, the recognition 'of a scene is in comparison with an image generated by means of a conventional television raster possible in a larger area, although fewer lines and fewer pixels are used.

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Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

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Claims

Patent claims:

1. Scanning device for producing an image of the thermal radiation of a scene, with a Group of detectors responsive to the radiation for generating electrical output signals, which are a measure of the change in radiation over corresponding areas of the scene, with a group of light-emitting diodes, each with corresponding detectors via signal channels electrically are coupled, which act on the electrical output signals and use them to operate the Making light emitting diodes useful with a line scanner that causes the scene to line horizontally is scanned by line and the light-emitting diodes represent the scene, and with appropriate image scanners for vertical scanning of the detectors and the light-emitting diodes, the image scanner being designed in this way are to scan vertically at a first frequency so as to make the line scanner is that it scans synchronously with the image scanners at a second frequency, furthermore the Frequencies are dimensioned so that, in operation, a scanning grid is periodic with a repetition period is repeated, which is in the area of the integration time of the viewer of the visible representation human eye lies, and continues to be an integer of horizontal during this period Scanning cycles and an integer number of vertical scanning cycles takes place and the number of horizontal Cycles is not entirely divisible by the number of vertical cycles, as it is characterized by that the image scanners (6, 20) are designed so that they are in both vertical directions with the same Sample rate.

2. Scanning device according to claim!, Characterized in that the detectors (14), the Light-emitting diodes (18) and the signal channels (17) are arranged stationary with respect to one another, and that the scanning device is designed so that radiation from successive parts of the scene on the detectors (i4) directed and the light from the. Light emitting diodes (18) is emitted to form the representation.

3. Scanning device according to claim 2, characterized in that it contains a line scanner formed as a regular polygonal reflector element (3) which is rotatably mounted in the horizontal direction about a first axis (4) extending in the vertical direction, that the line scanner (3) of the axis (4) radially outwardly pointing reflective surfaces (R) that a holder (7) is rotatably mounted about a second axis (9) perpendicular to the first axis (4) and spaced apart on opposite sides of the second Axis (9) has two image scanners (6, 20) designed as reflectors, which interact with the reflecting surfaces (R) of the line scanner (3) in such a way that radiation from the scene is directed onto the detectors (14) and from the light-emitting diodes (18 ) is sent out to form the representation, and that a drive device (M) for oscillating the holder (7) at the first frequency for rotating the line scanner (3) with a r are provided on the number of reflective surfaces present thereon and on the second frequency dependent rate.

4. Scanning device according to claim 3, characterized in that the second axis (9) extends along a line extends perpendicular through the first at a point within the line scanner (3) Axis (4) runs

5. Scanning device according to claim 3 or 4, characterized in that the drive device consists of an electric motor (M) which via a gear (G) with the line scanner (i) and with a cam (10) for oscillating the holder (7) is coupled.