DE19619186C1 - Verfahren sowie System zur Erstellung eines Bildes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf ein System gemäß Oberbegriff Patentanspruch 18.

Das Verfahren zum Erstellung von Bildern sowie zugehörige Systeme, insbesondere auch Bilderfassungssysteme sind bekannt.

Unter Bilderfassungssystem sind im Sinne der Erfindung u. a. auch Kameras mit CCD-Sensoren oder wenigstens eine solche Kamera aufweisende Systeme zu verstehen. Bilderfassungssysteme gemäß der Erfindung sind aber auch andere Systeme, die wenigstens einen CCD-Sensor besitzen, mit dem ein auf seiner Bildebene erzeugtes optisches Bild in elektrischen Bildsignale umgesetzt werden soll. CCD-Sensoren, insbesondere auch in ihrer Ausbildung als Interline-Transfer-Sensoren sind dem Fachmann bekannt.

CCD-Bildsensoren sind bekannt (DE-OS 40 01 072 und EP-OS 0 501 333) und zeichnen sich durch eine Reihe von Vorteilen aus, beispielsweise durch die Möglichkeit einer relativ preiswerten Herstellung, durch eine robuste Bauform usw. CCD-Bildsensoren werden hauptsächlich in Kamera-Systemen verwendet, und zwar in der Weise, daß die an den Belichtungsbereichen erzeugten Ladungen jeweils am Ende einer Bildphase, die beispielsweise bei nach der CCIR-Norm arbeitenden bekannten Systemen ein Halbbild ist, durch Aktivierung entsprechender Transferkanäle an den zugehörigen Speicherbereich eines vertikalen Schieberegisters weitergeleitet werden. Im Anschluß daran werden die Ladungen vertikal und zeilenweise in ein Ausleseregister geschoben, aus dem sie dann jeweils seriell ausgelesen werden. Es besteht hierbei die Möglichkeit, die Belichtungszeit (Verschlußöffnungszeit), d. h. diejenige Zeit, in der an den Belichtungsbereichen Ladungen erzeugt werden, zu verändern, und zwar dadurch, daß in einem dieser Belichtungszeit entsprechenden zeitlichen Abstand vor dem Transfer der Ladungen von den Belichtungsbereichen in die abgedunkelten Speicherbereiche sämtliche Ladungen an den Belichtungsbereichen durch einen Substrat-Steuerimpuls zunächst gelöscht werden, so daß dann nur noch die nach Beendigung dieses Substrat-Steu­ erimpulses und vor dem Beginn des Transfer-Signals verbleibende Zeit für die Bildung von Ladungen an den Belichtungsbereichen zur Verfügung steht.

Bekannt ist es insbesondere auch, die vorstehend erwähnten CCD-Bildsensoren so anzusteuern, daß die Entladung der Belichtungsbereiche jeweils periodisch durch Impulse während des horizontalen Bildrücklaufes erfolgt, wobei diese Entladung für die Dauer der jeweiligen Belichtungszeit unterbrochen ist. Durch die Verlegung der Entladungsimpulse in den horizontalen Zeilenrücklauf wird die im bekannten Fall angestrebte kontinuierliche Videowiedergabe nicht gestört. Auch bei dieser Ansteuerung werden die während der Belichtungszeit gesammelten Ladungen durch Aktivierung des jeweiligen Transferkanals erst nach der Belichtungszeit an den zugehörigen Speicherbereich des vertikalen Schieberegisters weitergeleitet.

Mit diesen bekannten Systemen lassen sich allerdings keine Belichtungszeiten oder kurzzeitige Änderungen der Empfindlichkeit unter 1 µs erreichen. In vielen Anwendungen sind wesentlich kürzere Belichtungszeiten oder Änderungen der Lichtempfindlichkeit eines Bilderfassungssystems erwünscht. Hierfür mußten bisher aufwendige Systeme mit Bildverstärkern usw. verwendet werden.

Bekannt ist weiterhin ein Verfahren bzw. System der gattungsgemäßen Art (DE-OS 33 38 708) zur Erzeugung von Bildern unter Verwendung einer Lichtquelle zum Ausleuchten eines Raumes sowie einer Videokamera, wobei von einem elektronischen Blitzgerät gebildete Lichtquelle für Einzelbelichtungen Lichtimpulse aussendet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie ein System aufzuzeigen, mit welchem in besonders einfacher Weise Entfernungen im Raum erfaßt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 bzw. ein System entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 18 ausgeführt.

Abweichend von herkömmlichen Verfahren und Systemen wird mit der Erfindung ein Entfernungsbild geschaffen, d. h. ein Bild, welches sich zwar auch aus einer Vielzahl von Bildpunkten oder Pixel zusammensetzt, die jeweils einen Pixel-Wert aufweisen, der aber abweichend von herkömmlichen Systemen nicht einen Grau- oder Helligkeitswert, sondern einem Entfernungswert entspricht. Aus diesem Pixelwert lassen sich somit sehr einfach Entfernungen im Raum bestimmen. Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. System kann somit überall dort eingesetzt werden, wo Entfernungen gemessen und/oder erfaßt werden müssen, beispielsweise bei Fertigungsmaschinen, Robotern usw.

Bevorzugt verwendet die Erfindung als Bildsensor einen CCD-Sensor, der in einer besonderen Weise gesteuert wird, um die bei der Erfindung notwendigen kurzen Belichtungszeiten für die Einzelbelichtungen zu erzeugen, d. h. Belichtungszeiten, die in der Größenordnung von beispielsweise 10 bis 30 ns liegen.

Ein derartiger vorzugsweise als Interline-Transfer-Sensor ausgebildeter CCD-Sensor weist in einer Bildebene Bildpunkte oder Pixel bildende Belichtungsbereiche zur Umwandlung von Licht in elektrische Ladung auf. Diesen Belichtungsbereichen sind Speicherbereiche zugeordnet. Weiterhin sind steuerbare Transferkanäle vorgesehen, die für eine Übertragung der Ladungen aus jedem Belichtungsbereich an den zugehörigen Speicherbereich aktivierbar sind. Ferner ist ein Substrat vorgesehen, über welches bei einer Aktivierung der Entladung der Belichtungsbereiche deren Ladungen abführbar sind. Die Transferkanäle und das Substrat werden jeweils mit vorgegebener Zeitdauer und in vorgegebener Zeitfolge aktiviert.

Die Besonderheit besteht dann darin, daß zur Erzielung der kurzen Belichtungszeiten für die Einzelbelichtungen die Entladung der Belichtungsbereiche zumindest während der Bildphase des Gesamtbildes ständig aktiviert und nur für die Dauer der jeweiligen kurzen Einzelbelichtungszeit deaktiviert bzw. unterbrochen wird. Die Transferkanäle sind dabei bereits vor der Deaktivierung der Ladung und während dieser Deaktivierung für eine Ladungsübertragung geöffnet bzw. aktiviert.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird in Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung ein Ranging-System mit Laser-Puls-Beleuchtung und einer einen CCD-Bildsensor aufweisenden Kamera;

Fig. 2 zur Erläuterung des Systems der Fig. 1 in vereinfachter Darstellung ein Zeitdiagramm eines vom Laser ausgesandten Lichtimpulses und des an die Kamera zurückgeführten Lichtes;

Fig. 3 in sehr vereinfachter Darstellung eine Grundeinheit der Belichtungs- und Speicherbereiche eines Interline-Transfer-CCD-Sensors;

Fig. 4 in den Positionen a-c den grundsätzlichen Aufbau des Interline-Transfer-CCD-Sen­ sors mit Belichtungs- und Steuerbereichen sowie die grundsätzliche Arbeitsweise beim Verschieben der Ladungen aus den Belichtungsbereichen in das vertikale Schieberegister, beim Auslesen der Ladungen aus den vertikalen Schieberegistern in das horizontale Ausleseregister und beim seriellen Auslesen der Ladungen aus diesem Ausleseregister;

Fig. 5 den zeitlichen Verlauf des die Transferkanäle sämtlicher aktivierter Pixeleinheiten ansteuerten Transfersignals TS sowie den zeitlichen Verlauf des das Entladen der Belichtungsbereiche über das Substrat des CCD-Sensors steuernden Substratsteuersignals S und die sich durch diese Ansteuerung ergebenden Belichtungszeiten bzw. Bildfenster Bt;

Fig. 6 in zeitlicher Vergrößerung eine der Unterbrechungen des Substratsteuersignals;

Fig. 7 ein Diagramm, welches in Abhängigkeit von periodisch auftretenden Licht- bzw. Laserimpulsen L Belichtungszeiten der Videokamera bzw. des CCD-Sensors mit unterschiedlichen Verzögerungszeiten gegenüber dem zeitlich unmittelbar vorausgehenden Lichtimpuls wiedergibt, und zwar bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Aufnahme eines Entfernungsbildes;

Fig. 8 und 9 eine erste Verteilungsfunktion oder Rampe und eine zu dieser komplementäre zweite Rampe, die jeweils die Verteilung der Häufigkeit oder Anzahl der Einzelbelichtungen bei den unterschiedlichen zeitlichen Verzögerungen wiedergeben;

Fig. 10 ein Diagramm zur Erläuterung des zeitlichen Verlaufs bei der Erstellung der Gesamtbilder und der Fremdlichtbilder;

Fig. 11 ein Diagramm einer Logik.

In der Fig. 1 ist ein System dargestellt, welches es ermöglicht, einen Körper 1 mit einer Videokamera 2 mit Ansteuerschaltung 3 zu erfassen, obwohl sich der Körper 1 in einer Umgebung oder in einem Medium 4 mit Licht reflektierenden Partikeln, beispielsweise in einer trüben Flüssigkeit oder im Nebel, und/oder vor einem reflektierenden Hintergrund 5 befindet.

Das System weist einen impuls-betriebenen Laser 6 auf, der in einer vorgegebenen Folge Lichtimpulse L (Fig. 2) zur Beleuchtung des Körpers 1 aussendet. Das an die Kamera 2 rückgeführte Licht ist in der Fig. 2 mit R bezeichnet und stammt nur zum Teil (Bereich r) von dem Körper 1. Zum größten Teil handelt es sich hierbei um Streu-Licht, welches von den Partikeln des Mediums 4 und vom Hintergrund 5 stammt und welches dem Bild des Körpers 1 überlagert ist, so daß dieser von einer normalen Videokamera nicht oder aber nur sehr gestört erfaßt werden könnte. Um diesen Nachteil zu beheben wird die Videokamera 2 bzw. deren CCD-Sensor 7, der als Interline-Transfer-Sensor ausgebildet ist, synchron mit den vom Laser gelieferten Lichtimpulse L bzw. deren Impulsfolge in der nachstehend noch näher beschriebenen Weise für extrem kurze Belichtungszeiten angesteuert.

Die Fig. 3 zeigt in vereinfachter Funktionsdarstellung einen Teil des CCD-Sensors, dessen aktiver Bereich in Belichtungsbereiche 8 und Speicherbereiche 10 unterteilt ist, wobei bei der dargestellten Ausführungsform jedem Speicherbereich jeweils ein Belichtungsbereich 8 zugeordnet ist und zusammen mit diesem eine Grundeinheit 11 bildet. Diese sind in einer Zeilen-Reihen-Anordnung in horizontal er und vertikaler Richtung angeordnet, wobei die Speicherbereiche 10 in jeder vertikalen Reihe ein vertikales Schieberegister 12 bilden (hierzu auch Fig. 4).

Die Belichtungsbereiche 8 sind in der Bildebene des Sensors 7 angeordnet und wandeln das auf sie auftreffende Licht in eine von der Intensität des Lichtes abhängige Ladung Q um.

Über Steuerleitungen 13 sind die Belichtungsbereiche 8 bzw. diesen zugeordnete Transferkanäle 15 für eine Übertragung der Ladung Q aus dem jeweiligen Belichtungsbereich 8 an den zugehörigen Speicherbereich 10 steuerbar, und zwar durch ein Transfer-Signal TS. Die Ansteuerung erfolgt in der Weise, daß bei jeder Bildphase die Transferkanäle sämtlicher Belichtungsbereiche 8 des Sensors für eine Übertragung der Ladungen Q an die zugehörigen Speicherbereiche 10 aktiviert bzw. geöffnet werden. Für die nachfolgenden Erläuterungen wird davon ausgegangen, daß die Transferkanäle 15 für eine Ladungsübertragung von dem jeweiligen Belichtungsbereich 8 an den zugehörigen Speicherbereich 10 immer dann aktiviert oder geöffnet sind, wenn das Transfer-Signal einen positiven Signalwert H aufweist.

Mit 16 ist ein für alle Pixel oder Belichtungsbereiche 8 gemeinsames Substrat 16 bezeichnet. Dieses ist über eine Steuerleitung 17 mit einem Substrat-Steuersignal S ansteuerbar, welches die beispielsweise als Dioden ausgebildeten Belichtungsbereiche 8 in einen leitenden Zustand überführt, so daß dann, wenn dieses Substrat-Steuersignal S anliegt, also beispielsweise einen positiven Signalwert H aufweist, die Ladungen Q der Belichtungsbereiche 8 unmittelbar an das Substrat 16 über einen niederohmigen Strompfad abgeführt werden oder sich Ladungen Q an den Belichtungsbereiche 8 überhaupt nicht bilden können.

Die Ansteuerung des Substrates 16 mit dem Substrat Steuersignal S erfolgt wiederum für sämtliche Pixel oder Belichtungsbereiche 8 gleichzeitig.

Bestandteil des CCD-Sensors 7 ist auch noch ein Ausleseregister 18 (Fig. 4). Wie dort in den Positionen b und c angedeutet ist, ist die grundsätzliche Arbeitsweise des CCD-Sensors 7 so, daß die Ladungen Q, die während der Belichtungszeit, also bei nicht anliegendem Substratsteuersignal S in einer Bildphase an den Belichtungsbereichen 8 erzeugt wurden, am Ende dieser Bildphase an den jeweiligen Speicherbereichen 10 zur Verfügung stehen, dann Zeile für Zeile in das Ausleseregister 18 geschoben (Position b der Fig. 4) und dabei seriell aus dem Ausleseregister 18 ausgelesen werden.

Bei der herkömmlichen Ansteuerung des CCD-Sensors 7, beispielsweise entsprechend CCIR-Norm, wird erst am Ende jeder Bildphase (in diesem Fall Halbbild) durch Aktivieren der entsprechenden Transferkanäle 15 ein paralleles Übertragen der Ladungen Q an die Speicherbereiche 10 durchgeführt (Dauer ca. 2,5 µs). Die Belichtungszeit kann bei dieser herkömmlichen Ansteuerung nur dadurch geändert werden, daß in jeder Bildphase die für das Erzeugen der Ladungen Q zur Verfügung stehende Zeit entsprechend geändert wird, und zwar durch Anlegen des Substrat-Steuersignales S vor dem Aktivieren der Transferkanäle 15. Extrem kurze Belichtungszeiten lassen sich hiermit allerdings nicht erreichen.

Überraschenderweise sind aber solche extrem kurze Belichtungs- oder Verschlußöffnungszeiten, und zwar Zeiten bis zu 10 ns mit einer Folgefrequenz bis zu 40 MHz mit der in der Fig. 5 angedeuteten erfindungsgemäßen Ansteuerung des CCD-Sensors 7 möglich. Bei dieser Betriebsweise sind während jeder Bildphase die den Belichtungsbereich 8 zugeordneten Transferkanäle 15 ständig oder aber periodisch während einer größeren Zeit T, beispielsweise während einer Zeitdauer von 1 - ms geöffnet oder aktiviert. Weiterhin liegt das Substratsteuersignal S ständig an und wird lediglich kurzzeitig, beispielsweise periodisch unterbrochen (Unterbrechung u) bzw. abgeschaltet, und zwar jeweils für eine sehr kurze Zeitdauer. Das Transfersignal TS und das Substratsteuersignal S sind derart synchronisiert, daß bereits vor und auch während der Unterbrechung u die Transferkanäle 15 geöffnet sind.

Nur während der Unterbrechungen u können die Belichtungsbereiche 8 dem auftreffenden Licht entsprechende Ladungen Q erzeugen, die dann über die aktivierten Transferkanäle 15 sofort an die Speicherbereiche 10 weitergeleitet werden. Mit dem Ende jeder Unterbrechung u und mit dem dann wieder anliegenden Substrat-Steuersignal S wird die Erzeugung von elektrischen Ladungen Q an den Belichtungsbereichen 8 sofort beendet, so daß dann auch die Übertragung weiterer Ladungen Q aus den Belichtungsbereichen 8 an die Speicherbereiche 10 nicht mehr möglich ist.

Durch diese Arbeitsweise, bei der die Transferkanäle 15 während der Belichtungszeiten bzw. Unterbrechungen u ständig aktiviert sind, lassen sich die vorstehend genannten extrem kurzen Belichtungszeiten bis zu 10 ns bei hohen Folgefrequenzen bis zu 40 Mhz erreichen.

Auch bei den erfindungsgemäßen System erfolgt am Ende jeder Bildphase das Auslesen der Ladungen Q aus den von den Speicherbereichen 10 gebildeten vertikalen Schieberegistern 12 jeweils zeilenweise in das Ausleseregister 18 und das serielle Auslesen der Zeilen aus diesen Ausleseregister.

Erfolgt bei dem erfindungsgemäßen System während einer Bildphase eine mehrfache Unterbrechung des Substratsteuersignales S, wie dies in der Fig. 5 dargestellt ist, so werden die während jeder Unterbrechung u unmittelbar an den zugehörigen Speicherbereich 10 übertragenden Ladung Q dort gesammelt bzw. addiert.

In der Fig. 5 sind mit B die Bildfenster bzw. Belichtungszeiten angegeben. Für das in der Fig. 1 dargestellte System bedeutet dies, daß durch entsprechende Synchronisation zwischen dem Laser 6 und den von der Ansteuerschaltung 3 erzeugten Signalen, insbesondere auch der Transfersignale TS und des Substratsteuersignals S, sichergestellt ist, daß jedes Bildfenster Bt zeitlich mit dem Bereich r zusammenfällt, so daß mit der Videokamera 2 tatsächlich der Körper 1 erfaßt wird, und zwar trotz des diesen Körper umgebenden lichtreflektierenden Mediums 4 und Hintergrundes 5. Die Synchronisation erfolgt beispielsweise über einen Kanal, der ein einstellbares Verzögerungsglied 19 enthält, so daß die Bildfenster Bt genau auf den Bereich r eingestellt werden können.

Eine Besonderheit der Erfindung besteht auch darin, daß die Transferkanäle 15 nur langsam geschaltet werden müssen, die kurzen Belichtungszeiten aber durch das schnelle Schalten des Substrates 16 erreicht werden, und daß auch der zeitliche Versatz zwischen der Erzeugung der Ladungen Q an den Belichtungsbereichen 8 und dem Übertragen der Ladungen Q an die Speicherbereiche 10 entfällt.

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, daß Änderungen oder Abwandlungen möglich sind. So ist es beispielsweise auch möglich, während der jeweiligen Bildphase die Transferkanäle 15 ständig zu aktivieren. Dies kann aber zu einer Bildverschlechterung insbesondere durch thermisches Rauschen der Transferkanäle 15 führen, so daß die in der Fig. 5 dargestellte periodische Aktivierung jeweils über eine Zeitdauer T von maximal 1-5 ms von Vorteil ist.

Das erfindungsgemäße System eignet sich nicht nur für das in der Fig. 1 wiedergegebene Ranging-System-Laser-Puls-Beleuchtung, sondern auch andere Anwendungen, die kurze Belichtungszeiten oder Änderungen der Lichtempfindlichkeit erfordern, so beispielsweise 3D-Sehen, Fluoreszenz-Lifetime-Messungen, Hochgeschwindigkeitskameras usw.

"Bildphase" ist im Sinne der Erfindung ein Zeitbereich, beispielsweise das Halbbild der CCIR-Norm oder der RS170-Norm oder das Vollbild der VGA-Norm bzw. -Darstellung.

Durch die Möglichkeit des sehr schnellen Schaltens des CCD-Sensors 7 mit hoher Folgefrequenz erlaubt die Erfindung auch eine Steuerung der Empfindlichkeit dieses Sensors durch Impulsbreitenmodulation. Eine Beispiel für eine solche Steuerung ist in der Fig. 6 angedeutet, die eine der Unterbrechungen u des Substratsteuersignals nochmals in zeitlicher Vergrößerung wiedergibt. Mit den Linien 20 sind innerhalb dieser Unterbrechung u Impulse angedeutet, die eine im Vergleich zu der Unterbrechung u sehr kleine Impulsbreite bei hoher Impulsfolgefrequenzen besitzen und dem Substratsteuersignals derart überlagert sind, daß innerhalb der Unterbrechung u ein mehrfaches kurzzeitiges Schalten des Substratsteuersignals S zwischen 0 auf H mit der hohen Folgefrequenz erfolgt. Bei diesem Schalten werden jeweils Teilladungen von den Belichtungsbereichen an das Substrat abgeführt, so daß ohne Änderung der Belichtungszeit, ohne Änderung der Unterbrechung u durch Impulsbreitenmodulation der Impulse 20 die Teilentladungen und dadurch auch die Empfindlichkeit des CCD-Sensors gesteuert werden können.

Das Ausgangssignal der Videokamera 2 wird beispielsweise einem nicht dargestellten Bildspeicher bzw. dem am Eingang dieses Bildspeichers vorgesehenen Analog-Digital-Wand­ ler zugeführt, wobei dieser Bildspeicher dann an seinem Ausgang bzw. an den dortigen Digital-Analog-Wandler ein Bildsignal liefert, welches die unterschiedlichsten Normen erfüllen kann.

Das vorbeschriebene Bilderfassungssystem bzw. die vorbeschriebene besondere Art der Ansteuerung des CCD-Sensors 7 eignet sich insbesondere auch für ein Verfahren bzw. für ein System zur Aufnahme eines Entfernungsbildes, d. h. zur Aufnahme eines Video-Bildes, bei dem die Grauwerte der einzelnen Bildpunkte in dem während einer Bildphase erstellten Gesamtbild nicht unterschiedlichen Helligkeiten der Bildpunkte des Originals bzw. des Körpers 1 bzw. der von der Kamera 2 erfaßten Szene entsprechen, sondern den Entfernungen zwischen den einzelnen Bereichen der von der Kamera 2 erfaßten Szene und dieser Kamera.

Für die Erzeugung von Entfernungsbildern wird wiederum das die Kamera 2 mit dem CCD-Sensor 7 aufweisende Bilderfassungssystem, welches durch kurzzeitige und mehrfache Belichtungen eine Aufakkumulierung von Teilbildern bzw. von durch die Mehrfachbelichtung an den Belichtungsbereichen 8 erzeugten Ladungen in den zugehörigen Speicherbereichen 10 ermöglicht, sowie der als Kurzzeitimpulslaser ausgebildete Laser 6 sowie eine Steuereinheit 21 mit Rechner verwendet, und zwar zur Erzeugung der notwendigen Steuerpulsfolgen für den Laser 6 sowie zur Erzeugung der Einzel-Belichtungen mit unterschiedlicher zeitlicher Verzögerung nach einem vorgegebenen Programm und einer vorgegebenen Verteilung.

Die Optiken der Beleuchtung (Laser 6) und der Kamera 2 sind so abgestimmt, daß sie den gleichen räumlichen Bereich erfassen. Der Laser 6 ist bei dem Verfahren bzw. System zur Aufnahme eines Entfernungsbildes bevorzugt ein Diodenlaser im IR-Bereich (z. B. Wellenlänge 850 nm). Zur Unterdrückung von Fremdlicht weist die Kamera 2 vor dem CCD-Sensor 7 ein schmalbandiges Filter auf. Die Länge der vom Laser 6 ausgesandten Lichtimpulse beträgt beispielsweise 10 ns. Die Belichtungszeit Bt der Einzelbelichtungen bzw. die Unterbrechung u des Substratsteuersignales S sind bei der vorbeschriebenen Ansteuerung des CCD-Sensors 7 so eingestellt, daß sie etwa 30 ns betragen.

Die Fig. 7-9 erläutern im Prinzip das Verfahren zur Erzeugung eines Entfernungsbildes.

Für das Entfernungsbild werden zwei komplementäre Gesamtbilder Ba und Bb in jeweils einer Bildphase und mit jeweils eine vorgegebene Anzahl N von Einzel-Belichtungen erstellt. Bei einer Impulslänge der Lichtimpulse L von 10 ns und bei einem Tastverhältnis für die Ansteuerung des Lasers 6 von 1 : 200 ergeben sich - bei einer Gesamtbelichtungszeit von 16 ms für jedes Gesamtbild - eine Anzahl N = 8000 Einzel-Be­ lichtungen je Gesamtbild. Den Einzelbelichtungen sind unterschiedliche Verzögerungszeit Δt1, Δt2. . .Δtn zugeordnet, d. h. die Einzelbelichtungen erfolgen jeweils mit einer zeitlichen Verzögerung nach dem zugehörigen Lichtimpuls, wobei die zeitlichen Verzögerungen und die Häufigkeit der Einzelbelichtungen bei jeder zeitlichen Verzögerung nach einer vorgegebenen Verteilung gesteuert werden. Die Änderung der zeitlichen Verzögerung erfolgt hierbei in vorgegebenen Schritten. Weiterhin erfolgt jeweils bei jedem Laserimpuls L nur eine Einzel-Belichtung mit der vorgegebenen zeitlichen Verzögerung.

Die Anzahl der Einzelbelichtungen, die mit jeder der vorgegebenen zeitlichen Verzögerungen oder Verzögerungszeiten durchgeführt werden, ist unterschiedlich derart gewählt, daß sich für diese Verteilung z. B. die in der Fig. 8 dargestellte Rampe R1 ergibt, bei der die Anzahl der Einzelbelichtungen mit den größeren Verzögerungszeiten jeweils größer ist als die Anzahl der Einzelbelichtungen mit den kürzeren Verzögerungszeiten. Zur Erzielung der Rampe R1 ist beispielsweise folgende Verteilung gegeben:

zeitliche Verzögerung
Anzahl der Einzelbelichtungen
bei dieser Verzögerung
0 ns
0
1 ns	1
2 ns	1
3 ns	2
4 ns	2
. . .	. . .
80 ns	50
. . .	. . .
160 ns	100

Die angegebene Verteilung erfolgt so, daß insgesamt 8000 Einzelbelichtungen in der Rampe R1 enthalten sind.

Da mit jeder Einzelbelichtung jeweils derjenige Bereich der von der Kamera 2 aufgenommenen Szene erfaßt wird, dessen Entfernung der jeweiligen zeitlichen Verzögerung Δt entspricht (bei gleichem Abstand der Videokamera 2 und des Lasers 6 vom Objekt etwa die halbe Verzögerung), da außerdem die Anzahl der Einzelbelichtungen bei den Verzögerungen unterschiedlich sind und da die durch die Einzelbelichtungen erzeugten Ladungen bzw. Teilbilder in dem CCD-Sensor 7 aufakkumuliert werden, könnte dann, wenn sämtliche Bereiche der mit der Videokamera 2 aufgenommenen Szene gleiche Farbgebung und/oder Helligkeit aufweisen, bereits aufgrund der Wertigkeit der Bildpunkte bzw. Pixel (Pixelwert ba) in dem mit der Rampe R1 erzeugten Gesamtbild Ba Abstand E ermittelt werden, den der einem Pixel entsprechende Bereich der Original-Szene von der Videokamera 2 aufweist.

Um aber die tatsächlichen unterschiedlichen Helligkeiten der Bereiche des Objektes 1 oder der aufgenommenen Szene zu berücksichtigen wird zusätzlich ein Gesamtbild Bb aufgenommen, bei dem die Verteilung der Einzelbelichtungen und der Verzögerungszeiten der Rampe R2 entsprechen, die komplementär zur Rampe R1 ist. Diese beiden Bilder Ba und Bb werden beispielsweise zeitlich nacheinander aufgenommen. Vorstehend wurde davon ausgegangen, daß die maximale Verzögerungszeit Δtn 160 ns ist. Dies würde bei jeweils gleichem Abstand der Videokamera 2 und des Lasers 6 vom Objekt 1 einer Entfernung Objekt Videokamera von etwa 26,7 Metern entsprechen.

Aus den beiden Rampen-Bildern kann für jedes Pixel der Reflexionsgrad und Grauwert sowie auch die Entfernung ermittelt werden. Wird ein Pixelwert belichtet nach der Rampe R1 als ba und ein Pixelwert belichtet nach der Rampe R2 als bb bezeichnet, so läßt sich für dieses Pixel bzw. für den entsprechenden Bereich des Originals die Entfernung E berechnen. Für diese Berechnung wird zunächst der Reflexionsgrad bzw. Grauwert des betreffenden Bereiches des Objektes 1 oder Originals benötigt. Dieser Grauwert ergibt sich zu

G = ½ (ba + bb).

Die jeweilige Entfernung E des einem Pixel zugeordneten Bereichs des aufgenommen Objekts errechnet sich wie folgt:

E = ba/2G = 1 - bb/(ba + bb) bzw. E = 1 - bb/2G = 1 - bb/(ba + bb)

Dieses Meßergebnis kann durch Fremdlicht, d. h. durch Licht welches nicht von dem Laser 6 stammt, verfälscht werden, und zwar insbesondere dann, wenn dieses Fremdlicht eine im Vergleich zum Laser 6 nicht unerhebliche Lichtstärke aufweist. Fremdlicht ist beispielsweise Sonnenlicht, zeitlich gleichförmiges Licht, wie Licht von Halogenlampen, aber auch Licht, welches sich periodisch in seiner Lichtstärke ändert, wie z. B. Licht von Neonlampen, welches sich mit einer Frequenz von 100 Hz (in Europa) bzw. von 120 Hz (in den USA) ändert. Anstelle der Bilder Ba und Bb werden durch das Fremdlicht verfälschte Bilder Ba′ und Bb′ erhalten.

Dieser Einfluß des Fremdlichtes wird dadurch eliminiert, daß zusätzlich zu den Bildern Ba′ und Bb′ Fremdlichtbilder Fa und Fb aufgenommen werden, mit welchen dann die durch das Fremdlicht verfälschten Werte ba′ und bb′ korrigiert werden. Die Aufnahme der Fremdlichtbilder Fa und Fb erfolgt in gleicher Weise wie die Aufnahme der Bilder Ba′ bzw. Bb′, d. h. das Fremdbild Fa mit der Rampe R1 und das Fremdbild Fb mit der Rampe R2, allerdings jeweils bei abgeschaltetem Laser 6 und zeitlich versetzt zur Belichtung der Bilden Ba′ und Bb′.

Insbesondere in Fertigungsbereichen, in denen das Verfahren bzw. System zur Aufnahme des Entfernungsbildes beispielsweise für die Steuerung von Robotern und anderen Fertigungseinrichtungen bevorzugt eingesetzt werden kann, ist ein störender Einfluß durch dieses sich periodisch ändernde Fremdlicht, d. h. durch Licht von Lampen, die mit der Netzfrequenz betrieben werden, zu befürchten.

Da die Bilder Ba′ und Bb′ entsprechend den Rampen R1 und R2 sowie die Fremdlichtbilder Fa und Fb bei Verwendung eines einzigen CCD-Sensors 7 zeitlich nacheinander aufgenommen werden müssen, ist dafür zu sorgen, daß diese Aufnahmen jeweils mit gleicher Phasenlage in Bezug auf die Änderung des Fremdlichtes erfolgen. Aus diesem Grunde erfolgt die Steuerung des CCD-Sensors 7 bzw. des zugehörigen Bilderfassungssystems derart, daß die Gesamtperiode (Belichten der Bilder Ba′, Bb′, Fa bzw. Fb und Auslesen der jeweiligen in den Speichern 10 gespeicherten Ladungen) jeweils 50 ms beträgt. Diese Zeit ist ein Vielfaches sowohl der Periodendauer einer in der Helligkeit mit 100 Hz schwankenden Fremdlichtquelle als auch der Periodendauer einer in der Helligkeit mit 120 Hz schwankenden Fremdlichtquelle.

Für die Erzeugung des Entfernungsbildes bzw. der Fremdlicht korrigierten Werte ba und
bb gilt dann:
ba = ba′ - fa und
bb = bb′ - fb
wobei fa bzw. fb der jeweilige Pixelwert des Fremdlichtbildes Fa bzw. Fb ist.

Bei der Aufnahme jedes Fremdbildes F wird die gleiche Belichtungszeit der Einzelbelichtungen wie bei der Aufnahme der Rampenbilder Ba und Bb verwendet.

Der zeitliche Folge der Aufnahmen ist in der Abbildung der Fig. 10 wiedergegeben, d. h. auf die Aufnahme jedes Bildes Ba′ bzw. Bb′ entsprechen der Rampe R1 bzw. R2 mit den nicht korrigierten Pixelwerten ba′ bzw. bb′ erfolgt jeweils ein zugehöriges Fremdlichtbild Fa bzw. Fb.

Die Berechnung der Fremdlichtkorrektur sowie der Entfernung kann von dem an die Videokamera 2 angeschlossenen Steuerteil 21 bzw. von dem dortigen Rechner direkt zeitlich fortschreitend durchgeführt werden. Liegt nämlich nach der Aufnahme Ba′ ein neues Fremdlichtbild Fa vor, so kann hieraus das neue korrigierte ba berechnet werden. Parallel hierzu wird mit dem letzten verfügbaren korrigierten bb die Entfernung E berechnet usw.

Ein einfaches Rechenwerk, welches diese Berechnung ermöglicht, ist in der Fig. 11 dargestellt. Dieses Rechenwerk bzw. diese Logik kann beispielsweise mit einfachen Memories sowie programmierbarer Logik aufgebaut werden.

Die unterschiedlichen Verzögerungszeiten sind am einfachsten mit programmierbaren Delaylines (beispielsweise mit einer Abstufung mit 0,5 ns) und einer Ablaufsteuerung mit einem Speicher für die verschiedenen Verzögerungszeiten Δt1. . .Δtn durchzuführen.

Das beschriebene Verfahren bzw. System kann mit geringem Aufwand insbesondere auch mit geringem Aufwand an Hardware realisiert werden. Auch die Korrektur bzw. Kompensation von Fremdlicht ist ohne Probleme durchführbar.

Claims (34)

1. Verfahren zur Aufnahme eines Raum-Bildes unter Verwendung wenigstens einer Lichtquelle (6) zum Ausleuchten eines Raumes sowie eines Bilderfassungssystems, welches zumindest eine Videokamera bzw. einen Bildsensor zur Erzeugung eines elektrischen Bildes, bestehend aus einer Vielzahl von Bildpunkten oder Pixel mit jeweils einem Pixel-Wert, der der Menge des an den Bildpunkt während jeder Belichtungszeit reflektierten Lichtes entspricht, wobei zur Erzeugung eines Bildes die Lichtquelle für Einzelbelichtungen Lichtimpulse aussendet, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines Entfernungsbildes die Lichtquelle (6) für eine Vielzahl von zeitlich aufeinander folgenden Einzelbelichtungen periodisch Lichtimpulse (L) vorgegebener Länge aussendet, daß eine Vielzahl von jeweils durch Einzelbelichtung erzeugten Teilbildern bzw. deren Pixelwerte während einer Gesamt-Belichtungszeit zu einem Gesamt- oder Summenbild (Ba, Bb; Ba′, Bb′) aufakkumuliert wird, und daß die Belichtungszeiten (Bt) der Einzelbelichtungen wesentlich kürzer sind als der zeitliche Abstand zweier aufeinanderfolgender Lichtimpulse (L) und während der Gesamtbelichtungszeit in ihrer Phasenlage bzw. in einer zeitlichen Verzögerung (Δt) in Bezug auf den der jeweiligen Einzelbelichtung zugeordneten Lichtimpuls (L) nach einem vorgegebenen Programm derart verändert werden, daß die Häufigkeit der Einzelbelichtungen (Bt), die jeder Verzögerung zugeordnet ist, einer vorgegebenen Verteilung (R1, R2) entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitlichen Verzögerungen (Δt) der Einzelbelichtungen und die Anzahl der jeder zeitlichen Verzögerung (Δt) zugeordneten Einzelbelichtungen in zwei gleichzeitlich erzeugten Gesamtbildern oder in zwei zeitlich nacheinander erzeugten Gesamtbildern nach einer ersten Verteilung (R1) und nach einer zur ersten komplementären zweiten Verteilung (R2) gesteuert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung derart ist, daß die Anzahl der Einzelbelichtungen mit ansteigender zeitlicher Verzögerung (Δt) bzw. Phasenverschiebung stetig zunimmt oder abnimmt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Phasenverschiebung bzw. der zeitlichen Verzögerung (Δt) in vorgegebenen Schritten erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Teilbildern oder deren Pixelwerten, vorzugsweise aus Fremdlicht korrigierten Pixelwerten (ba, bb) eines erstes Gesamtbild (Ba) und eines komplementären Gesamtbildes (Bb) die Entfernung (E) für einen Bildpunktes bestimmt wird mit E = ba/(ba + bb) bzw. E = 1 - bb/(ba + bb)

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Gesamtbild (Ba, Bb) bzw. dessen Pixel-Werte (ba, bb) durch ein Fremdlichtbild (Fa, Fb) bzw. dessen Pixelwerte (fa, fb) korrigiert wird, und zwar vorzugsweise dadurch, daß von dem Pixelwert jedes Pixels eines Gesamtbildes der Pixelwert des entsprechenden Pixels des Fremdlichtbildes substrahiert wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilbilder jedes Gesamtbildes (Ba, Bb) während der Gesamtbelichtungszeit dadurch akkumuliert werden, daß den Pixelwerten (ba, bb) entsprechende und für jedes Pixel bei den Einzelbelichtungen getrennt erzeugte Ladungen während der Gesamtbelichtungszeit für jedes Pixel getrennt summiert werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bilderfassungssystem wenigstens einen CCD-Sensor (7), vorzugsweise wenigstens einen als Interline-Transfer-Sensor ausgebildeten CCD-Sensor (7) aufweist, der in einer Bildebene mehrere, die Bildpunkte oder Pixel bildende Belichtungsbereiche (8) zur Umwandlung von Licht in elektrischer Ladung (Q) besitzt, denen jeweils ein Speicherbereich (10) zugeordnet ist, dem jeweils über einen aktivierten Transferkanal (15) die Ladungen (Q) aus dem zugehörigen Belichtungsbereich (8) übertragen werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung der kurzen Einzel-Belichtungszeiten (Bt) der CCD-Sensor (7) so angesteuert ist, daß eine Entladung der Belichtungsbereiche (8) über ein Substrat (16) des Sensors zumindest während der Bildphase jedes Einzelbildes ständig aktiviert und nur für die Dauer der Einzelbelichtung (Bt) deaktiviert ist, und daß die Transferkanäle (15) für die Übertragung der Ladungen aus den Belichtungsbereichen (8) an die zugehörigen Speicherbereiche (10) jeweils bereits vor der Deaktivierung der Entladung und während dieser Deaktivierung, d. h. vor der Einzelbelichtung und während dieser Einzelbelichtung aktiviert sind.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aktivierung der Transferkanäle (15) ein Transfersignal (TS) und zur Aktivierung der Ableitung der Ladungen an das Substrat (16) ein Substratsteuersignal (S) jeweils mit vorgegebener Zeitdauer und in vorgegebener Zeitfolge verwendet werden, und daß Substrat-Steuersignal (S) nur während der jeweiligen kurzen Belichtungszeit (Bt) unterbrochen wird und das Transfersignal (TS) bereits vor dem Beginn jeder Unterbrechung (u) des Substrat-Steuersignals (S) und während der gesamten Dauer einer solchen Unterbrechung ansteht.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungsbereiche (8) Gruppen bilden, von denen jede Gruppe mehrere derartige Belichtungsbereiche (8) und zugehörige Speicherbereiche (10) mit Transferkanälen (15) aufweist, wobei die Speicherbereiche (10) jeder Gruppe ein gemeinsames Schieberegister (12) bildet, aus welchem die Ladungen der einzelnen Speicherbereiche (10) in zeitlicher Folge nacheinander ausgelesen werden.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Transfersignal (TS) ständig ansteht.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Transferkanäle (15) periodisch aktiviert werden, und zwar jeweils über eine Zeitdauer (T) die größer ist als die Einzel-Belichtungszeit (Bt).

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladung der Belichtungsbereiche (8) in jeder Gesamtbelichtungszeit oder Bildphase mehrfach für die Dauer der Einzel-Belichtungszeit (Bt) unterbrochen wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladung der Belichtungsbereiche (8) über das Substrat (16) mit der jeweiligen Phasenverschiebung synchron mit den Lichtimpulsen der Lichtquelle, beispielsweise eines Impuls-Laser (6) erfolgt.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Schieberegistern (12) ein gemeinsames Ausleseregister (18) zugeordnet ist, in welches die Ladungen gleicher Speicherbereiche (10) der Schieberegister (12) zeilenweise eingelesen und aus welchem die Ladungen jeder Zeile seriell ausgelesen werden.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtempfindlichkeit des CCD-Sensors (7) durch Impulsbreitenmodulation der Unterbrechung (u) gesteuert wird.

18. System zur Aufnahme eines Raum-Bildes mit wenigstens einer Lichtquelle (6) zum Ausleuchten eines Raumes und mit einem Bilderfassungssystems, welches zumindest eine Videokamera bzw. einen Bildsensor zur Erzeugung eines elektrischen Bildes bestehend aus einer Vielzahl von Bildpunkten oder Pixel mit jeweils einem Pixel-Wert, der der Menge des an den Bildpunkt während jeder Belichtungszeit reflektierten Lichtes entspricht, wobei zur Erzeugung eines Bildes die Lichtquelle für Einzelbelichtungen Lichtimpulse aussendet, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines Entfernungsbildes die Lichtquelle (6) für die Aussendung einer Vielzahl von periodisch aufeinander folgenden Lichtimpulsen (L) vorgegebener Länge für eine Vielzahl von zeitlich aufeinander folgenden Einzelbelichtungen ausgebildet ist, daß Mittel vorgesehen sind, um eine Vielzahl von jeweils durch Einzelbelichtung erzeugten Teilbildern bzw. deren Pixelwerte während einer Gesamt-Belichtungszeit zu einem Gesamt- oder Summenbild aufzuakkumulieren, und daß die Belichtungszeiten (Bt) der Einzelbelichtungen wesentlich kürzer sind als der zeitliche Abstand zweier aufeinanderfolgender Lichtimpulse (L) und während der Gesamtbelichtungszeit in ihrer Phasenlage bzw. in einer zeitlichen Verzögerung (M) in Bezug auf den der jeweiligen Einzelbelichtung zugeordneten Lichtimpuls (L) nach einem vorgegebenen Programm derart verändert werden, daß die Häufigkeit der Einzelbelichtungen (Bt), die jeder Verzögerung zugeordnet ist, einer vorgegebenen Verteilung (R1, R2) entspricht.

19. System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitlichen Verzögerungen (Δt) der Einzelbelichtungen und die Anzahl der jeder zeitlichen Verzögerung (Δt) zugeordneten Einzelbelichtungen in zwei gleichzeitig erzeugten Gesamtbildern oder in zwei zeitlich nacheinander erzeugten Gesamtbildern nach einer ersten Verteilung (R1) und nach einer zur ersten komplementären zweiten Verteilung (R2) gesteuert werden.

20. System nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung derart ist, daß die Anzahl der Einzelbelichtungen mit ansteigender Phasenverschiebung bzw. zeitlicher Verzögerung (Δt) stetig zunimmt oder abnimmt.

21. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Phasenverschiebung bzw. der zeitlichen Verzögerung (Δt) in vorgegebenen Schritten erfolgt.

22. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Teilbildern oder deren Pixelwerten, vorzugsweise aus Fremdlicht korrigierten Pixelwerten (ba, bb) eines erstes Gesamtbild (Ba) und eines komplementären Gesamtbildes (Bb) die Entfernung (E) für einen Bildpunktes bestimmt wird mit E = ba/(ba + bb) bzw. E = 1 - bb/(ba + bb)

23. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Gesamtbild (Ba, Bb) bzw. dessen Pixel-Werte (ba, bb) durch ein Fremdlichtbild (Fa, Fb) bzw. dessen Pixelwerte (fa, fb) korrigiert wird, und zwar vorzugsweise dadurch, daß von dem Pixelwert jedes Pixels eines Gesamtbildes der Pixelwert des entsprechenden Pixels des Fremdlichtbildes subtrahiert wird.

24. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilbilder jedes Gesamtbildes (Ba, Bb) während der Gesamtbelichtungszeit dadurch akkumuliert werden, daß den Pixelwerten (ba, bb) entsprechende und für jedes Pixel bei den Einzelbelichtungen getrennt erzeugte Ladungen während der Gesamtbelichtungszeit für jedes Pixel getrennt summiert werden.

25. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bilderfassungssystem wenigstens einen CCD-Sensor (7), vorzugsweise wenigstens einen als Interline-Transfer-Sensor ausgebildeten CCD-Sensor (7) aufweist, der in einer Bildebene mehrere, die Bildpunkte oder Pixel bildende Belichtungsbereiche (8) zur Umwandlung von Licht in elektrischer Ladung (Q) besitzt, denen jeweils ein Speicherbereich (10) zugeordnet ist, dem jeweils über einen aktivierten Transferkanal (15) die Ladungen (Q) aus dem zugehörigen Belichtungsbereich (8) übertragen werden.

26. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung der kurzen Einzel-Belichtungszeiten (Bt) der CCD-Sensor (7) so angesteuert ist, daß eine Entladung der Belichtungsbereiche (8) über ein Substrat (16) des Sensors zumindest während der Bildphase jedes Einzelbildes ständig aktiviert und nur für die Dauer der Einzelbelichtung (Bt) deaktiviert ist, und daß die Transferkanäle (15) für die Übertragung der Ladungen aus den Belichtungsbereichen (8) an die zugehörigen Speicherbereiche (10) jeweils bereits vor der Deaktivierung der Entladung und während dieser Deaktivierung, d. h. vor der Einzelbelichtung und während dieser Einzelbelichtung aktiviert sind.

27. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aktivierung der Transferkanäle (15) ein Transfersignal (TS) und zur Aktivierung der Ableitung der Ladungen an das Substrat (16) ein Substratsteuersignal (S) jeweils mit vorgegebener Zeitdauer und in vorgegebener Zeitfolge verwendet werden, und daß Substrat-Steuersignal (S) nur während der jeweiligen kurzen Belichtungszeit (Bt) unterbrochen wird und das Transfersignal (TS) bereits vor dem Beginn jeder Unterbrechung (u) des Substrat-Steuersignals (S) und während der gesamten Dauer einer solchen Unterbrechung ansteht.

28. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungsbereiche (8) Gruppen bilden, von denen jede Gruppe mehrere derartige Belichtungsbereiche (8) und zugehörige Speicherbereiche (10) mit Transferkanälen (15) aufweist, wobei die Speicherbereiche (10) jeder Gruppe ein gemeinsames Schieberegister (12) bildet, aus welchem die Ladungen der einzelnen Speicherbereiche (10) in zeitlicher Folge nacheinander ausgelesen werden.

29. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Transfersignal (TS) ständig ansteht.

30. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Transferkanäle (15) periodisch aktiviert werden, und zwar jeweils über eine Zeitdauer (T) die größer ist als die Einzel-Belichtungszeit (Bt).

31. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladung der Belichtungsbereiche (8) in jeder Gesamtbelichtungszeit oder Bildphase mehrfach für die Dauer der Einzel-Belichtungszeit (Bt) unterbrochen wird.

32. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladung der Belichtungsbereiche (8) über das Substrat (16) mit der jeweiligen Phasenverschiebung bzw. zeitlichen Verzögerung (Δt) synchron mit den Lichtimpulsen der Lichtquelle, beispielsweise eines Impuls-Laser (6) erfolgt.

33. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Schieberegistern (12) ein gemeinsames Ausleseregister (18) zugeordnet ist, in welches die Ladungen gleicher Speicherbereiche (10) der Schieberegister (12) zeilenweise eingelesen und aus welchem die Ladungen jeder Zeile seriell ausgelesen werden.

34. System nach einem der vorhergehnden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtempfindlichkeit des CCD-Sensors (7) durch Impulsbreitenmodulation der Unterbrechung (u) gesteuert wird.