DE3435064A1 - Fotoelektrischer empfaenger mit lokaler helligkeitsadaption - Google Patents
Fotoelektrischer empfaenger mit lokaler helligkeitsadaptionInfo
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Description
Patentabteilung
24.09.84,
Fotoelektrischer Empfänger mit lokaler Helligkeitsadaption
Die Erfindung betrifft einen fotoelektrischen Empfänger
für ein Bildaufnahmegerät, insbesondere für ein Wärmebildgerät mit lokaler Helligkeitsadaption sowie ein
Verfahren zur lokalen Helligkeitsadaption.
Aus der "Frankfurter Allgemeinen Zeitung" vom 18.06.75,
Nr. 137 ist auf Seite 1 der Rubrik "Natur und Wissenschaft" eine Einrichtung und ein Verfahren zur lokalen
Helligkeitsadaption für Fernsehaufzeichnungen bekannt. Zu diesem Zweck wird die Bildaufnahme mit zwei Kameras
gemacht, die das Bild synchron abtasten. Die eine der beiden Kameras ist unscharf eingestellt, so daß deren
Signal der mittleren Helligkeit eines kleinen Scheibchens aus der Umgebung des eigentlichen Bildpunktes
entspricht. In einem speziellen, nicht weiter beschriebenen Gerät werden die Signale der beiden Kameras elektronisch
verglichen, so daß die Helligkeitsskala Punkt für Punkt den jeweiligen Beleuchtungsverhältnissen angepaßt
wird. Der Kontrast zwischen zwei benachbarten Bildelementen bleibt damit unverändert erhalten, jedoch
lassen sich beispielsweise die dunklen Partien einer Szene auf diese Weise gegenüber den hellbeleuchteten
hervorheben und deutlicher sichtbar machen. Insgesamt wird also eine Dynamikerhöhung bei der Bildaufnahme
erreicht.
Da dieses Verfahren zwei komplette Bildaufnahmegeräte
(hier: TV- Kameras) benötigt, ist es entsprechend kostspielig. Noch aufwendiger würde das Verfahren für
Wärmebildgeräte, deren Detektoren eigene Kühleinrichtungen benötigen.
MBB
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen fotoelektrischen Empfänger für ein Bildaufnahmegerät, insbesondere
ein Wärmebildgerät mit lokaler Helligkeitsadaption zu schaffen, welches mit erheblich geringerem apparativen
Aufwand auskommt. Diese Aufgabe wird durch einen, nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1
ausgebildeten fotoelektrischen Empfänger sowie durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Patentanspruchs 6 gelöst.
Der fotoelektrische Empfänger bzw. das Verfahren zur lokalen Helligkeitsadaption benötigt nur eine Empfangsoptik und im Falle eines Wärmebildgerätes auch nur eine
Kühleinrichtung, da die ersten und zweiten Detektorelemente im gleichen Kühlgefäß angeordnet sein können.
Weiterhin ist es möglich, die sonst mit erheblichem elektronischen Rechenaufwand verbundenen, sog.
Neighbourhood- Operationen zur Bildverbesserung auf einfache optische Weise zu realisieren, indem das
zweite Detektoreleraent mit einer strahlungsundurchlässigen
oder teildurchlässigen Maske oder Blende versehen ißt, mittels welcher die Strahlungsempfindlichkeit der
Detektorfläche lokal veränderbar ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren teilweise schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Es zeigen:
Fig. 1 einen fotoelektrischem Empfänger mit einer Schaltung zur lokalen Helligkeitsdaption;
Fig. 2 eine Zeile von ersten Detektorelementen mit
symmetrisch zum Mittelpunkt angeordnetem ^ zweiten Detektorelement;
/s
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Fig. 3 eine Zeile erster Detektorelemente mit in Abtastrichtung davor angeordnetem zweiten
Detektorelement;
Fig. 4 ein Array aus ersten Detektorelementen mit in
Abtastrichtung davor angeordnetem großflächigen
zweiten Detektorelement.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich in der Bildebene einer nicht dargestellten
Eingangsoptik mit einer an sich bekannten und ebenfalls nicht dargestellten Scaneinrichtung nebeneinander
ein erstes Detektorelement 1 sowie ein in Abtastrichtung davor angeordnetes zweites Detektorelement 2,
welche in dem gleichen interessierenden Spektralbereich empfindlich sind und im folgenden jeweils kurz "Detektor"
genannt werden. Für die Aufnahme von Infrarotstrahlung können die beiden entsprechend ausgebildeten
Detektoren im gleichen Kühlgefäß nebeneinander angeordnet sein. Der erste Detektor 1 dient zur punktweisen
Abtastung des Bildes und ist zur Erzeugung hochaufgelöster Bilder möglichst klein. Der zweite Detektor 2
soll vornehmlich die Umgebung des vom Detektor 1 er-
faßten Bildpunktes integral erfassen. Die Signale des Detektors 2 werden in einem Vorverstärker 3 verstärkt
und dienen - ggf. zeitverzögert - zur Steuerung des Verstärkungsfaktors eines Videoverstärkers 4, der die
Signale des Detektorelementes 1 verstärkt. Am Ausgang des Videoverstärkers 4 liegen dann die zur Darstellung
oder ggf. Weiterverarbeitung verwendbaren Videosignale an. Die Steuerung des Verstärkungsfaktors geschieht im
Sinne einer lokalen Helligkeitsadaption derart, daß beispielsweise bei einer hellen Umgebung eines Bildpunktes,
also bei entsprechend hohem Signal des Detek-
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tors 2, die Verstärkung des Signales des Detektors 1 verringert wird und umgekehrt. Die Charakteristik, mit
der der Verstärkungsfaktor verändert wird, hängt vom Vorverstärker bzw. vom Videoverstärker ab und kann
beispielsweise linear, exponentiell oder in einer anderen geeigneten Weise erfolgen.
Aus Methoden zur Bildverbesserung mittels sog. Neighbourhood-Operationen ist es bekannt, beispielsweise
die nähere Umgebung eines Bildpunktes anders zu bewerten als weiter entfernt liegende Bereiche. Dies
kann sehr einfach dadurch realisiert werden, daß der Detektor 2 auf seiner Detektorfläche eine Maske 2.1
aufweist, welche lokal unterschiedliche Transparenzen
für die zu empfangende Strahlung aufweist. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel sollen die Ecken des quadratischen Detektors eine andere Transparenz als der
Mittenbereich aufweisen. Andere, z.B. konzentrische Anordnungen sind auf die gleiche Art und Weise realisierbar.
Anstelle der Maske mit fester Gestaltung der lokalen Transparenzunterschiede kann vor dem Detektor
auch eine, beispielsweise matrixförmig ausgebildete,
Flüssigkristallblende angeordnet sein, deren Matrixelemente elektrisch auf Transmission bzw. Absorption um-
schaltbar sind.
Fig. 2 zeigt eine Zeile von ersten Detektorelementen zur Bildabtastung, wobei symmetrisch zum Mittelpunkt
der Zeile ein zweites Detektorelement 2 zur Helligkeitssteuerung der gesamten Zeile angeordnet ist. Diese
Anordnung kann z.B. dadurch realisiert sein, daß hinter der Empfangsoptik bzw. der Scaneinrichtung ein Strahlenteiler
angeordnet ist, in dessen Ausgangsstrahlengängen symmetrisch zur jeweiligen optischen Achse die
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Detektorzeile und der großflächige zweite Detektor 2 getrennt nebeneinander angeordnet sind.
Eine andere Anordnung einer aus ersten Detektorelementen
1 bestehenden Detektorzeile und einem in Abtastrichtung einer nicht dargestellten Scaneinrichtung
davor angeordneten zweiten Detektorelement 2 ist in Fig. 3 dargestellt. Die aus dem Detektorelement 2
stammenden Steuersignale für die Helligkeitssteuerung der Detektorzeile kämen dann zeitversetzt zu den
zugehörigen Bildsignalen der Detektorzeile. Dies kann bei entsprechend hohen Abtastgeschwindigkeiten und
geringen Abständen zwischen den ersten und zweiten Detektorelementen unerheblich sein; durch Zeitverzögerungsglieder
für die Steuersignale läßt sich jedoch auch hier eine Echtzeitkorrektur für die Helligkeitssteuerung
realisieren.
Eine weitere Anordnung von ersten und zweiten Detektorelementen
ist in Fig. 4 dargestellt. Hierbei bilden die ersten Detektorelemente 1 ein Array aus beispielsweise
5x6 Elementen, welche mittels einer nichtdargestellten
Scaneinrichtung ein Bild abtasten (sog. "Parallel-Seriell-Scan"). Die Detektorelemente 1 des
gesamten Arrays werden durch ein in Abtastrichtung davor angeordnetes zweites Detektorelement 2 in der
unter Fig. 1 beschriebenen Weise gesteuert.
Leerseite
Claims (6)
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Fotoelektrischer Empfänger mit lokaler Helligkeitsadaption
Patentansprüche
(l) Fotoelektrischer Empfänger für ein Bildaufnahmegerät,
insbesondere für ein Wärmebildgerät, mit lokaler Helligkeitsadaption gekennzeichnet
durch mindestens ein erstes Detektorelement (1) zur punktförmigen Abtastung des von einer Empfangsoptik
erzeugten Bildes und durch mindestens ein, einem oder mehreren ersten Detektorelement(en) zugeordnetes zweites
Detektorelement (2) mit größerer strahlungsempfindlicher Fläche zur Erfassung zumindest eines
Teils der Umgebung eines von einem ersten Detektorelement erfaßten Bildpunktes.
2. Fotoelektrischer Empfänger nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch eine Zeile oder ein
Array aus ersten Detektorelementen (1) zur ausschnittsweisen Abtastung eines Bildes ("Parallel-Seriell-Scan")
und durch ein zweites Detektorelement (2) zur Erfassung zumindest eines Teils des von der Zeile oder dem Array
insgesamt erfaßten Bildausschnittes.
3. Fotoelektrischer Empfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das
zweite Detektorelement (2) eine strahlungsundurchlässige Maske oder Blende (2.1) aufweist, mittels welcher
die strahlungsempfindliche Detektorfläche veränderbar
ist.
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Mn/bk
Patentabteilung
4. Fotoelektrischer Empfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Detektorelement (2) zumindest eine Maske oder Blende (2.1) mit vorgegebener Transmission
aufweist, derart, daß die Strahlungsempfindlichkeit der Detektorfläche lokal veränderbar ist.
5. Fotoelektrischer Empfänger nach Anspruch 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet , daß die
Maske oder Blende ein elektrisch steuerbarer Flüssigkristall ist.
6. Verfahren zur lokalen Helligkeitsadaption mit einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet , daß das zweite Detektorelement einen Verstärkungsfaktor bestimmt, mit
welchem die Signale des bzw. der ersten Detektorelementeis) zur Bildung von Videossignalen verstärkt werden.
Priority Applications (4)
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