DE3341066A1 - Thermal imager - Google Patents

Abstract

The thermal imager uses a scanning mirror (2) in order to guide incident radiation onto the detector row arrangement (4) which after optoelectronic conversion drives the row arrangement (6) of light-emitting diodes in a time-synchronous fashion; this image is represented via the rear of the scanning mirror on the imaging optics (9). Provided on the reproduction side is a scan position sensor (12) with the light source (12/1) and the detector (12/2) above a beam splitter (12/4) in the image plane of the collimator lens (12/3). Since, on the one hand, the spectral splitter (7) is arranged between the scanning mirror and the row arrangement of light-emitting diodes and, on the other hand, the spectral splitter (8) is arranged between the scanning mirror and the scan position sensor - both splitters reflecting the emission of the light source in the direction of the scanning mirror - the light source can be imaged on the associated detector in the event of a specific mirror setting, something which signifies autocollimation. This detector signal therefore represents a specific mirror setting. It is advantageous that such a sensor can be arranged with respect to the direction of its beam course at any angle differing from 90 DEG relative to the scanning mirror (Fig. 1). <IMAGE>

Description

Beschreibungdescription

Wärmebildgerät (Zusatz zu Patent.... Akz. P 33 29 590.5-22) Die Erfindung bezieht sich auf ein Wärmebildgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Dieses den Gegenstand des Hauptpatents (Patentanmeldung P 33 29 590.5) bildende und an sich durchaus brauchbare Wärmebildgerät enthält einen Scan-Position-Sensor, dessen Strahlengang mit der Ruhelage des Abtastspiegels einen Winkel von 900 einschließt. Aus konstruktiven Gründen eignet sich dieser Winkel jedoch nicht für alle Gerätekonfigurationen. Thermal imaging device (addendum to patent .... Akz. P 33 29 590.5-22) The invention relates to a thermal imaging device according to the preamble of claim 1. This the subject of the main patent (patent application P 33 29 590.5) forming and an A perfectly usable thermal imaging device contains a scan position sensor, its The beam path forms an angle of 900 with the rest position of the scanning mirror. For structural reasons, however, this angle is not suitable for all device configurations.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zu schaffen, bei dem eingangs genannten Gerät einen Scan-Position-Sensor verwenden zu können, dessen Strahlengang mit dem Abtastspiegel einen von 900 wesentlich abweichenden Winkel zuläßt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Während sich bei der Geräteanordnung gemäß dem Hauptpatent im wesentlichen nur der rechte Winkel oder allenfalls ihm unmittelbar benachbarte Winkel etwa von/89 bzw.The object of the invention is to provide a way in which initially mentioned device to be able to use a scan position sensor, its Beam path with the scanning mirror has an angle significantly different from 900 allows. This object is achieved according to the invention by the features in the characterizing part of the claim 1 mentioned features solved. While the device arrangement according to the main patent essentially only the right angle or at most directly adjacent to it Angle from / 89 resp.

910 verwenden lassen, ist mit der erfindungsgemäßen Anordnung praktisch jeder andere Winkel möglich bzw. erfaßt.Let use 910 is convenient with the arrangement of the invention any other angle possible or recorded.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further developments of the invention are the subject of the subclaims.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei die in den einzelnen Figuren einander entsprechenden Teile dieselben Bezugszahlen aufweisen. Es zeigt Fig. 1 die schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Wärmebildgerätes und Fig. 2 die drei charakteristischen Stellungen des in vergrößertem Maßstab für sich herausgezeichneten Abtastspiegels gemäß Fig. 1.In the following the invention is based on an exemplary embodiment explained in more detail, with the parts corresponding to one another in the individual figures have the same reference numbers. It shows Fig. 1 the schematic representation of the thermal imaging device according to the invention and FIG. 2 the three characteristic positions of the scanning mirror drawn out for itself on an enlarged scale according to FIG. 1.

In Fig. 1 ist eine das Prinzip der Wärmebildtechnik benutzende Visiereinrichtung dargestellt, bei der Strahlung in das IR-Teleskop 1 des Gerätes einfällt. Die an dem Teleskop afokal austretende Strahlung wird über den in Ruhestellung unter 450 zum Strahlenverlauf angeordneten Abtastspiegel 2 und das rechtwinkelige IR-Objektiv 3 auf die Detektorreihenanordnung 4 geführt, welche dann - nach optoelektronischer Umwandlung - die zu der Detektorreihenanordnung entsprechend ausgelegte Leuchtdioden-Reihenanordnung 6 zeitsynchron ansteuert.In Fig. 1 is a sighting device using the principle of thermal imaging shown, with the radiation in the IR telescope 1 of the device. The on The radiation emitted afocal from the telescope is below 450 arranged to the beam path scanning mirror 2 and the right-angled IR lens 3 out on the detector array 4, which then - after optoelectronic Conversion - the light-emitting diode row arrangement designed according to the detector row arrangement 6 controls synchronously.

Letztere wird mit der Wiedergabeseite des Abtastspiegels über das Objektiv 5 abgetastet und das Bild über den Spektralteiler 8 dem Betrachter 11 mittels der Abbildungsoptik 9 dargestellt. Auf der Wiedergabeseite des Abtastspiegels ist sodann noch der Scan-Position-Sensor 12 vorhanden, der sich im wesentlichen aus der Lichtquelle 12/1 und dem Detektor 12/2 zusammensetzt, welche über den Strahlteiler 12/4 in der Bildebene der Optik 12/3 angeordnet sind. Mit diesem Sensor läßt sich für den Fall, daß mit dem Abtastspiegel Autokollimation hergestellt wird, ein Triggersignal auslösen. Insofern ist dieses Gerät Gegenstand des Hauptpatents.The latter is connected to the playback side of the scanning mirror via the Objective 5 scanned and the image via the spectral splitter 8 to the viewer 11 by means of the imaging optics 9 shown. On the playback side of the scanning mirror is Then there is also the scan position sensor 12, which is essentially made up of the light source 12/1 and the detector 12/2 composed, which via the beam splitter 12/4 are arranged in the image plane of the optics 12/3. With this sensor you can a trigger signal in the event that the scanning mirror is used to produce autocollimation trigger. In this respect, this device is the subject of the main patent.

In Fig. 2 ist die mit I bezeichnete Nullage des Abtastspiegels 2 mit durchgehender Linienführung für sich und in vergrößertem Maßstab herausgezeichnet. Außerdem sind mit gestrichelter Linienführung noch die beiden Endausschläge II und I-II dargestellt. Zur Ermittlung, z.B. der Null-Lage I, ist das in Fig. 1 zwischen dem Abtastspiegel 2 und der Leuchtdioden-Reihenanordnung 6 angeordnete Objektiv 5 als Kollimator ausgebildet, der die Strahlung über die als Strahlteiler fungierende Planplatte 7 der Rückseite des Abtastspiegels und dem Betrachter 11 zuführt. Die Planplatte reflektiert in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Wellenlänge von 560 nm (grüne Farbe) und transformiert diejenige von 670 nrn (rote Farbe).In FIG. 2, the zero position of the scanning mirror 2 denoted by I is with continuous lines drawn out on their own and on a larger scale. In addition, the two end deflections II and I-II shown. To determine e.g. the zero position I, this is between in Fig. 1 the scanning mirror 2 and the light-emitting diode array 6 arranged objective 5 designed as a collimator, the radiation over the acting as a beam splitter Plane plate 7 of the back of the scanning mirror and the viewer 11 supplies. the In the present exemplary embodiment, the plane plate reflects the wavelength of 560 nm (green color) and transforms that of 670 nm (red color).

Die Lichtquelle 12/1 des Scan-Positon-Sensors 12 besteht z.B. aus einer Leuchtdiode und der Detektor 12/2 aus einem Phototransistor.The light source 12/1 of the scan position sensor 12 consists, for example, of a light emitting diode and the detector 12/2 from a phototransistor.

Der zwischen Leuchtdiode und Phototransistor angeordnete Strahlteiler 12/4 teilt die Energie im Verhältnis 50/50 auf. Beide Elemente arbeiten beispielsweise im Wellenlängenbereich von 560 nm. Der zwischen der Wiedergabeseite des Abtstspiegels 2 und der Abbildungsoptik 9 ange- ordnete Spektralteiler 8 dagegen ist für die von der Leuchtdioden-Reihenanordnung 6 ankommende Strahlung mit der Wellenlänge 670 nm durchlässig, während er die von dem Scan-Position-Sensor 12 kommende Strahlung mit der Wellenlänge von 560 nm reflektiert. In der bereits eingangs beschriebenen Weise gelangt so die Strahlung der Leuchtdioden-Reihenanordnung zum Betrachter 11. Die Strahlung der Lichtquelle 12/1 dagegen gelangt über Strahlteiler 12/4 und Kollimatorobjektiv 12/3 auf den Spektralteiler 8, wird von diesem um 900 reflektiert und gelangt anschließend über die Wiedergabeseite des Abtastspiegels 2 auf die Planplatte 7, von wo aus die Strahlung - jetzt in umgekehrter Reihenfolge - über Abtastspiegel, Spektralteiler, Kollimatorobjektiv und Strahlteiler auf dem Detektor 12/2 abgebildet wird.The beam splitter arranged between the light emitting diode and the phototransistor 12/4 divides the energy in the ratio 50/50. Both elements work, for example in the wavelength range of 560 nm. The one between the display side of the scanning mirror 2 and the imaging optics 9 ordered spectral splitter 8 against it is for the radiation arriving from the light-emitting diode array 6 with the Wavelength 670 nm transmissive, while the one coming from the scan position sensor 12 Radiation with a wavelength of 560 nm is reflected. In the one already described at the beginning In this way, the radiation from the row arrangement of light emitting diodes reaches the viewer 11. The radiation from the light source 12/1, on the other hand, passes through the beam splitter 12/4 and the collimator lens 12/3 on the spectral splitter 8, is reflected by this by 900 and then arrives on the playback side of the scanning mirror 2 on the plane plate 7, from where the Radiation - now in reverse order - via scanning mirror, spectral splitter, Collimator lens and beam splitter is imaged on the detector 12/2.

Bei anderen Ausführungsbeispielen sind für Leuchtdiode, Phototransistor und Spektralteiler selbstverständlich auch andere Wellenlängenbereiche im Rahmen dieser Erfindung denkbar.In other exemplary embodiments, for light emitting diode, phototransistor and spectral splitter, of course, also other wavelength ranges in the frame this invention conceivable.

In der angenommenen Null-Lage I (Fig. 2) des Abtastspiegels 2 wird die durch die Lichtquelle 12/1 ausgesandte Strahlung 15 auf dem Detektor 12/2 abgebildet, das heißt die Autokollimationsbedingung ist erfüllt.In the assumed zero position I (Fig. 2) of the scanning mirror 2 is the radiation 15 emitted by the light source 12/1 is imaged on the detector 12/2, that is, the autocollimation condition is met.

Dieses Detektorsignal repräsentiert somit eine bestimmte Spiegelstellung - im vorliegenden Ausführungsbeispiel Stellung I. Wird dem Detektor eine entsprechend dimensionierte Loch- oder Schlitzblende vorgeschaltet, kann die Spiegelstellung in Winkelsekunden-Genauigkeit sensiert werden. Da sich die Planplatte 7 sowohl in Strahlenverlaufsrichtung als auch quer hierzu verstellen läßt, können auch die Lagen II und III sowie beliebige andere Lagen des Abtastspiegels sensiert werden. - Leerseite -This detector signal thus represents a specific mirror position - In the present embodiment, position I. If the detector is a corresponding dimensioned perforated or slit diaphragm upstream, the mirror position can can be sensed with angular second accuracy. Since the plane plate 7 is both in The direction of the beam path can also be adjusted transversely to this, the layers can also II and III as well as any other positions of the scanning mirror can be sensed. - Blank page -

Claims (5)

Patentansprüche 1. Wärmebildgerät, das a) in Strahleneinfallsrichtung aus einem IR-Teleskop, einem hierzu in Ruhestellung unter 450 angeordneten Abtastspiegel, einem IR-Objektiv und einer Detektorreihenanordnung besteht, b) die von der Detektorreihenanordnung empfangene Strahlungsenergie nach optoelektronischer Umwandlung auf einer entsprechenden Leuchtdioden-Reihenanordnung darstellt, c) die Strahlung der Leuchtdioden-Reihenanordnung über ein Objektiv auf die Wiedergabeseite des Abtastspiegels und von hier über einen Spektralteiler auf ein Okular reflektiert und d) einen Scan-Position-Sensor enthält, dessen Lichtquelle die Wiedergabeseite des Abtastspiegels anstrahlt und auf dessen Detektor die reflektierte Strahlung bei Autokollimation ein Triggersignal erzeugt nach Patent (Akz. P 33 29 590.5-22), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß e) die Strahlung (14) der Leuchtdioden-Reihenanordnung (6) über ein Kollimatorobjektiv (5) und eine als Spektralteiler ausgebildete Planplatte (7) auf die Wiedergabeseite des Abtastspiegels (2) fällt und f) die Lichtquelle (12/1) des Scan-Position-Sensors (12) über den Spektralteiler (8) auf die Planplatte (7) strahlt und von dieser reflektiert über den Spektralteiler (8) auf den Detektor (12/2) des Sensors gelangt.Claims 1. Thermal imaging device that a) in the direction of incidence of rays from an IR telescope, a scanning mirror arranged for this purpose under 450 in the rest position, an IR lens and a detector array, b) that of the detector array received radiation energy after optoelectronic conversion on a corresponding Represents light-emitting diode row arrangement, c) the radiation of the light-emitting diode row arrangement via a lens to the playback side of the scanning mirror and from here via a Spectral splitter reflected onto an eyepiece and d) contains a scan position sensor, whose light source illuminates the display side of the scanning mirror and on its Detector, the reflected radiation generates a trigger signal during autocollimation according to patent (Akz. P 33 29 590.5-22) that e) the radiation (14) of the light-emitting diode array (6) via a collimator lens (5) and a plane plate (7) designed as a spectral splitter on the display side of the scanning mirror (2) falls and f) the light source (12/1) of the scan position sensor (12) radiates via the spectral splitter (8) onto the plane plate (7) and is reflected by it reaches the detector (12/2) of the sensor via the spectral splitter (8). 2. Wärmebildgerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h ne t , daß die Planplatte (7) zum Zweck des Justierens in Strahlenverlaufsrichtung und in Querrichtung hierzu verschiebbar ausgebildet ist.2. Thermal imaging device according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h ne t that the plane plate (7) for the purpose of adjusting in the direction of the beam path and is designed to be displaceable in the transverse direction thereto. 3. Wärmebildgerät nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h gek e n n -z e i c h n e t , daß innerhalb des Scan-Position-Sensors (12) die Lichtquelle (12/1) und der Detektor (12/2) über einen Strahlteiler (12/4) in der Bildebene eines Kollimatorobjektivs (12/3) angeordnet sind.3. Thermal imaging device according to claim 1 and 2, d a d u r c h gek e n n -z e i c h n e t that within the scan position sensor (12) the light source (12/1) and the detector (12/2) via a beam splitter (12/4) in the image plane of a collimator lens (12/3) are arranged. 4. Wärmebildgerät nach einem der vorausgehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h ne t , daß der Scan-Position-Sensor (12) sowohl für den sichtbaren als auch den nahen Infrarotbereich - z.B. die Wellenlänge 900 nm - ausgelegt ist.4. Thermal imaging device according to one of the preceding claims, d a -d u r c h e k e n n n n z e i c h ne t that the scan position sensor (12) for both the visible as well as the near infrared range - e.g. the wavelength 900 nm - is designed. 5. Wärmebildgerät nach einem der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Planplatte (7) und Spektralteiler (8) für die Wellenlänge 560 nm reflektierend und die Wellenlänge 670 nm durchlässig ausgebildet sind.5. Thermal imaging device according to one of the preceding claims 1 to 3, d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that plane plate (7) and spectral splitter (8) Reflective for the wavelength 560 nm and permeable for the wavelength 670 nm are trained.