DE3142186C1

DE3142186C1 - Optomechanical two-dimensional scanning arrangement with several observation fields

Info

Publication number: DE3142186C1
Application number: DE19813142186
Authority: DE
Inventors: Loy Fernand Rene
Original assignee: Thomson TRT Defense
Current assignee: Thomson TRT Defense
Priority date: 1980-10-27
Filing date: 1981-10-24
Publication date: 1993-04-22
Anticipated expiration: 2001-10-25
Also published as: FR2681749A1; GB2257802B; GB2257802A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optomechanische zweidimensionale Abtastanordnung, insbesondere für den Infrarotwellenlängenbereich, bei dem für die zweidimensionale Abtastung ein Objektiv, ein zur Abtastung in einer ersten Richtung um eine parallel zu seiner reflektierenden Fläche kippbarer ebener Reflektor, eine zur Abtastung in einer Richtung senkrecht zur ersten Richtung dienende drehbare, mit mehreren reflektierenden Flächen versehene Trommel sowie ein strahlungsempfindlicher Detektor verwendet werden, wobei mehrere ineinander liegende Felder verschiedener Abmessungen abgetastet werden können.The present invention relates to an optomechanical two-dimensional Scanning arrangement, in particular for the infrared wavelength range, in that for two-dimensional scanning a lens, one for scanning in a first direction tiltable by a surface parallel to its reflecting surface flat reflector, one for scanning in one direction Rotatable, perpendicular to the first direction, with several reflective surfaces and a radiation-sensitive drum Detector can be used, with several inside each other lying fields of different dimensions are scanned can be.

Die Möglichkeit zur Abtastung verschiedener Felder ist dadurch gerechtfertigt, daß man mit einem Gerät mit einer derartigen Anordnung eine Szene in der Gesamtschau überprüfen kann, um darin ein Objekt zu entdecken, das danach Gegenstand einer speziellen Untersuchung ist. Für die Überprüfung in der Gesamtschau wird ein großes Feld abgetastet, während für die spezielle Untersuchung des Objekts ein kleines Feld abgetastet wird.This makes it possible to scan different fields justified that one with a device with such a Arrangement to review a scene in the overall view to discover an object in it, which then becomes the object of a special investigation is. For review in the Overall, a large field is scanned while for the special examination of the object scanned a small field becomes.

Die Leistungen von Geräten dieser Art werden durch die Begriffe Erfassungsvermögen sowie Erkennungs- bzw. Identifizierungsvermögen beschrieben. Unter der Erfassung, die in einem großen Feld erfolgt, versteht man die Tatsache, daß die Anwesenheit eines Objektes in dem Feld angezeigt wird, unter der Erkennung dieses Objektes, die in einem kleinen Feld erfolgt, daß es möglich ist, festzustellen, ob dieses Objekt zu einer bestimmten Kategorie gehört, und unter Identifizierung, die gleichfalls in einem kleinen Feld erfolgt, daß dieses Objekt in der Kategorie ein bestimmtes Merkmal aufweist. Zum Beispiel wird erkannt, daß ein einmal entdecktes Objekt zur Kategorie der Kampfpanzer gehört, und es wird als ein bestimmtes Modell des Feindes oder des Freundes identifiziert. Die Erfindung hat das Ziel, insbesondere das Erkennungs- und das Identifizierungsvermögen derartiger Geräte zu verbessern.The performance of devices of this type are determined by the terms Capability as well as recognition or identification ability described. Under the capture that in large field, one understands the fact that the Presence of an object is displayed in the field below the recognition of this object, which takes place in a small field, that it is possible to determine whether this object belongs to a certain category, and with identification, which also takes place in a small field that this object has a certain characteristic in the category. For example, it is recognized that once discovered object in the category of main battle tanks heard and it is considered a specific model of the enemy or the friend identified. The invention has that Target, especially the ability to recognize and identify to improve such devices.

Die verschiedenen Leistungen dieser Geräte spiegeln sich in den Erfassungs-, Erkennungs- bzw. Identifizierungsentfernungen wider, für welche diese Erfassung, Erkennung und Identifizierung erfolgt. Diese Leistungen hängen vom Winkelauflösungsvermögen des Geräts ab, das wiederum einerseits von seinem im folgenden auch Empfindlichkeit genannten Signalrauschverhältnis und andererseits vom elementaren Beobachtungsgesichtsfeld abhängt, worunter das Gesichtsfeld verstanden wird, welches der Detektor in der Bildebene des Objektivs erfaßt.The different performances of these devices reflect in the detection, detection and identification distances for which this recording, Detection and identification takes place. These accomplishments depend on the angular resolution of the device that again, on the one hand, from his in the following also sensitivity called signal-to-noise ratio and on the other hand depends on the elementary field of view, which means the visual field, which the detector is detected in the image plane of the lens.

Es braucht nicht besonders darauf hingewiesen zu werden, daß für ein gutes Erkennungs- und Identifizierungsvermögen bei der Abtastung eines kleinen Feldes ein kleineres elementares Beobachtungsfeld erforderlich ist als für die Beobachtung eines großen Feldes und daß es im allgemeinen vorzuziehen ist, daß die Empfindlichkeit des Systems für das kleine Feld mindestens ebenso hoch ist wie bei der Beobachtung mit großem Gesichtsfeld.There is no need to point out that for good recognition and identification when scanning a small field a smaller elementary field of observation is required is as for observing a large field and that it is generally preferable that the System sensitivity to the small field at least is as high as with observation large field of vision.

Aus der Tatsache, daß zwischen dem Signal-Rausch-Verhältnis des Systems und dem elementaren Beobachtungsfeld ein Zusammenhang besteht, ergeben sich eine gewisse Anzahl Schwierigkeiten bezüglich der Realisierung von solchen Geräten, die mit mehreren Gesichtsfeldern arbeiten.From the fact that between the signal-to-noise ratio of the system and the elementary field of observation there is a connection, there is a certain number of difficulties regarding implementation of such devices with multiple visual fields work.

Die FR-OS 24 28 856 beschreibt ein derartiges Gerät. Ein doppeltes Beobachtungssystem ermöglicht die Untersuchung von zwei rechteckigen Feldern verschiedener Abmessungen in der Bildebene eines einzigen Objektivs, wobei die beiden Analysen mit verschiedenen Winkelauflösungen erfolgen. Die Abmessungen jedes Feldes sind einerseits durch die Größe des Kippwinkels eines ebenen Beobachtungsspiegels in einer ersten Richtung, das sogenannte Raster, und andererseits durch die Abtastlänge des Bildes des Detektors in der Bildebene des Objektivs in der zur ersten senkrechten Richtung, die sogenannte Zeile, bestimmt, die ihrerseits vom Umfang der Trommel und der Anzahl der Facetten abhängt. Das Gerät benutzt für beide Felder den gleichen Eingangspupillendurchmesser, und dadurch ist die Abbildung des Detektors und somit auch das elementare Beobachtungsfeld auf der untersuchten Zeile beim großen Gesichtsfeld größer als beim kleinen Feld, ebenso wie der Öffnungswinkel des Analysensystems auf dem Detektor, und als indirekte Folge ist das Signalrauschverhältnis des Gerätes für das große Feld größer als für das kleine Feld. Ein derartiges Gerät kann daher ein gutes Erfassungsvermögen im großen Gesichtsfeld haben, jedoch sind das Erkennungs- und das Identifizierungsvermögen im kleinen Feld sehr begrenzt.FR-OS 24 28 856 describes such Device. A double observation system enables the investigation of two rectangular fields of different Dimensions in the image plane of a single one Lens, the two analyzes using different Angular resolutions are done. The dimensions each field are characterized on the one hand by the size of the Tilt angle of a flat observation mirror in a first direction, the so-called grid, and on the other hand, by the scan length of the image of the Detector in the image plane of the lens in the first vertical direction, the so-called line, determined, which in turn depends on the size of the drum and depends on the number of facets. The device is used the same entrance pupil diameter for both fields, and this is the imaging of the detector and thus also the elementary field of observation on the examined line larger in the large field of view than in the small field, just like the opening angle of the analysis system on the detector, and as indirect The consequence is the signal to noise ratio of the device for the large field is larger than for the small field. A such a device can therefore have a good capacity in the large field of vision, but they are Recognition and identification skills on a small scale Field very limited.

In der französischen Patentanmeldung Nr. 78 31 352, die am 6. November 1978 auf den Namen der Antragstellerin eingereicht wurde, wird gleichfalls ein Beobachtungsgerät mit zwei Feldern des in der Erfindung behandelten Typs beschrieben. Es gibt ein einziges Analysensystem mit pendelndem Spiegel und umlaufender Trommel, während das Objektiv bifokal ist, wobei die große Brennweite zur Untersuchung des kleinen Gesichtsfeldes und die kurze Brennweite für das große Gesichtsfeld benutzt wird. Die Eintrittspupille ist für das große Feld kleiner als für das kleine Feld, während es bezüglich der elementaren Beobachtungsfelder umgekehrt ist. Die Abbildung des Detektors auf der analysierten Zeile ist für das große Feld ebenso groß wie für das kleine Feld, ebenso wie der Öffnungswinkel des Analysensystems auf den Detektor, und in gleicher Weise bleibt das Signalrauschverhältnis für beide Felder gleich, was bewirkt, daß das Gerät effektiv im kleinen Feld erkennen und identifizieren kann. Für dieses Gerät mit zwei Feldern, welches ein einziges Analysensystem in Verbindung mit einem Objektiv mit zwei Brennweiten umfaßt, beträgt beim großen Gesichtsfeld mit einem Öffnungswinkel α die Erfassungsentfernung d, während beim kleinen Feld mit einem Öffnungswinkel 0,3 α die Erkennungs- und Identifizierungsentfernungen 0,3 d bzw. 0,2 d betragen und somit wesentlich kleiner sind als die Erfassungsentfernung.In French patent application No. 78 31 352, on November 6, 1978 in the name of the applicant has also been submitted Observation device with two fields of the in the invention described type. There is a only analysis system with oscillating mirror and revolving drum while the lens is bifocal is, the large focal length for examining the small field of view and the short focal length is used for the large field of view. The entrance pupil is smaller than for the large field for the small field while it is elementary Observation fields is reversed. The illustration of the detector on the analyzed line is for that large field as large as for the small field, as well like the opening angle of the analysis system on the Detector, and in the same way the signal to noise ratio remains the same for both fields, which causes recognize and identify the device effectively in the small field can. For this device with two fields, which is a single analytical system in connection with includes a lens with two focal lengths with a large field of view with an aperture angle α the detection distance d, while the small one Field with an aperture angle of 0.3 α the detection and identification distances are 0.3 d and 0.2 d, respectively and are therefore much smaller than the detection distance.

Die Erfindung hat das Ziel, diese Erkennungs- und Identifizierungsentfernungen genau zu verdoppeln und das Winkelauflösungsvermögen des Beobachtungssystems zu verbessern, ohne das Bifokalobjektiv der Kamera zu verändern. Dazu wird ein auf das Zentrum des kleinen Feldes begrenztes drittes Beobachtungsfeld benutzt. Typischerweise ist dieses dritte Feld, das im folgenden im Gegensatz zum "normal" genannten kleinen Feld "verkleinertes" genannt wird, etwa 0,1 α groß. Für die Beobachtung des verkleinerten Feldes wird ein kleineres elementares Beobachtungsfeld benutzt als beim normalen Feld. Da der Durchmesser der Eintrittspupille wie bei der oben erwähnten französischen Patentanmeldung Nr. 78 06 503 für das verkleinerte Feld und das normale Feld gleich bleibt, bringt die Verkleinerung des Elementarfeldes gleichfalls einen Abfall des Signalrauschverhältnisses mit sich. Gemäß der Erfindung wird dieser Abfall teilweise durch eine sehr überbestimmte Abtastung des Feldes kompensiert, so daß effektiv das Erkennungs- und Identifizierungsvermögen des Gerätes verbessert werden. Die Darstellung dieses verkleinerten Feldes auf einem Fernsehmonitor mit Fernsehstandard kann mit einem elektronischen Zoom-Effekt verbunden werden, der zur Identifizierung des Ziels beiträgt. Der Analysator ist doppelt wie für das Gerät gemäß der oben erwähnten Patentanmeldung Nr. 78 06 503, er wird jedoch mit Hilfe von sehr unterschiedlichen und wesenttlich einfacherern Mitteln realisiert, wobei der Austausch der Mittel untereinander nur durch einfache Verschiebung erfolgt und ohne daß der Öffnungswinkel des Strahls auf das Bild des Detektors in der Bildebene des Objektivs von einem Feld zum anderen verändert wird.The invention has the aim of this detection and Doubling identification distances exactly and the angular resolution of the observation system to improve without the camera's bifocal lens to change. For this, one is on the center of the little one Field third limited observation field used. Typically, this third field, which is in the following in contrast to the "normal" called small Field is called "reduced", about 0.1 α large. For the observation of the reduced field is a smaller elementary observation field used as in the normal field. Because the diameter of the entrance pupil as in the French patent application mentioned above No. 78 06 503 for the reduced field and the normal field remains the same, brings the reduction of the elementary field also a drop the signal-to-noise ratio with itself. According to the This waste is partly due to an invention compensated for very overdetermined scanning of the field, so that effectively the ability to recognize and identify of the device can be improved. The representation this reduced field on a TV monitor with television standard can with an electronic zoom effect connected to identify the Goal. The analyzer is twice as for that Device according to the patent application mentioned above No. 78 06 503, but it is made with the help of very different and realized much simpler means, the exchange of funds among themselves done only by simple displacement and without the opening angle of the beam on the image of the detector in the image plane of the lens from one field to the other other is changed.

Die Erfindung wird besser verständlich anhand der als Beispiel gedachten Beschreibung einer Ausführungsart der Anordnung gemäß der Erfindung mit mehreren Varianten, wobei die erwähnte Beschreibung durch theoretische Betrachtungen und Figuren ergänzt wird, welche folgendes darstellen:The invention will be better understood from the Example intended description of an embodiment of the Arrangement according to the invention with several variants, the description mentioned by theoretical considerations and figures is added, the following represent:

Fig. 1A, 1B, 1C: Eine Darstellung des durch die Erfindung gelösten Problems. Fig. 1A, 1B, 1C: An illustration of the problem solved by the invention the problem.

Fig. 2: Die Anordnung der Drehtrommel mit reflektierenden Flächen in verschiedenen Abtaststellungen. Fig. 2: The arrangement of the rotary drum with reflecting surfaces in different scanning positions.

Fig. 3: Kurven, welche den Krümmungsradius und die Länge der untersuchten Zeile in Abhängigkeit von der Entfernung des Bildes des Detektors zur Rotationsachse der Trommel darstellen. Fig. 3: representing curves the radius of curvature and the length of the tested line in dependence on the distance of the image of the detector to the rotational axis of the drum.

Fig. 4: Einen Schnitt durch die Symmetrieebene einer der Ausführungsarten der Anordnung gemäß der Erfindung. Fig. 4: A section through the plane of symmetry of one of the embodiments of the arrangement according to the invention.

Fig. 5: Eine Ansicht des oben erwähnten Gerätes in einer Projektion parallel zur Rotationsachse der umlaufenden Trommel, begrenzt auf den Teil, welcher beim Betrieb im Normalfeld benutzt wird. Fig. 5: A view of the above-mentioned device in a projection parallel to the axis of rotation of the rotating drum, limited to the part which is used in normal field operation.

Fig. 6: Die gleiche Ansicht wie zuvor, begrenzt auf den Teil, der beim Betrieb im verkleinerten Feld benutzt wird. Fig. 6: The same view as before, limited to the part that is used when operating in the reduced field.

Fig. 7: Ein Schnitt durch die Symmetrieebene des gleichen Gerätes, das mit einer Anzeige durch Luminiszenzdioden ausgerüstet ist. Fig. 7: A section through the plane of symmetry of the same device, which is equipped with a display by luminous diodes.

Fig. 8: Ein Diagramm, in welchem die Rasterabtastung im Normalfeld und im verkleinerten Feld in Abhängigkeit von der Zeit gemäß einer ersten Variante dargestellt ist., In which the raster scan shown in the normal field, and in the reduced field as a function of time according to a first variant A diagram: Fig. 8.

Fig. 9: Die gleiche Abtastung gemäß einer dritten Variante. Fig. 9: The same scanning according to a third variant.

Die Fig. 1A, 1B, 1D illustrieren gemeinsam das durch die Erfindung gelöste Problem. Jedes dieser Bilder zeigt schematisch in Zeilenrichtung ein Analysengerät im Sinne der Erfindung mit mehreren Feldern im Betrieb mit einem seiner Felder. Die Fig. 1A und 1B entsprechen dem Gerät mit doppeltem Feld, das man mit Hilfe eines Bifokalobjektivs und einem einzigen Analysator gemäß der französischen Patentanmeldung Nr. 78 31 352 erhält. In Fig. 1A arbeitet das Objektiv 11 auf der Achse 12 des Gerätes in der kurzen Brennweite F₁ mit einem großen Öffnungswinkel. Die analysierte Zeile ist die in der Bildebene des Objektivs liegende Zeile 13 der Länge l₁. Diese Zeile wird mit Hilfe des linearen Bildes 15 der Länge d′ analysiert, welches parallel zur Zeile des Detektors 14 mit der Länge d liegt, welche durch den Streckenanalysator erzeugt wird, der schematisch durch die Konvexlinse 16 dargestellt wird und mit der Vergrößerung γ₁ arbeitet. In Wirklichkeit enthält dieser Analysator, wie man später sehen wird, unter anderem eine umlaufende Trommel, die auf ihrem Umfang mit reflektierenden Facetten versehen ist. Das Gesichtsfeld des Gerätes ist α₁, während das elementare Analysenfeld αa₁ ist; beide sind in Fig. 1A dargestellt. Der Öffnungswinkel des optischen Systems auf den Detektor beträgt U′₁ für einen Öffnungswinkel des Objektivs U₁. Die Vergrößerung des Analysators ist γ₁ , und sie ist so ausgelegt, daß das System eine zu einem guten Erfassungsvermögen führende Empfindlichkeit hat. Figs. 1A, 1B, 1D illustrate the problem solved by the invention Problem together. Each of these images schematically shows an analysis device in the sense of the invention with several fields in operation with one of its fields. FIGS. 1A and 1B correspond to the device with a double box, that one of the French Patent Application No. obtained with the aid of a Bifokalobjektivs and a single analyzer according to. 78 31 352. In Fig. 1A, the lens 11 works on the axis 12 of the device in the short focal length F₁ with a large opening angle. The line analyzed is the line 13 of length l 1 lying in the image plane of the lens. This line is analyzed with the help of the linear image 15 of length d ', which is parallel to the line of the detector 14 with the length d, which is generated by the path analyzer, which is represented schematically by the convex lens 16 and works with the magnification γ₁. In reality, as will be seen later, this analyzer contains, among other things, a revolving drum, which is provided with reflective facets on its circumference. The field of view of the device is α₁, while the elementary analysis field is αa₁; both are shown in Fig. 1A. The opening angle of the optical system on the detector is U'₁ for an opening angle of the lens U₁. The magnification of the analyzer is γ₁, and it is designed so that the system has a sensitivity leading to good detection.

In Fig. 1B arbeitet das Objektiv 11 des Gerätes mit der langen Brennweite F₂ mit einem kleinen Gesichtsfeld (nachfolgend normales Feld genannt). Die in der Bildebene des Objektivs liegende analysierte Zeile hat immer noch die gleiche Länge l₁. Sie wird wie im großen Feld mit Hilfe des Bildes 15 der gleichen Länge d′ des Detektors 14 der Länge d analysiert, und der Analysator bleibt für das große Feld und das kleine Feld gleich. Das Gesamtfeld des Gerätes und das elementare Analysenfeld a₂ und αa₂ sind kleiner als α₁ bzw. α₁. Die Eintrittspupille des Objektivs ist dieselbe wie der Öffnungswinkel des Objektivs beim großen Feld U₁, während, da der Analysator nicht verändert wird, die Öffnung auf den Detektor U′₁ ist. Daraus folgt, daß die Empfindlichkeit des Gerätes genau so groß bleibt wie beim großen Gesichtsfeld, daß jedoch die Winkelauflösung besser wird, da αa₂<αa₁.In Fig. 1B, the lens 11 of the device works with the long focal length F₂ with a small field of view (hereinafter called normal field). The analyzed line lying in the image plane of the lens still has the same length l 1. It is analyzed as in the large field using the image 15 of the same length d 'of the detector 14 of length d, and the analyzer remains the same for the large field and the small field. The total field of the device and the elementary analysis field a₂ and αa₂ are smaller than α₁ and α₁. The entrance pupil of the lens is the same as the opening angle of the lens for the large field U 1, while, since the analyzer is not changed, the opening on the detector U 1 is. It follows that the sensitivity of the device remains as large as in the large field of view, but that the angular resolution is better, since αa₂ <αa₁.

Auf Fig. 1C erkennt man das Ziel, das diese Erfindung verfolgt. Das Objektiv 11 arbeitet immer noch in der langen Brennweite F₂ mit dem Öffnungswinkel, der immer noch U₁ ist, es wird jedoch nur der zentrale Teil α₃ des Feldes α₂ analysiert, und die Länge der entsprechend analysierten Strecke ist l₂<l₁. Die Erfindung hat das Ziel, dieses verkleinerte Feld genannte Feld mit einer besseren Winkelauflösung zu analysieren, welche einem elementaren Analysenfeld αa₃<αa₂ entspricht. Zu diesem Zweck sieht sie vor, die Länge des Bildes 15 des Detektors 14 der durch den Analysator gegebenen Länge d zu vermindern, wobei diese dadurch d′₃<d′ wird, in dem der Analysator so verändert wird, daß er eine Vergrößerung γ₃<γ₁ bekommt. Die numerische Öffnung des optischen Systems auf den Detektor wird U′<U′₁, ebenso wie auch die Empfindlichkeit des Gerätes geringer wird. Die Erfindung trifft auf die gleichen Schwierigkeiten wie die in der oben erwähnten Anmeldung Nr. 78 06 503 beschriebenen. Sie wirkt sich auf die Auslegung des Analysators so aus, daß der durch die Verkleinerung des Analysenfeldes verursachte Empfindlichkeitsabfall im kleinen Feld α₃ kompensiert und die Vergrößerung der gewünschten Winkelauflösung effektiv genutzt wird. Die Erfindung stützt sich auf die nachfolgend dargelegten theoretischen Überlegungen. Die Empfindlichkeiten eines Analysensystems in der Art der Erfindung werden herkömmlicherweise durch folgende zwei Größen gekennzeichnet:In Fig. 1C one can see the aim which this invention pursues. The lens 11 still works in the long focal length F₂ with the opening angle, which is still U₁, but only the central part α₃ of the field α₂ is analyzed, and the length of the correspondingly analyzed distance is l₂ <l₁. The invention has the aim of analyzing this field called reduced field with a better angular resolution, which corresponds to an elementary analysis field αa₃ <αa₂. For this purpose, it provides for reducing the length of the image 15 of the detector 14 of the length d given by the analyzer, this being d'₃ <d 'by changing the analyzer so that it has an enlargement γ₃ < γ₁ gets. The numerical opening of the optical system on the detector is U '<U'₁, as well as the sensitivity of the device is lower. The invention faces the same difficulties as those described in the above-mentioned Application No. 78 06 503. It affects the design of the analyzer so that the drop in sensitivity caused by the reduction of the analysis field in the small field α₃ is compensated and the enlargement of the desired angular resolution is effectively used. The invention is based on the theoretical considerations set out below. The sensitivities of an analysis system in the manner of the invention are conventionally characterized by the following two quantities:

- NET D , the smallest detectable temperature difference corresponding to the noise (measurable in the video signal),
- NET P , the smallest visually perceptible temperature difference corresponding to the noise.

Diese Größen werden durch folgende Gleichungen beschrieben:These quantities are described by the following equations:

wobei die Symbole folgende Bedeutung haben:
C_V, C_H = Abmessungen des Detektors (V vertikal, H horizontal oder aber Raster und Zeile);
Fi = Bildfrequenz;
N_p = Anzahl der pro Zeile analysierten Punkte;
N_l = Anzahl der Zeilen im Bild;
η = Zeilenüberdeckung,
ρ_V, ρ_H = vertikaler und horizontaler Abtastwirkungsgrad:
α_V, α_H = elementares Analysenfeld;
Φ = Durchmesser der Eintrittspupille;
T = Durchlässigkeitsfaktor der Optik;
M* = das Nachweisvermögen des Detektors kennzeichnender Faktor;
N_d = Anzahl der Elemente des Detektors;
τ = Integrationszeit des Auges.where the symbols have the following meaning:
C _V , C _H = dimensions of the detector (V vertical, H horizontal or grid and line);
Fi = frame rate;
N _p = number of points analyzed per line;
N _l = number of lines in the image;
η = line coverage,
ρ _V , ρ _H = vertical and horizontal scanning efficiency:
α _V , α _H = elementary analysis field;
Φ = diameter of the entrance pupil;
T = permeability factor of the optics;
M * = factor characterizing the detection capability of the detector;
N _d = number of elements of the detector;
τ = integration time of the eye.

Um den Vergleich von NET_D und NET_P der mit den den Fig. 1B bzw. 1C entsprechenden Feldern arbeitenden Systeme (diese Felder werden nachfolgend häufig normal und verkleinert genannt) zu erleichtern, werden die Formeln für diese Größen nachfolgend umgeschrieben, wobei sämtliche Größen, die sich zwischen den beiden Systemkonfigurationen nicht ändern, in einem Faktor k zusammengefaßt sind.In order to facilitate the comparison of NET _D and NET _{P of} the systems operating with the fields corresponding to FIGS. 1B and 1C (these fields are often called normal and reduced in the following), the formulas for these quantities are rewritten below, all sizes, that do not change between the two system configurations are combined in a factor k.

Δf ist dabei der Durchlaßbereich des Gerätes.Δf is the pass band of the device.

Diese Ausdrücke zeigen, daß NET_D und NET_P zunehmen, wenn man das elementare Analysenfeld der Öffnungswinkel α_V, α_H verkleinert, um den zentralen Bereich des Feldes α₃ feiner zu analysieren, ohne irgend etwas anderes, insbesondere den Analysator, zu ändern, was einer Verminderung der Empfindlichkeit entspricht.These expressions show that NET _D and NET _P increase when the elementary analysis field of the opening angle α _V , α _{H is} reduced in order to analyze the central region of the field α 3 more finely, without changing anything else, in particular the analyzer, what corresponds to a decrease in sensitivity.

Die Erfindung sieht mehrere Einwirkungsmöglichkeiten vor, die das Ziel haben, zumindest teilweise vermittels einer Veränderung der Kennwerte der Abtastung und des Analysators diesen Empfindlichkeitsverlust bei einer Verkleinerung des elementaren Analysenfeldes zu kompensieren.The invention provides several possibilities for action who have the goal, at least in part, through a change in the characteristic values of the sampling and the Analyzer this loss of sensitivity in a To compensate for the reduction in the elementary analysis field.

Bei einer ersten vorgesehenen Eingriffsmöglichkeit wird der Durchlaßbereich Δf verkleinert, so daß NET_D und NET_P konstant bleiben, wenn man vom Feld α₂ auf das Feld α₃ übergeht. Der Vergleich der beiden Gleichungen (1) und (2) zeigt, daß diese Verringerung des Durchlaßbereiches durch Verkleinerung der Gesamtzahl der Bildpunkte N₁×N_P und/oder durch Vergrößerung des Abtastwirkungsgrades ρ_V, ρ_H oder durch Verminderung des Zeilenüberdeckungsgrades η erfolgen muß. Mit der Verminderung des Durchlaßbereiches Δf ist der Nachteil verbunden, daß die Ketten der elektronischen Verarbeitungen des Signals geändert werden müssen. Insbesondere ist es bei Verwendung eines Detektors in Form eines Mosaiks aus Elementen, die zur Zeilenserienabtastung oder zur Serienparallelabtastung verwendet werden, notwendig, beim Betrieb im Zentralfeld α₃ die erforderlichen Verzögerungsketten zu ersetzen, die notwendig sind, um die von den verschiedenen in Serie geschalteten Elementen abgegebenen Signale wieder in Phase zu bringen. Trotz dieses Nachteiles ist dies eine der Möglichkeiten, für welche in der Erfindung Ansprüche geltend gemacht werden.In a first proposed intervention option, the pass band Δf is reduced, so that NET _D and NET _P remain constant if one changes from the field α₂ to the field α₃. The comparison of the two equations (1) and (2) shows that this reduction in the passband must be done by reducing the total number of pixels N₁ × N _P and / or by increasing the scanning efficiency ρ _V , ρ _H or by reducing the line coverage η. The reduction of the pass band Δf has the disadvantage that the chains of the electronic processing of the signal have to be changed. In particular, when using a detector in the form of a mosaic of elements which are used for line series scanning or for serial parallel scanning, it is necessary to replace the necessary delay chains when operating in the central field α 3, which are necessary to give off the various elements connected in series Bring signals back into phase. Despite this disadvantage, this is one of the ways for which claims are made in the invention.

Eine zweite Eingriffsmöglichkeit sieht Veränderungen der Abtastkennwerte unter Beibehaltung des Durchlaßbereiches vor. Der Zähler der Gleichung (1) hat also einen konstanten Wert. Daher muß NET_D zunehmen, wenn das elementare Analysenfeld α_V, α_H verkleinert wird. Um eine gute Empfindlichkeit bezüglich Erkennung und Identifizierung zu bewahren, wird gemäß der Erfindung so vorgegangen, daß NET_P langsamer zunimmt als NET_D. Um dies zu erreichen, genügt es, wenn der Zähler der Gleichung (2) ein Minimum hat, während der Zähler der Gleichung (1) bei einem konstanten Wert von Δf seinerseits konstant ist. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Anzahl der Bildpunkte Nl×Np verkleinert wird unter Vergrößerung des Abtastwirkungsgrades ρ_Vρ_H, unter Vergößerung der Bildfrequenz Fi und unter Vergrößerung des Zeilenüberdeckungsgrades η.A second possibility of intervention provides for changes in the scanning parameters while maintaining the pass band. The counter of equation (1) therefore has a constant value. Therefore, NET _D must increase if the elementary analysis field α _V , α _{H is} reduced. In order to maintain good sensitivity with regard to recognition and identification, the procedure according to the invention is such that NET _P increases more slowly than NET _D. To achieve this, it is sufficient if the counter of equation (2) has a minimum, while the counter of equation (1) is constant at a constant value of Δf. According to the invention, this is achieved in that the number of pixels Nl × Np is reduced while increasing the scanning efficiency ρ _V ρ _H , increasing the frame frequency Fi and increasing the line coverage η.

Diese theoretischen Überlegeungen werden gemäß der Erfindung angewandt, wobei ein Zeilenanalysator in Form einer umlaufenden Trommel in prismatischer Form mit reflektierenden Flächen verwendet wird, wie in der oben erwähnten Patentanmeldung Nr. 78 31 352 beschrieben. Gemäß diesem Stand der Technik steht die umlaufende Trommel im konvergenten Strahl in der Bildübertragung des Detektors an einem Punkt A, der sich auf der Achse der Trommel oder außerhalb dieser Achse befindet. Jede Zeile des Feldes in der Bildebene des Objektives wird während der Umdrehung der Trommel durch das Bild dieses Punktes A auf eine der Flächen der Trommel analysiert.These theoretical considerations are based on the Invention applied, wherein a line analyzer in Form of a revolving drum in a prismatic shape is used with reflective surfaces, as in the above-mentioned patent application No. 78 31 352. According to this state of the art revolving drum in the convergent beam in the image transmission of the detector at a point A that is on the axis of the drum or outside of this axis located. Each line of the field in the image plane of the Objectives are made during the rotation of the drum by the image of this point A on one of the surfaces the drum analyzed.

In Fig. 2 sind in der durch den Punkt A gehenden, zur Trommelachse senkrechten Ebene mehrere AbtaststellungenIn Fig. 2 there are several scanning positions in the plane going through point A, perpendicular to the drum axis

(A) (B) (C) (D) (E) (F)(A) (B) (C) (D) (E) (F)

dargestellt. Der Abstand d des Punktes A von der Trommelachse ist ein Parameter. Auf diesem Bild ist die Trommel durch das Polygon 21, ihre Achse durch den Punkt O dargestellt, die analysierte Zeile ist mit 13 bezeichnet, und sie wird durch das Bild A′ von A auf der Trommelfläche 22 analysiert, wobei sich die Trommel in Richtung des Pfeiles 23 dreht. Von (A) bis (F) erkennt man die Entwicklung des Krümmungsradius r der analysierten Zeile 13 und der Länge 1 des analysierten Bogens für eine Drehung der Trommel um einen Winkel α=±15°. In den beiden Spalten links neben den Abbildungen sind die Entfernungen d und D eingetragen, wobei diese letztere den Abstand zwischen O und dem höchsten Punkt auf der Geraden OA der abgetasteten Zeile in den verschiedenen Abtastfällen darstellt; diese Abstände werden als Funktion des in das Polygon 21 einbeschriebenen Kreises angegeben. Die analysierte Linie ist eine Pascalsche Schnecke, deren karthesische Koordinaten in dem in (b) angegebenen Koordinatensystem XOY in Abhängigkeit vom Drehwinkel α der Trommel wie folgt lauten:shown. The distance d of point A from the drum axis is a parameter. In this picture, the drum is represented by the polygon 21 , its axis by the point O, the line analyzed is denoted by 13 , and it is analyzed by the picture A 'of A on the drum surface 22 , the drum moving in the direction of Arrow 23 rotates. From (A) to (F) one can see the development of the radius of curvature r of the analyzed line 13 and the length 1 of the analyzed arc for a rotation of the drum through an angle α = ± 15 °. The distances d and D are entered in the two columns to the left of the figures, the latter representing the distance between O and the highest point on the straight line OA of the scanned line in the various scanning cases; these distances are given as a function of the circle inscribed in the polygon 21 . The line analyzed is a Pascal snail whose Cartesian coordinates in the coordinate system XOY given in (b) are as follows depending on the angle of rotation α of the drum:

X (α) = d - 2 (d cos₂α + R cos α)X (α) = d - 2 (d cos₂α + R cos α)

Y (α) = 2 (d sinα cosα = R sin α)Y (α) = 2 (d sinα cosα = R sin α)

Fig. 3 zeigt anhand der Kurven M und N die Werte für r bzw. 1/2 als Funktion von d, wobei als Einheit der Radius des in das Polygon 21 der Trommel einbeschriebenen Kreises R dient; die Werte werden nach folgenden Gleichungen berechnet: FIG. 3 shows the values for r and 1/2 as a function of d on the basis of the curves M and N, the radius of the circle R inscribed in the polygon 21 of the drum serving as the unit; the values are calculated according to the following equations:

wobei Symbole wie X′ und X′′ für die erste bzw. zweite Ableitung von X nach α stehen.where symbols such as X 'and X' 'for the first and second, respectively Derivative from X to α.

In den Gleichungen für X (α) und Y(α) wird d positiv gerechnet, wenn die Richttung von O nach A der positiven Richtung der Achse OX entspricht, während r positiv oder negativ gerechnet wird, wenn die analysierte Achse ihre konvexe bzw. konkave Seite zum Nullpunkt dreht. Der obere, den Wert von r angebende Ast der Kurve zeigt einerseits, daß r für d=0 durch ein Minimum geht, was bedeutet, daß es für d≠0 immer zwei Werte für d mit entgegengesetztem Vorzeichen zwischen -R/2 und +∞ gibt, für welche wie den gleichen Radius r der analysierten Linie haben, und daß andererseits diesen zwei Werten von d verschiedene Längen l der analysierten Linie entsprechen. Diese Eigenschaft ermöglicht es daher, eine mehr oder weniger große Länge der Bildebene des Radius r eines Objektives dadurch zu analysieren, daß man einfach eine einzige umlaufende Trommel senkrecht zu ihrer Rotationsachse so verschiebt, daß sie für jeden dieser beiden Werte von d funktioniert. Wenn man z. B. für d die Werte =R und -R/3 annimmt, so beträgt das Verhältnis der entsprechenden analysierten Zeilen 3. Dies gibt eine Möglichkeit, die Anzahl N_p der Punkte auf der Zeile um den Faktor 3 zu ändern. Mit anderen Werten von d kann man natürlich ein größeres Verhältnis als 3 erreichen. Dieselbe Eigenschaft kann so genutzt werden, daß man d kontinuierlich zwischen den beiden Werten des gewählten Wertepaares verändert. Man kann dadurch eine Art Zoom-Effekt erzielen, indem man die Länge der analysierten Zeile kontinuierlich ändert. Man stellt in der Tat fest, daß der Radius r sich wenig ändert, wenn man in der Nähe des Minimums des oberen Astes der Kurve bleibt. Man kann auch ein Analysensystem mit mehreren Feldern erhalten, wenn man mehrere Analysentrommeln mit verschiedenem Radius R verwendet und sie so anordnet, daß man denselben Radius r der analysierten Zeile erhält. Dazu genügt es, d unter Berücksichtigung der Kurve in Fig. 3 auszuwählen. Man verfügt so über einen zusätzlichen Parameter, um das Verhältnis der Längen der analysierten Strecken zu beeinflussen. Andererseits sei darauf hingewiesen, daß es nicht unbedingt erforderlich ist, die gesamte Länge der analysierten Strecke zu verwenden, sondern nur den mittleren Teil dieser Strecke. Bei Verwendung verschiedener Trommeln besteht ferner die Möglichkeit, die Anzahl der reflektierenden Flächen auf jeder Trommel so zu wählen, daß der optimale Abtastwirkungsgrad in Abhängigkeit vom Querschnitt der Analysenstrahlen und in Abhängigkeit von der Länge der analysierten Strecke erreicht wird. Die Trommeln können koaxial sein und sich mit gleicher Geschwindigkeit drehen, sie können jedoch auch voneinander unabhängig sein.In the equations for X (α) and Y (α), d is calculated positively if the direction from O to A corresponds to the positive direction of the axis OX, while r is calculated positively or negatively if the analyzed axis is convex or concave Side turns to zero. The upper branch of the curve indicating the value of r shows on the one hand that r goes through a minimum for d = 0, which means that for d ≠ 0 there are always two values for d with opposite signs between -R / 2 and + ∞ for which we have the same radius r of the analyzed line, and that on the other hand these two values of d correspond to lengths l of the analyzed line. This property therefore makes it possible to analyze a more or less large length of the image plane of the radius r of an objective simply by moving a single rotating drum perpendicular to its axis of rotation so that it works for each of these two values of d. If you e.g. B. for d assumes the values = R and -R / 3, the ratio of the corresponding lines analyzed is 3. This gives the possibility of changing the number N _p of points on the line by a factor of 3. With other values of d you can of course achieve a ratio greater than 3. The same property can be used by continuously changing d between the two values of the selected pair of values. A kind of zoom effect can be achieved by continuously changing the length of the analyzed line. Indeed, it is found that the radius r changes little if one stays close to the minimum of the upper branch of the curve. An analysis system with several fields can also be obtained by using several analysis drums with different radius R and arranging them in such a way that the same radius r of the analyzed line is obtained. To do this, it is sufficient to select d taking into account the curve in FIG. 3. This gives you an additional parameter to influence the ratio of the lengths of the analyzed lines. On the other hand, it should be noted that it is not absolutely necessary to use the entire length of the analyzed route, but only the middle part of this route. When using different drums there is also the possibility of choosing the number of reflecting surfaces on each drum so that the optimum scanning efficiency is achieved depending on the cross section of the analysis beams and depending on the length of the analyzed path. The drums can be coaxial and rotate at the same speed, but they can also be independent of each other.

Eine Ausführungsart, bei der diese Ergebnisse genutzt werden, ist als Beispiel in den Fig. 4, 5 und 6 dargestellt. Dieses Gerät ist im Prinzip entsprechend der erwähnten französischen Patentanmeldung Nr. 78 31 352 mit einem einzigen Analysator ausgeführt, hier jedoch ist der Analysator doppelt, und seine beiden Teile werden in den in den Fig. 1B und 1C mit α2 und α3 bezeichnet normalen bzw. verkleinerten Feldern benutzt.An embodiment in which these results are used is shown as an example in FIGS. 4, 5 and 6. In principle, this device is designed in accordance with the aforementioned French patent application No. 78 31 352 with a single analyzer, but here the analyzer is double, and its two parts are denoted by α2 and α3 in FIGS . 1B and 1C . reduced fields used.

In Fig. 4 ist das optische Schema des Gerätes im Schnitt durch seine Symmetrieebene dargestellt. Mit 41 ist das Objektiv bezeichnet, z. B. für Infrarotstrahlen, eventuell mit zwei Brennweiten, die den Feldern α1 und α2 der Fig. 1A und 1C entsprechen, wobei hier jedoch angenommen ist, daß es mit seiner großen Brennweite und dem normal genannten Feld α2 arbeitet. Der ebene Rasterspiegel 42 ist um die zur Zeichenebene senkrechte Achse 43 beweglich. Der Bildfeldspiegel 44 ist um die zur Zeichenebene senkrechte Achse 45 beweglich. Man unterscheidet zwei umlaufende Trommeln mit derselben Rotationsachse 48, die entlang dieser Achse verschiebbar sind. Die eine dieser Trommeln mit z. B. sechs Flächen, welche im Normalfeld verwendet wird, ist durch die beiden Stellungen 46 und 46′ dargestellt, wobei die Stellung 46 ihrer aktiven Rolle entspricht. Die andere Trommel mit z. B. 24 Flächen, die im verkleinerten Feld verwendet wird, ist durch die beiden Stellungen 47 und 47′ dargestellt, wobei 47′ die Stellung bei Benutzung ist. Entsprechend dem Vorhandensein von zwei Trommeln umfaßt das Gerät zwei Systeme zur Übertragung des Bildes vom Detektor 14. Das eine, das im Normalfeld verwendet wird, umfaßt das bündelnde optische Element 55, den Umlenkspiegel 53 sowie das bündelnde optische Element 51, und das Bild des Detektors 14 entsteht bei 49. Das andere im verkleinerten Feld benutzte umfaßt in gleicher Weise das bündelnde Element 55, den Umlenkspiegel 54 sowie das bündelnde Element 52, und das Bild des Detektors 54 entsteht bei 50.In Fig. 4 the optical diagram of the device is shown in section through its plane of symmetry. With 41 the lens is designated, for. B. for infrared rays, possibly with two focal lengths, which correspond to the fields α1 and α2 of FIGS. 1A and 1C, but here it is assumed that it works with its large focal length and the normal field α2. The flat grid mirror 42 is movable about the axis 43 perpendicular to the plane of the drawing. The image field mirror 44 is movable about the axis 45 perpendicular to the plane of the drawing. A distinction is made between two revolving drums with the same axis of rotation 48 , which are displaceable along this axis. The one of these drums with z. B. six surfaces, which is used in the normal field, is shown by the two positions 46 and 46 ', the position 46 corresponds to its active role. The other drum with z. B. 24 surfaces, which is used in the reduced field, is represented by the two positions 47 and 47 ', 47 ' is the position when in use. Corresponding to the presence of two drums, the device comprises two systems for transmitting the image from the detector 14 . The one that is used in the normal field includes the focusing optical element 55 , the deflecting mirror 53 and the focusing optical element 51 , and the image of the detector 14 arises at 49 . The other used in the reduced field comprises the bundling element 55 , the deflecting mirror 54 and the bundling element 52 in the same way, and the image of the detector 54 arises at 50 .

Fig. 5 ist die Projektion von Fig. 4 parallel zur Trommelachse 48, beschränkt auf die Darstellung der Trommel 46, des Bildfeldspiegels 44 mit reflektierender Rückseite, der Drehachse 45 des Bildfeldspiegels sowie der im Normalfeld analysierten Zeile 13 mit den Enden 57 und 58 Fig. 6 ist gleichfalls die Projektion von Fig. 4, wobei jedoch das Gerät im verkleinerten Feld arbeitet. Die Enden der analysierten Zeile 13 sind 59 und 60. Die Eigenschaften des Gerätes und seine Arbeitsweise werden nachfolgend mit einer gewissen Anzahl als Beispiel angeführter Varianten beschrieben. FIG. 5 is the projection of FIG. 4 parallel to the drum axis 48 , limited to the representation of the drum 46 , the image field mirror 44 with reflecting rear side, the axis of rotation 45 of the image field mirror and the line 13 with the ends 57 and 58 analyzed in the normal field . 6 is also the projection of FIG. 4, but the device operates in the reduced field. The ends of the analyzed row 13 are 59 and 60 . The properties of the device and its mode of operation are described below with a certain number of variants given as examples.

Der Übergang vom Normalfeld auf das verkleinerte Feld erfolgt durch die drei folgenden Bewegungen:The transition from the normal field to the reduced one Field is done by the following three movements:

a) displacement of the two drums along their common axis 48 from positions 46 , 47 to positions 46 ', 47 ';
b) displacement of the block consisting of the bundling elements 51 and 52 and the mirrors 53 and 54 perpendicular to the plane of FIG. 4, so that either the optical axis 39-51 or the optical axis 38-52 into the plane of FIG. 4th falls;
c) Changing the rotational amplitude of the two raster and image field mirrors 42 and 44 about the axes 43 and 45 .

Die Lage des Bildes 49 des Detektors und der Radius der im Normalfeld verwendeten Trommel (in der Stellung 46) sowie die Lage des Bildes 50 und der Radius der im verkleinerten Feld verwendeten Trommel (in der Stellung 47′) wurden so gewählt, daß die analysierten Zeilen 57-58 und 59-60 genau aufeinanderfallen, so daß die Änderung des Beobachtungsfeldes keine Defokussierung zur Folge hat.The position of the image 49 of the detector and the radius of the drum used in the normal field (in the position 46 ) and the position of the image 50 and the radius of the drum used in the reduced field (in the position 47 ') were chosen so that the analyzed Lines 57-58 and 59-60 coincide exactly, so that changing the field of view does not result in defocusing.

Das Verhältnis der Brennweiten von 51 und 52 sowie die Radien der Trommeln 46 und 47 sind so gewählt, daß das Bild 50 des Detektors kleiner ist als das Bild 49, damit die Durchlaufgeschwindigkeit des Bildes in der Ebene des Detektors 14 im Normalfeld und im verkleinerten Feld gleich ist.The ratio of the focal lengths of 51 and 52 and the radii of the drums 46 and 47 are chosen so that the image 50 of the detector is smaller than the image 49 , and thus the speed of the image in the plane of the detector 14 in the normal field and in the reduced field is equal to.

Die Anzahl der Flächen der Trommeln 46 und 47 wurde so gewählt, daß die analysierte Zeile 59-60 kürzer ist und weniger Analysenpunkte enthält als die analysierte Zeile 57-58 und daß der Wirkungsgrad der Analyse so hoch ist wie möglich unter Beibehaltung der gleichen Öffnung 37 des auf das Bild 49 oder 50 des Detektors konvergierenden Strahlenbündels. Sie wurde gleichfalls so gewählt, daß pro Sekunde eine Anzahl Bilder analysiert wird, die dank einer (später beschriebenen) geeigneten elektronischen Verarbeitung mit dem Fernsehstandard der Bildanzeige kompatibel ist.The number of areas of the drums 46 and 47 was chosen so that the analyzed line 59-60 is shorter and contains fewer analysis points than the analyzed line 57-58 and that the efficiency of the analysis is as high as possible while maintaining the same opening 37 of the beam converging on image 49 or 50 of the detector. It was also chosen to analyze a number of images per second which, thanks to suitable electronic processing (described later), is compatible with the television standard of image display.

Der Bildfeldspiegel 44 ist vorzugsweise ein katadioptrischer Spiegel, dessen Rückseite 44′ reflektiert. Wie in der oben erwähnten Patentanmeldung 78 31 352 verbindet dieser Bildfeldspiegel einerseits die Austrittspupille des Objektivs 41 mit der Eintrittspupille 61 des Analysators und andererseits die Bildebene des Objektivs 41 mit der analysierten Zeile 57-58. Die Pupille 61 ist virtuell. Im Normalfeld liegt sie genau auf der Trommelfläche 46. Auf diese Weise definiert sie einen vom Festpunkt 49 zur Linse 51 und danach zum Detektor 14 gehenden festen Strahl. Somit ist der auf den Detektor 14 fallende Strahl 37 fest. Das Gesichtsfeld des Detektors ist minimal, und die Nachweisempfindlichkeit des Detektors wird optimiert. Im verkleinerten Feld ist die Eintrittspupille des Analysators immer noch 61. Sie ist immer noch virtuell, wie in Fig. 6 gezeigt. Die äußersten Strahlen des Bündels 62 und 63, die nach Reflexion auf den Bildfeldspiegel 44 vom Ende 59 der analysierten Zeile 13 ausgehen, gehen zur Pupille 61, da der Bildfeldspiegel unverändert bleibt. Nach Reflexion auf der Fläche 24 der Trommel 47 scheinen diese Strahlen vom Bildpunkt 50 des Detektors 14 zu kommen. Man erkennt, daß die Drehung der Trommel das Strahlenbündel 65, 66 innerhalb des Strahlenbündels 65, 67 verschiebbar ist. Wenn man die verschiedenen Konstruktionsparameter zweckmäßig wählt, kann man erreichen, daß das Feld auf dem Bild des Detektors in beiden Konfigurationen gleich ist. Im Normalfeld ist das konvergierende Strahlenbündel auf den Detektor fest, während es im verkleinerten Feld beweglich, jedoch immer im zuvor erwähnten Strahlenbündel eingeschlossen ist. The field mirror 44 is preferably a catadioptric mirror, the back 44 'reflects. As in the above-mentioned patent application 78 31 352, this image field mirror on the one hand connects the exit pupil of the objective 41 with the entrance pupil 61 of the analyzer and on the other hand connects the image plane of the objective 41 with the analyzed line 57-58 . The pupil 61 is virtual. In the normal field, it lies exactly on the drum surface 46 . In this way, it defines a fixed beam going from fixed point 49 to lens 51 and then to detector 14 . The beam 37 falling on the detector 14 is thus fixed. The field of view of the detector is minimal and the detection sensitivity of the detector is optimized. In the reduced field, the entrance pupil of the analyzer is still 61 . It is still virtual, as shown in Fig. 6. The outermost rays of the bundle 62 and 63 , which emanate from the end 59 of the analyzed line 13 after reflection on the image field mirror 44 , go to the pupil 61 since the image field mirror remains unchanged. After reflection on the surface 24 of the drum 47 , these rays appear to come from the image point 50 of the detector 14 . It can be seen that the rotation of the drum, the beam 65 , 66 is displaceable within the beam 65 , 67 . If you choose the various design parameters appropriately, you can achieve that the field on the image of the detector is the same in both configurations. In the normal field, the converging beam is fixed on the detector, while it is movable in the reduced field, but is always included in the beam mentioned above.

Die Amplitude des Rasteranalysenspiegels 42 wird im Verhältnis der Längen der analysierten Zeilen 57-58 und 59-60 so vermindert, daß das gleiche Bildformat beibehalten wird, wenn man vom Normalfeld auf das verkleinerte Feld übergeht. Die Amplitude des Bildfeldspiegels 44 wird genauso vermindert wie die des Spiegels 42. Diese beiden Spiegel sind z. B. mechanisch miteinander verbunden. Die Drehbewegung des Bildfeldspiegels ist herkömmlicherweise dazu bestimmt, die Verbindung zwischen der Austrittspupille des Objektivs und der Eintrittspupille 61 des Analysators in Rasterrichtung herzustellen. Tatsächlich macht die Bewegung des Rasterspiegels 42 das in Reflexion auf dem Spiegel 42 betrachtete Bild der Austrittspupille des Objektivs 41 beweglich.The amplitude of the raster analysis mirror 42 is reduced in the ratio of the lengths of the analyzed lines 57-58 and 59-60 in such a way that the same image format is maintained if one changes from the normal field to the reduced field. The amplitude of the image field mirror 44 is reduced in the same way as that of the mirror 42 . These two mirrors are e.g. B. mechanically connected. The rotational movement of the image field mirror is conventionally intended to establish the connection between the exit pupil of the objective and the entry pupil 61 of the analyzer in the raster direction. In fact, makes the movement of the scanning mirror 42 in the observed reflection on the mirror 42 image the exit pupil of the objective lens 41 movable.

Die Anzahl der pro Sekunde abgetasteten analysierten Zeilen ist im verkleinerten Feld geringer als im Normalfeld. Da jede Fläche der Trommeln 46 oder 47 eine analysierte Zeile abtastet, ist die Anzahl der abgetasteten Zeilen der Anzahl der Trommelflächen proportional, wenn diese sich mit gleicher Geschwindigkeit drehen. Es ist natürlich praktisch, die Trommeldrehzahl bei Wechsel des Bildfeldes nicht zu ändern. Es ist auch zweckmäßig, für beide Trommeln eine gemeinsame Drehachse zu haben. Nun ist aufgrund der Wahl der Flächen der Trommeln 46 und 47 die Anzahl der Punkte pro Zeile im verkleinerten Feld geringer als im Normalfeld. Dies hat zur Folge, daß das Bild im verkleinerten Feld weniger analysierte Zeilen enthalten muß, wenn man das Verhältnis der Anzahl der Zeilen zur Anzahl der Punkte pro Zeile bei gleichem Bildformat beibehalten will. Dies bedeutet, daß man, wenn die Trommeln 46 und 47 die gleiche Drehzahl haben, im verkleinerten Feld eine größere Anzahl Bildpunkte pro Sekunde analysieren muß, welche vom Fernsehstandard nicht mehr verarbeitet werden. The number of analyzed lines scanned per second is smaller in the reduced field than in the normal field. Because each surface of the drums 46 or 47 scans an analyzed line, the number of lines scanned is proportional to the number of drum surfaces when they rotate at the same speed. It is of course practical not to change the drum speed when changing the image field. It is also useful to have a common axis of rotation for both drums. Now, due to the choice of the areas of the drums 46 and 47, the number of points per line in the reduced field is less than in the normal field. The result of this is that the image in the reduced field must contain fewer lines analyzed if the ratio of the number of lines to the number of dots per line is to be maintained with the same image format. This means that if the drums 46 and 47 have the same speed, a larger number of pixels per second must be analyzed in the reduced field, which are no longer processed by the television standard.

Um den Fernsehstandard bei der Anzeige beizubehalten, schlägt die Erfindung vor, die verschiedenen analysierten Bilder in einem einzigen Bildspeicher zu speichern, in welchem Punkt für Punkt die Summe sämtlicher während eines Fernsehrasters analysierten Bilder gespeichert wird, und dann diesen Speicherinhalt im Fernsehstandard abzurufen. Die Erfindung schlägt gleichfalls vor, einen Mehrfachstandardfernsehmonitor zu verwenden, dessen Abtastcharakteristik mit der Analysencharakteristik in jedem Feld verknüpft ist. In diesem Falle erfolgt die Aufsummierung der jedem Punkt entsprechenden Informationen dank der Remanenz der Fernsehröhre und des Auges des Beobachters. Es ist vorteilhaft, das verkleinerte Bild mit denselben Abmessungen wie das Normalbild wiederzugeben. Tatsächlich wirkt sich die Übertragungsfunktionsmodulation des Fernsehmonitors auf die Reichweite einer Thermokamera aus. Aufgrund der Vergrößerung des Bildes auf dem Monitor wirkt sich der Einfluß dieser Übertragungsfunktionsmodulation weniger stark aus. Die Anzeige des verkleinerten Bilds auf dem Fernsehmonitor mit gleichen Abmessungen wie das Normalbild macht es erforderlich, jeden Punkt und jede Zeile mehrfach wiederzugeben. Zum Speichern im Bildspeicher sieht die Erfindung mehrere Varianten vor.To maintain the television standard when viewing, the invention proposes the various analyzed Save images in a single image memory, in which point by point the sum of all images analyzed during a television grid is saved, and then this memory content in the television standard. The invention strikes also before, a multi-standard television monitor to use, the scanning characteristic with the Analysis characteristics in each field is linked. In this case, everyone is added up Point appropriate information thanks to the remanence the television tube and the eye of the observer. It it is advantageous to use the reduced image with the same Play dimensions like the normal picture. Indeed affects the transfer function modulation of the television monitor on the range of one Thermal camera off. Due to the enlargement of the Image on the monitor affects the influence of this Transfer function modulation less pronounced. The display of the reduced image on the television monitor with the same dimensions as the normal picture requires every point and every line play multiple times. For storing in the image memory the invention provides several variants.

Eine erste Variante wird unter Bezug auf Fig. 8 beschrieben. Auf der Ordinate eines rechtwinkligen Koordinatensystems ist die Abtastamplitude R des Rasterspiegels als Funktion der in der Abszisse angegebenen Zeit aufgetragen. Im Normalfeld ändert sich diese Amplitude entsprechend einer Folge identischer linearer Sägezähne wie 81. Im verkleinerten Feld ist die Rasteranalysenfrequenz erhöht und die Amplitude so verkleinert, daß diese sich entsprechend einer Reihe linearer Sägezähne wie 82 von kürzerer Dauer als 81 ändert. Die Erhöhung der Frequenz und die Verminderung der Amplitude werden so gewählt, daß das Verhältnis der Anzahl der Zeilen zur Anzahl der Punkte pro Zeile im verkleinerten Feld dasselbe ist wie im Normalfeld. Bei der Darstellung des verkleinerten Feldes bringt man dieselbe Zeile mehrere Male zur Anzeige, um die gleiche Anzahl Zeilen auf dem Fernsehmonitor zu erhalten.A first variant is described with reference to FIG. 8. The scanning amplitude R of the raster mirror is plotted on the ordinate of a right-angled coordinate system as a function of the time specified in the abscissa. In the normal field, this amplitude changes according to a sequence of identical linear saw teeth as 81 . In the reduced field, the raster analysis frequency is increased and the amplitude is reduced so that it changes in accordance with a series of linear saw teeth such as 82 of shorter duration than 81 . The increase in frequency and the decrease in amplitude are chosen so that the ratio of the number of lines to the number of points per line in the reduced field is the same as in the normal field. When displaying the reduced field, the same line is displayed several times in order to display the same number of lines on the television monitor.

Gemäß einer zweiten Variante erhöht man auch die Rasterabtastfrequenz und vermindert ihre Amplitude wie zuvor, wobei die Dauer des Sägezahnes 81 immer noch ein Vielfaches derjenigen des Zahnes 82 ist; die Frequenzerhöhung und die Amplitudenverminderung werden jedoch so gewählt, daß im Normalfeld und im verkleinerten Feld die gleiche Anzahl Zeilen beibehalten wird. Die Darstellung des verkleinerten Feldes ist einfacher, da man nicht, wie bei der ersten Variante dieselbe Zeile mehrere Male zur Anzeige bringen muß, der Bildspeicher muß jedoch eine größere Kapazität haben.According to a second variant, the raster scanning frequency is also increased and its amplitude is reduced as before, the duration of the sawtooth 81 still being a multiple of that of the tooth 82 ; however, the frequency increase and the amplitude decrease are chosen so that the same number of lines is maintained in the normal field and in the reduced field. The representation of the reduced field is easier, since you do not have to display the same line several times as in the first variant, but the image memory must have a larger capacity.

Gemäß einer dritten Variante ändert man die Rasterfrequenz nicht, man verringert jedoch die Rasterabtastamplitude wie zuvor. Nun läßt man in aufeinanderfolgende Zeilen dieselbe Zeile des Bildes analysieren und durch Speicherung in einem Bildspeicher die Summe bilden. Eine erste Ausführungsart dieser Variante wird unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben. In dieser Fig. 9 stellt der Sägezahn 81 wie in Fig. 8 die Rasterabtastamplitude R im Normalfeld als Funktion der Zeit dar. Im verkleinerten Feld wird die Amplitude dieser Rasterabtastung durch die Treppenstufenreihe 91 dargestellt, wobei bei jedem Schritt n Zeilen abgetastet werden. Eine zweite Ausführungsart dieser dritten Variante besteht darin, eine lineare Rasterabtastung beizubehalten, jedoch eine Trommel 47 zu bauen, bei der n aufeinanderfolgende Flächen um einen kleinen Winkel verschieden zur gemeinsamen Rotationsachse geneigt sind, so daß die n einander entsprechenden Zeilen eine einzige Zeile im Objektabstand analysieren. Die Anzahl der Flächen der Trommel 47 muß also ein Vielfaches von n sein; andererseits muß die Registrierung im Speicher mit der Stellung der Trommel so synchronisiert werden, daß die Summe der derselben Zeile im Objektabstand entsprechenden Zeilen gebildet wird.According to a third variant, the raster frequency is not changed, but the raster scanning amplitude is reduced as before. Now let the same line of the picture be analyzed in successive lines and form the sum by storing it in an image memory. A first embodiment of this variant is described with reference to FIG. 9. In FIG. 9, the sawtooth 81 represents the raster scanning amplitude R in the normal field as a function of time, as in FIG. 8. The amplitude of this raster scanning is represented by the row of stairs 91 in the reduced field, n lines being scanned in each step. A second embodiment of this third variant is to maintain a linear raster scan, but to build a drum 47 in which n successive surfaces are inclined by a small angle different from the common axis of rotation, so that the n corresponding lines analyze a single line at the object distance . The number of surfaces of the drum 47 must therefore be a multiple of n; on the other hand, the registration in the memory must be synchronized with the position of the drum so that the sum of the lines corresponding to the same line in the object spacing is formed.

In der nachstehenden Tabelle werden die Kennwerte der wichtigsten Eigenschaften der als Beispiel in den Fig. 4, 5 und 6 dargestellten Ausführungsart des Abtastgerätes für das Normalfeld und das verkleinerte Feld verglichen, wobei dieselben Abkürzungen verwendet werden wie bei den Gleichungen für NET_D und NET_p.The table below compares the characteristic values of the most important properties of the embodiment of the scanning device for the normal field and the reduced field shown as an example in FIGS. 4, 5 and 6, the same abbreviations being used as for the equations for NET _D and NET _p .

Fig. 7 stellt eine Variante dar, in welcher die Sichtbarmachung über Luminiszenzdioden erfolgt. Diese schematische Darstellung unterscheidet sich von der schematischen Darstellung der Fig. 4 durch ein Objektiv 41, das im Bereich sichtbarer Wellenlängen arbeitet und dessen Bildebene gleich derjenigen des bei der Analysenwellenlänge arbeitenden Objektivs 41 oder von dieser verschieden ist. Eine dichroitische Platte 78 reflektiert z. B. die Analysenwellenlänge und läßt die Darstellungswellenlänge durch (oder umgekehrt). Dasselbe gilt für die Platte 79. Die Luminiszenzdioden 14′ haben die gleiche Anordnung wie der Detektor 14 und sind symmetrisch zu 79 angeordnet, wobei jeder Detektor mit der homologen Luminiszenzdiode durch eine nicht dargestellte elektrische Verstärkerkette verbunden ist. Die Analysen- und Darstellungsstrahlen fallen auf dem gesamten optischen Weg im Analysator zwischen den dichoitischen Platten 78 und 79 zusammen. Sämtliche Fehler bei der Ausführung, der Synchronisation der Abtastungen oder durch störende Schwingungen werden automatisch kompensiert, und das wiedergewonnene Bild ist mit dem analysierten Bild genau identisch. Es ist offensichtlich, daß dieses optische System nur dann funktionieren kann, wenn das System für die beiden Analysen- und Darstellungswellenlängen achromatisiert ist. Es ist vorteilhaft, anstelle von Linsen, die in Fig. 7 zur Vereinfachung der Darstellung eingezeichnet sind, Spiegelsysteme zu verwenden. Fig. 7 illustrates a variant in which the visualization is via luminescence diodes. This schematic illustration differs from the schematic illustration of FIG. 4 by an objective 41 which operates in the range of visible wavelengths and whose image plane is the same as or different from that of the objective 41 operating at the analysis wavelength. A dichroic plate 78 reflects e.g. B. the analysis wavelength and lets the display wavelength through (or vice versa). The same applies to plate 79 . The luminous diodes 14 'have the same arrangement as the detector 14 and are arranged symmetrically to 79 , each detector being connected to the homologous luminous diode by an electrical amplifier chain, not shown. The analysis and display beams coincide along the entire optical path in the analyzer between the dichoic plates 78 and 79 . Any errors in the execution, the synchronization of the scans or by disturbing vibrations are automatically compensated for, and the recovered image is exactly identical to the analyzed image. It is obvious that this optical system can only function if the system is achromatized for the two analysis and display wavelengths. It is advantageous to use mirror systems instead of lenses, which are shown in FIG. 7 to simplify the illustration.

Die Sichtbarmachung kann entweder direkt mit bloßem Auge oder durch eine vergrößernde oder nicht vergrößernde Fernrohrbrille hinter dem Objektiv 41′ erfolgen oder über eine hinter dem Objektiv 41′ angeordnete Fernsehkamera.The visualization can be done either directly with the naked eye or through magnifying or non-magnifying telescope glasses behind the lens 41 'or via a television camera arranged behind the lens 41 '.

In beiden Fällen kann das Analysensystem nach irgendeinem beliebigen Standard arbeiten, der in keiner Beziehung zum Fernsehstandard zu stehen braucht. Der Übergang vom Normalfeld auf das verkleinerte Feld bereitet bei der Darstellung keinerlei Schwierigkeiten. Die Aufsummierung der Bilder erfolgt entweder durch das Auge oder über die Vidikonröhre einer Fernsehkamera.In both cases, the analysis system can be based on any any standard work in any Needs to be related to the television standard. The Transition from the normal field to the reduced field no difficulties with the display. The pictures are summed up either by the eye or through the vidicon tube of a television camera.

Claims

1. Arrangement for two-dimensional optomechanical scanning of at least two overlapping visual fields of different dimensions, one of which is normal, the other called reduced, and for displaying the visual fields mentioned, which in the order of the propagation of light from the visual field from a lens system, one in the converging beam between the lens and its plane arranged plane reflector, which can be pivoted about an axis parallel to its reflecting surface to scan the field in the mentioned plane of the lens in a first, called raster, direction, a field mirror, a system for Scanning of the field in the image plane of the lens in a, called, second direction, which is perpendicular to the raster direction by means of a rotating drum with reflecting facets, a system for transmitting the image from the detector, a fixed detector with one or m Ehrere elements, a system for visualizing the infrared image comprises, the field mirror is movable about an axis parallel to the axis of the raster scanning mirror and deflects the beam to the line scanning system and on the one hand the exit pupil of the lens with the entrance pupil of the line scanning system and on the other hand the image plane of the lens with the analyzed Connecting lines, the rotating drum of the line scanning system being arranged in the converging beam in the image transmission system from the detector and the image of the detector analyzing a line of the field on each reflecting surface of the rotating drum, characterized in that

- there is only one lens that works with the same aperture in the normal field and in the reduced field,
the raster analysis system for the normal field and the reduced field has the same raster scanning mirror with a larger or smaller tilt amplitude for the normal field or the reduced field in connection with the larger or smaller tilt amplitude of the image field mirror,
- the line scanning system for each of the fields uses a different drum, different in shape and (or) position relative to the image of the detector by the transmission system, the axes of rotation of which are parallel to one another, and devices which enable the drums to be exchanged with one another, the lines analyzed in the normal field and in the reduced field the same radius of curvature but different lengths.
the transmission of the image from the detector comprises two beam paths each assigned to a field, the beam paths mentioned being able to comprise common elements and non-common elements, and devices which enable the non-common elements to be exchanged for one another,
- The detector is equipped with an identical field of view for the normal field and the reduced field, the beam converging on the detector being fixed in the normal field, while the beam converging on the detector is movable in the reduced field and enclosed in the above beam.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that

- The optical image transmission paths of the detector coincide.
- And that the drum of the line analysis system is immutable from one field to another and has a position for each of the fields, which are adjusted by shifting parallel to the vertical of the image of the detector on the axis of rotation of the drum, the distances d of said image to this Axis for these positions are greater than -R / 2 and correspond to one and the same value of the radius of curvature of the analyzed line in the image plane of the lens.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the radius r of the analyzed line has a value close to that the minimum dependence on distance d and that the amplitude of the reduced facial feather is continuously variable, the shift the axis of rotation continuously and in a constant direction and the aforementioned displacement of a distance d corresponds to that of the positive belonging to the normal field Value off decreases.

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the line scanning drum have different shapes, wherein the larger number belongs to the reduced field reflective facets, the two drums have one have a common axis of rotation, the two optical Image transmission paths do not coincide and the distance d the image of the detector for the aforementioned transmission of the Positive for the normal field and the reduced field or is negative.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the drums rotate at the same speed, their respective radii and the magnifications of the two optical image transmission paths in relation to each other like this are dimensioned so that the image of the detector on the analyzed line in the reduced field is smaller than in Normal field, and that the frame speed in the Level of the detector in the normal field and in the reduced field is equal to.

6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the number of surfaces belonging to each of the drums is selected so that the analyzed line is reduced Field contains fewer analysis points than in Normal field and that the analysis efficiency is so high as possible.

7. Arrangement according to claims 5 and 6, characterized in that the tilt amplitudes of the raster or Image field mirror for the normal field and the reduced one Field to each other in relation to the lengths of the analyzed Lines stand for these fields, so that the transition the same image format from one field to the other is maintained.

8. Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized characterized that the facilities for visualization a multi-standard television monitor include, the scanning characteristics with those analysis in the normal field or reduced Field match.

9. Arrangement according to one of claims 5 to 7, characterized characterized in that the visualization devices the image of the field of view a single standard television monitor include, its sampling characteristics are those of the analysis in the normal field, the Images in the normal field directly on the mentioned monitor can be played back while the images are scaled down Field whose number per second is greater than in the normal field, before the display on the TV monitor be stored in a single memory in which Point by point the sum of the analyzed images during the time of a raster scan of the monitor is formed, and the aforementioned memory according to the sample characteristics the monitor is queried.

10. Arrangement according to claim 9, characterized in that the raster analysis frequency and the sampling amplitude are selected in the reduced field so that the Ratio of the number of lines to the number of points per line is the same as in the normal field and that after Storage in memory when displayed on the Monitor the same line several times for display is brought to the same number of lines on the To have a monitor like the normal field.

11. Arrangement according to claim 9, characterized in that the raster analysis frequency and the sampling amplitude are selected in the reduced field so that in reduced field the same number of lines as in Normal field remains and after that Storage in memory when each line is displayed is shown once.

2. Arrangement according to claim 9, characterized in that the raster analysis frequency in the reduced field is the same as in the normal field and that the raster scan amplitude is scaled down and gradually changes so that the line analyzer is the same n times Image line analyzed.

13. Arrangement according to claim 9, characterized in that the raster analysis frequency in the reduced field is the same as in the normal field that the Raster scanning amplitude in the reduced field becomes linear depending on the time as in the normal field changes, but so that in the normal field n successive Surfaces of the drum different by one are inclined at a small angle to the axis of rotation, so that the n corresponding lines in the image spacing and analyze the same line, the number of Area of the drum is a multiple of n, and that Devices that synchronize the recording in the Allow memory with the position of the drum so that the sum of the same row corresponding to the object distance Lines are formed are provided.

14. Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that at the entrance between the analysis lens and the grid mirror a first dichroic plate is whose normal is an angle with the optical axis of the device and which forms the analysis beam on the mentioned grid mirror reflected and at the exit a second dichroic plate on the detector side, which reflects the analysis beam to the detector, the mentioned second dichroic plate an angle with the optical axis of the device. a luminescent diode or a luminescent diode mosaic that is symmetrical to the Detector in one or more elements related to the second dichroic plate arranged and through that signal controlled by the detector is controlled, as well as a Contains lens for visualization related to the first dichroic plate symmetrical to the analysis lens is arranged at the entrance of the device, the first and second dichroic plates mentioned the analysis wavelength reflected and for the wavelength of that of the Diode emitted light is permeable.

15. The arrangement according to claim 14, characterized in that the positions of the lenses for analysis and reproduction are interchanged, as are those of detector and Diode, and that the dichroic plates for the analysis wavelength are transparent and the one emitted by the diode Reflect wavelength.