DE3514743A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zum harmonisieren opto-elektronischer achsen eines waermebildgeraetes - Google Patents
Verfahren und schaltungsanordnung zum harmonisieren opto-elektronischer achsen eines waermebildgeraetesInfo
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Description
-δ" 35Η7Α3
Beschreibung
Verfahren und Schaltungsanordnung zum Harmonisieren opto-elektronischer Achsen eines Wärmebildgerätes
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Harmonisieren der
opto-elektronischen Achsen eines Wärmebildgerätes nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie auf eine Schaltungsanordnung zur Durchführung
des Verfahrens.
Ein solches Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung sind der DE-OS 33 29 590 zu entnehmen. Ferner sind aus der DE-PS 30 48 809
und der DE-OS 31 04 318 Verfahren und Geräteanordnungen bekannt, bei denen ein Wärmebildgerät mit einem Lasersender so gekoppelt ist, daß
das Wärmebildgerät als Empfangskanal für den Lasersender verwendet
wird. ·
Schließlich enthält die EP 0 057 304 eine aus einem Tagsichtkanal,
einem Restlichtverstärker und einem Laserentfernungsmesser bestehende
periskopische Gerätekombination. Die einzelnen Gerätebaugruppen sind
hierbei zueinander parallel angeordnet und empfangen die einfallende Strahlung über einen ihnen gemeinsamen rotierenden Spiegel. Laserentfernungsmesser
und Hauptzielmarke befinden sich innerhalb'des Tagsichtkanals, wobei letztere zum Zweck der Achsharmonisierung in den
als Nachtkanal vorgesehenen Restlichtverstärker eingespiegelt werden
kann.
Bei diesen Geräten und Gerätekombinationen können zwar opto-elektronische
Achsen auf ein als Bezug dienendes Fadenkreuz ausgerichtet werden. Sie dienen damit Justage- und-unmittelbaren Ziel vorgängen.
Es fehlt ihnen aber eine weiterführende Möglichkeit, die vollzogene Harmonisierung auch als zeit- und lagegerechte Kennung noch für nach-
- geordnete Steuer- oder Riehtvorgänge auszunutzen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an sich bekannte Ziel verfahren
und entsprechende Geräte dahingehend zu verbessern, daß ihre harmonisierten opto-elektronischen Achsen auch noch für eine elektronische
Darstellung des Zieles bzw. seines Wärmebildes in einem bedarfsweise an das Zielgerät anschließbaren weiteren Gerat gespeichert
und ausgewertet werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale
gelöst. Auf diese Weise erhält man ein Signal als Kennung, die der Bezugsachse - in einem Zielgerät dem Fadenkreuz - entspricht
und an deren Steile als Ziellinien-Indikator z.B. für einen rein elektronisch arbeitenden nachgeschalteten Tracker benutzt werden kann.
Ihm kann hiermit die Lage der Achse (Zielachse = Fadenkreuz), die ein Beobachter, z.B. ein Richtschütze, in einem Periskop zum Anvisieren
eines Zieles benutzt, dargestellt werden. Diese Lage wird vom Tracker
zur Ermittlung der Ablage beispielsweise eines Flugkörpers, bezogen
. auf die Achse, verwendet, wobei die Bezugsachse im Tracker als Koordinaten-Null
gespeichert wird.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. 20
Im folgenden werden an Hand einer Zeichnung Ausführungsbeispiele der
Erfindung näher erläutert, wobei die in den einzelnen Figuren einander
entsprechenden Teile dieselben Bezugszeichen aufweisen. Es zeigt
Fig. 1 das erfindungsgemäße Blockschaltbild mit direkter Ansteuerung eines Multiplexer-Kanals,
Fig. 2 das Blockschaltbild gemäß Fig. 1, jedoch mit Ansteuerung des Multiplexer-Kanals über den ihm vorgeschalteten
Detektorkanal und
Fig. 3a die einzelnen zur Harmonisierung der opto-elek-
tronischen Achsen erforderlichen Verfahrensschritte.
Das Wärmebildgerät 1 der Fig. 1 besteht aus einer IR-Optik 2 zum
Empfang der IR-Strahlung 3, die über die Abtasteinheit 4, das De-
tektorobjektiv 5 auf den Detektor 6 geführt wird. Nach optoelektronischer
Umwandlung werden die Detektorsignale über einen Verstärker 7, 8 der Leuchtdioden-Reihenanordnung 9 zugeführt und von
hier über den Wärmebild-Kanal 14, der sich aus dem Kollimatorobjektiv
10, der Wiedergabeseite des in der Abtasteinheit 4 vorgesehenen Abtastspiegels 18, der Wiedergabeoptik 11 und den Drehkeilen
17 zusammensetzt, in das Sichtgerät 12 gespiegelt und damit dem Beobachter 13 dargestellt. Das Wärmebildgerät 1 enthält außerdem
den Scan-Positions-Sensor 19, dessen zeichnerisch nicht dargestellte Lichtquelle die Wiedergabeseite des Abtastspiegels anstrahlt. Von
der Wiedergabe reflektierte Strahlung erzeugt auf einem gleichfalls nicht dargestellten Detektor bei Autokollimation ein Triggersignal,
' das zur Auslösung eines Impulses verwendet wird. Insoweit handelt es sich um an sich bekannten Stand der Technik.
15
Parallel zum Wärmebild-Kanal 14 ist der Multiplexer-Kanal (= Abfrage-Kanal)
15 vorgesehen, der sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus den beiden in Reihe geschalteten Einheiten 15' und 15" zusammensetzt.
Er dient der elektronischen Darstellung des Wärmebildes. Für einen solchen elektronischen Kanal ist es erforderlich, die momentane
horizontale Lage des Abtastspiegels 18 zu sensieren und in Form vonelektrischan
Signalen bereitzustellen, um die zeitgleiche Zuordnung der elektronischen Bilddarstellung, das heißt das zeitsynchrone Abfragen
(= Multiplexen) der Detektorsignale, für den anzuschließenden Tracker
16 zu gewährleisten, wozu man sich des Scan-Positions-Sensors 19 bedient.
Die in Signal-Durchlaufrichtung erste Einheit 15' wird über einen getrennten
Eingang von dem Prozessor 21 gesteuert, der seinerseits über das Harmonisierungsfunktionen besitzende Bediengerät 20 betätigbar
ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht auch der Verstärker 7, 8 aus zwei Einheiten, nämlich 7 und 8, von denen die Verstärkereinheit
8 mit einem Treiber ausgerüstet ist, der die Reihenanordnung 9 mit z.B. 120 Leuchtdioden synchron zu den Detektorsignalen ansteuert.
Das Signal der Leuchtdioden gelangt über den einleitend beschriebenen Wärmebildkanal 14 auf das aus einem Periskop bestehende
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Sichtgerät 12. Zwischen die beiden Verstärkereinheiten 7 und 8 ist
der Eingang der Multiplexereinheit 15' gekoppelt. Bei einem anderen
als dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Einkopplung der Einheit 15' zwischen den Detektor 6 und den Verstärker 7 erfolgen
und die Anzahl der Leuchtdioden sowie der Verstärker- und Multiplexereinheiten
auch größer oder kleiner sein, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen wurde.
Wärmebild-Kanal 14 und Multiplexer-Kanal 15 arbeiten gleichzeitig.
Das Periskop 12 enthält u.a. ein Fadenkreuz 22, auf das nun die
beiden Achsen 14 und 15 gemäß Fig. 3a bis 3d harmonisiert werden: Hierzu wird das Tagbild gemäß Fig. 3a eines Ziels 23 in Fadenkreuzmitte
gestellt. In der in ihrem äußeren Erscheinungsbild gleichen Fig. 3b wurde auf den Wärmebildkanal 14 umgeschaltet und das durch
die Leuchtdioden-Reihenanordnung 9 dargestellte Bild mittels der Drehkeile
17 auf die Mitte des Fadenkreuzes 22 gestellt. Damit sind Wärmebild-Kanal 14 und Tagkanal harmonisiert. Wie an Hand der Fig.
erläutert, wird nun über das Bediengerät 20 der Prozessor 21 betätigt.
Aus Fig. 3c geht hervor, daß hierbei z.B. zwanzig Leuchtdioden mit je zehn Elementen nach oben und nach unten um das Mittelelement
Nr. 60 - in der laufenden Numerierung der Leuchtdioden zwischen Nr. 50 und Nr. 70 - so getrennt angesteuert werden, daß,
die ausgewählte Leuchtdiode ausgenommen, alle übrigen stromlos, das heißt dunkel geschaltet sind. In der Zeichnung symbolisiert hierbei
ein Karo jeweils eine Leuchtdiode und das mittlere schraffiert
dargestellte die mit Strom versorgte aufleuchtende Diode.
Eine andere Ausführung ist, alle Leuchtdioden über einen Helligkeitsregler dunkel zu regeln, so daß nur die ausgewählten, da getrennt angesteuert,
aufleuchten.
Bei der speziellen Art von Wärmebildgeräten, die mit Zeilenversatz
(z.B. 2:1) arbeiten, wird nach jedem Scan- bzw. Abtastvorgang die
optische Achse der Abtasteinrichtung um die Höhe eines Detektorelements
gekippt. Bei der im vorausgehenden Absatz beschriebenen Auswahl der teuchtdioden kann die von der Abtasteinheit 4 abgeleitete
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Zeilenversatz-Information so benutzt werden, daß mit Hilfe des Zeilenversatzes um die Höhe einer Leuchtdiode versetzt werden kann.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bedeutet dies, daß mit den zwanzig Leuchtdioden vierzig Zeilen ausgewählt werden können.
Geht man nun zu Fig. 3d über, so veranschaulicht dieselbe, daß mit
dem Prozessor 21 (Fig. 1) diejenige Leuchtdiode ausgewählt werden kann, die sich beim Aufleuchten mit dem horizontalen Strich des Fadenkreuzes 22 (vertikale Ausrichtung) deckt. Über das Bediengerät 20
wird der Puls des Scan-Positions-Sensors 19 zum Triggern der Leuchtdiode ausgewählt; er läßt dieselbe aufleuchten, sofern sie sich mit
dem vertikalen Strich des Fadenkreuzes im Periskop 13 deckt. Nach diesen beiden Einstellmaßnahmen leuchtet eine Leuchtdiode exakt in
Fadenkreuzmitte auf, wie dies durch das schraffierte Karo im Mittel
punkt der Fig. 3d angedeutet ist.
Die informations-Nr. (Veftikal-Iriformation) und die horizontale Zeit
des Aufleuchtens (Horizontal-Information).der Leuchtdioden-Reihenanordnung 9 werden gemäß Fig. 1 der Multiplexer-Einheit 15' in Form
einer entsprechenden Spannung aufgeprägt. Dieser Impuls hebt sich aufgrund seiner Amplitude von allen vorliegenden Hintergrund- und
Zielsignalen ab und kann von dem Tracker 16 als Koordinaten-Null
verwendet werden. Der, Tracker hat somit dieselbe Lageinformation des
Fadenkreuzes 22 von Periskop 12 wie der Beobachter 13 und kann so
mit eine Ablageermittlung durchführen.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 unterscheidet sich gegenüber demjenigen von Fig. 1 lediglich dadurch, daß Bediengerät 20 und Prozessor 21 nicht mehr über den Multiplexer-Kanal 15, sondern über den
Teil 4 bis 7 des ausgewählten Detektorkanals, genau zwischen Detektor 6 und Verstärkereinheit 7, die zum Aufleuchten der entsprechenden
Leuchtdiode erforderliche Spannung und damit die über den Multiplexer-Kanal 15 dem Tracker zur Verfügung gestellten Impulse (Spannung) einprägen.
-.11 -
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Bei einem weiteren zeichnerisch nicht dargestellten Ausführungsbeispiel
wäre es auch möglich, daß Bediengerät 20 und Prozessor 21 nach der Verstärkereinheit 7, jedoch vor der Verzweigung zwischen 7 und
8/15 auf den Detektor-Kanal einwirken.
ORIGINAL INSPECTED
Al - Leerseite
Claims (15)
1. Verfahren zum Harmonisieren opto-elektronischer Achsen eines
Wärmebildgerätes, das
a) in Strahleneinfallsrichtung aus einem Detektorkanal mit IR-Optik,
einem zu dieser in Ruhestellung unter 45° angeordneten Abtastspiegel, einem IR-Objektiv und einer Detektor-Reihenanordnung,
besteht,
b) die von der Detektor-Reihenanordnung empfangene Strahlungsenergie
nach optoelektronischer Umwandlung und Verstärkung auf einer entsprechenden Leuchtdioden-Reihenanordnung darstellt,
c) Strahlung der Leuchtdioden-Reihenanordnung über ein Kollimatorobjektiv
auf die Wiedergabeseite des Abtastspiegels und von hier in einen aus.einer Wiedergabeoptik und dem Okular
eines Sichtgerätes bestehenden Wärmebild-Kanal reflektiert und
d) einen sogenannten Scan-Positions-Sensor enthält, dessen Licht quelle zum Sensieren der Lage des Abtastspiegels seine Wieder
gabeseite anstrahlt und die reflektierte Strahlung bei Autokollimation
auf einem eigenen Detektor ein Triggersignal erzeugt,
dadurch gekennzeichnet, daß
e) zur elektronischen Darstellung des Wärmebildes mit der Mög-
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lichkeit des Anschlusses einer Ablageeinheit (Tracker) (16)
parallel zum Wärmebild-Kanal (14) ein Multiplexer-Kanal (15)
betrieben wird,
f) mit einer Harmonisierungsfunktionen besitzenden Baugruppe
(20, 21) die Leuchtdioden-Reihenanordnung (9) und der Multiplexer-Kanal
(15) direkt oder über den Detektorkanal (4 bis 8) angesteuert werden und
g) dem Multiplexer-Kanal (15) die Triggersignale des Scan-Positions-Sensors
(19) zum zeitsynchronen Abfragen der Signale des Detektors (6) eingespeist werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-η
e t , daß für den Wärmebild-Kanal (14) ein Periskop (12) mit ihm unmittelbar im Strahlengang vorgeschalteten Drehkeilen (17) zur
Justierung des Wärmebildes verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet,
daß
a) mit Hilfe des Periskops (12) das Tagbild eines Ziels (23) auf die Mitte des Fadenkreuzes (22) gestellt wird und
b) mit Hilfe der Drehkeile (17) das durch die Leuchtdioden-Reihenanordnung
(9) über den Wärmebild-Kanal (14) dargestellte Wärmebild
auf die Mitte des Fadenkreuzes (22) gestellt wird.
4. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß als Harmonisierungsfunktionen besitzende Baugruppe (20, 21) ein über ein Bediengerät (20) beeinflußbarer
Prozessor (21) verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekenn -
zeichnet, daß die sich beim Aufleuchten mit dem Fadenkreuz
(22) des Periskops (12) deckende Leuchtdiode der Reihenanordnung (9) mittels des Prozessors (21) angewählt wird.
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6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Bediengerät (20) der zum Triggern (= Aufleuchten) der Leuchtioden-Reihenanordnung (9) erforderliche Puls
des Scan-Positiöns-Sensors (19) ausgewählt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeilenauswahl in der Leuchtdioden-Reihenanordnung (9) über das Kippen des Wärmebildgerätes (1) beim Zeilenversatz bewirkt wird und beim Hin- und Rücklauf doppelt angewählt
werden kann (Interlace).
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abtasten einer Zeile die den Abtastspiegel'
(18) enthaltende Einrichtung (4) um die Höhe eines Detektorele
ments gekippt und durch diese Maßnahme in der Ausdehnungsrichtung
der Leuchtdioden-Reihenanordnung (9) ein entsprechend höhenmäßiger Versatz ausgelöst wird.
9. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die laufende Nummer der Leuchtdioden in der' Vertikalen und die Zeit des Aufleuchtens in der
Horizontalen dem Multiplexer-Kanal (15) in Form einer entsprechenden Spannung zugeführt wird und von diesem der Ablageeinheit (16)
als Koordinaten-Nu11 angeboten wird.
10. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der vorausgehenden Ansprüche, unter Verwendung eines Wärmebildgerätes, dessen Strahlungsenergie der Reihe nach durch eine IR-Optik auf einen in Ruhestellung unter 45° angeordneten Abtast-
spiegel, von hier durch ein IR-Objektiv auf eine Detektor-Reihenanordnung und von dieser nach optoelektronischer Umwandlung und
Verstärkung auf eine Leuchtdioden-Reihenanordnung fällt, deren Strahlungsenergie sodann durch ein Kollimatorobjektiv auf die
Wiedergabeseite des Abtastspiegels in das Okular eines Sichtge-
· rätes gelangt, wobei die Lichtquelle eines Scan-Positions-Sensors
.die Wiedergabeseite des Abtastspiegels anstrahlt und die von letzterem reflektierte Strahlung bei Autokollimation ein Trigger-
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signal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem im wesentlichen aus der Wiedergabeseite des Abtastspiegels (18), der Wiedergabeoptik (11) und dem Okular (13) des
Sichtgerätes (12) bestehenden Wärmebild-Kanal (14) ein zur elektronischen Darstellung des Wärmebildes mit der Möglichkeit des
Anschlusses einer Ablageeinheit (16) vorgesehener Multiplexer-Kanal (15) parallel geschaltet ist.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Multiplexer-Kanal (15)
aus zwei in Reihe geschalteten Multiplexer-Einheiten (151 und
15") zusammensetzt, von denen die in Signal-Durchlaufrichtung erste Einheit (151) vom Detektorkanal (4 bis 8) allein oder
zusammen mit dem Prozessor (21) und die in Durchlaufrichtung
zweite Einheit (15") vom Detektorkanal und von dem Scan-Positions-Sensor (19) gespeist wird.
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor (21) über ein Har-
- 20 monisierungsfunktionen besitzendes Bediengerät (20) betätigbar
ist.
13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch g e --. kennzeichnet, daß der Eingang der in Signal-Durch-
- 25 laufrichtung ersten Multipiexer-Einheit (15') zwischen zwei Verstärkereinheiten (7; 8) des Detektorkanals (4 bis 8),gekoppelt
' ist.
14. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, d a -durch gekennzeichnet, daß Bediengerät (20)
und Prozessor (21) nach der in Signal-Durchlaufrichtung ersten
Verstärkereinheit (7), jedoch vor der Verzweigung ihres Ausgangs (8/15), auf den Detektor-Kanal (14) einwirken.
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15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet ,daß Verstärkereinheit 15' oder 15"
mit einem die einzelnen Leuchtdioden der Reihenanordnung (9) synchron zu den Detektorsignalen ansteuernden Treiber ausgerüstet ist.
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