DE102005049307A1 - Image recording device for the infrared range - Google Patents

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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.An image recording device for the infrared range contains an NIR image sensor for the near infrared range and a FIR image sensor for the far infrared range, each with a lens and an optoelectric converter.

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.to Enhancing the view from a motor vehicle during the night will be image sensors for the near Infrared range and image sensors for the far infrared range used. In the near infrared range can be substantially the same Sensors as for visible light can be used. Also existing lighting systems (Headlamp) are - if necessary with minor changes - for the near Infrared range suitable.

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.While the Imaging in the near infrared range a natural expanded appearance offers, in particular, a recording in the far infrared range Heat sources, such as pedestrians and Animals, especially clear, in turn, in the near infrared range barely noticeable. An overlay Both information at high resolution would be useful, but prepares because of the diversity, especially the spatial separation the sensors, and because of the high cost of high-resolution FIR image sensors problems.

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.So is it possible, for example, an NIR image sensor behind the windshield of a motor vehicle in the area of the rearview mirror to arrange. However, this is for a conventional FIR image sensor on the one hand because of the size of the previously known FIR image sensors and on the other hand because of the lack of permeability the windshield for long-wave infrared radiation is not possible. In addition, images of spatially separated Sensors are insufficiently superimposed.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bildaufnahmeeinrichtung anzugeben, welche in beiden Infrarotbereichen arbeitet und eine Überlagerung beider Informationen ermöglicht.task The present invention is an image pickup device specify which operates in both infrared ranges and an overlay both information allows.

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.These The object is achieved by an NIR image sensor for the near infrared and a FIR image sensor for the far infrared range each with one lens and one opto-electrical converter each.

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.The Image recording device according to the invention also has the advantage of being more remote from sensors in the far infrared range with area sensors one much smaller size and lower production costs be achieved. Furthermore allows the invention a small size of both sensors. This is in particular by a development of the invention thereby allows that the FIR image sensor and the NIR image sensor in an assembly are summarized.

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.A Another development of the image recording device according to the invention is that at least the FIR image sensor as an opto-electrical converter contains a line sensor and that between the lens of the FIR image sensor and the line sensor an optical deflector is provided.

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.For the NIR image sensor Various techniques are available. Thus, for example, provided be that the NIR image sensor as an opto-electric converter a area sensor contains or that the NIR image sensor as an opto-electrical converter, a line sensor contains and that between the lens of the NIR image sensor and the line sensor an optical deflector is provided.

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.In the case, that the NIR image sensor also works with one sensor line, can according to an advantageous From design be provided that the NIR image sensor and the FIR image sensor have a common optical deflection.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die gemeinsame optische Ablenkeinrichtung ein rotierender Polygon-Spiegel ist. Es stehen jedoch auch andere Ablenkeinrichtungen, beispielsweise Schwingspiegel, zur Verfügung.Preferably is provided that the common optical deflection is a rotating polygon mirror. But there are others, too Deflection devices, such as oscillating mirrors available.

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.By the distance of the lenses from each other and differences in the imaging properties of the Lenses, the beam path and the geometric properties The optoelectric converter can cause geometric deviations (Cover errors) of the recorded images come. Another training The invention therefore provides that of the NIR image sensor and of the image data generated by the FIR image sensor is written to memory and that the writing and / or reading operations are such be controlled, that the captured images brought to coincidence and superimposed become.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zwei davon sind schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:The Invention leaves numerous embodiments to. Two of them are schematic in the drawing on the basis of several Figures shown and described below. It shows:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel und 1 a first embodiment and

2 ein zweites Ausführungsbeispiel. 2 a second embodiment.

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.Both embodiments have an objective 1 for the near infrared range and a lens 2 for the far infrared range. A housing 3 in which the lenses 1 . 2 and other components are stored is merely indicated. The near-infrared radiation coming from a scene, not shown, is taken from the objective 1 line by line on a line sensor 4 imaged for the near infrared, with a optical deflector 5 in the form of a pivotable mirror, the image shifts so that successively the entire image is scanned. The line sensor 4 has, for example, 640 photosensitive elements, whereby the deflection by means of the mirror 5 480 lines are written.

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.Similarly, with the help of another line sensor 6 , which is sensitive in the far infrared range, another lens 2 and another optical deflector 7 taken a picture in the far infrared range. The from the line sensors 4 . 6 read image data become a processor 8th supplied, which caches the image data in an associated memory not explicitly shown, taking into account the above-mentioned differences between the two image sensors makes a correction of registration errors and superimposed on both images, so that the image data at the output 9 available for display or further processing.

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.The embodiment according to 2 differs from the one after 1 in that in the beam paths for the near infrared range and for the far infrared range stationary mirror 11 . 12 and a common deflector 13 are provided in the form of a rotating polygon mirror.

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.Using appropriate technologies, the line sensors 4 . 6 together with the associated circuitry, such as the processor 8th be arranged on a common carrier, for example a chip.

Claims (8)

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).Infrared imaging device characterized by an NIR image sensor ( 1 . 4 . 5 ) for the near infrared range and an FIR image sensor ( 2 . 6 . 7 ) for the far infrared range, each with a lens ( 1 . 2 ) and one opto-electrical converter ( 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.Image recording device according to claim 1, characterized in that the FIR image sensor ( 2 . 6 . 7 ) and the NIR image sensor ( 1 . 4 . 5 ) in an assembly ( 3 ) are summarized. 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.Image recording device according to one of the preceding claims, characterized in that at least the FIR image sensor as an opto-electrical converter comprises a line sensor ( 6 ) and that between the lens ( 2 ) of the FIR image sensor and the line sensor ( 6 ) an optical deflection device ( 7 . 13 ) is provided. Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der NIR-Bildsensor als optoelektrischen Wandler einen Flächensensor enthält.Image recording device according to claim 3, characterized characterized in that the NIR image sensor as an opto-electrical converter contains an area sensor. 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.Image recording device according to claim 3, characterized in that the NIR image sensor as an opto-electrical converter, a line sensor ( 4 ) and that between the lens ( 1 ) of the NIR image sensor and the line sensor ( 4 ) an optical deflection device ( 5 . 13 ) is provided. Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der NIR-Bildsensor und der FIR-Bildsensor eine gemeinsame optische Ablenkeinrichtung (13) aufweisen.Image recording device according to Claim 5, characterized in that the NIR image sensor and the FIR image sensor have a common optical deflection device ( 13 ) exhibit. Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame optische Ablenkeinrichtung ein rotierender Polygon-Spiegel (13) ist.Image recording device according to claim 6, characterized in that the common optical deflection device is a rotating polygon mirror ( 13 ). 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.Image recording device according to one of the preceding claims, characterized in that image data generated by the NIR image sensor and by the FIR image sensor are stored in memory ( 8th ) and that the writing and / or reading operations are controlled so as to bring the recorded images into coincidence and superimposition.
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