DE2942181A1

DE2942181A1 - Optisch-elektronische anordnung fuer ein thermografisches bild- und trackergeraet

Info

Publication number: DE2942181A1
Application number: DE19792942181
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: Elektro Optik GmbH and Co KG
Current assignee: Elektro Optik GmbH and Co KG
Priority date: 1979-10-18
Filing date: 1979-10-18
Publication date: 1981-04-30
Also published as: GB2096427B; NL188423C; FR2504340A1; NL8101907A; FR2504340B1; DE2942181C2; GB2096427A

Description

Die Erfindung betrifft eine optisch-elektronische Anordnung in einem IR-BiId- und Trackergerät.

IR-BiId- und Trackergeräte werden bekanntermaßen dazu verwendet erstens ein sichtbares Bild von einem gegebenen Bildfeld zu erzeugen un^. zweitens in diesem Bild einen speziellen Bilrlpunkt in Gestalt der Aus stoß flamme einer Rakete (hot spot) zu erfassen und zu verfolgen.

Diese beiden Verwendungsarten beinhalten jedoch gegensätzliche Forderungen. Während bei der Erzeugung des sichtbaren Bildes vornehmlich eine hohe geometrische Auflösung, also die Wiedergabe vieler Bildeinzelheiten gefordert wird, kommt es bei der Hot-spot-Erfassung und Verfolgung wesentlich auf eine hohe thermische Auflösung an. Viele Bildeinzelheiten sind dabei eher nachteilig, weil sie geeignet sind, den Betrachter zu verwirren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zu schaffen, das sowohl eine gute geometrische als auch eine gute thermische Auflösung hat, und das daher für die Bildwiedergabe und für das Tracking gleichermaßen geeignet ist.

Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe durch eine optischelektronische Anordnung gelöst, die aus mindestens

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zwei optischen bzw. IR-optischen Kanälen besteht, deren bildabtastenden otpischen Bauteile zu synchronem und phasenstarren Betrieb miteinander verbunden sind, und bei der die Signale der einzelnen Kanäle elektronisch in der Weise miteinander verknüpfbar· sind, daß ein Signal snr Bilderzeugung und/oder für Tracking- und Steuerzewecke erzeugt werden kann.

Mit dieser Anordnung ist es wahlweise möglich, entweder auf Bilderzeugung zu schalten und das gelieferte sichtbare Bild zu betrachten, oder auf Hot-spot-Erfassung und Tracking zu schalten und damit bei Unterdrückung unnötiger Bildeinzelheiten den Hot-spot zu verfolgen.

Für beide Kanäle ist nur eine einzige gemeinsame Eintrittspupille vorgesehen, do daß die Betrachtung eines gemeinsamen Bildfeldes mittels beider Kanäle sichergestellt ist. Die Trennung der beiden Wellenlängenberexche erfolgt durch ein dichroitisches Filter.

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, für die Bildbeobachtung mit dem einen Kanal im Wellelnlängenbereich von 10 um zu arbeiten und dabei einen Detektor zu verwenden, der aus einer größeren Anzahl von Elementen mit

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kleineren Abmessungen besteht, die in diesem Wellenlängenbereich ihre maximale Empfindlichkeit haben. Dies gewährleistet eine hohe geometrische Auflösung, da das 10 pm-Fenster bekanntermaßen für Bildwiedergabezwecke auch bei hoher Luftfeuchtigkeit und großer Zielentfernuug aas bessert Ergebnis liefert.

Für die Fot-spot-Erfassung ur.rt Jas Tracken wird dagegen vorgeschlagen, im Wellenlängenbereich von 4 um zu arbeiten. Aus der beigefügten Kurve läßt sich ersehen, daß das 4 um-Fenster zur Erfassung von hohen Temperaturen besser geeignet ist. Der Vorteil beim Tracken besteht darin, daß dazu keine hohe geometrische Auflösung,sondern nur eine hohe thermische Empfindlichkeit erforderlich ist. Letztere wird daduxzch erreicht, daß der k jum-Detektor mit einer geringeren Anzahl von Elementen ausgerüstet ist, die aber größere Abmessungen haben, was zu der gewünschten hohen thermischen Empfindlichkeit führt.

Durch die gemeinsame optische Achse mit der gemeinsamen Eintrittspupille im Objektivteil und die phasenstarre Kupplung der Bildabtastelemente (Scanner-Teil) ist gewährleistet, daß die Ablenkfrequenzen für beide Kanäle die gleichen sind, und daß die Bildgröße die gleiche ist. Die Bildwiedergabe wird auf bekannte Art z.B. entweder mit LED*s oder mit einer Bildröhre durchgeführt.

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In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch die erfundene Anordnung in einem Zwei-Kanal-Gerät, und
Fig. 2 die Empfindlichkeitskurven für die Wellon-

längerbereiclio im 4 pm-Fenster und im

IO ium-Fenster.

In Fig.1 ist der 10 um-Kanal mit A bezeichnet und der k um-Kanal mit B. Vor dem k um-Kanal ist ein teildurchlässiges Filter 2 angeordnet, das Strahlen der Wellenlänge 4 um passieren läßt, während Strahlen der Wellenlänge 10 um von ihm reflektiert werden. Diese reflektierten 10 um-Strahlen gelangen zu einem Umlenkspiegel 1, der dieselben in den 10 yum-Kanal umlenkt.

Jeder der beiden Kanäle besitzt ein Eintrittsobjektiv 3 bzw. h_% in das die ankommenden Strahlen einfallen. Durch die vor den Eintrittsobjektiven angeordneten Spiegel wird für beide Kanäle eine gemeinsame Eintrittspupille erzielt.

In beiden Kanälen sind den Objektiven je ein bildabtastendes optisches Bauglied in Form eines geschränkten Polygonalprisraas 5 bzw. 6 nachgeordnet. Beide Polygone sitzen auf einer gemeinsamen Welle 7 und sind zu gemeinsamer synchroner und phasenstarrer Bewegung verbunden

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In Strahlenrichtung hinter den Polygonen 5 und 6 sind in beiden Kanälen die Detektoren 11 bzw. 10 angebracht, die mittels je einer Transformationsoptik 8 bzw. 9 auf den hinteren Außenumfang der Polygone abgebildet werden.

Wie bereits ausgeführt besteht der Detektor 11. aus einer größeren Anzahl von einzelnen Elementen kleinerer Abmessung und hat daher eine gute geometrische Auflösung. Der Detektor 10 besteht dagegen aus einer geringeren Anzahl von Elementen größerer Abmessung und zeigt daher eine gute thermische Auflösung.

Die Ausgangssignale des 10 yura-Kanals A werden einem elektronischen Bildwiedergabeteil 13 zugeführt.

Die Ausgangssignale des k um-Kanals B werden dagegen einem elektronischen Bildwiedergabeteil 12 zugeführt. Zwischen diesen Bildwiedergabetexlen besteht jedoch noch eine elektrische Verknüpfung l4, die hier nur schematisch gezeigt ist, und mittels derer z.B. entweder die Differenz oder die Summe der beiden Ausgangssignale der Kanäle ausgewertet werden kann.

Dies geschieht mittels eines nachgeschalteten Komputers Außerdem ist noch ein Gerät l6 nachgeschaltet, das ein Steuerteil, Ein Bildwiedergabegerät bzw. ein Aufzeichnungsgerät sein kann.

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Fig.2 ist eine graphische Darstellung, in der die eingangs erwähnte unterschiedliche Empfindlichkeit des 10 um-Bereiches und des 4 um-Bereiches graphisch dargestellt ist. Auf der Abszisse ist die Empfindlichkeit NE Λ/Γ in Kelvin aufgetragen und auf der Ordinate die Temperatur in Kelvin.

Es sind zwt i Kurvenpaare gezeigt, für zwei unterschiedliche Auilocangsforderungen, nämlich für 1 mrad und für 0,25 mrad, und es ist ersichtlich, daß erst bei ^ca· 308 K die Empfindlichkeit der beiden Kanäle etwa gleich ist.

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Leerseite

Claims

Ansprüche

Optisch-elektronische Anordnung für ein thermografisches Bild- wtd Trackergerät, dadurch gekennzeichne *:, daß die Anordnung nus mindsster.c zwei optischen bzv. IR-optischen Kanälen (A ;3) besieht, deren biJ dabtastei.c.m optischen bauteile (5;6) ^u rfvnchronem und pahs ens tarier« Betrieb miteinander verbunden sind, und bei der die Signale der einzelnen Kanäle elektronisch in der Weise miteinander verknüpfbor sind, daß-ein Signal zur Bilderzeugung und/oder für Tracking- und Steuerzwecke erzeug-%-werden kann.
2.) Optisch-eloktronische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung für beide Kanäle (AjB) eine einzige gemeinsame Eintrittspupille besitzt.
3.) Optisch-elektronische Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung ein Filter (2) besitzt, durch das die beiden Wellenlängenbereiche voneinander getrennt werden.

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4.) Optisch-elektronische Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kanal (B) im k pn-Bereich arbeitet und der zweite Kanal (A) im 10 pm-Bereich arbeitet.
5.) Optisch-elektionisehe Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis *., dadurch ^kennzeichnet, daß der Detektor (lO) im 4 pm-Kanal (B) eine geringe Anzahl von Elementen großer Abmessung besitzt, und daß der Detektor (ll) im 10 jum-Kanal (A) eine große Anzahl von Elementen kleiner Abmessung besitzt.

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