DE19916123B4 - Detection of phase and amplitude of electromagnetic waves - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Erfassung von Bildinformationen mit Hilfe von als Pixel ausgebildeten lichtempfindlichen Empfangselementen, die auf einfallende elektromagnetische Wellen empfindlich reagieren, wobei das Verfahren zwei verschiedene Pixelarten verwendet, von denen die eine im wesentlichen auf die Intensität eingestrahlter elektromagnetischer Wellen reagiert, während die andere Pixelart phasenempfindlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Pixelanordnungen in Richtung der eingestrahlten elektromagnetischen Wellen gestapelt hintereinander angeordnet sind, jede Pixelanordnung nur Pixel einer Pixelart enthält und die in Richtung der eingestrahlten elektromagnetischen Wellen vordere Pixelanordnung ganz oder teilweise spektral transparent ist.A method of capturing image information by means of pixel-shaped photosensitive receivers sensitive to incident electromagnetic waves, the method using two different types of pixels, one of which responds to the intensity of radiated electromagnetic waves, while the other type of pixel is phase-sensitive , characterized in that two pixel arrays are arranged stacked in the direction of the irradiated electromagnetic waves in succession, each pixel array contains only pixels of a pixel type and the front in the direction of the irradiated electromagnetic waves front pixel array is wholly or partially spectrally transparent.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen elektromagnetischer Wellen, insbesondere auch der Phase und Amplitude elektromagnetischer Wellen.The present invention relates to a method and a device for detecting electromagnetic waves, in particular also the phase and amplitude of electromagnetic waves.

Entsprechende Vorrichtungen und Verfahren sind im Prinzip bereits bekannt. Zum einen gibt es schon seit längerem auf dem Markt digitale Bilderfassungseinrichtungen, die im wesentlichen aus einer lichtempfindlichen Matrix oder auch einer lichtempfindlichen Zeile einzelner Elemente bestehen, z. B. CCD-Platten, die durch Lichteinfall elektrisch geladen werden, wobei die Ladungen pixelweise ausgelesen werden und ein Mass für die innerhalb einer bestimmten Belichtungszeit auftreffende elektromagnetische Strahlung darstellen. Weiterhin sind auch sogenannte PMD-Pixel bereits bekannt, d. h. lichtempfindliche Bauteile oder Pixel, welche neben der Amplitude auch die Phase elektromagnetischer Wellen erfassen können. Diese eignen sich neben der reinen Bilderfassung auch zur Erfassung der Entfernung des Gegenstandes, von welchem die elektromagnetische Strahlung ausgeht.Corresponding devices and methods are already known in principle. On the one hand, there has long been on the market digital image capture devices, which consist essentially of a photosensitive matrix or a photosensitive line of individual elements, eg. As CCD plates that are electrically charged by light, the charges are read out pixel by pixel and represent a measure of the incident within a given exposure electromagnetic radiation. Furthermore, so-called PMD pixels are already known, d. H. photosensitive components or pixels, which can detect not only the amplitude but also the phase of electromagnetic waves. In addition to the pure image acquisition, these are also suitable for detecting the distance of the object from which the electromagnetic radiation emanates.

Allerdings sind diese PMD-Elemente relativ teuer und beanspruchen mitunter auch mehr Platz als die Pixel herkömmlicher CCD- oder CMOS-Sensoren.However, these PMD elements are relatively expensive and sometimes take up more space than the pixels of conventional CCD or CMOS sensors.

Die WO 98/10255 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Phasen- und Amplitudeninformation einer elektromagnetischen Welle.The WO 98/10255 A1 relates to a method and a device for determining the phase and amplitude information of an electromagnetic wave.

Der vorliegenden Erfindung liegt vor dem Hintergrund dieses Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen von Phase und Amplitude elektromagnetischer Wellen zu schaffen, welche möglichst kostengünstig sind und auch eine relativ hohe Auflösung ermöglichen.The present invention is based on the object of this invention to provide a method and a device for detecting the phase and amplitude of electromagnetic waves, which are as economical as possible and also enable a relatively high resolution.

Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Erfassen von Bildinformationen mit Hilfe von als Pixeln ausgebildeten lichtempfindlichen Empfangselementen gelöst, die auf einfallende elektromagnetische Wellen empfindlich reagieren, wobei das Verfahren zwei verschiedene Pixelarten verwendet, von denen die eine im Wesentlichen auf die Intensität eingestrahlter elektromagnetischer Wellen reagiert, während die andere Pixelart phasenempfindlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Pixelanordnungen in Richtung einer eingestrahlten elektromagnetischen Welle gestapelt hintereinander angeordnet sind, jede Pixelanordnung nur Pixel einer Pixelart enthält und die in Richtung der eingestrahlten elektromagnetischen Wellen vordere Pixelanordnung ganz oder teilweise spektral transparent ist.With regard to the method, this object is achieved by a method for acquiring image information by means of photosensitive receiving elements in the form of pixels that are sensitive to incident electromagnetic waves, the method using two different types of pixels, one of which is an electromagnetic intensity radiated substantially to the intensity Waves reacts while the other type of pixel is phase sensitive, characterized in that two pixel arrays are stacked in the direction of an irradiated electromagnetic wave, each pixel array contains only pixels of one pixel type and the wholly or partially spectral transparent in the direction of the radiated electromagnetic waves front pixel array ,

Hinsichtlich der Vorrichtung wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Erfassen elektromagnetischer Wellen mit Hilfe von als Pixel ausgebildeten lichtempfindlichen Empfangselementen gelöst, die auf einfallende elektromagnetische Wellen empfindlich reagieren, wobei die Vorrichtung zwei verschiedene Pixelarten verwendet, von denen die eine im wesentlichen auf die Intensität eingestrahlter elektromagnetischer Wellen reagiert, während die andere Pixelart phasenempfindlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Pixelanordnungen in Richtung der eingestrahlten elektromagnetischen Wellen gestapelt hintereinander angeordnet sind, jede Pixelanordnung nur Pixel einer Pixelart enthält und die in Richtung der eingestrahlten, elektromagnetischen Wellen vordere Pixelanordnung ganz oder teilweise spektral transparent ist.With regard to the device, the object underlying the invention is achieved by a device for detecting electromagnetic waves by means of photosensitive receiving elements in the form of pixels, which are sensitive to incident electromagnetic waves, the device using two different types of pixels, one of which is substantially identical to those of FIG Irradiated electromagnetic wave intensity reacts while the other type of pixel is phase sensitive, characterized in that two pixel arrays arranged in the direction of the radiated electromagnetic waves stacked one behind the other, each pixel array contains only pixels of a pixel type and in the direction of the irradiated electromagnetic waves front pixel arrangement or partially spectrally transparent.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung weisen mit Vorteil einige weitere Merkmale auf die nachstehend erläutert werden und die im wesentlichen unabhängig voneinander verwirklicht werden können, soweit sie nicht unmittelbar voneinander abhängen.The method and the device according to the present invention advantageously have some further features, which are explained below and which can be realized substantially independently of each other, as long as they are not directly dependent on each other.

So können beispielsweise die phasenempfindlichen und die intensitätsempfindlichen Pixel getrennt voneinander auf verschiedenen Bauteilen (Halbleiterchips) angeordnet sein, indem das einfallende Licht z. B. über einen Strahlteiler aufgeteilt und einerseits auf ein Bauteil mit phasenempfindlichen Pixeln und andererseits auf ein Bauteil mit intensitätsempfindlichen Pixeln geleitet wird. Die Phaseninformation und die Intensitätsinformation können dann getrennt verarbeitet und ausgewertet werden, wobei aus diesen Informationen ein einheitliches ”3D-Bild” zusammengesetzt wird, welches sowohl die Phaseninformation bzw. Laufzeitinformation (entsprechend der räumlichen Tiefe) als auch die Intensitätsinformation (entsprechend der lokalen Bildhelligkeit, gegebenenfalls spektral aufgelöst) enthält.For example, the phase-sensitive and the intensity-sensitive pixels can be arranged separately on different components (semiconductor chips) by the incident light z. B. divided over a beam splitter and on the one hand to a component with phase-sensitive pixels and on the other hand on a component with intensity-sensitive pixels is passed. The phase information and the intensity information can then be processed and evaluated separately, from which information a uniform "3D image" is composed, which contains both the phase information or time information (corresponding to the spatial depth) and the intensity information (corresponding to the local image brightness, optionally spectrally resolved).

Dabei sind die phasenempfindlichen Pixel auch räumlich hinter den intensitätsempfindlichen Pixeln angeordnet, insbesondere, wenn sie jeweils auf unterschiedliche Spektralbreiche empfindlich sind, wobei das Empfindlichkeitsmaximum der phasenempfindlichen Pixel insbesondere auch ausserhalb des sichtbaren Bereiches liegen kann. Dabei können auch unterschiedliche Empfangstechnologien verwendet werden. Auch die Auswertemodule können entsprechend unterschiedlich ausgelegt sein. Bei der räumlichen Trennung von phasen- und intensitätsempfindlichen Pixeln ist selbstverständlich auf die exakte räumliche und zeitliche Koordination der hinsichtlich der erfassten Objektbereiche einander entsprechenden phasen- bzw. intensitätsempfindlichen Pixel zu achten.The phase-sensitive pixels are also arranged spatially behind the intensity-sensitive pixels, in particular if they are sensitive to different spectral ranges, wherein the sensitivity maximum of the phase-sensitive pixels can also be outside the visible range. Different reception technologies can also be used. The evaluation modules can also be designed differently. In the spatial separation of phase and intensity sensitive pixels is of course on the exact spatial and temporal coordination of each other in terms of the detected object areas Respect appropriate phase or intensity sensitive pixels.

Die unabhängig voneinander erfassten Phasen- und Intensitätsinformationen können auch wechselseitig für eine Ergänzung bzw. Verbesserung der jeweils anderen Information verwendet werden.The independently acquired phase and intensity information can also be mutually used to supplement or improve the other information.

Lücken zwischen Pixeln der einen Art können entweder durch Interpolation oder durch zusätzlich aus der jeweils anderen Pixelart gewonnene Information ergänzt bzw. ausgefüllt werden.Gaps between pixels of one kind can be supplemented or filled out either by interpolation or by information additionally obtained from the respective other pixel type.

Wenn die phasenempfindlichen Pixel eine andere spektrale Empfindlichkeit haben als die intensitätsempfindlichen Pixel, so empfiehlt es sich auch, dass der gegebenenfalls vorgesehene Strahlteiler eine entsprechende Aufteilung nach dem Spektrum vornimmt.If the phase-sensitive pixels have a different spectral sensitivity than the intensity-sensitive pixels, then it is also recommended that the optionally provided beam splitter makes a corresponding division according to the spectrum.

Zweckmässigerweise erhält man die Phasen bzw. Laufzeitinformation dadurch, dass man modulierte Signale, insbesondere elektromagnetische Signale, verwendet, während für die Intensitätsinformation auch unmodulierte Signale für die Auswertung verwendet werden können. Die Phasen- oder Laufzeitinformationen werden dabei auch denjenigen nicht phasenempfindlichen Pixeln zugeordnet, die sich in der Nachbarschaft der phasenempfindlichen Pixel befinden, wobei der Bereich zwischen zwei jeweils nächstliegenden Phasenempfindlichen Pixeln auch interpoliert werden kann. Die Zuordnung von intensitätsempfindlichen zu phasenempfindlichen Pixeln kann dabei festgelegt sein oder auch variabel erfolgen.Expediently, the phases or transit time information are obtained by using modulated signals, in particular electromagnetic signals, while unmodulated signals can also be used for the evaluation for the intensity information. The phase or transit time information is thereby also assigned to those non-phase-sensitive pixels which are located in the vicinity of the phase-sensitive pixels, wherein the region between two respective closest phase-sensitive pixels can also be interpolated. The assignment of intensity-sensitive to phase-sensitive pixels can be fixed or variable.

In der bevorzugten Ausführungsform werden Beleuchtungselemente verwendet, die eine modulierte Strahlung abgeben und die eine mit den verschiedenen Pixeln zu erfassende Szene mit dieser modulierten Strahlung beaufschlagen, wobei, wie bereits erwähnt, auch die zusätzliche Verwendung einer normalen Beleuchtung oder auch natürliche Beleuchtung gleichzeitig möglich ist. Als Beleuchtungselement können LEDs, Laserdioden oder eine Mischung von beiden verwendet werden. Diese Beleuchtungselemente sollten vorzugsweise um eine Aufnahmeoptik herum angeordnet sein. Sie werden von einem entsprechenden Elektronikmodul angesteuert, geregelt und überwacht.In the preferred embodiment, illumination elements are used which emit modulated radiation and which apply a modulated radiation to a scene to be detected by the various pixels, whereby, as already mentioned, the additional use of normal illumination or natural illumination is simultaneously possible. The lighting element may be LEDs, laser diodes or a mixture of both. These lighting elements should preferably be arranged around a receiving optics. They are controlled, regulated and monitored by a corresponding electronic module.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mit einer Auflistung von Merkmalen, die gegebenenfalls auch Merkmale von abhängigen Ansprüchen sein können.Further advantages and features will become apparent from the following description with a list of features, which may also be features of dependent claims.

In den beiliegenden Figuren sind schematisch Einrichtungen dargestellt, welche Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung verkörpern und anhand welcher auch die entsprechenden Verfahrensweisen darstellbar sind. Es zeigen:In the accompanying figures, devices are schematically illustrated which embody embodiments of the device according to the invention and by means of which also the corresponding procedures can be represented. Show it:

1a ein nicht erfindungsgemäßes Zeilenelement mit unterschiedlichen Pixeln zur Intensitäts- und Phasendetektion, 1a a line element not according to the invention with different pixels for intensity and phase detection,

1b eine erfindungsgemäße Anordnung von phasenempfindlichen Pixeln in Strahlungsrichtung neben intensitätsempfindlichen Pixeln und mit einem dazwischen angeordneten Spektralfilter bzw. -teiler, 1b an arrangement according to the invention of phase-sensitive pixels in the radiation direction next to intensity-sensitive pixels and with a spectral filter or divider arranged therebetween,

1c eine erfindungsgemäße Anordnung von phasenempfindlichen Pixeln in Strahlungsrichtung hinter intensitätsempfindlichen Pixeln, 1c an arrangement according to the invention of phase-sensitive pixels in the radiation direction behind intensity-sensitive pixels,

2 eine nicht erfindungsgemäße Anordnung mehrerer Pixelzeilen, wobei die Zeilen zur ”Identitätsdetektion” mit Zeilen der ”Phasendetektion” abwechseln, 2 a non-inventive arrangement of a plurality of pixel rows, wherein the lines for "identity detection" alternate with lines of "phase detection",

2a schematisch eine nicht erfindungsgemäße Flächen- bzw. Matrixanordnung für zwei verschiedene Pixeltypen, 2a 2 schematically shows a non-inventive area or matrix arrangement for two different pixel types,

2b eine nicht erfindungsgemäße Anordnung, 2 B a non-inventive arrangement,

3 eine nicht erfindungsgemäße schematische Darstellung des Arbeitsprinzips der erfindungsgemässen Vorrichtung und 3 a non-inventive schematic representation of the principle of operation of the inventive device and

4 die nicht erfindungsgemäße Kombination zweier Zeilenelemente, von denen eines intensitäts- und das andere phasenempfindlich ist. 4 the non-inventive combination of two line elements, one of which is high-intensity and the other phase-sensitive.

Man erkennt in 1a den lichtempfindlichen Sensor beispielsweise einer Zeilenkamera. Der Sensor 1 besteht aus einer Reihe von intensitätsempfindlichen Pixeln 2, die gelegentlich unterbrochen ist von einzelnen phasenempfindlichen Pixeln 3. Diese lichtempfindliche Zeile, die oft auch als ”Zeilenkamera” bezeichnet wird, da sie das Kernelement einer Zeilenkamera bildet, nimmt über eine entsprechende Optik und mit Hilfe einer entsprechenden Auswertelektronik Bilder von Gegenständen auf, wobei über die Oberfläche eines Gegenstandes bzw. den Flächenbereich, der von einer Bildszene in Anspruch genommen wird, senkrecht zur Anordnung der Pixel hinweg gescannt wird. Die Mehrzahl der Pixel wird gebildet von den intensitätsempfindlichen Pixeln 2. Die phasenempfindlichen Pixel 3, die im allgemeinen auch etwas grösser sind als die lichtempfindlichen Pixel 2, sind nur gelegentlich und nach Möglichkeit in jeweils gleichen Abständen untereinander in die Reihe der Pixel 2 eingeschoben. Im allgemeinen ist die Zahl der phasenempfindlichen Pixel bei den erfindungsgemässen Vorrichtungen wesentlich kleiner als die Zahl der nur lichtempfindlichen Pixel.One recognizes in 1a the photosensitive sensor, for example, a line scan camera. The sensor 1 consists of a series of intensity-sensitive pixels 2 which is occasionally interrupted by individual phase-sensitive pixels 3 , This photosensitive line, which is often referred to as a "line camera", since it forms the core element of a line camera, takes over a corresponding optics and with the aid of a corresponding evaluation electronics images of objects, wherein over the surface of an object or the surface area, the from an image scene is scanned perpendicular to the array of pixels. The majority of the pixels are formed by the intensity sensitive pixels 2 , The phase-sensitive pixels 3 , which are generally slightly larger than the photosensitive pixels 2 , are only occasionally and if possible at equal intervals among each other in the row of pixels 2 inserted. In general, the number of phase-sensitive pixels in the devices according to the invention is substantially smaller than the number of photosensitive pixels.

In 1b erkennt man eine Anordnung einer Zeilenkamera mit zwei Zeilen (1', 1''). Die Zeile 1' besteht aus intensitätsempfindlichen Pixeln und die Zeile 1'' besteht aus phasenempfindlichen Pixeln. Jedes Zeile kann für sich in der Dimension und der Anzahl der Pixel definiert werden. Für praktische Anwendungen werden die beiden Zeilen in ihrer Größe sinnvollerweise einander angepaßt. Die einfallende Strahlung, die Intensitäts- und Phaseninformationen enthält, wird über einen Strahlteiler (4) auf die beiden Zeilen gebracht. Durch die Anordnung der Strahlaufteilung kann eine Zuordnung der jeweiligen Pixel auf Zeile 1' und 1'' erreicht werden. In 1b If one recognizes an arrangement of a line scan camera with two lines ( 1' . 1'' ). The line 1' consists of intensity-sensitive pixels and the line 1'' consists of phase-sensitive pixels. Each line can be defined individually in the dimension and the number of pixels. For practical applications, the two lines are usefully adapted in size to each other. The incident radiation, which contains intensity and phase information, is transmitted via a beam splitter ( 4 ) on the two lines. By arranging the beam splitting, an assignment of the respective pixels to line 1' and 1'' be achieved.

In 1c erkennt man eine Anordnung 1' von intensitätsempfindlichen Pixeln in Strahlungsrichtung (entsprechend den beiden Doppelpfeilen) vor einer Reihe oder Lage 1'' aus phasenempfindlichen Pixeln, wobei die Lage 1' zumindest für die Strahlung, für welche die Lage 1'' empfindlich ist, transparent ist. Analog könnte man den Strahlengang auch umkehren, wenn die Lage 1'' entsprechend transparent für die Strahlung ist, welche durch die Lage 1' empfangen werden soll.In 1c you can see an arrangement 1' of intensity-sensitive pixels in the direction of radiation (corresponding to the two double-headed arrows) in front of a row or position 1'' out of phase sensitive pixels, the location 1' at least for the radiation, for which the situation 1'' is sensitive, is transparent. Similarly, one could also reverse the beam path if the location 1'' accordingly transparent to the radiation which is due to the location 1' should be received.

Der in 2a beispielsweise als Arrayanordnung dargestellte lichtempfindliche Sensor weist als Besonderheit die Integration verschiedener Pixel auf. Insbesondere werden auf einem Halbleiterchip Pixel integriert, die vorzugsweise Phaseninformationen (3) und Pixel die vorzugsweise Intensitätsinformationen (Typ 2) detektieren können. Die Strahlung (1), die auf das Empfängermodul gelangt, enthält sowohl Phasen- als auch Intensitätsinformationen.The in 2a for example, as an array arrangement shown light-sensitive sensor has as a special feature the integration of different pixels. In particular, pixels are integrated on a semiconductor chip which preferably have phase information ( 3 ) and pixels which can preferably detect intensity information (Type 2). The radiation ( 1 ) coming to the receiver module contains both phase and intensity information.

In 2b wird die parallele Detektion von Phasen- und Intensitätsinformationen dadurch gelöst, das ein Modul (4) zur Aufteilung der einfallenden Strahlung (1) verwendet wird. Zur Detektion der Intensitätsinformationen werden die Pixel in einer Arrayanordnung auf dem Empfängermodul 2 plaziert. Die Pixel zur Phasendetektion (3) sind ebenfalls in einer Arrayanordnung auf dem anderen Empfangsmodul plaziert.In 2 B the parallel detection of phase and intensity information is solved by using a module ( 4 ) for dividing the incident radiation ( 1 ) is used. To detect the intensity information, the pixels are arrayed on the receiver module 2 placed. The pixels for phase detection ( 3 ) are also placed in an array arrangement on the other receiving module.

Unter der Annahme, daß in 3 die Szene (10) mit einer modulierten Strahlung (8) und ebenfalls von einer natürlichen Strahlung (9) beaufschlagt und von dort jeweils zurückgestreut (9, 8) wird, ist ein mögliches Auswerteverfahren dargestellt, welches als kompaktes Gesamtmodul (7) realisiert werden kann.Assuming that in 3 the scene ( 10 ) with a modulated radiation ( 8th ) and also from a natural radiation ( 9 ) and scattered back from there ( 9 . 8th ), a possible evaluation method is shown, which is a compact overall module ( 7 ) can be realized.

Ein Strahlteiler (1), der beispielsweise auch eine spektrale Trennung vornehmen kann, ordnet Anteile der rückgestreuten Strahlung (Licht) den jeweiligen Empfangsmodulen (2, 3) zu. Die Empfangseinheit 2 bildet einen lichtempfindlichen Sensor, der vorzugsweise mindestens ein intensitätsempfindliches Pixel aufweist. Dagegen weist der lichtempfindliche Sensor 3 mindestens ein phasenempfindliches Pixel auf mit dem eine Phase bzw. Laufzeit bestimmt werden kann. Die Szenenabbildung bzw. Zuordnung zu den Empfangsmodulen und den jeweiligen Pixeln ist in bestimmter Weise fix oder variabel definiert.A beam splitter ( 1 ), which can also perform a spectral separation, for example, assigns portions of the backscattered radiation (light) to the respective receiving modules ( 2 . 3 ) too. The receiving unit 2 forms a photosensitive sensor, which preferably has at least one intensity-sensitive pixel. In contrast, the photosensitive sensor 3 at least one phase-sensitive pixel with which a phase or runtime can be determined. The scene mapping or assignment to the receiving modules and the respective pixels is fixedly or variably defined in a certain way.

Das Modul 4 verarbeitet vorzugsweise Informationen des Empfängermoduls 2. Zur Verbesserung der Auswertung können die Daten, die vom Empfängermodul 3 und von dem 3 zugeordneten Verarbeitungsmodul 5 geliefert werden, herangezogen werden. Dabei steht der Vorteil einer definierten Zuordnung der unterschiedlichen Pixel auf beiden Empfangsmodulen zueinander und die synchrone Erfassung von Intensitätsinformationen und Phasen- bzw. Laufzeitinformationen im Vordergrund.The module 4 preferably processes information of the receiver module 2 , To improve the evaluation, the data provided by the receiver module 3 and from the 3 associated processing module 5 be used, are used. The advantage of a defined assignment of the different pixels on both receiving modules to one another and the synchronous recording of intensity information and phase or transit time information is in the foreground.

Das Modul 5 verarbeitet vorzugsweise Informationen des Empfängermoduls 3. Auch hier können die Daten von den Modulen 2 und 4 zur Verbesserung der Auswertung herangezogen werden.The module 5 preferably processes information of the receiver module 3 , Again, the data from the modules 2 and 4 be used to improve the evaluation.

Die parallele Verarbeitung der Einzeldaten mit Zugriff auf die Rohdaten und die vorverarbeiteten Daten, die Zusammenführung der Einzeldaten im Sinne eine Datenfusion und die Bereitstellung der unterschiedlichen Daten an einer Schnittstelle wir durch das Modul 6 realisiert.The parallel processing of the individual data with access to the raw data and the preprocessed data, the merging of the individual data in the sense of a data fusion and the provision of the different data at an interface we through the module 6 realized.

In der 4 ist eine Anordnung mit einem Strahlteiler (1) zu sehen, der auch in einer Filteranordnung gleichermaßen gewählt werden kann. Die einfallende Strahlung wird wie bei der Beschreibung zu 3 von dem Strahlteiler (1) auf mindestens zwei Empfängereinheiten (2, 3) gelenkt. Der Empfänger 2 ist als 2D-Pixelanordnung mit mindestens einem Pixel zur Erfassung und Auswertung von Intensitätsinformationen definiert. Der Empfänger 3 ist als 3D-Pixelanordnung mit mindestens einem Pixel zur vorzugsweisen Phasen-/Laufzeiterfassung, -messung konzipiert.In the 4 is an arrangement with a beam splitter ( 1 ), which can also be chosen equally in a filter arrangement. The incident radiation is as in the description to 3 from the beam splitter ( 1 ) on at least two receiver units ( 2 . 3 ) steered. The recipient 2 is defined as a 2D pixel array having at least one pixel for acquiring and evaluating intensity information. The recipient 3 is designed as a 3D pixel arrangement with at least one pixel for the preferred phase / transit time acquisition, measurement.

Die Pixel der Empfänger (2, 3) sind in definierter Weise so einander zugeordnet, daß ein abgebildeter Szenenpunkt (Szenenvoxel) dem jeweiligen Pixel auf 2 und 3 zuordenbar ist.The pixels of the receivers ( 2 . 3 ) are assigned to one another in a defined manner such that a mapped scene point (scene voxel) can be assigned to the respective pixel 2 and 3.

Die Beleuchtungsmodule (5) geben moduliertes Licht oder auch Gleichlicht ab, welches die Szene (7) beaufschlagt. Die dann von dort rückgestreute Strahlung (8) gelangt über den Strahlteiler (1) zu den Emfängermodulen (2, 3). Als Umgebungslicht kann die Strahlung einer externen Beleuchtung (6), die ebenfalls moduliertes oder unmoduliertes Licht abgibt oder das natürliche Umgebungslicht (9) angesehen werden.The lighting modules ( 5 ) emit modulated light or even light, which the scene ( 7 ). The then backscattered radiation from there ( 8th ) passes through the beam splitter ( 1 ) to the receiver modules ( 2 . 3 ). As ambient light, the radiation of an external illumination ( 6 ) which also emits modulated or unmodulated light or the natural ambient light ( 9 ) be considered.

Die Beleuchtung 5, die dem Empfängermodul zugeordnet ist, kann z. B. um die Optik herum angeordnet werden wobei sich eine Ansteuerung und ggf. die Zuführung einer Regelgröße von dem Auswertemodul (4) anbietet. Die Beleuchtungsmodule (5) können z. B. mit einer oder mehreren Laserdioden/LEDs oder einer Kombination von beiden realisiert werden.The lighting 5 , which is assigned to the receiver module, z. B. around the optics are arranged around with a control and possibly the supply of a controlled variable from the evaluation module ( 4 ) offers. The lighting modules ( 5 ) can z. B. with one or more laser diodes / LEDs or a combination of both.

Das Auswertemodul (4) verarbeitet die Signale von 2 und 3 und bildet eine Schnittstelle um die Daten bereitzustellen.The evaluation module ( 4 ) processes the signals of 2 and 3 and forms an interface to provide the data.

Claims (2)

Verfahren zur Erfassung von Bildinformationen mit Hilfe von als Pixel ausgebildeten lichtempfindlichen Empfangselementen, die auf einfallende elektromagnetische Wellen empfindlich reagieren, wobei das Verfahren zwei verschiedene Pixelarten verwendet, von denen die eine im wesentlichen auf die Intensität eingestrahlter elektromagnetischer Wellen reagiert, während die andere Pixelart phasenempfindlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Pixelanordnungen in Richtung der eingestrahlten elektromagnetischen Wellen gestapelt hintereinander angeordnet sind, jede Pixelanordnung nur Pixel einer Pixelart enthält und die in Richtung der eingestrahlten elektromagnetischen Wellen vordere Pixelanordnung ganz oder teilweise spektral transparent ist.A method of capturing image information by means of pixel-shaped photosensitive receivers sensitive to incident electromagnetic waves, the method using two different types of pixels, one of which responds to the intensity of radiated electromagnetic waves, while the other type of pixel is phase-sensitive , characterized in that two pixel arrangements in the direction of the irradiated electromagnetic waves stacked one behind the other, each pixel array contains only pixels of a pixel type and the front in the direction of the irradiated electromagnetic waves front pixel arrangement is completely or partially spectrally transparent. Vorrichtung zum Erfassen elektromagnetischer Wellen mit Hilfe von als Pixel ausgebildeten lichtempfindlichen Empfangselementen, die auf einfallende elektromagnetische Wellen empfindlich reagieren, wobei die Vorrichtung zwei verschiedene Pixelarten verwendet, von denen die eine im wesentlichen auf die Intensität eingestrahlter elektromagnetischer Wellen reagiert, während die andere Pixelart phasenempfindlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Pixelanordnungen in Richtung der eingestrahlten elektromagnetischen Wellen gestapelt hintereinander angeordnet sind, jede Pixelanordnung nur Pixel einer Pixelart enthält und die in Richtung der eingestrahlten, elektromagnetischen Wellen vordere Pixelanordnung ganz oder teilweise spektral transparent ist.Apparatus for detecting electromagnetic waves by means of pixel-shaped photosensitive receivers which are sensitive to incident electromagnetic waves, the apparatus using two different types of pixels, one of which responds to the intensity of radiated electromagnetic waves while the other type is phase-sensitive , characterized in that two pixel arrays are stacked arranged in the direction of the irradiated electromagnetic waves, each pixel array contains only pixels of a pixel type and in the direction of the irradiated electromagnetic waves front pixel array is wholly or partially spectrally transparent.

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