DE4292011C2 - Thermische Bilderfassungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine thermische Bilderfassungsvorrichtung mit einer aus einer Vielzahl von pyroelektrischen eindimensional in einer Linie angeordneten thermischen Erfassungselementen bestehenden Erfassungs­ elementmatrix.

Eine solche Vorrichtung kann insbesondere der Erfassung von Strahlungstemperaturen und der Erfassung der Bewegung eines menschlichen Körpers durch ein thermisches Bild der Temperaturverteilung eines Wohnraumes in einem Haus und der Erfassung der Bewegung eines menschlichen Körpers dienen.

Es wurden Quanten-Infrarotstrahlungs-Sensoren und thermische Infrarotstrahlungs-Sensoren als Systeme zur berührungslosen Messung einer Temperatur verwendet. Der Quanten-Infrarotstrahlungs-Sensor weist eine hohe Empfindlichkeit und ein schnelles Ansprechvermögen auf. Er benötigt jedoch Kühlung (in einem Ausmaß von -200°C), so daß er nicht für den allgemeinen Gebrauch geeignet ist. Auf der anderen Seite wurde der thermische Infrarotstrahlungs-Sensor, obwohl er eine relativ niedrige Empfindlichkeit und ein langsames Ansprechvermögen besitzt, auf dem Markt der allgemeinen Gebrauchsgegenstände in der Praxis verwendet, da eine Kühlung unnötig ist.

Pyroelektrische Infrarotstrahlungs-Sensoren, welche den pyro­ elektrischen Effekt ausnutzen, werden häufig in den thermi­ schen Infrarotstrahlungs-Sensoren verwendet. Fig. 1 zeigt deren Aufbau. Die in der Fig. 1(a) schematisch dargestellte pyroelektrische Infrarotstrahlungs-Sensoreinheit dient der Erfassung eines menschlichen Körpers. Sie umfaßt einen pyroelektrischen Infrarotstrahlungs-Sensor 1 und eine Fresnel-Linse 2, welche einen Polyethylen-Harz verwendet. Die Fresnel-Linse 2 ist hergestellt, um eine Licht­ verteilungscharakteristik im Sichtwinkel zu erhalten.

Der pyroelektrische Infrarotstrahlungs-Sensor 1 besitzt eine Differenzänderungs-Ausgangscharakteristik. Er erzeugt nur dann ein Ausgangssignal, wenn sich eine einfallende Temperatur ändert. Wenn sich ein menschlicher Körper vor der Vorderseite des pyroelektrischen Infrarotstrahlungs-Sensors vorbeibewegt, wird ein Eingangssignal dem pyroelektrischen Infrarotstrahlungssensor 1 zugeführt, welches eine solche zeitliche Änderung zeigt, daß eine Strahlungstemperatur eines menschlichen Körpers erscheint, verschwindet, erscheint, und verschwindet, . . . Daher wird ein Ausgangs­ signal des pyroelektrischen Infrarotstrahlungs-Sensors 1 phasengleich mit dieser zeitlichen Änderung ausgegeben.

Darüber hinaus wurde ein System vorgeschlagen, bei dem pyroelektrischen Infrarotstrahlungs-Sensoren zweidimensional anordnet werden, um ein zweidimensionales thermisches Bild zu erhalten.

Obwohl der Stand der Technik, der in Fig. 1 gezeigt ist, die Anwesenheit des menschlichen Körpers erfassen kann, ist es nicht möglich, eine Position und die Temperaturverteilung zu messen. Darüber hinaus besteht bei einem System, in welchem die pyroelektrischen Infrarotstrahlungs-Sensoren zweidimen­ sional angeordnet sind, das Problem, daß seine Systemstruk­ tur kompliziert werden kann.

Bei einem System, welches durch ein Verfahren strukturiert ist, bei dem eine Matrix von pyroelektrischen thermischen Erfassungselementen abgetastet wird, welche eindimensional in einer Linie angeordnet sind, wird überdies der Umfang groß, da das optische System den ganzen Bereich des Abtastgebietes überdecken sollte, wenn dieses extern vorgese­ hen ist. Auch wenn der gesamte Abtastbereich überdeckt wird, tritt darüber hinaus das Problem auf, daß sich keine über das gesamte Sichtfeld gleichförmigen Empfindlichkeiten ergeben, da es hinsichtlich der optischen Achse zu Abweichungen kommt.

Eine thermische Bilderfassungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist in der DE 35 20 936 A1 beschrieben. Diese bekannte Vorrichtung ist offensichtlich mit einer nicht drehbaren, stationären Sensoranordnung versehen.

Ein aus der Druckschrift Z: Elektronik, 1976, Heft 1, S. 14 und 16, bekanntes Wärmebildgerät weist ebenfalls wiederum eine stationäre Detektorzeile auf, wobei zur Durchführung einer jeweiligen Abtastung zwischen der stationären Detektorzeile und der Optik ein Abtaster vorgesehen ist. Dieser Abtaster lenkt das von der Optik kommende Licht um, um es zu verschiedenen Bereichen der Detektorzeile weiterzuleiten. Bei diesem bekannten Wärmebildgerät handelt es sich nicht um eine pyroelektrische Bilderfassungsvorrichtung. Es werden vielmehr Halbleiterdetektoren verwendet, die beispielsweise aus den Halbleitern Indiumantimonid, Kadmium-Quecksilber-Telurid oder Bleizinn-Telurid bestehen, die alle eine Bandlücke im Infrarotbereich besitzen.

Eine aus der US 4 121 459 bekannte Vorrichtung zur Erfassung von Temperaturprofilen umfaßt eine Mehrzahl von radio­ metrischen Sensoren mit individuellen Sichtfeldern. Hierbei sind den Sensoren zu dem betreffenden optischen System gehörende Linsen zugeordnet.

Bei einem aus der DE 36 16 374 A1 bekannten, mehrere Sensoren umfassenden Pyrodetektor ist ein optisches System mit einem spährischen bis sphärisch-parabolischen Spiegel vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine thermische Bilder­ fassungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einerseits einen äußerst einfachen und kompakten Aufbau besitzt und entsprechend kostengünstig herstellbar ist und andererseits die Abtastung eines insbesondere auch größeren Bereichs ermöglicht, der zudem möglichst auch frei einstellbar sein soll.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Erfassungselementmatrix zur Bilderfassung um eine Drehachse drehbar angeordnet ist, welche parallel zu oder um einen vorbestimmten Winkel geneigt zu der Linie verläuft, in der die thermischen Erfassungselemente angeordnet sind.

Somit kann ein zweidimensionales Bild erzeugt werden, indem eine Vielzahl von pyroelektrischen, thermischen Erfassungs­ matrizen verwendet wird, welche eindimensional in einer linearen Achse angeordnet sind, und indem eine Drehachse, die parallel zu der linearen Achse ist, oder eine um einen vorbestimmten Winkel geneigte Drehachse vorgesehen ist, wobei die pyroelektrische, thermische Erfassungs­ elementmatrix um die Drehachse gedreht wird.

Es können eine Temperaturverteilung innerhalb eines Erfassungsbereichs und eine Position, Bewegung und dergleichen eines menschlichen Körpers erfaßt werden, indem ein thermisches Bild mit einer relativ einfachen Struktur dadurch erfaßt wird, daß eine pyroelektrische, thermische Erfassungselementmatrix, welche eindimensional angeordnet ist, gedreht wird.

Ein zweidimensionales Bild kann erzeugt werden durch eine Vielzahl von pyroelektrischen, thermischen Erfassungs­ elementmatrizen, welche eindimensional in einer linearen Achse angeordnet sind, ein optisches System, welches mit den pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementmatrizen vereinigt ist, und eine Drehachse parallel zu der linearen Achse oder eine um einen vorbestimmten Winkel geneigte Drehachse, wobei die pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementmatrizen und das optische System um die Drehachse gedreht werden.

Man erhält ein zweidimensionales, thermisches Bilder­ fassungssystem mit einer kompakten und einfachen Struktur durch Verdichten eines optischen Systems, indem eine pyroelektrische, thermische Erfassungselementmatrix, welche eindimensional in einer Linie angeordnet ist, und das optische System als Einheit gedreht werden.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Aus­ führungsformen der erfindungsgemäßen thermischen Bilderfassungsvorrichtung angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben, wobei in der Fig. 1 zum Vergleich zunächst eine pyroelektrische Infrarotstrahlungs-Einheit gemäß dem Stand der Technik gezeigt ist, während in den restlichen Fig. 2 bis 12 mögliche Ausführungsformen der thermischen Bilderfassungsvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt sind. In dieser Zeichnung zeigen somit:

Fig. 1(a) und (b) eine strukturelle Darstellung einer pyroelektrischen Infrarotstrahlungs-Einheit zur Erfassung eines menschlichen Körpers nach dem Stand der Technik,

Fig. 2(a) und (b) eine strukturelle Darstellung einer Ausführungsform der thermischen Bilderfassungseinrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 3(a) und (b) eine erläuternde Darstellung zur Veranschaulichung eines Mechanismus zur Erzeugung eines thermischen Bildes,

Fig. 4 eine strukturelle Darstellung einer Ausführung, bei der eine Linse der transparenten Art verwendet wird,

Fig. 5 eine strukturelle Darstellung einer Ausführung, bei der eine Linse der reflektierenden Art verwendet wird,

Fig. 6 eine schematische, strukturelle Darstellung einer Ausführung, welche eine Struktur zeigt, bei der eine pyroelektrische, thermische Erfassungselementmatrix mit einer Linse zu einer Einheit zusammengefaßt ist,

Fig. 7 eine Vorderansicht von einer optischen Achse aus, welche eine Positionsbeziehung zwischen einer nicht-kreisförmigen Linse und der pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementmatrix zeigt,

Fig. 8 eine schematische, strukturelle Darstellung einer zweidimensionalen, thermischen Abbildungsvorrichtung, bei welcher ein Zerhacker der stationären Art mit Gitterform verwendet wird,

Fig. 9 eine schematische, strukturelle Darstellung einer zweidimensionalen, thermischen Abbildungsvorrichtung, bei welcher ein Zerhacker der drehbaren Art verwendet wird,

Fig. 10 eine schematische, strukturelle Darstellung einer zweidimensionalen, thermischen Abbildungsvorrichtung, wobei ein Zerhacker der stationärer Art zwischen der pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementmatrix und einer Linse angeordnet ist,

Fig. 11 eine schematische, strukturelle Darstellung einer zweidimensionalen, thermischen Abbildungsvorrichtung, wobei ein beweglicher Zerhacker an einer Drehachse der pyroelektrischen thermischen Erfassungselementmatrix und eines optischen Systems befestigt ist, und

Fig. 12 eine schematische, strukturelle Darstellung, welche eine Beziehung zwischen einem Sichtbereich der pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementmatrix und einem Bewegungsbereich des Zerhackers in dem System zeigt, wobei der Bewegungsbereich des Zerhackers begrenzt ist.

Im folgenden werden Ausführungsformen dieser Erfindung gemäß der Fig. 2 bis 5 beschrieben.

Fig. 2 zeigt eine strukturelle Darstellung einer Ausführungsform der thermischen Bilder­ fassungsvorrichtung, gemäß der Erfindung.

In Fig. 2 sind pyroelektrische, thermische Erfassungselemente 3a bis 3e (im weiteren als Element bezeichnet), eine pyroelektrische, thermische Erfassungsele­ mentmatrix 4 und eine Drehachse 5 zu erkennen. Fig. 2(a) zeigt einen Fall, bei dem die Drehachse 5 parallel zu der pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementmatrix 4 verläuft, und Fig. 2(b) zeigt einen Fall, bei dem die Drehachse 5 gegenüber der pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementmatrix 4 um eine vorbestimmten Winkel θ geneigt ist. Der Winkel θ ist in Übereinstimmung mit einer internen Struktur einer eingebauten Vorrichtung und einem Erfassungssichtwinkel gewählt.

Nachfolgend wird ein Mechanismus zum Erhalten eines thermi­ schen Bildes mit der pyroelektrischen, thermischen Erfas­ sungselementmatrix 4 unter Verwendung von Fig. 3 beschrie­ ben. Fig. 3(a) zeigt einen dreidimensionalen Sichtwinkel eines thermischen Bildes, welches erfaßt werden soll, und Fig. 3(b) zeigt ein thermisches Erfassungsbild.

Die pyroelektrische, thermische Erfassungselementmatrix 4 um­ faßt fünf Elemente. Der vertikale Sichtwinkel ist in fünf Winkel geteilt, welche den jeweiligen fünf Elementen zugeord­ net sind.

Ein horizontaler Sichtwinkel der pyroelektrischen, thermi­ schen Erfassungselementmatrix 4 ist als enger Winkel ausge­ bildet und wird fortlaufend mit der Drehung der Drehachse 5 bewegt. Eine Messung der Temperaturen durch die pyroelektri­ sche, thermische Erfassungselementmatrix 4 bei jeder aufein­ anderfolgenden Bewegung liefert ein zweidimensionales Bild, wie es in Fig. 3(b) gezeigt ist.

Hier ist es wirkungsvoll, daß ein Erfassungsintervall des thermischen Bildes durch die Rotation ungefähr gleich oder weniger als eine Sekunde ist, um eine Position und Bewegung eines menschlichen Körpers, der erfaßt werden soll, inner­ halb eines dreidimensionalen Sichtwinkels zu erfassen, weil allgemein gesagt wird, daß eine Bewegung eines menschlichen Körpers im Bereich von 1 bis 2 Hz liegt.

Darüber hinaus besteht der pyroelektrische Infrarotstrah­ lungs-Sensor, welcher allgemein verwendet wird, aus einem sogenannten massiven Typ (bulk type), der einen gesinterten Körper eines pyroelektrischen Dickfilms verwendet. Der mas­ sive Typ (bulk type) hat das Problem, daß sein Ansprechver­ mögen langsam ist, da seine thermische Zeitkonstante nicht klein gemacht werden kann. Daher ist es möglich, durch Ver­ wendung eines pyroelektrischen Dünnfilms, welcher aus PbTiO₃ etc. hergestellt ist, die Ansprechzeit auf 1/10 der Ansprech­ zeit eines massiven Typs (bulk type) zu verringern. Die Ver­ wendung pyroelektrischer, thermischer Erfassungselemente, welche diese pyroelektrischen Dünnfilme verwenden, liefert eine Verringerung der Ansprechzeit für die Erfassung der Bewegung eines menschlichen Körpers mit einer hohen Genauig­ keit. Weiterhin ist es möglich, das Element durch die Verwen­ dung eines pyroelektrischen Dünnfilms weiter zu verkleinern.

Darüber hinaus ist es, wenn eine Temperaturverteilung eines Wohnraumes oder dergleichen und die Bewegung eines menschli­ chen Körpers erfaßt werden, allgemein ein relativ üblicher Fall, daß der Sichtwinkel eines Erfassungsraums in der hori­ zontalen Richtung breiter ist als der in der vertikalen Rich­ tung. In diesem Fall können die Sichtwinkel der pyroelektri­ schen, thermischen Erfassungselementmatrix 4 durch Setzen der Drehrichtung in die horizontale Richtung klein sein, so daß die Anzahl der Elemente geringer wird oder deren Genauig­ keit verbessert wird.

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 Ausführungsformen einer thermischen Bilderfassungsvorrich­ tung, welche optische Systeme verwendet, beschrieben.

Fig. 4 zeigt den Fall, wo eine Linse 7 der reflektierenden Art verwendet wird. Fig. 5 zeigt den Fall, wo eine Linse 6 der transparenten Art verwendet wird. In jedem der Fälle ist ein System des optischen Systems für die pyroelektrische, thermische Erfassungselementmatrix 4 vorgesehen. Jeder der geteilten Winkel ist jedem der Elemente 3a bis 3e zugeord­ net. Das System ist miniaturisiert und Sichtwinkel, welche den jeweiligen Elementen zugeordnet sind, können leicht erhalten werden, da die Anzahl des optischen Systems eins ist.

Es ist leicht, das optische System mit einer kleinen Abmes­ sung zu entwerfen, indem eine Linse 6 der transparenten Art, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, verwendet wird. Darüber hinaus ist es möglich, ein Subminiatur-System herzustellen, indem der pyroelektrische Dünnfilm für die Elemente einge­ setzt wird, wie oben erwähnt ist.

Obwohl im Fall der Linse 6 der transparenten Art ein transpa­ rentes Material für Infrarotstrahlung beträchtlich begrenzt ist, liefert darüber hinaus die Verwendung der Linse 7 der reflektierenden Art, welche in Fig. 4 gezeigt ist, das opti­ sche System leicht und mit niedrigen Kosten, da ein Infrarotstrahlung reflektierendes Material mit einem Alu­ miniumüberzug oder dergleichen erhalten werden kann.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 11 eine zweidimensionale, thermische Bilderfassungsvorrichtung beschrieben, wobei ein optisches System mit einer pyroelek­ trischen, thermischen Erfassungselementmatrix vereinigt ist.

In Fig. 6 sind eine pyroelektrische, thermische Er­ fassungsmatrix 15 und pyroelektrische thermische Erfassungselemente 15a bis 15e zu erkennen. Zudem ist eine Anordnung 17 zur Vereinigung der pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementmatrix 15 mit einer Linse 16 vorgesehen. Die pyroelektrische, thermische Erfassungs­ elementmatrix 15 ist in einer optischen Achse 30 der Linse 16 angeordnet.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer nicht-kreisförmigen Linse 16a, wobei eine nicht-kreisförmige Linse 16a erhalten wird durch teilweises Beschneiden einer kreisförmigen Linse, d. h., Fig. 7 zeigt eine Posi­ tionsbeziehung zwischen der nicht-kreisförmigen Linse 16a und der pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementmatrix 15, von der Vorderseite aus der Richtung der optischen Achse gesehen. Die nicht- kreisförmige Linse 16a, welche eine Abmessung hat, die notwendig ist, um den Sichtwinkel der pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementmatrix 15 zu überdecken, ist vor der pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementma­ trix 15 angeordnet. Dieses System ist ähnlich zu dem System, das in Fig. 6 gezeigt ist, indem sie durch eine nicht gezeigte Anordnung zur Vereinigung der pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementmatrix 15 mit der Linse 16 befestigt werden. Die gestrichelte Linie zeigt einen Umriß, wenn eine kreisförmige Linse verwendet wird.

Fig. 8 zeigt einen Zerhacker 20a, der außerhalb der pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementmatrix 15 und der Linse 16 fixiert ist und eine Gitterform aufweist. Die Linse weist die optische Achse 30 auf.

Gemäß Fig. 9 ist ein drehbarer Zerhacker 20b vorgesehen, der außerhalb der pyroelektrischen, thermischen Erfassungsele­ mentmatrix 15 und der Linse 16 angeordnet ist. Eine Drehachse 31 des Zerhackers ist außerhalb der pyro­ elektrischen, thermischen Erfassungselementmatrix 15 und der Linse 16 fixiert.

Fig. 10 zeigt einen stationären Zerhacker 20a, der zwischen der pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementmatrix 15 und der Linse 16 angeordnet ist.

In Fig. 11 ist eine Drehachse 31 des drehbaren Zerhackers 20b an einer Drehachse 18 der pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementmatrix 15 und der Linse 16 befestigt.

In Fig. 12 ist ein Fenster 25 zu erkennen, welches ein Sichtfeld einer pyroelektrischen, thermischen Erfassungs­ elementmatrix 15 definiert. Ein beweglicher Zerhacker 20d dient dem Öffnen und Schließen des Fensters 25. Sie sind an einer nicht dargestellten Anordnung zur Verbindung der pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementmatrix 15 mit der Linse 16 befestigt.

Drehungen der gesamten Anordnungen, welche in den Fig. 6 und 7 gezeigt sind, um die Drehachse 18 liefern zweidimensio­ nale thermische Bilder.

In Fig. 8 veranlaßt die Drehung der Anordnung 17 zur Vereini­ gung der pyroelektrischen, thermischen Erfassungselement­ matrix 15 mit der Linse 16 ihr Sichtfeld, den stationären Zerhacker 20a abzutasten, so daß ein Differenzausgangssignal erzeugt wird.

Überdies dreht sich in Fig. 9 der Zerhacker 20b mit einer genügenden Drehgeschwindigkeit unabhängig von der Drehge­ schwindigkeit der Drehachse 18.

In Fig. 10 werden die pyroelektrische, thermische Erfassungs­ elementmatrix 15 und die Linse 16 als Einheit rotiert, wobei der stationäre Zerhacker 20a zwischen die pyroelektrische, thermische Erfassungselementmatrix 15 und die Linse 16 einge­ setzt ist.

In Fig. 11 bewirkt der Zerhacker 20b das Zerhacken, wobei er um die Drehachse 18 zusammen mit der pyroelektrischen, ther­ mischen Erfassungselementmatrix 15 und der Linse 16 gedreht wird.

In Fig. 12 öffnet und schließt der Zerhacker 20d das Fenster 25 durch seine Hin- und Herbewegung.

Die Erfassung mit einer gleichförmigen Empfindlichkeit über das Sichtfeld wird durch die Vereinigung der pyroelektri­ schen, thermischen Erfassungselementmatrix 15 mit der Linse 16, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist, erhalten, weil sich die örtliche Beziehung zwischen der Linse 16 und der pyroelektri­ schen, thermischen Erfassungselementmatrix 15 während des Ab­ tastens nicht ändert, so daß es keine Abweichung von der optischen Achse 30 gibt. Das ganze System kann weiter miniatu­ risiert werden als ein System ohne Vereinigung, weil die Linse 16 klein gemacht ist.

Darüber hinaus kann das System miniaturisiert werden, indem die Linse 16a nicht-kreisförmig gemacht wird, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, um die Größe der Linse 16a zu verringern.

Ferner kann das thermische Bild über eine lange Zeitdauer stabil gehalten werden, indem der Raum zwischen der pyroelek­ trischen, thermischen Erfassungselementmatrix 15 und der Lin­ se 16, wie in Fig. 6 gezeigt, versiegelt wird, weil diese Versiegelung Schmutz aufgrund von Staub oder Rauch in der Luft reduzieren kann.

Darüber hinaus kann das zweidimensionale Bild mit einem ein­ fachen System erhalten werden, welches den Drehmechanismus mit dem Zentrum der Drehachse 18 umfaßt, durch den Zerhacker 20a, welcher außerhalb der pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementmatrix 15a und der Linse 16 fixiert ist, wie es in Fig. 8 gezeigt ist.

Darüber hinaus kann das zweidimensionale, thermische Bild ohne einen toten Winkel dadurch erhalten werden, daß der drehbare Zerhacker 20b außerhalb der pyroelektrischen, ther­ mischen Erfassungselementmatrix 15 und der Linse 16 angeord­ net ist, wie es in Fig. 9 gezeigt ist, und mit einer ausrei­ chenden Drehgeschwindigkeit gedreht wird.

Überdies kann der Zerhacker 20a mit einer Anordnung, wie sie in Fig. 10 gezeigt ist, miniaturisiert werden, weil an der Position des Zerhackers 20a das Sichtfeld der pyroelektri­ schen, thermischen Erfassungselementmatrix 15 klein gehalten bzw. durch eine kleine Blende begrenzt ist.

Ferner kann der Zerhacker 20b durch das System miniaturi­ siert werden, in welchem der bewegbare Zerhacker 20b mit der pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementmatrix und dem optischen System gedreht wird, wie es in Fig. 11 gezeigt ist, so daß das gesamte System miniaturisiert ist.

Darüber hinaus kann der bewegbare Zerhacker 20d durch Begren­ zung des Bewegungsbereiches des beweglichen Zerhackers 20d innerhalb des Sichtfeldes, welches der pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementmatrix 15 zugeordnet ist, minia­ turisiert werden.

In Fig. 9 wird der drehbare Zerhacker 20b als bewegbarer Zer­ hacker verwendet. Ein ähnlicher Effekt kann jedoch mit dem bewegbaren Zerhacker 20a, der eine Gitterform, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist, besitzt, oder mit dem öffnenden und schließenden Zerhacker 20d aus Fig. 12 erreicht werden.

Überdies kann in Fig. 10 ein ähnlicher Effekt mit einem be­ wegbaren Zerhacker anstelle eines stationären Zerhackers 20a erhalten werden.

Darüber hinaus kann anstelle mit dem drehbaren Zerhacker 20b ein ähnlicher Effekt mit einem Zerhacker erhalten werden, welcher ein Verfahren verwendet, bei dem ein Gitter-Zer­ hacker einer Translationsbewegung ausgesetzt ist, oder dadurch, daß der öffnende und schließende Zerhacker, wie in Fig. 11 gezeigt ist, an der Drehachse der pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementmatrix und des optischen Systems befestigt ist.

Mit der beschriebenen erfindungsgemäßen thermischen Bilderfassungsvorrichtung kann ein thermisches Bild mit einer relativ einfachen Systemstruktur durch Drehen der eindimensional angeordneten, pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementmatrix erfaßt werden.

Darüber hinaus kann die Position und Bewegung eines menschli­ chen Körpers mit einer hohen Genauigkeit erfaßt werden, in­ dem das Erfassungsintervall des thermischen Bildes durch Drehung innerhalb ungefähr einer Sekunde gesetzt wird.

Weiterhin liefert die Verwendung einer pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementmatrix, welche den pyroelektri­ schen Dünnfilm verwendet, die Verbesserung im Ansprechvermö­ gen auf das thermische Bild und die Miniaturisierung des Systems.

Überdies trägt eine Einstellung der Rotation in horizontale Richtung allgemein zu einer Miniaturisierung des Systems oder zu einer Verbesserung der Genauigkeit bei.

Überdies liefert das Setzen der Anzahl der optischen Systeme zu eins eine Miniaturisierung des Systems und eine Verbesse­ rung in der Genauigkeit der Sichtwinkel, welche den jeweili­ gen Elementen zugeordnet sind.

Die Verwendung der Linse der transparenten Art liefert eine Miniaturisierung des optischen Systems.

Überdies liefert die Linse der reflektierende Art des opti­ schen Systems eine Anordnung, die einfach und kostengünstig aufgebaut ist.

Darüber hinaus wird gemäß der Vorrichtung die Erfassung mit einer gleichförmigen Empfindlichkeit über den Sichtwinkel durch ein System erhalten, bei dem die pyroelektrische, thermische Erfassungselementmatrix und das optische System als Einheit gedreht werden, weil sich die Positionsbeziehung zwischen dem optischen System und der pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementmatrix während des Abtastens nicht ändert, so daß keine Abweichung der optischen Achse existiert. Das optische System kann miniaturisiert werden, so daß das gesamte System miniaturisiert werden kann.

Ferner kann das System durch die Verwendung einer nicht- kreisförmigen Linse für das optische System weiter miniaturi­ siert werden.

Ferner wird die Abnahme der Erfassungsempfindlichkeit auf­ grund von Schmutz durch Staub oder Rauch oder dergleichen in der Luft durch die Anordnung reduziert, bei welcher der Raum zwischen der pyroelektrischen, thermischen Erfassungselement­ matrix und der Linse versiegelt ist.

Überdies kann der Aufbau des Zerhackerteils durch die Verwen­ dung eines stationären Zerhackers einfach sein.

Darüber hinaus kann ein erhaltener toter Winkel des zweidi­ mensionalen, thermischen Bildes durch die Verwendung eines beweglichen Zerhackers beseitigt werden.

Darüber hinaus kann ein Zerhacker miniaturisiert werden, in­ dem der Zerhacker zwischen der pyroelektrischen Erfassungs­ elementmatrix und dem optischen System angeordnet wird, weil der Zerhacker nur einen Sichtwinkel überdecken sollte, der von der Linse begrenzt wird.

Weiterhin kann der Zerhacker miniaturisiert werden, indem der bewegbare Zerhacker mit der pyroelektrischen, thermi­ schen Erfassungselementmatrix und dem optischen System ge­ dreht wird, so daß das System miniaturisiert werden kann.

Ferner kann der Zerhacker miniaturisiert werden, indem der Bewegungsbereich des bewegbaren Zerhackers innerhalb des Sichtfeldes, welches der pyroelektrischen, thermischen Erfas­ sungselementmatrix zugeordnet ist, begrenzt wird, so daß das gesamte System miniaturisiert werden kann.

Claims (15)

1. Thermische Bilderfassungsvorrichtung mit einer aus einer Vielzahl von pyroelektrischen eindimensional in einer Linie angeordneten thermischen Erfassungselementen be­ stehenden Erfassungselementmatrix, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungselementmatrix zur Bilderfassung um ei­ ne Drehachse drehbar angeordnet ist, welche parallel zu oder um einen vorbestimmten Winkel geneigt zu der Linie verläuft, in der die thermischen Erfassungselemente an­ geordnet sind.

2. Thermische Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Intervall zur Erfassung eines thermischen Bildes durch Drehung gleich oder kleiner einer Sekunde ist.

3. Thermische Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pyroelektrische, thermische Erfassungselementma­ trix pyroelektrische Dünnfilme umfaßt.

4. Thermische Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung der Drehachse horizontal ist.

5. Thermische Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches System vorgesehen ist, das jeweils den Erfassungselementen der pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementmatrix unabhängige Sichtwinkel zuord­ net.

6. Thermische Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System transparent ist.

7. Thermische Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System reflektierend ist.

8. Thermische Bilderfassungsvorrichtung nach einem der An­ sprüche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System mit der Erfassungselementmatrix vereinigt ist.

9. Thermische Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System eine nicht-kreisförmige Linse umfaßt.

10. Thermische Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung den Raum zwischen der pyroelektri­ schen, thermischen Erfassungselementmatrix und dem opti­ schen System umschließt.

11. Thermische Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zerhacker außerhalb der pyroelektrischen thermi­ schen Erfassungselementmatrix und des optischen Systems befestigt ist.

12. Thermische Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der pyroelektrischen thermischen Erfas­ sungselementmatrix und des optischen Systems ein ver­ schiebbarer Zerhacker vorgesehen ist.

13. Thermische Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zerhacker zwischen der pyroelektrischen thermi­ schen Erfassungselementmatrix und dem optischen System vorgesehen ist.

14. Thermische Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der verschiebbare Zerhacker an der Drehachse der Er­ fassungselementmatrix befestigt ist.

15. Thermische Bilderfassungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsbereich des verschiebbaren Zerhackers innerhalb des Sichtfeldes, welches der pyroelektrischen, thermischen Erfassungselementmatrix zugeordnet ist, be­ grenzt ist.