DE102005049307A1

DE102005049307A1 - Bildaufnahmeeinrichtung für den Infrarotbereich

Info

Publication number: DE102005049307A1
Application number: DE102005049307A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Bernhard Dr. Abel; Manfred Hähl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-10-12
Filing date: 2005-10-12
Publication date: 2007-04-19
Also published as: WO2007042537A1; EP1955537A1

Abstract

Eine Bildaufnahmeeinrichtung für den Infrarotbereich enthält einen NIR-Bildsensor für den nahen Infrarotbereich und einen FIR-Bildsensor für den fernen Infrarotbereich mit je einem Objektiv und je einem optoelektrischen Wandler.

Description

Zur Verbesserung der Sicht aus einem Kraftfahrzeug während der Nacht werden Bildsensoren für den nahen Infrarotbereich und Bildsensoren für den fernen Infrarotbereich benutzt. Im nahen Infrarotbereich können im Wesentlichen gleiche Sensoren wie für sichtbares Licht verwendet werden. Auch bestehende Beleuchtungssysteme (Scheinwerfer) sind – gegebenenfalls mit geringen Änderungen – für den nahen Infrarotbereich geeignet.
Während die Bildaufnahme im nahen Infrarotbereich ein natürliches erweitertes Erscheinungsbild bietet, zeigt eine Aufnahme im fernen Infrarotbereich insbesondere Wärmequellen, wie beispielsweise Fußgänger und Tiere, besonders deutlich, die wiederum im nahen Infrarotbereich kaum auffallen. Eine Überlagerung beider Informationen bei hoher Auflösung wäre sinnvoll, bereitet jedoch wegen der Verschiedenartigkeit, insbesondere der räumlichen Trennung der Sensoren, und wegen der hohen Kosten für hochauflösende FIR-Bildsensoren Probleme.
So ist es beispielsweise möglich, einen NIR-Bildsensor hinter der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs im Bereich des Rückspiegels anzuordnen. Dies ist jedoch für einen herkömmlichen FIR-Bildsensor einerseits wegen der Größe der bisher bekannten FIR-Bildsensoren und andererseits wegen der mangelnden Durchlässigkeit der Windschutzscheibe für langwelligere Infrarot-Strahlung nicht möglich. Außerdem können Bilder von räumlich getrennten Sensoren nur unzureichend überlagert werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bildaufnahmeeinrichtung anzugeben, welche in beiden Infrarotbereichen arbeitet und eine Überlagerung beider Informationen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen NIR-Bildsensor für den nahen Infrarotbereich und einen FIR-Bildsensor für den fernen Infrarotbereich mit je einem Objektiv und je einem optoelektrischen Wandler.
Die erfindungsgemäße Bildaufnahmeeinrichtung hat ferner den Vorteil, dass gegenüber Sensoren im fernen Infrarotbereich mit Flächensensoren eine wesentlich geringere Baugröße und geringere Herstellungskosten erreicht werden. Außerdem ermöglicht die Erfindung eine geringe Baugröße beider Sensoren. Dies wird insbesondere durch eine Weiterbildung der Erfindung dadurch ermöglicht, dass der FIR-Bildsensor und der NIR-Bildsensor in einer Baugruppe zusammengefasst sind.
Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Bildaufnahmeeinrichtung besteht darin, dass mindestens der FIR-Bildsensor als optoelektrischen Wandler einen Zeilensensor enthält und dass zwischen dem Objektiv des FIR-Bildsensors und dem Zeilensensor eine optische Ablenkeinrichtung vorgesehen ist.
Für den NIR-Bildsensor stehen verschiedene Techniken zur Verfügung. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der NIR-Bildsensor als optoelektrischen Wandler einen Flächensensor enthält oder dass der NIR-Bildsensor als optoelektrischen Wandler einen Zeilensensor enthält und dass zwischen dem Objektiv des NIR-Bildsensors und dem Zeilensensor eine optische Ablenkeinrichtung vorgesehen ist.
Für den Fall, dass der NIR-Bildsensor ebenfalls mit einer Sensorzeile arbeitet, kann gemäß einer vorteilhaften Aus gestaltung vorgesehen sein, dass der NIR-Bildsensor und der FIR-Bildsensor eine gemeinsame optische Ablenkeinrichtung aufweisen.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die gemeinsame optische Ablenkeinrichtung ein rotierender Polygon-Spiegel ist. Es stehen jedoch auch andere Ablenkeinrichtungen, beispielsweise Schwingspiegel, zur Verfügung.
Durch den Abstand der Objektive voneinander und Differenzen der Abbildungseigenschaften der Objektive, des Strahlenganges und der geometrischen Eigenschaften der optoelektrischen Wandler kann es zu geometrischen Abweichungen (Deckungsfehlern) der aufgenommenen Bilder kommen. Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht daher vor, dass von dem NIR-Bildsensor und von dem FIR-Bildsensor erzeugte Bilddaten in Speicher geschrieben werden und dass die Einschreib- und/oder Auslesevorgänge derart gesteuert werden, dass die aufgenommenen Bilder zur Deckung gebracht und überlagert werden.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zwei davon sind schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel und
2 ein zweites Ausführungsbeispiel.
Beide Ausführungsbeispiele weisen ein Objektiv 1 für den nahen Infrarotbereich und ein Objektiv 2 für den fernen Infrarotbereich auf. Ein Gehäuse 3, in welchem die Objektive 1, 2 und weitere Komponenten gelagert sind, ist lediglich angedeutet. Die von einer nicht dargestellten abzubildenden Szene stammende Strahlung im nahen Infrarotbereich wird von dem Objektiv 1 zeilenweise auf einen Zeilensensor 4 für den nahen Infrarotbereich abgebildet, wobei eine op tische Ablenkeinrichtung 5 in Form eines schwenkbaren Spiegels die Abbildung derart verschiebt, dass nacheinander das gesamte Bild abgetastet wird. Der Zeilensensor 4 weist beispielsweise 640 lichtempfindliche Elemente auf, wobei durch die Ablenkung mit Hilfe des Spiegels 5 480 Zeilen geschrieben werden.
In ähnlicher Weise wird mit Hilfe eines weiteren Zeilensensors 6, welcher im fernen Infrarotbereich empfindlich ist, eines weiteren Objektivs 2 und einer weiteren optischen Ablenkeinrichtung 7 ein Bild im fernen Infrarotbereich aufgenommen. Die aus den Zeilensensoren 4, 6 ausgelesenen Bilddaten werden einem Prozessor 8 zugeführt, der die Bilddaten in einem zugehörigen nicht explizit dargestellten Speicher zwischenspeichert, unter Berücksichtigung der oben genannten Differenzen zwischen den beiden Bildsensoren eine Korrektur von Deckungsfehlern vornimmt und beide Bilder überlagert, so dass die Bilddaten am Ausgang 9 zur Anzeige oder zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung stehen.
Das Ausführungsbeispiel nach 2 unterscheidet sich von demjenigen nach 1 dadurch, dass in den Strahlengängen für den nahen Infrarotbereich und für den fernen Infrarotbereich feststehende Spiegel 11, 12 und eine gemeinsame Ablenkeinrichtung 13 in Form eines rotierenden Polygon-Spiegels vorgesehen sind.
Unter Anwendung geeigneter Technologien können die Zeilensensoren 4, 6 zusammen mit den zugehörigen Schaltungen, beispielsweise dem Prozessor 8, auf einem gemeinsamen Träger, beispielsweise einem Chip, angeordnet werden.

Claims

Bildaufnahmeeinrichtung für den Infrarotbereich, gekennzeichnet durch einen NIR-Bildsensor (1, 4, 5) für den nahen Infrarotbereich und einen FIR-Bildsensor (2, 6, 7) für den fernen Infrarotbereich mit je einem Objektiv (1, 2) und je einem optoelektrischen Wandler (4, 6).
Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der FIR-Bildsensor (2, 6, 7) und der NIR-Bildsensor (1, 4, 5) in einer Baugruppe (3) zusammengefasst sind.
Bildaufnahmeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der FIR-Bildsensor als optoelektrischen Wandler einen Zeilensensor (6) enthält und dass zwischen dem Objektiv (2) des FIR-Bildsensors und dem Zeilensensor (6) eine optische Ablenkeinrichtung (7, 13) vorgesehen ist.
Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der NIR-Bildsensor als optoelektrischen Wandler einen Flächensensor enthält.
Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der NIR-Bildsensor als optoelektrischen Wandler einen Zeilensensor (4) enthält und dass zwischen dem Objektiv (1) des NIR-Bildsensors und dem Zeilensensor (4) eine optische Ablenkeinrichtung (5, 13) vorgesehen ist.
Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der NIR-Bildsensor und der FIR-Bildsensor eine gemeinsame optische Ablenkeinrichtung (13) aufweisen.
Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame optische Ablenkeinrichtung ein rotierender Polygon-Spiegel (13) ist.
Bildaufnahmeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von dem NIR-Bildsensor und von dem FIR-Bildsensor erzeugte Bilddaten in Speicher (8) geschrieben werden und dass die Einschreib- und/oder Auslesevorgänge derart gesteuert werden, dass die aufgenommenen Bilder zur Deckung gebracht und überlagert werden.