DE4325530A1

DE4325530A1 - Matrixabbildesystem

Info

Publication number: DE4325530A1
Application number: DE4325530A
Authority: DE
Inventors: Doron Even-Sturles; Micha Oron
Original assignee: State of Israel
Current assignee: State of Israel
Priority date: 1992-07-31
Filing date: 1993-07-30
Publication date: 1994-02-03
Also published as: FR2694429A1; KR940002626A; IL102696A; US5471047A; GB9315618D0; GB2270813B; FR2694429B1; GB2270813A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der stationären (stehenden) Abbildesysteme und Verfahren zum Verbessern der Leistungsfähigkeit solcher Abbildesysteme.

Bei stationären (stehenden) Abbildesystemen wird ein Szenario typischerweise optisch auf einen Matrixdetektor fokussiert, welcher aus einer Vielzahl von Detektorelementen zusammenge setzt ist, die in einer Matrix angeordnet sind. Das Szenario wird auf die Ebene des Matrixdetektors derart fokussiert, daß jedes der Detektorelemente von einem bestimmten Teil des Szenarios bestrahlt wird, und jedes Detektorelement mißt die Menge der Strahlung, die es von demjenigen Teil des Szenarios erhält.

Unterschiedliche Detektorelemente erzeugen im allgemeinen unterschiedliche gemessene Werte für denselben Lichteinfall. Wenn dies unkorrigiert bleibt, gibt dieses Fehlen der Gleich förmigkeit unter den Detektorelementen Anlaß zu einem Fest musterrauschen, das ernsthaft die Leistungsfähigkeit des Systems beeinträchtigen kann. Im Infrarotbereich beispiels weise kann dieses Festmusterrauschen leicht die Bilder mit niedrigem Kontrast verschleiern, die in dem Bereich des Spek trums üblich sind.

Die Standardlösung für dieses Problem ist es, jedes der ein zelnen Elemente in dem Matrixdetektor zu kalibrieren. Ein Kalibrierverfahren des Standes der Technik ist in Fig. 1 gezeigt. Bei diesem Verfahren werden jedem Detektorelement ein bekannter hoher Strahlungswert (H_v) und ein bekannter niedriger Strahlungswert (L_v) aufgegeben, und die gemessenen Werte der Elemente werden aufgezeichnet. Eine "Kalibrierlinie" 15 wird durch die beiden Punkte auf dem Graphen gezogen, und diese Linie wird verwendet, um die gemessenen Werte während des Betreibens des Detektors bei Werten zwischen H_v und L_v in tatsächliche Werte umzuwandeln. Im allgemeinen wird jedes Element eine unterschiedliche Kalibrierkurve haben.

Dieses Verfahren des Standes der Technik erfordert eine sepa rate Kalibrierprozedur, und daher kann es nicht in Echtzeit durchgeführt werden (d. h. während der Detektor das Szenario abbildet). Es ist wünschenswert, die Kalibrierung in Echtzeit auszuführen, da, aufgrund von Drift, die Kalibrierung der Detektorelemente sich mit der Zeit ändert, und eine "Kali brierlinie", die während einer separaten Kalibrierprozedur berechnet worden ist, kann während eines Betreibens des Detek tors schon nicht mehr genau sein. Auch benutzt dieses Verfah ren eine gerade Linie, um das Verhalten des Detektorelementes anzunähern. In der Wirklichkeit jedoch ist das Ansprechen des Detektorelementes nicht linear vom Energiefluß abhängig und ändert sich von Element zu Element. Dieses Verfahren führt daher Ungenauigkeiten in die Kalibrierung für Werte weit entfernt von H_v und L_v ein.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Kalibrierverfah ren zur Verfügung zu stellen, das in Echtzeit arbeitet.

Es ist eine Aufgabe einer Ausführungsform der Erfindung, ein Kalibrierverfahren zur Verfügung zu stellen, das das System auf eine Temperatur, abhängig von dem Szenario, kalibriert.

Es ist eine Aufgabe einer Ausführungsform der Erfindung, die Kalibrierung durchzuführen, wobei 100% Wirkungsgrad der Kälte abschirmung beibehalten werden.

Es ist eine Aufgabe einer Ausführungsform der Erfindung, die Auflösung des Matrixdetektors zu erhöhen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform löst die Erfindung die oben beschriebenen Aufgaben durch Bestimmen, bei einer Teil zeitdauer jedes Bildes, des Wertes, den jedes Detektorelement mißt, wenn es mit Licht mit der mittleren Intensität des Szenarios belichtet wird. Der gemessene Wert jedes Detektor elementes bei jener Lichtintensität stellt einen Punkt auf der Kalibrierkurve dar, bei der der gemessene Wert des Detek torelementes gegen den tatsächlichen Wert aufgetragen ist. Die Differenz zwischen dem tatsächlichen Wert und dem gemessenen Wert an dem Punkt der Kurve wird verwendet, um die gemessenen Werte der Detektorelemente bei der Restzeit des Bildes in die tatsächlichen Werte umzuwandeln.

Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform liefert die Erfindung eine genauere Kalibrierung durch zusätzliches Be rechnen der Steigung der Kalibrierkurve bei der mittleren Intensität des Szenarios. Indem man zusätzlich die Steigung der Kalibrierkurve bei der Kalibrierung benutzt, trägt die Erfindung dem Unterschied zwischen der mittleren Intensität des Szenarios und der Temperatur des Teiles des Szenarios, der durch das Detektorelement abgebildet wird, Rechnung.

Es wird somit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Detektor zum Sichten eines Szenarios zur Verfü gung gestellt, welcher eine Matrix aus Detektorelementen und eine Vorrichtung zum sequentiellen Belichten der Matrix der Elemente über eine erste und eine zweite Zeitdauer umfaßt. Jedes Element sichtet einen separaten Teil des Szenarios während der ersten Zeitdauer, und jedes Element wird während der zweiten Zeitdauer mit einem Lichtintensitätswert belich tet, der im wesentlichen gleich der mittleren Intensität des Szenarios ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liefert der Detektor erste und zweite gemessene Werte der Belichtung, die von jedem Detektorelement während der ersten und zweiten Zeitdauer empfangen worden sind, erzeugt einen Kalibrier faktor für jedes der Detektorelemente basierend auf dem zwei ten gemessenen Wert für den Detektor und korrigiert den für die erste Zeitdauer gemessenen Wert für jedes Detektorelement, indem der Kalibrierfaktor des Detektorelementes verwendet wird.

Bevorzugt werden die Kalibrierfaktoren erzeugt, indem der Mittelwert der über die zweite Zeitdauer gemessenen Werte der Detektorelemente berechnet und der Mittelwert durch den für die zweite Zeitdauer jedes Detektorelementes gemessenen Wert dividiert wird.

Bevorzugt umfaßt die Korrektur das Addieren des über die erste Zeitdauer gemessenen Wertes des Detektorelementes zu dem Kalibrierfaktor für jedes Detektorelement, um einen korri gierten gemessenen Wert für das Detektorelement zu bilden.

Bei einer bevorzugten Ausbildungsform der Erfindung umfaßt der Detektor eine Vorrichtung zum sequentiellen Belichten der Matrix der Elemente über eine dritte Zeitdauer, so daß jedes Element gleich mit einem Lichtintensitätswert belichtet wird, der zu der mittleren Intensität des Szenarios in Beziehung steht, jedoch nicht gleich dieser ist.

Bevorzugt stellt der Detektor jeweils erste, zweite und dritte gemessene Werte der Belichtung zur Verfügung, von jedem Detek torelement während der ersten, zweiten und dritten Zeitdauer empfangen, erzeugt eine Kalibrierformel für jedes der Detek torelemente basierend auf den gemessenen Werten für die zweite und dritte Zeitdauer und korrigiert den für die erste Zeit dauer gemessenen Wert für jedes Detektorelement, indem die Kalibrierformel des Detektorelementes verwendet wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stellt der Detektor jeweils erste, zweite und dritte gemessene Werte der Belichtung zur Verfügung, die von jedem Detektorelement während der ersten, zweiten und dritten Zeitdauer empfangen werden, erzeugt eine Kalibrierformel für jedes der Detek torelemente basierend auf den für die zweite und dritte Zeit dauer gemessenen Werten (wobei die Kalibrierformel eine line are Beziehung M_C=S_*M_U+K zwischen den gemessenen Werten M_U und den korrigierten gemessenen Werten M_C für jedes Detektorele ment umfaßt, wobei K eine Konstante ist) und korrigiert den für die erste Zeitdauer gemessenen Wert jedes Detektorele mentes, indem die Kalibrierformel des Detektorelementes ver wendet wird.

Bevorzugt umfaßt das Berechnen der Steigung S der linearen Beziehung das Berechnen des Mittelwertes der für die zweite Zeitdauer gemessenen Wertes und eines mittleren korrigierten Wertes für die dritte Zeitdauer.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steigung S jedes Detektorelementes gleich S = (M₂-M₃)/(A₂- A₃), wobei A₂ und A₃ die Mittelwerte über die zweite bzw. dritte Zeitdauer und M₂ und M₃ die über die zweite bzw. dritte Zeitdauer gemessenen Werte der Detektorelemente sind.

Bevorzugt ist K = (A₂-M₂ _*S).

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird während der dritten Zeitdauer die Matrix mit Licht mit einem Intensitätswert belichtet, der über eine Konstante mit dem Lichtintensitätswert während der ersten Zeitdauer in Beziehung steht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Intensi tätswert während der dritten Zeitdauer gleich einer Konstanten multipliziert mit dem Lichtintensitätswert während der zweiten Zeitdauer. Alternativ ist der Intensitätswert gleich einer Konstanten, die zu dem Lichtintensitätswert während der zwei ten Zeitdauer addiert wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Detektor eine Vorrichtung zum sequentiellen Ändern des Teiles des Szenarios, das von jedem Detektorelement während der ersten Zeitdauer gesichtet wird, indem das Licht, das von dem Szenario empfangen wird, verschoben wird. Wenn die Entfer nung zwischen den Mittelpunkten von zwei benachbarten Detek torelementen in der Matrix d ist, verschiebt die Vorrichtung zum sequentiellen Ändern bevorzugt sequentiell das Licht, das von dem Szenario empfangen wurde, um eine Entfernung 1/2 d in eine erste Richtung, es wird das von dem Szenario empfangene Licht um die Entfernung 1/2 d in eine zweite Richtung senk recht zu der ersten Richtung verschoben, und eine Vorrichtung zum Verschieben des Lichtes, das von dem Szenario erhalten wurde, um eine Entfernung 1/2 d in die erste Richtung und um 1/2 d in die zweite Richtung.

Es wird weiter bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Detektor zum Erfassen des Lichts, das von einem Szenario ausgesendet wird, zur Verfügung gestellt, mit einer ebenen Matrix von Detektorelementen, wobei jedes der Detek torelemente einen Ausgangswert liefert, der repräsentativ für die Lichtmenge ist, die dadurch während einer Zeitdauer empfangen wurde, optischen Einrichtungen zum Fokussieren des Lichts, das von dem Szenario ausgesandt wurde, auf die Detek torebene und einem drehbaren Rad, das in dem Lichtweg gelegen ist. Das drehbare Rad umfaßt einen ersten Abschnitt mit opti schen Linsen, die das von dem Szenario ausgesandte Licht derart streuen, daß jedes der Detektorelemente mit einem Lichtintensitätswert beleuchtet wird, der im wesentlichen gleich der mittleren Intensität des Szenarios ist, und einen zweiten Abschnitt mit optischen Einrichtungen, die es erlau ben, daß das von dem Szenario ausgesandte Licht die Detek torebene ohne Modifikation durchläuft.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Detektor weiterhin einen Prozessor, der so geschaltet ist, daß er die von den Detektorelementen gelieferten Werte empfängt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt das drehbare Rad weiterhin einen dritten Abschnitt mit opti schen Einrichtungen, die das von dem Szenario ausgesandte Licht in eine erste Richtung verschieben, einen vierten Ab schnitt mit optischen Einrichtungen, die das von dem Szenario ausgesandte Licht in eine zweite Richtung senkrecht zu der ersten Richtung verschieben, und einen fünften Abschnitt mit optischen Einrichtungen, die das von dem Szenario ausgesandte Licht sowohl in die erste als auch in die zweite Richtung verschieben.

Bevorzugt umfaßt das drehbare Rad einen zusätzlichen Abschnitt einschließlich optischer Linsen identisch denen des ersten Abschnittes; und der Detektor umfaßt weiterhin eine zusätzli che Lichtquelle, die so betrieben wird, daß sie nur dann zusätzliches Licht auf den Matrixdetektor gibt, wenn das Licht von dem Szenario durch den zusätzlichen Abschnitt des Filters übertragen wird.

Es ist weiterhin, in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, ein Detektor zum Erfassen des Lichts, das von einem Szenario ausgesendet wird, vorgesehen, einschließlich einer ebenen Matrix von Detektorelementen, einer optischen Einrich tung zum Fokussieren des von dem Szenario ausgesandten Lichts auf die Detektorebene und einer Vielzahl optischer Abschnitte, so angeordnet, daß das von dem Szenario ausgesandte Licht zu einem Zeitpunkt nur durch einen Abschnitt läuft. Die Abschnit te umfassen einen ersten Abschnitt mit optischen Linsen, welche das durch das Szenario ausgesandte Licht so übertragen, daß jedes der Detektorelemente von einem Lichtintensitätswert belichtet wird, der im wesentlichen gleich der mittleren Intensität des Szenarios ist, und einen zweiten Abschnitt mit optischen Einrichtungen, die es erlauben, daß das von dem Szenario ausgesandte Licht ohne Modifikation zu der Detek torebene läuft; und eine Vorrichtung zum sequentiellen Auf geben des Lichtes von dem Szenario auf die ebene Matrix durch jeden der Vielzahl optischer Abschnitte.

Die vorliegende Erfindung wird vollständiger verständlich und deutlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen, in denen:

Fig. 1 eine Kalibrierkurve für ein Detektorelement eines Matrixdetektors bei einem Verfahren des Standes der Technik zeigt;

Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform des Detektor systems der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 3 eine Vorderansicht des Übertragungsrades 4 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4 ein Blockschaltbild des Detektorsystems der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 5 eine graphische Darstellung zeigt, die dazu verwendet wird, den gemessenen Wert eines Detek torelementes gegen den tatsächlichen Wert aufzu tragen;

Fig. 6 eine Vorderansicht eines Übertragungsrades 4 gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt; und

Fig. 7 eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Detektorsystemes der vorliegenden Erfindung zeigt.

Wie in Fig. 2 gezeigt, wird Strahlung, bevorzugt Infrarot strahlung, von einem Szenario von einem Detektor 26 aufgenom men, wo sie von einer Objektivlinse 1 durch eine Eingangs pupille 2, eine zwischengeschaltet- Pupille 3 und ein sich drehendes Übertragungsrad 4 auf einen ersten Brennpunkt an einer ersten Sichtfeldblende 5 fokussiert wird. Die Strahlung wird weiterhin von einer Weiterleitungslinse 6 durch ein Kälteschild 7 auf eine Detektorebene 8 fokussiert, welche eine Detektormatrix 12 mit einer Vielzahl von Detektorelemen ten aufweist. Das Kälteschild 7 wirkt auch als eine Apertur blende und Ausgangspupille. Das Kälteschild 7 und die Detek tormatrix 12 sind bevorzugt gekühlt, um das thermische Rau schen zu reduzieren, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist.

Wie in Fig. 3 gezeigt, ist das Übertragungsrad 4 aus fünf Abschnitten I-V aufgebaut. Der Abschnitt I enthält licht beugende oder lichtbrechende optische Einrichtungen, so wie eine Vielzahl von Fresnel-Linsen. Jede Fresnel-Linse leuchtet gleichmäßig die gesamte Matrix 12 mit Licht von einem Teil des Szenarios aus, so daß alle Detektorelemente gleich mit dem Licht von dem Szenario beleuchtet werden. Da die Gesamt strahlung, die von dem Szenario aufgenommen wird, gleichmäßig über die Matrix 12 verteilt wird, wird jedes Element der Matrix 12 von einem Lichtintensitätswert beleuchtet, der gleich der mittleren Intensität des Szenarios ist. Die Abschnitte II-V übertragen das Licht von dem Szenario auf den Matrixdetektor. Der Zweck und die Betriebsweise dieser vier Abschnitte des Übertragungsrades 4 wird weiter unten genau beschrieben.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Übertragungsrad 4 an einer zwischengeschalteten Blende 3 angeordnet anstatt nahe der Objektivlinse 1. Dies erlaubt es, daß das Übertra gungsrad 4 kleiner ist als die Objektivlinse 1 und macht den Aufbau des Übertragungsrades 4 mechanisch einfacher.

Während des Betriebes des Detektors liefert ein Prozessor 20, in Fig. 4 gezeigt, Steuersignale an den Detektor 26 über eine Leitung 22, was bewirkt, daß sich das Übertragungsrad 4 pro Bild einmal vollständig dreht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform entspricht einem Bild eine Zeitdauer von 30 ms, wobei in diesem Fall die Strahlung 6 ms lang durch jeden der fünf Abschnitte übertragen wird. Sechs ms ist im allge meinen wünschenswerte Zeit, damit die Detektorelemente die Strahlung aus dem Szenario messen, und daher kann das Bild auf diese Weise unterteilt werden, ohne daß die Genauigkeit der Messung des Detektors beeinflußt wird.

Wie es oben beschrieben worden ist, wird, wenn die Strahlung durch den Abschnitt I des Übertragungsrades 4 übertragen wird, jedes Element der Matrix 12 mit einer Lichtintensität belichtet, die im wesentlichen gleich der mittleren Inten sität des Szenarios ist. Der Prozessor 20, in Fig. 4 gezeigt, empfängt die während dieser Zeitdauer von jedem Detektorele ment gemessenen Werte über eine Leitung 24 und berechnet den mittleren gemessenen Wert für die gesamte Matrix (A_I). Ein Kalibrierfaktor (C) wird für jedes Detektorelement gebildet, indem dieser Mittelwert von dem gemessenen Wert des Detek torelementes (M_I) subtrahiert wird. Dieser Kalibrierfaktor, C =M_I-A_I, wird während der Restzeit des Bildes verwendet (während der die Strahlung durch die Abschnitte II - V des Übertragungsrades 4 übertragen wird), um die von jedem Detek torelement gemessenen Werte zu korrigieren. Die korrigierten Werte werden durch
korrigierter Wert = (gemessener Wert) + (C)
berechnet.

Auf diese Weise erreicht die Erfindung die Ziele, die mittlere Temperatur des gesamten Szenarios zu verwenden, um jedes Detektorelement in Echtzeit zu kalibrieren, während 100%ige Kälteschildleistung aufrechterhalten wird.

Bei Verwendung der oben beschriebenen Korrekturen wird jeder Pixel einen korrigierten gemessenen Wert bei der mittleren Szenariotemperatur haben, die A_I entspricht. Es können auch andere normierende Werte verwendet werden.

Matrixdetektoren des Standes der Technik liefern eine schlech te Auflösung, da der freie Raum zwischen den Detektorelementen des Matrixdetektors wesentlich relativ zu der Größe der Detek torelemente selbst ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform verbessert die Erfindung die Auflösung des Detektors, indem das Übertragungsrad 4 mit getrennten Abschnitten II-V ver sehen wird.

Bevorzugt umfaßt der Abschnitt II ein ebenes Übertragungsele ment, und die Abschnitte III-V weisen übertragende Ablenk teile auf, die das von dem Szenario empfangene Licht verschie ben. Wenn sich das Übertragungsrad 4 dreht, überträgt der Abschnitt II die empfangene Strahlung ohne irgendeine Ver schiebung auf die Detektorebene 8. Abschnitt III jedoch über trägt die empfangene Strahlung um 1/2 Pixel nach rechts ver schoben auf die Detektorebene 8, wobei die Länge eines Pixels definiert ist als die Entfernung zwischen den Mittelpunkten zweier benachbarter Detektorelemente in der Matrix. Auf ähnli che Weise überträgt Abschnitt IV die empfangene Strahlung um 1/2 Pixel nach oben verschoben auf die Detektorebene 8 und Abschnitt V überträgt die empfangene Strahlung um 1/2 Pixel nach rechts und um 1/2 Pixel nach oben verschoben auf die Detektorebene 8. Da bei jedem Bild jedes Detektorelement die Strahlung von vier unterschiedlichen Punkten im Szenario erfaßt, liefert die Detektormatrix eine weit größere Auflösung als ein Detektor ohne Ablenkteile. Wenn beispielsweise der Matrixdetektor aus 256 × 256 Detektorelementen zusammengesetzt ist, wird durch das Vorsehen des Übertragungsrades 4 mit den vier Abschnitten II-V ermöglicht, daß die Matrix nahezu die Auflösung einer 512 × 512-Matrix liefert.

Dieses Verfahren der verbesserten Auflösung kann mit dem oder ohne das oben beschriebene Kalibrierverfahren verwendet wer den.

Manchmal ist es wünschenswert, die Detektormatrix genauer zu kalibrieren. Bei dem oben beschriebenen Kalibrierverfahren wird der Kalibrierfaktor durch C = M_I-A_I berechnet. Dieses Verfahren kalibriert (d. h. normiert) tatsächlich das Detek torelement, indem der Punkt auf der Kalibrierkurve des Detek torelementes verwendet wird, der der mittleren Temperatur des Szenarios entspricht, d. h. der Punkt (A_I, M_I), und verwendet diesen Wert für die sich ändernde Helligkeit des Szenarios. Dieser Punkt ist in Fig. 5 eingezeichnet, welche einen Teil der Kalibrierkurve des Detektorelementes zeigt. Da die Tempe ratur des Teiles des Szenarios, den das Detektorelement sich tet, im allgemeinen nicht gleich der mittleren Temperatur des Szenarios ist, ist es oftmals wünschenswert, zusätzlich die Steigung der Kalibrierkurve des Detektorelementes bei der mittleren Temperatur des Szenarios zu berechnen, um eine genauere Kalibrierung durchzuführen. Wenn die Steigung der Kalibrierkurve in dem Punkt (A_I, M_I) S ist (ein bevorzugtes Verfahren, um S zu bestimmen, wird unten beschrieben), dann kann der korrigierte gemessene Wert (M_c), der irgendeinem unkorrigierten Wert (M_u) entspricht, welcher bei dem Bild erfaßt worden ist, durch die einfache Formel M_c=S _* M_u+ K, wobei K eine Konstante ist, gefunden werden.

Indem man die Abhängigkeit der Kalibrierung von der tatsäch lichen Temperatur des Teiles des Szenarios durch das einzelne Element berücksichtigt, kalibriert die obige Gleichung die Detektorelemente genauer als bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform.

Die Steigung S des Teiles der Kalibrierkurve, die in Fig. 5 gezeigt ist, kann auf viele Weisen gefunden werden. Der Teil der in Fig. 5 gezeigten Kurve ist kurz (nicht skalierbar) und ist durch eine gerade Linie angenähert. Ein bevorzugtes Verfahren zum Bestimmen der Steigung S wird beschrieben wer den.

Bei diesem Verfahren sind bei einem Übertragungsrad 4′ sechs Abschnitte (anstelle von 5) vorgesehen, wie in Fig. 6 gezeigt. Abschnitt Ia enthält optische Einrichtungen, die dieselben wie die des Abschnittes I sind. Wenn Strahlung durch den Abschnitt Ia des Übertragungsrades 4′ läuft, fügt eine zusätzliche Lichtquelle eine bekannte Lichtmenge zur mittleren Strahlung des Szenarios hinzu. Die Vorrichtung zum Implementieren diese Verfahrens ist in Fig. 7 gezeigt. Wie es in Fig. 7 gezeigt ist, sendet eine Lichtquelle 9 Strahlung in eine Richtung im allgemeinen senkrecht zu der Strahlung aus, die von dem Szenario empfangen wird. Ein Strahlteiler 10 reflektiert einen Teil dieser senkrecht laufenden Strahlung auf die Detektorebene 8. Bei einer typischen Ausführungsform ist der Strahlteiler 10 ein 95 : 5-Strahlteiler, so daß 5% der senkrecht laufenden Strahlung auf die Detektorebene 8 reflek tiert werden.

Der Strahlteiler 10 ist in einer Entfernung von der Detek torebene angeordnet, so daß das reflektierte Licht von der Lichtquelle 9 gleichmäßig über die gesamte Detektorebene 8 verteilt wird. Ein sich drehendes Chopper-Rad 11 ist zwischen die Lichtquelle 9 und den Strahlteiler 10 gelegt und ist mit dem Übertragungsrad 4′ synchronisiert, so daß, wenn die Strah lung von dem Szenario durch den Abschnitt Ia des Übertragungs rades 4′ übertragen wird, die Strahlung von der Lichtquelle 9 durch ein Loch in dem Chopper-Rad 11 übertragen wird. Während der Restzeit des Bildes blockiert das Chopper-Rad 11 das gesamte Licht, das von der Lichtquelle 9 ausgesandt wird, so daß nichts davon den Strahlteiler 10 erreicht. Wenn daher die Strahlung von dem Szenario durch den Abschnitt I des Übertra gungsrades 4′ übertragen wird, werden die Detektorelemente mit der mittleren Intensität des Szenarios belichtet, und wenn die Strahlung von dem Szenario durch den Abschnitt Ia des Übertragungsrades 4′ übertragen wird, werden die Detek torelemente mit der mittleren Intensität des Szenarios plus einer bekannten Menge belichtet.

Wie in der vorangegangenen Ausführungsform wird der gemittelte gemessene Wert der Strahlung, die durch Abschnitt I des Über tragungsrades 4′ übertragen wird (A_I), aus den Werten berech net, die von allen Elementen in der Matrix gemessen werden. Dieser Wert wird als der korrigierte Wert für alle Elemente bei der mittleren Belichtung betrachtet. Der mittlere kor rigierte gemessene Wert für die Zeitdauer von Abschnitt Ia (A_Ia) wird dann berechnet, indem die bekannte Menge zusätzli chen Lichtes zu dem Licht hinzugefügt wird, das dem mitt leren gemessenen Wert für die Zeitdauer von Abschnitt I ent spricht. Aus den beiden Punkten (A_I, M_I) und (A_Ia, M_Ia) (wobei M_Ia der gemessene Wert des Detektorelementes für die Zeitdauer von Abschnitt Ia ist) kann die Steigung S berechnet werden aus:

S = (A_I-A_Ia)/(M_I-M_Ia)

Ein alternatives Verfahren zum Kalibrieren der Detektorele mente, das eine nicht so genaue Kalibrierung wie das oben beschriebene Verfahren gibt, ist es, das Bild während jedes Kalibrierungsteiles des Bildes zu defokussieren. Da das Defo kussieren des Bildes bewirkt, daß alle Detektorelemente in einer unmittelbaren Umgebung mit ungefähr derselben Strahlung belichtet werden, kann ein Kalibrierfaktor (c) für jedes Detektorelement berechnet werden als:

C = M_i-A_v,

wobei M_i der gemessene Wert des Detektorelementes für die Zeitdauer des Kalibrierens und A_v der Mittelwert des gemes senen Wertes der Detektorelemente in seiner unmittelbaren Umgebung über die Kalibrierdauer ist. Die korrigierten Werte für die Restdauer des Bildes können dann berechnet werden zu:
korrigierter Wert = gemessener Wert + C.

Dieses Verfahren jedoch hat zur Folge, daß die Kälteschild leistung unter 100% geht, da, wenn ein Bild defokussiert wird, der maximale Winkel, aus dem Strahlung auf den Matrix detektor aufgegeben wird, vergrößert wird, und daher etwas Strahlung von außerhalb des Szenarios die Detektorelemente belichtet. Zusätzlich bildet dieses Verfahren nur den Mittel wert in der unmittelbaren Umgebung des Detektorelements und verwendet nicht die Temperatur des gesamten Szenarios, um den Kalibrierfaktor zu berechnen. Aus diesen beiden Gründen führt die Kalibrierung durch Defokussieren des Bildes nicht zu einer so genauen Kalibrierung wie die ersten beiden oben beschriebenen Verfahren.

Es wird für den Fachmann deutlich, daß die vorliegende Erfin dung nicht darauf beschränkt ist, was hier zuvor besonders gezeigt und beschrieben ist. Obwohl einige Ausführungsformen zum Implementieren der Erfindung beschrieben worden sind, werden viele andere Ausführungsformen zum Implementieren der Erfindung dem Fachmann deutlich, wenn er diese Beschreibung liest. Daher ist der Umfang der vorliegenden Erfindung nur durch die folgenden Ansprüche definiert.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1 Objektivlinse
2 Eingangspupille
3 zwischengeschaltete Pupille oder Blende
4 Übertragungsrad
5 Sichtfeldblende
6 Weiterleitungslinse
7 Kälteschild
8 Detektorebene
9 Lichtquelle
10 Strahlteiler
11 Chopper-Rad
12 Detektormatrix
20 Prozessor
22 Leitung
24 Leitung
26 Detektor

Claims

1. Detektor zum Sichten eines Szenarios, mit einer Matrix aus Detektorelementen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum sequentiellen Belichten der Matrix aus den Elementen über eine erste und eine zweite Zeitdauer vorge sehen ist, wobei jedes Element einen separaten Teil des Szena rios während der ersten Zeitdauer sichtet und jedes Element während der zweiten Zeitdauer mit einem Lichtintensitätswert belichtet wird, der im wesentlichen gleich der mittleren Intensität des Szenarios ist.

2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß er

- eine Einrichtung zum Liefern jeweils erster und zweiter gemessener Belichtungswerte, die von jedem Detektorele ment während der ersten und zweiten Zeitdauer empfangen worden sind;
- eine Einrichtung zum Erzeugen eines Kalibrierfaktors für jedes der Detektorelemente basierend auf dem zweiten gemessenen Wert für den Detektor; und
- eine Einrichtung zum Korrigieren des in der ersten Zeit dauer gemessenen Wertes für jedes Detektorelement, wobei der Kalibrierfaktor des Detektorelementes verwendet wird,

umfaßt.

3. Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Einrichtung zum Erzeugen eines Kalibrierfaktors

- eine Einrichtung zum Berechnen des Mittelwertes der über die zweite Zeitdauer gemessenen Werte der Detektorelemen te und
- eine Einrichtung zum Subtrahieren des Mittelwertes von dem über die zweite Zeitdauer gemessenen Wert für jedes Detektorelement

umfaßt.

4. Detektor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einrichtung zum Korrigieren

- eine Einrichtung zum Addieren des Kalibrierfaktors für jedes Detektorelement zu dem über die erste Zeitdauer gemessenen Wert des Detektorelementes, um einen korri gierten gemessenen Wert für das Detektorelement zu bil den,

umfaßt.

5. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß

- eine Einrichtung zum sequentiellen Belichten der Matrix aus Elementen über eine dritte Zeitdauer derart, daß jedes Element gleichermaßen mit einem Lichtintensitäts wert belichtet wird, der zu der mittleren Intensität des Szenarios in Beziehung steht, ihr jedoch nicht gleich ist,

vorgesehen ist.

6. Detektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß er

- eine Einrichtung zum Liefern jeweils erster, zweiter und dritter gemessener Werte für die Belichtung, aufgenommen von jedem Detektorelement während der ersten, zweiten und dritten Zeitdauer;
- eine Einrichtung zum Erzeugen einer Kalibrierformel für jedes der Detektorelemente, basierend auf den über die zweite und dritte Zeitdauer gemessenen Werten; und
- eine Einrichtung zum Korrigieren des für jedes Detektor element über die erste Zeitdauer gemessenen Wertes, wobei die Kalibrierformel des Detektorelementes verwendet wird;

aufweist.

7. Detektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß er

- eine Einrichtung zum Liefern jeweils erster, zweiter und dritter gemessener Werte für die Belichtung, aufgenommen von jedem Detektorelement während der ersten, zweiten und dritten Zeitdauer;
- eine Einrichtung zum Erzeugen einer Kalibrierformel für jedes der Detektorelemente, basierend auf den über die zweite und dritte Zeitdauer gemessenen Werten, wobei die Kalibrierformel eine lineare Beziehung M_c = S _* M_u + K zwischen den gemessenen Werten M_u und korrigierten gemes senen Werten M_c für jedes Detektorelement umfaßt, wobei K eine Konstante ist; und
- eine Einrichtung zum Korrigieren des für jedes Detektor element über die erste Zeitdauer gemessenen Wertes, wobei die Kalibrierformel des Detektorelementes verwendet wird;

aufweist.

8. Detektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß die Einrichtung zum Erzeugen einer Kalibrierformel eine Einrichtung zum Berechnen der Steigung der linearen Beziehung umfaßt, mit:

- einer Einrichtung zum Berechnen des Mittelwertes der über die zweite Zeitdauer gemessenen Werte und
- einer Einrichtung zum Berechnen des Mittelwertes der über die dritte Zeitdauer gemessenen Werte.

9. Detektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß die Einrichtung zum Erzeugen einer Kalibrierformel eine Einrichtung zum Berechnen der Steigung der linearen Beziehung umfaßt, mit:

- einer Einrichtung zum Berechnen des Mittelwertes der über die zweite Zeitdauer gemessenen Werte;
- einer Einrichtung zum Berechnen des Mittelwertes der über die dritte Zeitdauer gemessenen Werte; und
- einer Einrichtung zum Bestimmen der Steigung bei jedem Detektorelement, S = (M₂-M₃)/(A₂-A₃), wobei A₂ und A₃ die Mittelwerte über die zweite bzw. dritte Zeitdauer und M₂ und M₃ die über die zweite bzw. dritte Zeitdauer gemesse nen Werte der Detektorelemente sind.

10. Detektor nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnete daß eine Einrichtung zum Bestimmen der Konstanten K = (A₂-M₂ _* S) vorgesehen ist.

11. Detektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die Einrichtung zum sequentiellen Belichten während der dritten Zeitdauer eine Einrichtung zum Belichten mit einer Belichtung umfaßt, die einen Intensitätswert während der dritten Zeitdauer hat, welcher über eine Konstante mit dem Lichtintensitätswert über die erste Zeitdauer in Beziehung steht.

12. Detektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die Einrichtung zum sequentiellen Belichten während der dritten Zeitdauer eine Einrichtung zum Belichten mit einer Belichtung umfaßt, die einen Intensitätswert während der dritten Zeitdauer hat, welcher gleiche einer Konstanten ist, die zu dem Lichtintensitätswert über die zweite Zeitdauer addiert wird.

13. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß er eine Einrichtung zum sequentiellen Ändern des Teiles des Szenarios, der von jedem Detektorelement während der ersten Zeitdauer gesichtet wird, durch Verschieben des von dem Szenario aufgenommenen Lichtes aufweist.

14. Detektor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich net, daß die Einrichtung zum sequentiellen Ändern

- eine Einrichtung zum Verschieben des Lichtes, das von dem Szenario aufgenommen wird, um eine Entfernung 1/2 d in eine erste Richtung;
- eine Einrichtung zum Verschieben des Lichtes, das von dem Szenario aufgenommen wird, um eine Entfernung 1/2 d in eine zweite Richtung senkrecht zu der ersten Richtung; und
- eine Einrichtung zum Verschieben des Lichtes, das von dem Szenario aufgenommen wird, um eine Entfernung 1/2 d in eine erste Richtung und um 1/2 d in eine zweite Rich tung;
wobei d die Entfernung zwischen den Mittelpunkten zweier benachbarter Detektorelemente in der Matrix ist.

15. Detektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix eine ebene Matrix von Detektorelementen ist und daß die Einrichtung zum sequentiel len Belichten

- optische Einrichtungen zum Fokussieren des Lichtes, das von dem Szenario ausgesandt wird, auf die Detektorebene;
- ein drehbares Rad, das in dem Lichtweg angeordnet ist, mit
- - einem ersten Abschnitt, der optische Linsen aufweist, welche das von dem Szenario ausgesand te Licht derart streuen, daß jedes der Detek torelemente mit einem Lichtintensitätswert belichtet wird, der im wesentlichen gleich der mittleren Intensität des Szenarios ist; und
- - einem zweiten Abschnitt, der optische Einrich tungen aufweist, die es ermöglichen, daß das von dem Szenario ausgesandte Licht die Detektorebene ohne Modifikation durchläuft; und
- eine Einrichtung zum Drehen des drehbaren Rades aufweist.

16. Detektor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich net, daß das drehbare Rad weiterhin aufweist:

- einen dritten Abschnitt mit optischen Einrichtungen, die das von dem Szenario ausgesandte Licht in eine erste Richtung verschieben;
- einen vierten Abschnitt mit optischen Einrichtungen, die das von dem Szenario ausgesandte Licht in eine zweite Richtung senkrecht zu der ersten Richtung verschieben;
- einen fünften Abschnitt mit optischen Einrichtungen, die das von dem Szenario ausgesandte Licht in sowohl die erste als auch die zweite Richtung verschieben.

17. Detektor nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Rad weiterhin einen zusätzlichen Abschnitt umfaßt, welcher optische Linsen iden tisch denen des ersten Abschnittes aufweist; und daß der Detektor weiterhin eine zusätzliche Lichtquelle aufweist, die so betrieben ist, daß sie zusätzliches Licht auf den Matrix detektor nur dann gibt, wenn das Licht von dem Szenario durch den zusätzlichen Abschnitt des Filters übertragen wird.

18. Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum sequentiellen Belichten

- optische Einrichtungen zum Fokussieren des Lichtes, das von dem Szenario ausgesandt wird, auf die Detektorebene;
- eine Vielzahl optischer Abschnitte, so angeordnet, daß das von dem Szenario ausgesandte Licht nur durch einen Abschnitt zur Zeit läuft, wobei die Abschnitte
- - einen ersten Abschnitt, der eine optische Ein richtung aufweist, welche das von dem Szenario ausgesandte Licht derart durchläßt, daß jedes der Detektorelemente mit einem Lichtintensitäts wert belichtet wird, der im wesentlichen gleich der mittleren Intensität des Szenarios ist; und
- - einen zweiten Abschnitt, der optische Einrich tungen aufweist, die es ermöglichen, daß das von dem Szenario ausgesandte Licht die Detektorebene ohne Modifikation durchläuft,
umfaßt; und
- eine Einrichtung zum sequentiellen Aufgeben des Lichtes von dem Szenario auf die ebene Matrix durch jeden der Vielzahl der optischen Abschnitte

aufweist.

19. Verfahren zum Sichten eines Szenarios mit einem Detektor, welcher eine Matrix aus Detektorelementen aufweist, mit den Schritten:

- sequentielles Belichten der Matrix aus Elementen über eine erste und zweite Zeitdauer, wobei jedes Element während der ersten Zeitdauer einen separaten Teil des Szenarios sichtet und jedes Element während der zweiten Zeitdauer mit einem Lichtintensitätswert belichtet wird, der im wesentlichen gleich der mittleren Intensität des Szenarios ist.