KR20220155362A

KR20220155362A - 이미지 데이터 획득을 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20220155362A
Application number: KR1020227036078A
Authority: KR
Inventors: 아므르 엘타헤르
Original assignee: 하이브리드 라이다 시스템즈 아게
Priority date: 2020-04-09
Filing date: 2021-04-08
Publication date: 2022-11-22
Also published as: EP4045937A1; US20230168380A1; WO2021204968A1; DE102020110052A1; DE112021000138A5; CN114930186A

Abstract

이미지 데이터를 획득하기 위한 장치에서, 복수의 송신 요소를 포함하는 송신 유닛 및 수신 픽셀을 포함하는 수신 유닛이 제공되고, 시야의 모든 부분 장면의 이미지가 이미징 영역에 중첩되는 수신 광학계가 송신 유닛과 수신 유닛 사이에 배치된다.

Description

이미지 데이터 획득을 위한 장치 및 방법

본 발명은 이미지 데이터 획득을 위한 장치와 방법에 관한 것이다.

이러한 방법 및 장치는 특히 LIDAR 시스템의 자율 주행 분야에서 사용된다. 도 1은 종래 기술로부터 알려진 이러한 장치를 순수하게 개략적으로 도시한 것으로, 적어도 하나의 행에 배열된 복수의 전송 요소(S1-S4)를 포함하는 전송 유닛(S), 하나의 행으로 배열된 수신 픽셀(P1-P4)을 포함하는 수신 유닛(E), 및 전송 유닛과 수신 유닛 사이에 배치된 적어도 하나의 수신 광학계(EO)를 포함한다. 이와 관련하여, 단일 전송 요소(S1)는 시야(FOV)에서 객체(O)에 의해 반사되어 수신 픽셀(P1-P4)에 도달하는 광 펄스 또는 방사 펄스를 전송할 수 있다. 전송된 방사선은 일반적으로 비가시(non-visible) 파장 범위에 있지만, 빛과 방사선이라는 용어는 단순화된 표현을 위해 다음과 같이 동의어로 사용된다. 거리를 측정하기 위해, 광 펄스의 비행 시간이 결정되고, 다른 여러 비행 시간들로 인해 많은 측정을 기반으로 FOV의 조립된 전체 이미지 G가 생성될 수 있다. 이 소위 ToF프로세스에서 전송 요소(S1 - S4)는 일반적으로 수직 행과 같은 행으로 서로 아래에 배열되며, 여기서 각 전송 요소는 제어 장치(C)에 의해 펄스와 같은 방식으로 연속적으로 제어된다. 전송 광학 장치(SO)로 인해 각 전송 요소의 빛은 라이트 스트립으로 형성되는데, 예를 들면, 도 2와 같이, 수평 방향의 라이트 스트립으로서, 시간적으로 연속적인 시간 창(time window, t1 - t4)에서 부분 장면(LS1 - LS4)의 FOV를 조명한다. 빛은 FOV에 있는 객체(O)에 의해 반사되고, 수신 유닛(E) 방향으로 다시 반사된다. 수신 유닛(E)에서는, 도 1과 같이 복수의 수신 픽셀들(P1~P4)이 서로 인접하여 하나의 행으로 배열되어, 각 부분 장면의 빛이 객체 O에 의해 반사될 수 있고 수신 픽셀에 의해 빛 스트립으로 감지될 수 있다. 그 후, 펄스의 전송과 개별 수신 픽셀에 대한 입사 사이의 빛의 비행 시간은 평가 장치(AE)에 의해 결정되고, 각 반사점으로부터의 거리는 비행 시간으로부터 계산된다. 추가 개별 전송 요소가 연속적으로 광 펄스를 방출하기 때문에, 추가 부분 장면(LS2 - LS4)들이 시간 창(t2 - t4)에서 연속적으로 조명된다. 그들의 광은 마찬가지로 객체(O)에 의해 반사되고 수신 픽셀에 의해 검출되어 FOV 및 그 안에 위치한 객체(O)의 2차원 이미지(G)가 계산된 거리 데이터로부터 공지된 방식으로 연속적으로 조합될 수 있다.

본 발명의 목적은 적어도 변경되지 않은 구성 크기로 개선된 해상도가 달성될 수 있는 이미지 데이터 획득 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 측면에 따르면, 이런한 목적은 다음의 단계를 포함하는 이미지 데이터를 획득 방법에 의해 충족되는데, 그 방법은 적어도 하나의 행으로 배열된 복수의 전송 요소를 포함하는 전송 유닛, 행과 열로 배열된 수신 픽셀들을 포함하는 수신 유닛, 및 전송 유닛과 수신 유닛 사이에 배열된 적어도 하나의 수신 광학계를 제공하는 단계; 제1 시간 창 동안 제1 전송 요소를 사용하여 시야(FOV)의 제1 부분 장면을 조명하는 단계; 추가 시간 창 동안 다른 전송 요소를 사용하여 시야의 추가 부분 장면을 조명하는 단계를 포함하고; 각각의 부분 장면에서 객체에 의해 반사된 광은 각 시간 창 동안 수신 광확계에 의해 모든 수신 픽셀에 동시에 투영되고; 시간 창의 수신 픽셀에 의해 시간에 따라 연속적으로 수신된 이미지 데이터가 판독되고 결합되어 전체 이미지를 형성하고; 그리고 시야와 수신 유닛 사이의 광학 경로에 이동 부품이 사용되지 않는 것이다.

이러한 단계에 의해, 단 하나의 광 펄스를 포함하는 전송 요소에 의한 각 부분 장면의 조명에서, 모든 수신 픽셀들이 수신 광학계의 특정 설계를 통해 동시에 조명되어, 수신 픽셀들의 한 행 또는 열뿐만 아니라 수신 유닛의 모든 수신 픽셀들이 동시에 조명되도록 한다. 시야의 부분 장면들의 시간적으로 연속적인 조명으로 인해, 연속 시간 창에서 수신 픽셀들에 의해 시간적으로 연속적으로 수신된 이미지 데이터는 연속적으로 판독되고 결합되어 전체 이미지를 형성할 수 있다.

이를 위해, 각 개별 시간 창에서, 시야에 있는 객체에 의해 반사된 각 부분 장면의 빛이 시간 창 내의 수신 광학계들에 의해 수신 유닛의 모든 수신 픽셀들에 동시에 투사된다. 이에 의해, 시야와 수신 유닛 사이의 광로에 회전 미러 등과 같은 가동 부품을 사용하지 않고도 해상도를 높일 수 있어, 제조 비용을 낮추고 신뢰성을 높일 수 있다.

본 발명의 유리한 실시예는 상세한 설명, 도면 및 종속항에 기재되어 있다.

첫번째 유리한 실시예에 따르면, 모든 부분 장면들의 반사광은 중첩되어 단일 이미징 영역에 투영될 수 있고, 해상도를 증가시키기 위해 수신 광학계에 의해 모든 수신 픽셀들이 그 안에 위치한다. 이것은 전체가 각 부분 장면의 반사광을 평가하는 데 사용되는 많은 개수의 수신 픽셀을 사용할 수 있게 한다.

추가의 유리한 실시예에 따르면, 서로 옆에 배열된 부분 장면의 적어도 2개의 부분 영역이 수신 광학계에 의해 수신 유닛의 수신 픽셀들에 투영되어 서로 아래에 배열되고/되거나 이격되도록 한다. 이로써 수신 광학계의 도움으로 x 방향 및 y 방향으로 시야의 전체 이미지의 해상도를 변경할 가능성이 있다. 마찬가지로, 수신 광학계는 서로 아래에 배열된 부분 장면의 적어도 2개의 부분 영역이 수신 유닛의 수신 픽셀들에 투영되어 그들이 서로 옆에 배열되고/되거나 이격되도록 구성될 수 있다.

다시 말해서, 수신 광학계는 조합된 전체 이미지의 특정 영역에서 다른 해상도에 영향을 미치도록 원하는 매핑을 수행할 수 있다. 수신 광학계들의 설계가 다르기 때문에, 동일한 치수의 전송 및 수신 픽셀들로 해상도를 조정할 수 있다. 수신 광학계로 인해, 조합된 전체 이미지는 예를 들어 추가의 유리한 실시예에 따라 설계되어, 두 개의 측면 마진에서 y 방향으로 증가된 해상도를 가질 수 있다.

수신 광학계는 복수의 개별 렌즈를 포함할 수 있지만, 특히 단일 구성요소로도 구성될 수 있다.

수신 광학계는 포커싱 요소들의 배열을 가질 수 있고, 예를 들어 패싯(facet) 렌즈 또는 마이크로렌즈 어레이로 설계될 수 있으며, 여기서 배열은 반드시 규칙적인 그리드를 따를 필요는 없다. 투과 광학계 외에도 반사 광학계, 예를 들면, 패싯(facet) 거울도 사용될 수 있다. 또한, 수신 광학계는 추가 광학 요소를 가질 수 있는데, 예를 들면, 필드 렌즈들이나 초점 요소들이다.

추가의 유리한 실시예에 따르면, 인접한 부분 장면들이 연속적으로 조명될 수 있고, 이는 전체 이미지의 후속 조합을 용이하게 한다.

추가의 유리한 실시예에 따르면, 조명된 부분 장면들의 개수는 전송 요소의 개수에 대응할 수 있다.

이 경우, 시간 창 동안 전송 요소에 의해 각각의 하나의 부분 장면이 조명된다. 그러나 이와 관련하여, 인접한 부분 장면들의 시간적으로 연속적인 조명에서, 소위 오버라이팅이 발생할 수 있는데, 시야의 한 부분 장면으로 방사된 빛은 또한 (의도치 않게) 인접한 부분 장면의 일부를 비추므로, 이미지 데이터 수집의 부정확성을 야기할 수 있다.

추가의 유리한 실시예에 따르면, 이러한 오버라이팅을 방지하기 위해, 전송 요소의 개수는 더 증가하고, 특히 조명된 부분 장면의 개수보다 2배만큼 증가할 수 있다. 이 실시예에서, 개별 부분 장면은 먼저 제1 전송 요소에 의해 조명될 수 있고, 후속의 시간 창에서 제2 전송 요소에 의해 조명될 수 있으며, 여기서 조명은 각각의 경우에 동일한 부분 장면의 한 부분 영역만이 각 시간 창에서 조명되도록 발생할 수 있습니다. 따라서, 각 시간 창에서 수신 픽셀들의 미리 결정된 부분만 판독될 수 있으므로, 판독되지 않은 수신 픽셀들의 오버라이팅은 해롭지 않다. 따라서, 서로 위에 배치된 부분 장면의 2개의 부분 영역은, 예를 들어 2개의 연속 시간 창 동안 연속적으로 조명될 수 있으며, 여기서 수신 픽셀의 상부 또는 하부 절반만이 각 시간 창에서 판독된다. 이로써 수신 픽셀의 제1 인접 영역은 제1 시간 창에서 판독되고, 제1 영역에 인접한 수신 픽셀의 다른 인접 영역은 후속 시간 창에서 판독된다. 이 방법에서는 실제로 더 많은 양의 전송 요소가 필요하며, 설명된 실시예의 두 배, 그리고 시간 창의 개수의 두 배가 필요하지만, 오버라이팅된 부분 영역들이 수신 픽셀에 도달하는 것을 효과적으로 방지하여, 왜곡된 이미지 표현을 초래하는 것을 방지할 수 있다.

추가 실시예에 따르면, 바람직하지 않게 조명된 부분 영역의 평가를 방지할 수 있는 추가 가능성은 수신 광학계와 시야 사이의 광학 경로 또는 수신 광학계에서의 시야의 적어도 하나의 부분 장면을 커버하는 것이다. 이러한 방식으로, 오버라이팅된 부분 영역으로부터의 빛이 수신 장치에 도달하는 것도 마찬가지로 방지될 수 있다.

추가의 유리한 실시예에 따르면, 이러한 커버는 각각의 시간 창 동안, 조명된 부분 장면의 미리 결정된 부분 영역의 반사광만이 수신 픽셀로 지향된다는 점에서만 구현될 수 있다. 따라서, 수신 광학계는, 예를 들어, 기계적 또는 전자적 수단에 의해 마스킹되어, 반사된 방사선의 미리 결정된 섹션, 예를 들어 부분 장면에 대응하는 섹션만이 방출될 수 있다. 이것은, 예를 들어 LCD 기술의 도움으로, 빛을 수신 유닛 방향으로 전송하는 미리 결정된 투명 창만 제공하고, 전송 요소들의 제어에 동기적으로 이동하는 회전 조리개에 의해 구현될 수 있는데, 이는 각각의 경우 조명된 부분 장면의 빛만 수신 픽셀에 도달하도록 전송 요소의 제어와 동기적으로 이동한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이는 특히 선행 청구항들 중 적어도 하나에 따른 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것으로, 적어도 하나의 행으로 배열된 복수의 전송 요소를 포함하는 전송 유닛, 행 및 열로 배열된 수신 픽셀들을 포함하는 수신 유닛, 및 송신 유닛과 수신 유닛 사이에 배열된 적어도 하나의 수신 광학계를 포함하되, 수신 광학계는 시야에서 객체에 의해 반사된 빛의 복수의 부분 장면을 감지하고 이들을 중첩하여 단일 이미징 영역을 형성한다. 이와 관련하여, 수신 광학계는 이미징 영역을 모든 수신 픽셀에 동시에 투사할 수 있으므로, 단 하나의 부분 장면의 조명에 대해, 그럼에도 불구하고 수신 유닛의 모든 수신 픽셀이 조명되어, 해상도가 증가한다. 그 자체로 알려진 방식으로, 평가 장치는 수신 유닛에 의해 연속적으로 수신된 모든 부분 장면의 이미지 데이터를 결합하여 전체 이미지를 형성할 수 있으며, 여기서 수신 광학계는 특히 조합된 전체 이미지가 서로 다른 방향에서 서로 다른 해상도를 갖도록 구성될 수 있다. 따라서, 수신 광학계는, 예를 들어 조립된 전체 이미지가 두 측면 여백에서 수직 방향으로 증가된 해상도를 갖도록 구성될 수 있다.

본 발명은 유리한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 순전히 예로서 이하에서 설명될 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1의 배열을 이용한 영상 데이터의 획득을 도시한다.
도 3은 영상 데이터를 획득하기 위한 수신 장치와 시야 사이의 장치의 일부이다.
도 4는 시야와 수신 장치 사이의 영상 데이터를 획득하기 위한 추가 장치의 광 경로이다.
도 5는 시야와 수신 장치 사이의 영상 데이터를 획득하기 위한 추가 장치의 광 경로이다.
도 6은 개별 부분 장면의 오버라이팅 효과를 나타내는 도면이다.
도 7은 제1 시간 창에서 부분 장면의 제1 부분 영역의 이미지 데이터를 획득하기 위한 도면이다.
도 8은 제2 시간 창에서 부분 장면의 제2 부분 영역의 이미지 데이터를 획득하기 위한 도면이다.
도 9는 커버 장치를 사용하여 이미지 데이터를 획득하기 위한 배열이다.

도 1은 종래 기술에 따른 이미지 데이터 획득 장치의 표현을 도시한 것으로, 시간적으로 연속적인 시간 창(t1내지 t4)에서, 각각 하나의 전송 요소(S1 - S4), 예를 들어 레이저 다이오드에 의해 국부적으로 인접한 부분 장면(LS1 내지 LS4)이 적어도 하나의 객체(O)가 위치하는 시야(FOV)내에서 조명되고 있다. 부분 장면들의 조명은, 예를 들어, 투과 광학계(SO)에 의해 생성되는 인접한 수평 라이트 스트립의 형태로 발생한다. 개별 전송 요소(S1-S4)는 제어(C)에 의해 플래시와 같은 방식으로 시간에 따라 연속적으로 트리거되어, 시간 창 동안 각각의 하나의 라이트 스트립이 객체(O)에 조명되도록 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 시간 창(t1)에서 객체(O)에 의해 반사된 광은 수신 픽셀(P1 내지 P4)의 행(row)으로 다시 반사되고, 광 펄스의 방출과 수신 픽셀(P1 내지 P4)로의 광 펄스의 입사 사이의 비행 시간은, 각각의 수신 픽셀과 그로부터 객체(O) 사이의 거리를 계산할 수 있도록 평가 장치(AE)의 도움으로 결정된다. 다음 시간 창(t2)에서, 다른 (인접한) 전송 요소(S2)는 인접한 부분 장면(LS2)을 조명하고, 따라서 부분 장면(LS1)에 인접한 객체(O)의 영역을 조명한다. 객체에 의해 반사된 부분 장면 LS2의 빛과 후속하는 부분 장면 LS3 및 LS4의 빛은 그런 다음 수신 광학계(EO)에 의해 수신 픽셀(P1 내지 P4)에 다시 투사되어 시간 창( t1 내지 t4)의 각 수신 픽셀에 대해 비행 시간이 결정될 수 있다. 개별 비행 시간은 이후에 평가 장치(AE)에 의해 거리로 변환되고, 매트릭스로 배열된 16개의 픽셀을 포함하는 2차원 조립 이미지 G(도시된 실시예에서)는 개별 거리 값들로부터 알려진 방식으로 생성 또는 계산될 수 있다.

위의 예 및 또한 아래에 설명된 실시예에서, 모든 행, 라인 또는 열의 모든 전송 요소 및 모든 수신 픽셀의 수는 단지 예시적인 것임을 이해해야 한다.

도 3은 본 발명에 따른 이미지 데이터를 획득하기 위한 본 발명에 따른 장치의 개략도를 도시한다. 이와 관련하여, 개별 부분 장면(LS1 내지 LS4)의 조명은 도 1의 배열에서와 동일한 방식으로 발생한다. 따라서, 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 행에 배열된 복수의 전송 요소(S1-S4)(예: 레이저 다이오드)를 포함하는 전송 유닛(S)이 또한 제공되며, 여기서 각 전송 요소의 광 펄스는 전송 광학계(SO)에 의해 시간적으로 연속적인 시간 창(t1 - t4)에서 공간적으로 인접한 부분 장면 (LS1내지 LS4)의 시야 FOV를 조명하는 라이트 스트립으로 변환된다. 시야 FOV 내의 객체에서 빛은 각 부분 장면(LS1 - LS4)의 객체에 의해 반사되고, 수신 광학계(EO)에 의해 이미징 영역(AB)에 이미징된다. 그 다음, 이미징 영역(AB)은 행과 열로 배열된 수신 픽셀(P1-Px)을 갖는 수신 유닛(E)에 투영된다. 수신 유닛(E)은 도 1의 장치에서와 동일한 방식으로 평가 장치(AE)에 연결되는데, 이는 수신 유닛(E)에 의해 시간에 따라 연속적으로 수신된 이미지 데이터를 결합하여 전체 이미지(G)를 형성한다.

도 3에서 시야 FOV 내의 다른 객체들은 다른 부분 장면(LS1 - LS4)에 표시되며 단순화된 표현을 위해 삼각형, 정사각형, 직사각형 및 두 개의 원 형태로 기하학적 객체로만 표시된다. 본 발명에 따라 사용되는 수신 광학계(EO)의 특별한 특징은 모든 부분 장면에서 모든 객체에 의해 반사된 광을 수신 유닛의 모든 수신 픽셀(P1-Px)에 동시에 투사한다는 점이다. 따라서 수신 광학계(EO)는 모든 시간 지점에서 시야 FOV의 모든 부분 장면(LS1 - LS4)을 "보(see)"지만, 모든 부분 장면의 반사광을 단일 이미징 영역(AB) 에 중첩하여 수신 유닛(E)의 모든 수신 픽셀들(P1 - Px)에 투영된다. 결과적으로 모든 부분 장면의 이미지가 중첩되어 이미징 영역 AB를 형성하므로, 개별 부분 장면의 모든 기하학적 객체가 이미징 영역 (AB)에 중첩되며, 이는 도 3의 우측에서 볼 수 있는 확대도에 도시되어 있다.

도 3에 도시된 장치를 사용하여 이미지 데이터를 획득하기 위해, 시야 FOV의 제1 부분 장면(LS1)은 제1 시간 창(t1) 동안 제1 전송 요소(S1)에 의해 먼저 조명되어, 부분 장면(LS1)에서 삼각형 객체에 의해 반사된 빛은 이미징 영역(AB)에 투영된다. 이 광은 시간 창(t1) 동안 수신 광학계(EO)에 의해 수신 유닛(E)의 모든 수신 픽셀(P1-Px)에 투사되고, 그에 의해 생성된 이미지 데이터는 평가 장치(AE)에 의해 판독된다. 후속 시간 창(t2) 동안 인접한 부분 장면(LS2)만 제2 전송 요소(S2)에 의해 후속적으로 조명되고, 부분 장면(LS2)의 정사각형 객체에 의해 반사된 광은 이미징 영역(AB)에 이미징되고, 모든 수신 픽셀에 투영된다. 따라서 개별 부분 장면은 시간적으로 특히 플래시와 같은 방식으로 연속적으로 조명되며, 여기서 전송 요소의 제어(C)는 전송 요소를 미리 결정된 순서로 교대로 연속적인 방식으로 제어하도록 구성됩니다. 그런 다음 평가 장치(AE)는 시간 창에서 수신 픽셀에 의해 시간에 따라 연속적으로 수신된 이미지 데이터를 판독하고 이들을 결합하여 전체 이미지 G를 형성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 설명된 방법 및 설명된 장치에서 시야 FOV와 수신 유닛(E) 사이의 광학 경로에 이동 부품이 사용되지 않기 때문에, 낮은 비용으로 고정밀도가 달성될 수 있다.

도 4는 수신 광학계(EO)가 구성된 추가 실시예를 도시한 것으로, 시간 창(t1, t2 및 t3)의 부분 장면에서 객체(O)에 의해 반사된 빛이 3개의 수신 픽셀(P3, P2 및 P1)에 동시에 투영되도록 하고, P3, P2, P1은 부분 영역(C, B, A)에 대응하는 방식으로 서로 아래에 배열되고 서로 인접하여 배열된 복수의 수신 픽셀(미도시) 상에 배열된다. 이로써, 이미지 데이터 획득 장치의 해상도가 더욱 증가될 수 있다.

도 5는 상이한 시간 창(t1, t2, t3)에서 각각의 하나의 전송 요소에 의해 객체(O)에 투영된 수직 광 스트립이 6개의 수신 픽셀(예를 들어 P1- P6)에 이미징되도록 전송 광학계(SO)가 구성된 추가 실시예를 도시한다. 각 부분 장면에는 각 시간 창 t1 - t3에서 서로 위에 배치된 두 부분 영역 A와 B가 있다.

이 실시예에서, 수신 유닛(E)은 2열 3행으로 배열된 총 6개의 수신 픽셀(P1-P6)을 갖는다. 이와 관련하여, 수신 픽셀(P1, P2, P3)은 하나의 열에 위치하고, 수신 픽셀(P2, P4, P6)은 그 옆에 배치된 다른 열에 위치한다.

이 실시예에서, 수신 광학계(EO)는 서로 아래 또는 위에 배치된 부분 장면의 각 부분 영역 A 및 B가 객체(O)로부터 수신 픽셀로 투영되도록 구성되고, 이에 따라 부분 영역 A의 반사된 방사선은 수신 픽셀(P1, P3 및 P5)에 입사되는 반면, 부분 영역 B는 수신 픽셀(P2, P4 및 P6)에 결상된다. 이로써 객체(O) 상에서 서로 위 또는 아래에 배치된 부분 영역(A, B)은 수신 유닛의 수신 픽셀에 결상되어 그곳에서 서로 인접하게 배치되고 예로서 3개의 수신 픽셀에 투영된다. 이로써 y 방향에서 조립된 전체 이미지의 해상도가 x 방향에 비해 증가된다.

도 6을 참조하여, 개별 부분 장면의 오버라이팅 문제는 다음과 같이 설명될 것이다.

위에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 방법에서, 시야의 개별 부분 장면은 특히 스트립과 같은 방식으로 연속적으로 조명되고, 조명된 부분 장면에 의해 반사된 빛은 수신 광학계를 통해 모든 수신 픽셀에 투사된다. 전체 시야는 실제로 모든 수신 픽셀에 동시에 투사되지만, 항상 하나의 부분 장면만 조명되기 때문에, 수신 유닛은 일반적으로 항상 연속 시간 창에서 한 부분 장면에 의해 반사된 빛만을 등록한다. 따라서, 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이, 전송 요소(S1)만이 부분 장면(LS1)을 조명하고, 여기서 전체 부분 장면(LS1)의 광은 수신 광학계(EO)의 도움으로 모든 픽셀(P1-Px)을 포함하는 수신 유닛(E)에 투사된다. 그러나, 도 6에 도시된 바와 같이, 실제로 현재 시간 창 내에서 실제로 조명되지 않을 인접한 부분 장면까지 각 부분 장면을 정확히 조명하는 것이 실제로 항상 가능한 것은 아니다. 이와 관련하여, 부분 장면(LS1)에 의도된 빛이 인접한 부분 장면(LS2)으로 조사되는 동안 전술한 오버라이팅이 발생할 수 있다. 그러나, 이는 수신 유닛(E)의 상단 행에 있는 수신 픽셀들이 제1 부분 장면(LS1)에서 (완전히) 조명되지만, 인접한 부분 장면(LS2)에서 (부분적으로) 광을 수신하는 결과를 낳는다. 그러나, 모든 부분 장면은 본 발명에 따른 수신 광학계(E)에 의해 단일 이미징 영역(AB)에 항상 중첩되기 때문에, 이것은 부분 장면 LS1뿐만 아니라 부분 장면 LS2에서도 부분적으로 발생하는 반사를 수신하는 수신 유닛 E의 맨 위 행에 있는 수신 픽셀로 이어지며, 이는 잘못된 결과를 초래할 수 있다.

이 문제에 대한 해결책은 하나 이상의 전송 요소를 사용하여 각 부분 장면을 교대로 조명하지만, 이와 관련하여 각 시간 창 내에서 수신 픽셀의 일부만 판독하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 수신 픽셀의 제1 인접 영역은, 예를 들어, 수신 픽셀의 제1 시간 창 및 다른 인접 영역에서 판독될 수 있고, 첫 번째 영역에 인접하고 동일한 부분 장면을 비추는 부분은 다음 시간 창에서 읽을 수 있다. 따라서, 도 7의 배열에서, 2개의 전송 요소(S1 및 S1' 내지 S4, S4')는 각각의 부분 장면에 대해 제공되고, 여기서 각각의 2개의 전송 요소는 하나의 동일한 부분 장면(LS1)의 서로 다른 부분 영역(TB1 및 TB2)을 조명하기 위해 제공된다. 따라서, 전송 요소(S1)은, 예를 들어, 시간 창(t1)에서 부분 장면 LS1(도 7)의 상부 영역(TB1)을 조명하고, 전송 요소(S1')는 후속 시간 창(t1')에서 부분 장면(LS1)의 하부 영역(TB2)을 조명한다(도 8). 그러나, 오버라이팅의 문제를 피하기 위해, 상반부에 배열된 수신 픽셀만이, 즉 2개의 상위 행에 배열된 수신 픽셀만이 도시된 실시예에서 송신 요소(S1)의 활성화 시에 판독된다. 이와 대조적으로, 수신 유닛(E)의 2개의 하부 행은 이 시점에서 비활성 상태로 유지된다. 반대로, 부분 장면(LS1)이 전송 요소(S1')에 의해 그 하부 영역에서 조명될 때 수신 픽셀의 2개의 상부 행은 비활성화로 전환된다. 이 절차를 사용하면 실제로 두 배의 전송 요소가 필요하고 각 부분 장면에 대해 두 개의 조명 시퀀스를 실행해야 한다. 그러나 크로스 페이딩의 문제는 더 이상 존재하지 않는다.

교차 혼합으로 인한 잘못된 정보를 피하기 위한 추가 솔루션이 그림 9와 관련하여 설명되어 있다. 이 변형에서, 시야 FOV의 적어도 하나의 인접한 부분 장면을 덮는 커버 장치는 수신 광학계(EO)의 영역에 제공되거나 수신 광학계(EO)에도 통합되며, 또는 시야 FOV와 수신 광학계(EO) 사이의 광학 경로에 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 전송 요소(S1)에 의한 부분 장면(LS1)의 조명에서, 모든 인접 부분 장면(LS2 내지 LS4)의 영역이 커버되거나 마스킹 되어, 이미징 영역(AB)이 제1 부분 장면(LS1)으로부터 반사된 방사선만을 실제로 수신한다. 이러한 마스킹은 예를 들어 기계적 개구 또는 전자 개구에 의해, 즉 각각의 경우에 단지 하나의 원하는 부분 장면으로부터 반사된 방사선을 투과시키는 투명 투과창에 의해 제공될 수 있다. 따라서, 롤링 윈도우는, 예를 들어, LCD 차광 장치의 도움으로 수신 광학계(EO)에 통합될 수 있으며, 상기 롤링 윈도우는 전송 요소의 제어 C와 시간적으로 동기화되어 각 경우에 반사광만이 현재 조명된 부분 장면에서 이미징 영역(AB)로 전송된다.

제어(C)는 개별 송신 요소(S1~S4)를 미리 결정된 순서로 연속적으로 제어하고, 평가 장치(AE)는 수신 유닛(E)에 의해 시간에 따라 연속적으로 수신된 이미지 데이터를 결합하여 전체 이미지 G를 형성하므로, 해상도가 다른 x 방향(이미지 너비)과 y 방향(이미지 높이)의 범위를 갖는 고해상도 2차원 이미지를 생성할 수 있다.

Claims

다음 단계를 포함하는 이미지 데이터 획득 방법에 있어서,
a) 적어도 하나의 행에 배열된 복수의 전송 요소(S1-S4)를 포함하는 전송 유닛(S), 행과 열에 배열된 수신 픽셀들(P1-Px)을 포함하는 수신 유닛(E), 및 상기 전송 유닛(S)과 수신 유닛(E) 사이에 배열된 적어도 하나의 수신 광학계(EO)를 제공하는 단계;
b) 제1 시간 창(t1) 동안 제1 전송 요소(S1-S4)를 사용하여 시야(FOV)의 제1 부분 장면(LS1-LS4)을 조명하는 단계;
c) 추가 시간 창(t2) 동안 다른 전송 요소(S1 - S4)를 사용하여 시야(FOV)의 추가 부분 장면(LS1 - LS4)을 조명하는 단계를 포함하고,
d) 각 부분 장면(LS1 - LS4)에서 객체에 의해 반사된 광은 각 시간 창(t1 - t4) 동안 수신 광학계(EO)에 의해 모든 수신 픽셀(P1 - Px)에 동시에 투영되고,
e) 시간 창에서 수신 픽셀에 의해 시간에 따라 연속적으로 수신된 이미지 데이터가 판독되고 결합되어 전체 이미지(G)를 형성하고, 그리고
f) 시야(FOV)와 수신 유닛(E) 사이의 광학 경로에서 이동 부품이 사용되지 않는 것인, 이미지 데이터 획득 방법.
제 1 항에 있어서,
모든 부분 장면(LS1 - LS4)의 반사광은 해상도를 높이기 위해 수신 광학계(EO)에 의해 단일 이미징 영역(AB)에 중첩되고 투영되는 것을 특징으로 하는, 이미지 데이터 획득 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
서로 옆에 배열된 부분 장면(LS1 - LS4)의 적어도 두 부분 영역(A, B)은 수신 광학계(EO)에 의해 수신 유닛(E)의 수신 픽셀(P1 - Px)에 투영되고, 서로 아래에 배열되고/되거나 이격되도록 하는 것인, 이미지 데이터 획득 방법.
선행 청구항들 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
서로 아래에 배열된 부분 장면(LS1 - LS4)의 적어도 두 부분 영역(A, B)은 수신 광학계(EO)에 의해 수신 유닛(E)의 수신 픽셀(P1 - Px)에 투영되고, 서로 옆에 배열되고/되거나 이격되도록 하는 것인, 이미지 데이터 획득 방법.
선행 청구항들 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
부분 장면(LS1 - LS4)의 인접 부분 영역(A, B)은 수신 광학계(EO)에 의해 다른 개수의 수신 픽셀(P1 - Px)에 투영되는 것인, 이미지 데이터 획득 방법.
선행 청구항들 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
인접한 부분 장면(LS1 - LS4)이 연속적으로 조명되는 것인, 이미지 데이터 획득 방법.
선행 청구항들 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
패싯(facet) 렌즈, 특히 일체형 패싯(facet) 렌즈가 수신 광학계(EO)로 사용되는 것인, 이미지 데이터 획득 방법.
선행 청구항들 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
조명된 부분 장면(LS1 - LS4)의 개수는 전송 요소(S1 - S4)의 개수에 해당하는 것인, 이미지 데이터 획득 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
전송 요소(S1 - S4, S1' - S4')의 개수는 더 크고, 특히 조명된 부분 장면(LS1 - LS4)의 개수보다 2배인 것인, 이미지 데이터 획득 방법.
제 9항에 있어서,
부분 장면(LS1)의 서로 다른 부분 영역(TB1, TB2)은 두 개의 연속 시간 창(t1, t1') 동안 첫 번째 전송요소(S1 - S4) 및 두 번째 전송 요소(S1' - S4')에 의해 연속적으로 조명되고, 각 시간 창에서 일부 수신 픽셀만 판독되는 것인, 이미지 데이터 획득 방법.
제 10항에 있어서,
수신 픽셀의 제1 인접 영역은 제1 시간 창(t1)에서 판독되고, 제1 영역에 인접한 수신 픽셀의 다른 인접 영역은 후속 시간 창(t1')에서 판독되는 것인, 이미지 데이터 획득 방법.
선행 청구항들 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
시야(FOV)의 적어도 하나의 부분 장면(LS1 - LS4)이 수신 광학계(EO) 또는 시야(FOV)와 수신 광학계(EO) 사이의 광학 경로에 의해 커버되는 것인, 이미지 데이터 획득 방법.
선행 청구항들 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
각 시간 창(t1 - t4) 동안 조명된 부분 장면의 미리 결정된 부분 영역(TB1, TB2)의 반사광만 수신 픽셀로 향하는 것인, 이미지 데이터 획득 방법.
선행 청구항들 중 적어도 어느 한 항에 따른 방법을 실행하는 장치에 있어서,
적어도 하나의 행에 배열된 복수의 전송 요소(S1 - S4; S1' - S4')를 포함하는 전송 유닛(S), 행 및 열에 배열된 수신 픽셀(P1-Px)을 포함하는 수신 유닛(E) 및 상기 전송 유닛(S)과 수신 유닛(E) 사이에 배치되고 시야에서 객체(O)에 의해 반사된 빛의 복수의 부분 장면을 검출하고, 이들을 중첩하여 단일 이미징 영역(AB)를 형성하는 적어도 하나의 수신 광학계(EO)를 포함하는 것인, 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 수신 광학계는 이미징 영역(AB)을 모든 수신 픽셀(P1 - Px)에 동시에 투영하는 것인, 장치.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
x 방향 및 y 방향을 갖는 전체 이미지(G)를 형성하기 위해 수신 유닛(E)에 의해 시간적으로 연속적으로 수신된 이미지 데이터를 결합하는 평가 장치(AE)가 제공되고, 상기 수신 광학계(EO)는 조립된 전체 이미지(G)가 x 방향 및/또는 y 방향에서 다른 해상도를 갖도록 구성되는 것인, 장치.
제 16 항에 있어서,
상기 수신 광학계(EO)는 조립된 전체 이미지(G)가 두 측면 여백에서 y 방향으로 증가된 해상도를 갖도록 구성되는 것인, 장치.
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수신 광학계(EO)는 서로 옆에 배치된 부분 장면 (LS1 - LS4)의 적어도 2개의 부분 영역(A, B)이 수신 장치(E)의 수신 픽셀(P1-Px)에서 서로 아래에 배열되고/되거나 이격되도록 구성되거나,
서로 아래에 배치된 부분 장면 (LS1 - LS4)의 적어도 2개의 부분 영역(A, B)이 수신 장치(E)의 수신 픽셀(P1-Px)에서 서로 옆에 배열되고/되거나 이격되도록 구성되는 것인, 장치.
선행 청구항들 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
미리 결정된 순서로 교대로 연속적인 방식으로 전송 요소(S1 - S4, S1' - S4')를 제어하는 제어(C)가 제공되는 것인, 장치.
제 14 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수신 광학계(EO)는 패싯 렌즈, 특히 단일편 패싯 렌즈를 포함하는 것인, 장치.
제 14 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
시야(FOV)와 수신 장치(E) 사이의 광학 경로에 움직이는 구성 요소가 없는 것을 특징으로 하는, 장치.
제 14 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
시야(FOV)의 적어도 하나의 부분 장면(LS1 - LS4)을 덮는 커버 장치는, 수신 광학계(EO)에 제공되거나 시야(FOV)와 수신 광학계(EO) 사이의 광학 경로에 제공되는 것인, 장치.
제 14 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
시야(FOV)의 오직 한 부분 장면(LS1 - LS4)으로부터 수신 광학계(EO)로 반사된 빛을 덮는 커버 장치는, 수신 광학계(EO)에 제공되거나 시야(FOV)와 수신 광학계(EO) 사이의 광학 경로에 제공되는 것인, 장치.
제 22 항 또는 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커버 장치는 기계적 또는 전자적 개구, 특히 LCD 개구를 포함하는 것인, 장치.
제 22 항, 제 23 항 또는 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커버 장치는 전송 요소의 제어(C)와 시간이 동기화되는 것인, 장치.