DE2536127A1

DE2536127A1 - Pulsed low light level device range finder - gives a display and a range output

Info

Publication number: DE2536127A1
Application number: DE19752536127
Authority: DE
Inventors: Jack A Bamberg; Hans R Bucher; John G Bultena
Original assignee: Ball Brothers Research Corp
Current assignee: BAE Systems Space & Mission Systems Inc
Priority date: 1975-08-11
Filing date: 1975-08-11
Publication date: 1977-03-03

Abstract

The range finder equipment consists of an impulse light or radiation producing unit (10) used to illuminate the required scene through an optical system (12). An optical receiving system (14) detects the reflected radiation and feeds this to a suitable amplifier unit (16) which then displays the image, or casts an image on a photographic film. The transmitted illuminating signal and the receiving unit are driven synchronously in a pulsed manner by means of timing (18) and clock generating units (20). A logic network for calculating the target range according to the reflected signal delay over the transmitted one consists of a number of registers, decoders, counters and display units.

Description

butomatisches Entfernungsabtastverfahren mit aktiven Sensoren Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Elektrooptik und betrifft insbesondere eine Verfahren und eine Vorrichtung, nach dem bzw. mit der sich Ziele in unterschiedlichen Entfernungsbereichen gleichzeitig bildlich darstellen lassen. Butomatic range scanning method with active sensors Die The present invention is in the field of electro-optics, and is particularly concerned with a method and a device according to which or with which goals are in different Allow distance areas to be shown at the same time.

Die Fähigkeit, Gegenstände in Entfernungen von mehreren Kilometern und unter Bedingungen von im wesentlichen völliger Dunkelheit zu betrachten, hat sich in der Vergangenheit nur mit Schwierigkeiten erreichen lassen. Es sind zahlreiche Vorrichtungen entwickelt worden, die unter solchen Umständen Ziele erfassen können. Es ist einzusehen, daß es bei der nächtlichen Uberwachung von Kampfgebieten erwünscht ist, die Entdeckung der Ausleuchtvorrichtung zu vermeiden und dennoch eine Bilddarstellung zu erreichen, die der entspricht, die bei Tageslicht möglich ist.The ability to find objects at distances of several kilometers and to view it under conditions of essentially total darkness can only be reached with difficulty in the past. There are numerous Devices have been developed that can detect targets in such circumstances. It can be seen that it is desirable for night surveillance of combat areas is to avoid the discovery of the illumination device and still display an image to achieve that corresponds to what is possible in daylight.

Folglich verwenden viele Systeme eine Beleuchtunggeinrichtung, die im nichtsichtbaren Bereich des elektromagnetischen Energiespektrums - bspw. UV- oder IR-Bereich - arbeitet. Da ein Laser ein schmales sektrales Band infraroter Strahlung abgeben kann und eine hohe spektrale Reinheit aufweist (was heißt, daß er das Reflexionsvermögen vieler Stoffe erhöht), sind Vorrichtungen vorgeschlagen worden, die einen Impulslaser zur Ausleuchtung des Sichtfeldes verwenden. Weiterhin gibt es Entfernungsmeßgeräte, die Laser enthalten, um in vorbestimmten Entf.rnungen nach Zielobjekten zu suchen. Bei diesen aktivgetasteten ('lactive-gateNtt) Lasersysteien wird das Bereich tastintervall nach Jeder iussandung eines Laserimpulses sukzessive verlängert, bis ein Echo aufgenommen eintrifft, und an diesem Punkt die automatische Bereichsabtastung angehalten.As a result, many systems use a lighting device the in the invisible range of the electromagnetic energy spectrum - e.g. UV- or IR range - works. Because a laser has a narrow spectral band infrared Can emit radiation and has a high spectral purity (which means that it increases the reflectivity of many substances), devices are proposed who use a pulsed laser to illuminate the field of view. Farther There are distance measuring devices that contain lasers to move in predetermined distances search for target objects. In these active-gate laser systems the range scanning interval becomes successive after each emission of a laser pulse extended until an echo is received, and at that point the automatic Area scanning stopped.

Auf diese Weise läßt sich das Vorliegen eines Zieles in einer bestimmten Entfernung erfassen.In this way, the presence of a goal in a particular Detect distance.

Während einige Vorrichtungen Gegenstände in einer vorbestiinmten Entfernung sichtbar darstellen und andere nur die Entfernung zu einem Ziel bestiimen,enthalten dritte Mittel, um sowohl eine bestimmte Szene bildlich darzustellen als auch die Entfernung zu dem in dieser dargestellten Gegenstand zu bestimmen. Die US-PSn 3.495.906 und 3.649.124 sind Beispiele hierftir. In der US-PS 3.495.906 wird ein Sichtfeld periodisch ausgeleuchtet und die Ausbreitungszeit der aufeinanderfolgenden Echoimpulse ausgewertet, us die Entfernung zum Objekt anzugeben. Es wird eine Spezialausftihrung einer Bildröhre verwendet, bei der man aufeinanderfolgende Aualeuchtirpulse des Zielgebiets mit unterschiedlicher Bblelikge schwindigkeiten darstellen; es ergibt sich eine Darstellung der in unterschiedlicher Entfernung innerhalb des Zielgebietes befindliche Objekte in ihrer gegenseitigen Zuordnung. Die US-PS 3.649.124 offenbart ein aktivgetastetes Fernsehsystem, bei dem aufeinanderfolgende Vollfeldbilder unterschiedlicher Entfernungabereiche als Verbundbild dargestellt werden, und zwar Jeder der Bereiche mit einer anderen Farbe, um die unterschiedlichen beobachteten Entfernungsbereiche voneinander zu unterscheiden. In der US-PS 3.682.553 werden fdr aufeinanderfolgende unterschiedliche Entfernungsbereiche aufeinanderfolgende Vollbilder erzeugt und zu einem Verbundbild mit dreidimensionaler Darstellung eines Objektes im Zielgebiet verkniipft, In den bekannten Anordnungen wird der untersuchte Entternungsbereich über ein bestimmtes Integrationsintervall konstant gehalten. Da eine periodisch gepulste Ausleuchteinrichtung in Folge mit einem periodisch getasteten Sensor betrieben wird, bestimmt der Abstand zwischen den Ausleuchtimpulsen und den Sensortastimpulsen die beobachtete Entfernung. Die in einer bestimmten Entfernung erfaßte Feldtiefe ist üblicherweise sehr gering, um atmosphärische Rickstreueffekte auszuschließen.While some devices place objects at a predetermined distance visible and others only determine the distance to a target, contain third means of depicting a particular scene as well as the To determine the distance to the object shown in this. U.S. Patent 3,495,906 and 3,649,124 are examples of this. In U.S. Patent 3,495,906, a field of view periodically illuminated and the propagation time of the successive echo pulses evaluated, us to indicate the distance to the object. It will be a special edition a picture tube used in which one successive Aue Leuchtirpulse represent the target area with different Bblelikge speeds; it results a representation of the at different distances within the target area objects located in their mutual assignment. U.S. Patent 3,649,124 discloses an active keyed television system in which successive full field images of different Distance areas are represented as a composite image, each of the areas with a different color to reflect the different observed distance ranges to distinguish from each other. In US-PS 3,682,553 fdr successive different distance ranges generated and to a composite image with a three-dimensional representation of an object in the target area In the known arrangements, the examined removal area kept constant over a certain integration interval. As a periodic pulsed illumination device operated in a row with a periodically scanned sensor determines the distance between the illumination pulses and the sensor strobe pulses the observed distance. The depth of field detected at a certain distance is usually very low in order to exclude atmospheric rick scattering effects.

Folglich kann ein potentielles Zielobjekt sich im Sichtfeld befinden und dennoch der Erfassung entgehen, wenn der nntersuchte Bereich auch nur geringfdgig von demjenigen Bereich abweicht, in dem das Zielobjekt sich befindet. Mit zunehmender Feldtiefe nimmt auch die atmosphärische Rckstreuung zu und beeinträchtigt die Bildete erheblich. Weiterhin variiert die beobachtete Szenenhelligkeit unterschiedlicher Zielobjekte in unterschiedlichen Entfernungen im quadratischen Verhältnis zur Entfernung zu dem jeweiligen Objekt und auch infolge des Zustands der itmosphäre, durch die hindurch die Objekte beobachtet werden.As a result, a potential target object can be in the field of view and still escape detection if the area being investigated is even slight deviates from the area in which the target object is located. With increasing depth of field, atmospheric backscattering also increases and is impaired which made considerably. Furthermore, the observed scene brightness varies more differently Target objects at different distances in relation to the square of the distance to the respective object and also as a result of the state of the atmosphere through which through the objects are observed.

Es besteht Bedarf an einer Schwachlicht-Vorrichtung ("low-light level device"), die eine ftberwachung eines breiten Entrernungs bereiches erlaubt und dennoch eine gleichiäßige Helligkeit der Zieldarstellung bietet. Im Gegensatz zu einer Anordnung zur Besichtigung eines ersten und dann eines zweiten Bereiches, bzw.There is a need for a low-light level device "), which allows monitoring of a wide removal area and nevertheless offers a uniform brightness of the target display. In contrast to an arrangement for viewing a first and then a second area, respectively.

einer Anordnung, die ein Verbundbild aus gespeicherten Einzelbereichen zusammenstellt, besteht Bedarf an einer Vorrichtung, die einen erheblichen Tiefenbereich fortwährend abtastet, um eine Bilddarstellung zu erreichen.an arrangement that creates a composite image from stored individual areas What is needed is a device that covers a substantial range of depths continuously scanned to achieve an image representation.

Folglich ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine aktive Schwachlicht-Vorrichtung zu schaffen, die ein Abbild einer beträchtlichen Feldtiefe bei minimaler Bildgiitenbeeinträchtigung durch Rdckstreuung erlaubt.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an active low light device to create an image of a considerable depth of field with minimal impairment of image quality allowed by backscattering.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine aktive Schwachlicht-Vorrichtung anzugeben, die eine erhebliche Feldtiefe darzustellen gestattet, wobei die Bildlichtstärken innerhalb der gesamten Feldtiefe konstant sind.It is another object of the present invention to provide an active low light device indicate that a significant Depth of field to be shown where the image light intensities are constant within the entire depth of field.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine aktive Schwachlicht-Vorrichtung anzugeben, die eine erhebliche Feldtiefe darstellt, wobei die Bildlichtstärken über die gesamte Feldtiefe konstant sind.It is another object of the present invention to provide an active low light device indicate that represents a considerable depth of field, with the image luminous intensities above the total depth of field are constant.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine aktivgetastete Vorrichtung anzugeben, bei der eine Vielzahl von Entfernungsbereichen innerhalb eines einzigen Integrationsintervalls einer Auf zeichnungseinrichtung abgetastet und dargestellt werden, um dadurch eine fortwährende sichtbare Darstellung einer gesamten breiten Feldtiefe zu gestatten.It is another object of the present invention to provide an active keyed Specify device in which a variety of distance ranges within a single integration interval of a recording device is sampled and are displayed, thereby providing a continuous visual representation of a to allow the entire wide depth of field.

Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine sichtbare Daratellung unter Bedingungen schwachen oder ungunatigen Lichts zu erlauben, die der bei natürlicher Beleuchtung entspricht.Another object of the present invention is to provide a visual representation under conditions of weak or unfathomable light, that of natural light Lighting corresponds.

Ein zusätzliches Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Zielheraushebung bzw. unterdrückung innerhalb eines gewählten Bereichsintervalls bzw. gewählter Bereichsintervallebei gleichzeitiger Darstellung aller übrigen interessierenden Bereiche zu ermöglichen.An additional object of the present invention is to provide target highlighting or suppression within a selected range interval or selected range intervals to enable simultaneous display of all other areas of interest.

Schließlich ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine Szene mit Lichtimpulsen ausleuchtet und die gleiche Szene mit einem getasteten L*chtverstärker zu beobachten gestattet, wobei der zeitliche Abstand zwischen jeweils einem Paar aus dem Auslouchtimpuls und dem Auftastimpuls für den Lichtverstärker systematisch variiert wird, so daß sämtliche interessierenden Bereiche vom Lichtverstärker innerhalb einer einzigen Integrationsperiode einer Aufzeichnungsvorrichtung erfaßt werden können.Finally, it is an object of the present invention to provide an apparatus to create that illuminates a scene with light pulses and the same scene allowed to observe with a keyed light amplifier, whereby the temporal Distance between a pair of the Auslouchtimpuls and the Auftastimpuls for the light amplifier is varied systematically, so that all of interest Areas from the light amplifier within a single integration period Recording device can be detected.

Die vorliegende Erfindung schafft eine aktivgetastete Vorrichtung zum Abtasten einer breiten Feldtiefe in jedem Integrationsintervall einer Bufzeichnungsvorrichtung, um dieser ein sichtbares Bild anzuliefern; bei dieser Aufzeichnungseinrichtung kann es sich um einen Beobachter, einen photographischen Film oder eine elektrooptische Einrichtung handeln. Ziele in samtlichen Entfernungen können gleichzeitig gesehen werden, während die Fähigkeit, atmosphirische Rickstreuungen zu unterdriicken, beibehalten bleibt und die Helligkeitsunterschiede zwischen den Szenen ausgeglichen sind.The present invention provides an active keyed device for scanning a wide depth of field in each integration interval of a recording device, to deliver a visible image to them; in this recording device can be it an observer, a photographic film, or an electro-optical film Act establishment. Targets at all distances can be seen at the same time while maintaining the ability to suppress atmospheric rick scattering remains and the differences in brightness between the scenes are balanced.

Es werden Beleuchtungsimpulse verwendet, um ein bestimmtes Sichtfeld zu beleuchten. Die zeitliche Verzögerung zwischen dem Beleuchtungsimpuls und einem Impuls, der den Lithverstärker auftastet, der das reflektierte Licht aufnimmt, bestimmt den im erzeugten Bild dargestellten Entfernungsbereich. Die Feldtiefe in diesem Entfernungsbereich wird durch mathematische Faltung des Beleuchtunga- und des Sensorimpulses bestimmt und als "Raumenergisimpuvls" ('spatial energy pulse') bezeichnet. Eine automatische Einstellung des zeitlichen Abstandes zwischen dem Beleuchtungsumpuls und dem Auftastimpuls für den Lichtverstärker erlaubt es, wahrend einer einzelnen Integrationsperiode einer Auf zeichnungsvorrichtung eine gesamte Bereichstiefe abzutasten. Der Lichtverstärker wird zu einer für jeden Beleuchtungsimpuls geringfügig anderen Zeit (Bereich) aufgetastet, so daß sich alle interessierenden Bereiche innerhalb einer elliv,igen Integrationsperiode einer Auf zeichnungsvorrichtung beleuchten lassen - d.h. der Reaktionszeit des menschlichen Auges, der Belichtungszeit eines photographischen Films usw. Das vom Bildverstärker gelieferte Bild erscheint also kontinuierlich tür alle Bereiche. Wird das Bild mit dem Auge betrachtet, muß die Wiederholungsfrequenz, , mit der sämtliche Bereiche abgetastet werden, natürlich so hoch sein, daß kein Bildflimmern wahrgenommen werden kann.Lighting pulses are used to define a specific field of view to illuminate. The time delay between the lighting pulse and a Impulse that gates the lith amplifier that picks up the reflected light, determines the distance range shown in the generated image. The depth of field in this distance range is determined by mathematical convolution of the lighting and of the sensor pulse determined and called "Raumenergisimpuvls" ('spatial energy pulse') designated. An automatic setting of the time interval between the Illumination pulse and the Aufstastimpuls for the light amplifier allows it while a single integration period of a recording device on a whole Range depth to be scanned. The light amplifier becomes one for each lighting pulse slightly different time (area) groped so that everyone is interested Areas within an elliptical integration period of a recording device be illuminated - i.e. the reaction time of the human eye, the exposure time photographic film, etc. The image from the image intensifier appears so continuously for all areas. If the picture is viewed with the eye, it must the repetition frequency, with which all areas are scanned, of course be so high that no picture flickering can be perceived.

Die Raumenergieimpulse werden lückenlos derart über die interessierenden Bereiche verteilt, daß die vom Lichtverstärker aufgenommene reflektierte Energie für alle Entfernungsbereiche konstant ist. Die entfernteren Bereiche erhalten eine größere Anzahl von Raumenergieimpulsen, die naheren Bereiche eine geringere Anzahl, um die Abnahme der Energiedichte in den entfernteren Bereichen infolge der atmosphärischen Rückstreuung und Dämpfung auf dem längeren Laufweg und des breiteren Beleuchtungsstrahls genau auszugleichen.The spatial energy impulses are thus seamlessly over those of interest Areas distributed that the reflected energy absorbed by the light amplifier is constant for all distance ranges. The more distant areas get one larger number of spatial energy impulses, the closer areas a smaller number, about the decrease in energy density in the more distant areas as a result of the atmospheric Backscatter and attenuation on the longer walk and the wider one Illuminating beam to balance exactly.

Ausgewählte Bereiche i:nnerhalb der Feldtiefe lassen sioh genauer untersuchen, indem man die Anzahl der Raumenergieimpulse erhöht, die in diesen bestimmten Bereich gegeben werden.Selected areas i: within the depth of field are more precise investigate by increasing the number of spatial energy impulses in this particular Area to be given.

Weiterhin lassen sich bestimmte Bereiche unterdrücken, indem man für diese Bereiche keine Raumenergieimpulse liefert. Ein Raumenergieimpuls ist seinem Wesen nach die Bereichstiefe, aus der ein einzelner Lichtimpuls reflektiert und von einer optischen optischen Einrichtung aufgenommen wird. Der zeigt liche Abstand zwischen den Erregungsimpulsen für die Beleuchtungseinrichtung und den Auftastimpulsen für den Lichtverstärker (optische Empfangseinrichtung) sowie die Dauer des Beleuchtungsimpulses und des Auftastimpulses für den Bildverstärker definieren den "Raumenergieimpuls".Furthermore, certain areas can be suppressed by choosing for these areas do not provide any spatial energy impulses. A space energy impulse is his Essentially the depth of area from which a single light pulse is reflected and is picked up by an optical optical device. That shows the distance between the excitation pulses for the lighting device and the gating pulses for the light amplifier (optical receiving device) and the duration of the lighting pulse and the gating pulse for the image intensifier define the "spatial energy pulse".

Diese Verfahren erlaubt es, sämtliche Ziele zwischen einer einstellbaren minimalen und einer entsprechenden maximalen Bereichsgrenze zu beleuchten und mit einer Aufzeichnungsvorrichtung auf zunehmen bzw. darzustellen. Infolge des beschriebenen Energieverteilungsverfahrens stellt die atmosphärische Rückstreuung keine wesentliche Beeinträchtigung mehr dar.This procedure allows all goals between an adjustable minimum and a corresponding maximum range limit and with a recording device to increase or display. As a result of the described In the energy distribution process, atmospheric backscatter is not essential Impairment.

Auch ist die Rtickstreuung bei großen Entfernungen kein wesentliches Problem mehr, die mit einer großen Anzahl von Energieimpulsen beaufschlagt werden. Da die Abnahme der Energiedichte durch eine entsprechende Verteilung der Raumenergieimpulse kompensiert ist, erhält man eine Abbildung, die wie bei Tageslicht gleichma Rig ausgeleuchtet erscheint.The backscatter is also not essential at great distances More problem that are applied with a large number of energy pulses. Because the decrease in energy density through a corresponding distribution of the spatial energy impulses compensated is, you get an image that illuminates the rig like in daylight appears.

Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.Other objects, features, and advantages of the present invention will emerge from the following description and the accompanying drawings.

Fig. 1 ist ein Systemblockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 2A, 2B und 2C zeigen den zeitlichen Zusammenhang zwischen den verschiedenen im Betrieb des Systems nach Fig. 1 verwendeten Impulsen; Fig. 3 ist eine schaubildliche Darstellung der Zeitgabeschaltung nach der vorliegenden Erfindung, und Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Raumenergieimpulsverteilung.Figure 1 is a system block diagram of a preferred embodiment of the present invention; 2A, 2B and 2C show the time relationship between the various pulses used in the operation of the system of Figure 1; Figure 3 is a diagrammatic representation of the timing circuit of the present invention Invention, and Fig. 4 shows a preferred spatial energy momentum distribution.

Wie in der Fig. 1 dargestellt, beleuchtet eine impulserregte Beleuchtungseinrichtung 10 durch ein optisches System 12 eine interessierende Szene. Das optische System 14 hat das gleiche Sichtfeld wie das optische System 12 und betrachtet also die gleiche interessierende Szene wie letztere und gibt ein Bild an den getasteten Lichtverstärker 16 weiter. Das von dem optischen System 14 aufgenommene Bild (Energie) geht auf den Lichtverstärker 16 und wird als bbildung auf eine Aufzeichnungsvorrichtung wie bspw. einen photographischen Film oder das Auge eines Betrachters gegeben. Die Zeitgabeschaltung 18 wird von der Takt schaltung 20 gesteuert und liefert Synchronisierimpulse an die Beleuchtungsvorrichtung 10 und den getasteten Lichtverstärker 16. Die zeitliche Verzögerung zwischen dem Beleuchtungsimpuls und dem Verstärkerimpuls bestimmt den Entfernungsbereich, dessen Abbild am Ausgang des Lichtverstärkers erscheint, da das Licht auf dem Weg von der Beleuchtungsvorrichtung 10 zum Ziel und zurück zum Lichtverstärker 16 eine endliche Geschwindigkeit aufweist. Die Zeitgabe schaltung 18 sorgt für eine automatische Einstellung der Verzögerung für jedes Içpulspaar, so daß sich ein integriertes Abbild ergibt, sofern alle Entfernungsbereiche innerhalb eines einzigen Integrationsintervalls der Auf zeichnungsvorrichtung für die Abbildung betrachtet werden.As shown in FIG. 1, a pulse-excited lighting device illuminates 10 a scene of interest through an optical system 12. The optical system 14 has the same field of view as the optical system 12 and thus looks at the same scene of interest as the latter and sends an image to the light amplifier being scanned 16 next. The image (energy) recorded by the optical system 14 opens up the light amplifier 16 and is as an image on a recording device such as e.g. given a photographic film or the eye of a beholder. The timing circuit 18th is controlled by the clock circuit 20 and provides synchronization pulses to the lighting device 10 and the keyed light amplifier 16. The temporal Delay between the lighting pulse and the amplifier pulse determines the Distance range, the image of which appears at the output of the light amplifier, there the light on its way from the lighting device 10 to the target and back to the Light amplifier 16 has a finite speed. The timing circuit 18 ensures automatic setting of the delay for each pulse pair, so that an integrated image results, provided that all distance ranges are within a single integration interval of the recording device for the image to be viewed as.

Die Fig. 2 zeigt ein beispielhaftes Zeitgabediagraim für die vorliegende Erfindung. Die Beleuchtungsimpulse 24 sind in der Fig. 2A, die Auftastilpulse 26 für den Lichtverstärker 26 in der Fig. 2B und die iickstellimpulve 28 in Fig. 2G dargestellt.Figure 2 shows an exemplary timing diagram for the present Invention. The illumination pulses 24 are shown in FIG. 2A, the Auftastilpulse 26 for the light amplifier 26 in Fig. 2B and the reset pulse 28 in Fig. 2G shown.

Die Beleuchtungsvorrichtung 10 (Fig. 1) kann von einem Impuls 24 nur dann erregt werden, wenn der Lichtverstärker 16 gesperrt getastet ist. Der Lichtverstärker 16 wird vom Impuls 26 um eine Dauer 21 später aufgetastet als die Beleuchtungsvorrichtung 10 um Energie auf zunehmen, die von Zielen innerhalb des entsprech.nden Entfernungsbereiches reflektiert wurde (entsprechend der zeitlichen Verzögerung)0 Die Zeit 21 ist diejenige Zeitspanne, die das Licht braucht, um von der Beleuchtungsvorrichtung 10 in einen bestimmten Entfernungsbereich zu laufen, und das reflektierte Licht benötigt, um aus diesem Bereich zum Lichtverstärker 16 zurdckzukehren. Das Intervall T1 wird von der Zeitgabeschaltung 18 für jedes Impulspaar derart geändert, daß sich aufeinanderfolgende Verzögerungsintervalle X2 X3 ..., ergeben. Die Wiederholungsfrequenz 29 für den Impuls der Beleuchtungsvorrichtung ist so gewählt, daß die maximale zeitliche Verzögerung in den Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Beleuchtungsimpulsen hineinpaßt. Diese Zeitwerte lassen sich auf gewünschte Weise derart bestimmen, daß gewünschte Entfernungen betrachtet werden können oder man bestimmte Bereichsteile öfter als einmal beaufschlagt, um sie hervorzuheben, bzw. weniger häufig oder überhaupt nicht, um sie zu unterdrücken. Wie bereits erwähnt, kann es auch erforderlich werden, entferntere Bereiche öfter zu beaufschlagen als näherliegende Bereiche, um die Abnahme der Energiedichte in größerer Entfernung infolge der atiosphärischen Streuung und Dämpfung entlang des Laufweges und der Breite des Beleuchtungsstrahles auszugleichen.The lighting device 10 (FIG. 1) can only use one pulse 24 are then energized when the light amplifier 16 is keyed locked. The light amplifier 16 is gated on by the pulse 26 by a duration 21 later than the lighting device 10 to absorb energy from targets within the appropriate distance range was reflected (corresponding to the time delay) 0 Time 21 is the one Time span that the light needs to convert from the lighting device 10 into a certain distance range to run, and that reflected Light is required to return to the light amplifier 16 from this area. That Interval T1 is changed by the timing circuit 18 for each pulse pair in such a way that that successive delay intervals X2 X3 ... result. The repetition frequency 29 for the pulse of the lighting device is chosen so that the maximum temporal Delay in the interval between two successive lighting pulses fits in. These time values can be determined in a desired manner such that Desired distances can be viewed or specific areas can be viewed more than once to emphasize them, or less often or at all not to suppress it. As already mentioned, it may also be necessary to apply more distant areas than closer areas to the decrease the energy density at a greater distance due to the atmospheric scattering and Compensate for attenuation along the path and the width of the illumination beam.

Eine Äusführurgsform der Zeitgabeschaltung 18 ist:;im Detail in der Fig. 3 dargestellt. Es lassen sich jedoch auch andere Schaltungsanordnungen vorsehen, sofern sie die Funktion der Zeitgabeschaltung 18 erfüllen. Die Plazierung der "Raumenergieimpulse" wird bei ganzzahligen Vielfachen eines Bereichsschritts R quantisiert, der sich aus der Frequenz des Taktschaltung 20 bestimmt. Diese Taktfrequenz erhält man aus der für das System gewünschten Entfernungsgenauigkeit mit der Formel f ^ c/2-in der f die Frequenz, c die Lichtgeschwindigkeit und b R die gewünschte Entfernungsgenauigkeit bzw. der gewünschte Entfernungsteilschritt sind. Die der kürzesten Entfernung entsprechende Anzahl von Entfernungsteilschritten ist als binärkodierte Dezimalzahl A im Register 30 gespeichert. Der Speicher 48 speichert Binär zahlen, die der Häufigkeit entsprechen, mit der jede Entfernung beleuchtet werden soll, und zwar beginnend mit der MinivalentSernung (BCD-Zahl A) und sukzessive weiter bis zur gewünschten Naximalentfernung.One embodiment of the timing circuit 18 is:; in detail in FIG Fig. 3 shown. However, other circuit arrangements can also be provided, provided that they fulfill the function of the timing circuit 18. The placement of the "spatial energy impulses" is quantized in the case of integer multiples of a range step R that is from the frequency of the clock circuit 20 determined. This clock frequency is obtained from the desired distance accuracy for the system with the formula f ^ c / 2-in the f the frequency, c the speed of light and b R the desired distance accuracy or the desired removal sub-step. The one corresponding to the shortest distance The number of partial distance steps is in the register as a binary-coded decimal number A. 30 saved. The memory 48 stores binary numbers corresponding to the frequency with which every distance is to be illuminated, starting with the minimum equivalent (BCD number A) and gradually further up to the desired maximum distance.

Die Zeitgabeschaltung 18 arbeitet folgendermaßen. Zum Beginn der Entfernungsabtastung wird mit dem Rückstellimpuls 28 aus dem Rückstelldekoder 54 die BOD-Zahl A aus dem Register 30 in den 3CD-organisierten Zähler 32 übertragen. Weiterhin stellt der Rückstellimpuls 28 das Speicheradressregister 46 zurück, das den Inhalt der ersten Zelle des Speichers 48 in den binären Abwärtszähler 50 eingibt. Der Inhalt des Zählers 32 stellt die gewünschte Entfernung, der - Inhalt des Zählers 50 die Häufigkeit dar, mit der diese Entfernung mit einem "Raumenergieimpuls" beleuchtet werden soll.The timing circuit 18 operates as follows. At the beginning of the range scan is with the reset pulse 28 from the reset decoder 54, the BOD number A from the Register 30 in the 3CD organized counter 32 transferred. Furthermore, the Reset pulse 28 the memory address register 46 back, which contains the contents of the first Cell of memory 48 enters binary down counter 50. The content of the counter 32 represents the desired distance, the content of counter 50 represents the frequency with which this distance is to be illuminated with a "spatial energy pulse".

Die Frequenz des Taktgenerators 20 wird von der Teilerschaltung 40 auf einen niedrigeren Wert geteilt und dann auf den Impulsformer 42 gegeben, dessen Ausgangsimpuls 24 die Beleuchtungsvorrichtung 10 ansteuert. Die Frequenz des Impulses 24 für die Beleuchtungsvorrichtung ist niedrig genug gewählt, um das Licht innerhalb einer Impulsperiode zum am weitesten entfernten interessierenden Ziel und zurück laufen zu lassen. Desgl. gibt der Ausgangsimpuls 24 des Impulsformers 42 den binärkodierten DezimalauSwärtszahler 36 frei, der dann mit der Frequenz des Taktgenerators 20 aufwärts zählt.The frequency of the clock generator 20 is determined by the divider circuit 40 divided to a lower value and then given to the pulse shaper 42, its Output pulse 24 controls the lighting device 10. The frequency of the pulse 24 for the lighting fixture is chosen low enough to keep the light inside one pulse period to the furthest target of interest and back to run. The same the output pulse 24 of the pulse shaper 42 is the binary-coded Decimal down counter 36 free, which then increases with the frequency of the clock generator 20 counts.

Die Inhalte der Zähler 32 und 36 werden fortwährend von einem BOD-organisierten Komparator 34 verglichen. Liegt Gleichheit vor, geht ein nuftastimpuls 26 an den getasteten Lichtverstärker 16, der dann die reflektierte Energie aus dem gewünschten Bereich aufnehmen kann. Dieser gleiche Auftastimpuls stellt auch den Zähler 36 mit der Verzögerung zurück, die die Verzögerungsschaltung 44 bestimmt- und bewirkt, daß der Abwärtszähler um einen Schritt abwärts zählt. Der Inhalt des Zählers 50 entspricht also fortwährend der Häufigkeit, mit der die vom Inhalt des Zählers 32 dargestellte Entfernung noch benutzt werden muß. Erreicht der Zähler 50 den Zustand "0", wird ein Ausgangsimpuls über das ODER-Glied 52 abgegeben, der das Speicheradreßregister 46 um 1 fortschaltet, was bewirkt, daß der Inhalt der nächsten Speicherzelle des Speichers 48 in den Zähler 50 eingegeben wird. Der gleiche Ausgangsimpuls bewirkt weiterhin, daß die Angabe zum gewünschten Bereich im Zahler 5 um 1 fortgeschaltet wird. An diesem Punkt nimmt der Zyklus seinen Fortgang, wobei nun die neue Sollentfernung (Inhalt des Zählers 32) die gewünschte Anzahl von Malen (Inhalt des Zählers 50) verwendet wird. Folglich nehmen die Entfernungen der "Raumenergieimpulse" weiter zu, wie es vom Speicher 48 und der BCD-Zahl A im Register 30 bestimmt wird.The contents of counters 32 and 36 are continuously organized by a BOD Comparator 34 compared. If there is equality, a nuftastimpuls 26 goes to the keyed light amplifier 16, which then takes the reflected energy from the desired Area can accommodate. This same gating pulse also provides the counter 36 the delay that the delay circuit 44 determines and causes, that the down counter counts down by one step. The content of the counter 50 thus continuously corresponds to the frequency with which the content of the counter 32 distance shown must still be used. When the counter 50 reaches the state "0", an output pulse is emitted via the OR gate 52, the memory address register 46 advances by 1, which causes the contents of the next memory cell of the Memory 48 is entered into the counter 50. The same output pulse causes Furthermore, that the information about the desired range in counter 5 is increased by 1 advanced will. At this point the cycle continues, with the new target distance now (Contents of counter 32) the desired number of times (contents of counter 50) is used. As a result, the distances of the "spatial energy impulses" increase as determined by memory 48 and the BCD number A in register 30.

Es kann erwünscht sein, eine bestimmte Entfernung zu überspringen. In diesem Fall bewirkt eine speziell kodierte Binärzahl in der entsprechenden Zelle des Speichers 48, daß der Sprungdekoder 56 einen Sprungimpuls auf das ODER-Glied 52 gibt, der den Zähler 72 und das Adreßregister 46 direkt auf den gewünschten Stand bringt.You may want to skip a certain distance. In this case, a specially coded binary number in the corresponding cell causes of the memory 48 that the jump decoder 56 sends a jump pulse to the OR gate 52 gives the counter 72 and the address register 46 directly to the desired state brings.

Am Ende des Entfernungsabtastvorganges löst eine zweite speziell kodierte Binärzahl aus dem Speicher 48 den Rickstelldekoder aus, der daraufhin einen Rckstellimpuls 28 (Fig. 2C) abgibt, der das Speicheradreßregister 46 auf "0" zurickstellt und die BOD-Zahl A aus dem Register 30 in den Zähler 32 gibt. Der gesamte oben beschriebene Funktionszyklus beginnt dann erneut, wobei innerhalb der Integrationszeit der Sichtanordnung sämtliche Entfernungsintervalle abgetastet werden.At the end of the range scanning process, a second specially coded one triggers Binary number from the memory 48 from the Rickstelldekoder, which then sends a reset pulse 28 (Fig. 2C) outputs which resets the memory address register 46 to "0" and the BOD number A from register 30 into counter 32. All of the above described The functional cycle then begins again, with the visual arrangement within the integration time all distance intervals are scanned.

Mit dem Verfahren und der Vorrichtung nach der vorliegenden Erwindung ist es möglich, entfernungsmäßig zu tasten, während man gleichzeitig die Raumenergieimpulse entfernungsmäßig nach Wunsch verteilt. In der Abbildung ist kein Flimmern wahrnehmbar, sofern der gesamte Abtastvorgang innerhalb der Integrationsintervalls der Sicht- bzw. Aufzeichnungsvorrichtung stattfindet. Handelt es sich bei der Sichtanordnung bspw. u das menschliche Auge, sollte die gesamte Abtastung innerhalb einer Zeitspanne stattfinden, die der kritischen Flimmerfrequenz von typischerweise 30 bis 45 Hz entspricht.With the method and the device according to the present invention it is possible to feel in terms of distance while one simultaneously the spatial energy impulses distributed according to distance as desired. In the picture is no flickering perceptible, provided the entire sampling process is within the integration interval the viewing or recording device takes place. Is it the visual arrangement? E.g. u the human eye, the entire scan should be within a period of time take place that the critical flicker frequency of typically 30 to 45 Hz is equivalent to.

Es läßt sich ein Abbild darstellen, das die natürliche Beleuchtung sämtlicher Ziele innerhalb der erfaßten Entferzungen wiedergibt. Um eine gleiche Beleuchtung der Ziele in unterschiedlichen Entfernungen zu erreichen, werden die weiteren Entfernungen mit einer größeren Anzahl von Raumenergieimpulsen beautschlaCt als die kürzeren, und zwar derart, daß die Abnahme der Energiedichte bei größerer Entfernung infolge der atmosphärischen Streuung, der Dämpfung entlang des Ausbreitungsweges und der Verbreiterung des Beleuchtungsstrahls genau ausgeglichen wird. Um diese gleichmäßige Beleuchtung üBer eine vollständige Entfernungstiefe zu erreichen, werden die Rausenergieimpulse typischerweise so verteilt, wie es die Fig.An image can be displayed that shows the natural lighting all targets within the detected distances. To be the same Illumination of the goals at different distances will be the farther distances with a larger number of room energy impulses than the shorter ones, in such a way that the decrease in energy density with greater Distance due to atmospheric scattering, the attenuation along the propagation path and the broadening of the illuminating beam is precisely compensated for. Around Even lighting over a full depth of distance can be achieved the energy impulses are typically distributed as shown in Fig.

4 darstellt. Die Fig. 4 zeigt eine beispielhafte Rauaenergieimpulsverteilung. Indem man die Verteilung der Raumenergieimpulse und damit die Linie 58 entsprechend einstellt, erteilt man sämtlichen Zielen die gleiche Leuchtstärke. Aus einer vertikalen Linie wie der Linie 60 kann man bestimmen, wieviele Raumenergieimpulse (62) eine bestimmte Entfernung beleuchten.4 represents. 4 shows an exemplary roughness energy pulse distribution. By looking at the distribution of the space energy impulses and thus the line 58 accordingly is set, all targets are given the same luminosity. From a vertical line like the line 60 one can determine how many spatial energy impulses (62) a certain Illuminate distance.

Die Entfernung Xax erhält eine stärkere Beleuchtung (eine größere Anzahl von Raumenergieimpulsen) als die Entfernung Rmin. Ersichtlich gibt es viele andere Techniken, um erwünschte Raumenergieverteilungen zu erreichen. Das hier erläuterte Verfahren ist deshalb nur als exemplarisch aufzufassen.The distance Xax receives a stronger illumination (a larger Number of space energy pulses) than the distance Rmin. Obviously there are many other techniques to achieve desired spatial energy distributions. That explained here The procedure should therefore only be viewed as an example.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c hoe

½ Electro-optical device with a lighting device for Illumination of a scene, a timing circuit for pulsed switching on and off the lighting device and an optical arrangement with a keyed light amplifier, the systematically a certain period of time after each pulse of the lighting device is keyed to, so that the light amplifier a plurality of distance sub-steps detect within a single integration interval of a recording device wherein the timing circuit includes means for causing each Removal step acted upon with a preselected number of lighting pulses will.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the lighting pulses can be preselected for each removal step in such a way that any preselected Distances within the scene captured by the light amplifier result in greater brightness than other distances that the light amplifier detects.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the lighting pulses can be preselected for each removal step in such a way that all distances within the scene detected by the light amplifier with the same brightness appear.

4. Apparatus according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that the timing circuit has a clock pulse generator whose output frequency is determined from the formula f = c / 2.a R, in which f is the frequency, c is the speed of light and #R denote the distance steps to be systematically scanned in the scene.

5. Device according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that that the timing circuit has an erate up counter, a second up counter, a comparator which is connected in such a way that it sends a pulse to the light amplifier if the output states of the first and the second up-counter are equal are, as well as means to enter a number in the first up counter, which represents the distance to the closest distance range to be observed, wherein the second up counter is connected in such a way that it starts from "O" upwards counts when the lighting device is turned on.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the Auftastimpuis for the light amplifier the second amfwirts meter resets, whereby the device for generating the gating pulses for the light amplifier generates an output signal each time the lighting device is keyed.

7. The device according to claim 6, characterized by means that cause that the first up counter counts up and the light amplifier within one single integration interval of a recording device on the plurality of Distances recorded completely.

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