DE102015008564A1 - Generation of structured light - Google Patents

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Abstract

Zur energieeffizienten Erzeugung einer Punktewolke wird eine Vorrichtung mit einer Lichtquelle (1) und einer Lichtleiteinrichtung (3), die eine optisch an die Lichtquelle (1) gekoppelte Lichteinkoppelstelle (4) und eine Lichtauskoppelstelle (5) aufweist, bereitgestellt. Die Lichtleiteinrichtung (3) weist ein Faserbündel (6) mit einer Vielzahl an Lichtleitfasern (7) aufweist, das von der Lichteinkoppelstelle (4) zu der Lichtauskoppelstelle (5) verläuft. Alle benachbarten Lichtleitfasern (7) des Faserbündels (6) weisen an der Lichteinkoppelstelle (4) einen ersten Abstand zueinander auf. An der Lichtauskoppelstelle (5) weisen die Lichtleitfasern (7) einen gegenüber dem ersten größeren zweiten Abstand auf.For energy-efficient generation of a point cloud, a device with a light source (1) and a light guide device (3), which has a light coupling point (4) optically coupled to the light source (1) and a light extraction point (5), is provided. The light-conducting device (3) has a fiber bundle (6) with a multiplicity of optical fibers (7), which runs from the light-coupling point (4) to the light-extraction point (5). All adjacent optical fibers (7) of the fiber bundle (6) have a first distance from one another at the light coupling point (4). At the light extraction point (5), the optical fibers (7) have a relation to the first larger second distance.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen strukturierten Lichts in Form eines Musters in einem Kraftfahrzeug mit einer Lichtquelle und einer Lichtleiteinrichtung, die eine optisch an die Lichtquelle gekoppelte Lichteinkoppelstelle und eine Lichtauskoppelstelle aufweist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein System zur Detektion einer Geste und/oder einer Bewegung in einem Kraftfahrzeug mit einer solchen Vorrichtung.The present invention relates to a device for producing structured light in the form of a pattern in a motor vehicle with a light source and a light guide, which has a light coupling point optically coupled to the light source and a Lichtauskoppelstelle. Moreover, the present invention relates to a system for detecting a gesture and / or movement in a motor vehicle with such a device.

In Kraftfahrzeugen werden Steuerungen zunehmend mittels Gestenerkennung durchgeführt. Dies ist von Vorteil, da der Fahrer dann nicht dadurch abgelenkt wird, dass er Bedienelemente aufsuchen muss.In motor vehicles controls are increasingly carried out by means of gesture recognition. This is advantageous because the driver is then not distracted by the fact that he must visit controls.

Üblicherweise umfasst ein zur Detektion von Gesten und Bewegungen genutztes System eine Lichtquelle, eine Vorrichtung, wie zum Beispiel eine Lochmaske zur Erzeugung eines strukturierten Lichts in Form einer Punktewolke, eine Kamera zur Aufnahme eines an einer Oberfläche eines Objekts reflektierten Lichts und eine zugehörige Auswerteeinheit.Typically, a system used to detect gestures and movements includes a light source, a device such as a shadow mask for producing a patterned light in the form of a scatter plot, a camera for receiving a reflected light on a surface of an object, and an associated evaluation unit.

Eine spezielle 3D-Kameratechnologie ist von sogenannten „Kinect-Kameras” bekannt, die für Spielekonsolen verwendet werden. Für die Erzeugung eines 3D-Bildes werden bei einer solchen Kinect-Kamera ein Infrarot-Projektor und eine Infrarot-Kamera verwendet, um Tiefendaten zu erzeugen. Strukturiertes Licht, bildet das Kernstück der 3D-Raumerfassung. Der IR-Projektor sendet ein definiertes Muster im Infrarotbereich in den Raum. Diese ist vom menschlichen Auge nicht wahrnehmbar. Die IR-Kamera kann dieses Muster aufnehmen und weitergeben. Als Lichtquelle wird eine Laserdiode verwendet. Das Muster für das strukturierte Licht wird durch eine Lochblende beziehungsweise Lochmaske mit einer Vielzahl an Löchern erzeugt. Die Grundstruktur der Punktewolke ist definiert und bekannt. Die Tiefe wird durch Triangulation gegen eine bekannte Schablone (Referenzpunktewolke) berechnet. Dazu stehen der IR-Projektor und die Kamera in einem definierten Abstand zueinander. Trifft diese Wolke auf ein unebenes Objekt, werden der Abstand der Punkte zueinander und deren Position im Kamerabild verändert. Durch die aus der Deformation des Musters berechnete Punktewolke lassen sich Tiefenabstände der Punkte zueinander triangulieren. Dieses Prinzip ist in D. Scharstein und R. Szeliski (2003): „High Accuracy Stereo Depth Maps Using Structured Light”, In Proceedings of IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, Seiten 195–202 näher erläutert.A special 3D camera technology is known by so-called "Kinect cameras", which are used for game consoles. To create a 3D image, such a Kinect camera uses an infrared projector and an infrared camera to generate depth data. Structured light forms the centerpiece of 3D space detection. The IR projector sends a defined pattern in the infrared range into the room. This is imperceptible to the human eye. The IR camera can record this pattern and pass it on. As the light source, a laser diode is used. The pattern for the structured light is generated by a pinhole mask having a plurality of holes. The basic structure of the point cloud is defined and known. The depth is calculated by triangulation against a known template (reference point cloud). The IR projector and the camera are at a defined distance from each other. If this cloud hits an uneven object, the distance between the dots and their position in the camera image are changed. The point cloud calculated from the deformation of the pattern makes it possible to triangulate depth distances between the points. This principle is in D. Scharstein and R. Szeliski (2003): "High Accuracy Stereo Depth Maps Using Structured Light", In Proceedings of the IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, pages 195-202 explained in more detail.

Lochblenden beziehungsweise -masken besitzen den großen Nachteil, dass ein großer Teil der Lichtleistung von der Maske absorbiert wird und damit nicht genutzt werden kann. Dies führt zu einem schlechten Wirkungsgrad der Mustererzeugung.Apertures or masks have the great disadvantage that a large part of the light output is absorbed by the mask and thus can not be used. This leads to a poor pattern generation efficiency.

Alternativ können Muster- und Punktewolken auch mittels diffraktiver Optiken erzeugt werden, die vor eine Lichtquelle gesetzt werden. Mit diesen diffraktiven Optiken lassen sich zwar deutlich effizienter Muster erzeugen, allerdings haben diese Optiken über dem im Kraftfahrzeug geforderten Temperaturbereich deutliche Nachteile. Insbesondere kommt es zu einem Wellenlängendrift über der Temperatur, der zu einer deutlichen die Qualität des Musters mindernde Verschlechterung des Wirkungsgrades führt.Alternatively, pattern and point clouds can also be generated by means of diffractive optics placed in front of a light source. With these diffractive optics, although significantly more efficient patterns can be produced, however, these optics have significant disadvantages over the temperature range required in the motor vehicle. In particular, there is a wavelength drift above the temperature, which leads to a significant deterioration in the efficiency of the quality of the pattern.

Darüber hinaus ist aus der Druckschrift WO 2014/026918 A1 eine Lichtführungsplatte mit Auskoppelelementen bekannt. Leuchtquellen werden an den Kanten der Lichtführungsplatte montiert. Das Licht wird durch Totalreflexion im Inneren der Platte transportiert. Durch an der Flächenseite der Lichtführungsplatte angebrachte Lichtauskoppelelemente wird das Licht an dieser Flächenseite ausgekoppelt. Typische Lichtauskoppelelemente sind dabei gedruckte Muster aus weißer Farbe, das Anrauhen der Oberfläche der Lichtführungsplatte oder eingeprägte lichtbrechende Strukturen. Solche Lichtführungsplatten werden insbesondere für LC-Displays von Computern, Mobiltelefonen und dergleichen verwendet.In addition, from the document WO 2014/026918 A1 a light guide plate with decoupling elements known. Light sources are mounted on the edges of the light guide plate. The light is transported by total reflection inside the plate. By attached to the surface side of the light guide plate Lichtauskoppelelemente the light is coupled out at this surface side. Typical light output elements are printed patterns of white color, the roughening of the surface of the light guide plate or embossed refractive structures. Such light guide plates are used in particular for LC displays of computers, mobile phones and the like.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Erzeugen strukturierten Lichts bereitzustellen, bei der dieses Erzeugen energieeffizienter durchgeführt werden kann.The object of the present invention is to provide a device for producing structured light, in which this generation can be carried out in a more energy-efficient manner.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 8 sowie durch ein System nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.According to the invention this object is achieved by a device according to claim 1 or claim 8 and by a system according to claim 9. Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen eine Vorrichtung zum Erzeugen strukturierten Lichts in einem Kraftfahrzeug mit einer ersten Lichtquelle und einer Lichtleiteinrichtung, die eine optisch an die erste Lichtquelle gekoppelte erste Lichteinkoppelstelle und eine Lichtauskoppelstelle aufweist, wobei die Lichtleiteinrichtung ein erstes Faserbündel mit einer Vielzahl an ersten Lichtleitfasern aufweist, das von der Lichteinkoppelstelle zu der Lichtauskoppelstelle verläuft, alle benachbarten ersten Lichtleitfasern des ersten Faserbündels an der Lichteinkoppelstelle einen ersten Abstand zueinander besitzen, die benachbarten ersten Lichtleitfasern des ersten Faserbündels an der Lichtauskoppelstelle einen zweiten Abstand besitzen, der größer als der erste Abstand ist.According to the invention, there is therefore provided a device for producing structured light in a motor vehicle having a first light source and a light guide device, which has a first light coupling point optically coupled to the first light source and a light extraction point, wherein the light guide means the first fiber bundle having a plurality of first optical fibers, which extends from the Lichteinkoppelstelle to the Lichtauskoppelstelle, all adjacent first optical fibers of the first fiber bundle at the Lichteinkoppelstelle have a first distance to each other, the adjacent first optical fibers of the first fiber bundle at the Lichtauskoppelstelle have a second distance, which is larger than the first distance.

Bei einer Ausführungsform umfasst die Lichtleitereinrichtung dementsprechend mindestens ein erstes Faserbündel mit einer Vielzahl an ersten Lichtleitfasern. Sie erstrecken sich von der Lichteinkoppelstelle zu der Lichtauskoppelstelle. An dem geometrischen Ort der Lichteinkopplung, d. h. der Lichteinkoppelstelle, besitzen alle benachbarten ersten Lichtleitfasern des ersten Faserbündels einen möglichst minimalen ersten Abstand zueinander. Die ersten Lichtleitfasern liegen hier also so dicht wie möglich aneinander, d. h. im Idealfall sind die Lichtleiterfasern sich berührend mit einem ersten Abstand von 0 mm angeordnet. Bei üblichen runden Fasern ist vorzugsweise jede innen liegende Faser von sechs gleich geformten Fasern umgeben, wodurch sich eine dichteste Packung ergibt. Damit das von der Lichtquelle ausgestrahlte Licht möglichst verlustfrei in das Faserbündel einkoppelbar ist, ist der Abstand der Lichtleitfasern möglichst minimal auszuführen.Accordingly, in one embodiment, the optical fiber device comprises at least a first fiber bundle with a multiplicity of first optical fibers. They extend from the light coupling point to the light extraction point. At the geometric location of the light coupling, d. H. the Lichteinkoppelstelle, all adjacent first optical fibers of the first fiber bundle have a minimum possible first distance from each other. The first optical fibers are thus as close as possible to each other, d. H. Ideally, the optical fibers are arranged in contact with a first distance of 0 mm. In conventional round fibers, preferably each inner fiber is surrounded by six equally shaped fibers, resulting in a densest packing. So that the light emitted by the light source can be coupled into the fiber bundle with as little loss as possible, the distance between the optical fibers should be as minimal as possible.

Die an der Lichteinkoppelstelle benachbarten Fasern sind vorzugsweise auch an der Lichtauskoppelstelle benachbart. Dort besitzen sie aber einen gewissen zweiten Abstand, der größer ist als der erste Abstand. Der Vorteil dieser Vorrichtung liegt darin, dass das gesamte in die Lichtleiteinrichtung eingekoppelte Licht (bis auf minimale interne Verluste) auch an der Lichtauskoppelstelle austritt und zur Mustererzeugung verwendet wird. Damit ergibt sich eine sehr effiziente Mustererzeugung.The adjacent to the Lichteinkoppelstelle fibers are preferably adjacent to the Lichtauskoppelstelle. But there they have a certain second distance, which is greater than the first distance. The advantage of this device is that the entire coupled into the light guide light (except for minimal internal losses) also exits at the light extraction point and is used for pattern generation. This results in a very efficient pattern generation.

Die Lichtleitfasern jedes der Faserbündel können einen Durchmesser von weniger als 100 μm, insbesondere weniger als 50 μm besitzen. Beispielsweise besitzen sie einen Durchmesser von 30 μm. Dadurch kann eine Vielzahl an Lichtleitfasern an der Einkoppelstelle zu einem verhältnismäßig kleinen Einkoppelpunkt zusammengeführt werden. Vorzugsweise besitzt jedes Faserbündel mindestens zwanzig einzelne Lichtleitfasern.The optical fibers of each of the fiber bundles may have a diameter of less than 100 μm, in particular less than 50 μm. For example, they have a diameter of 30 microns. As a result, a multiplicity of optical fibers can be brought together at the coupling-in point to form a relatively small coupling point. Preferably, each fiber bundle has at least twenty individual optical fibers.

In Ausgestaltung der Erfindung ist darüber hinaus eine Kollimatoreinrichtung angeordnet, mit der das das an der Lichtauskoppelstelle austretende Licht kollimierbar ist. Das aus den Lichtleitfasern austretende Licht wird hierbei durch die Kollimatoreinrichtung parallel ausgerichtet. Dies bedeutet, dass jeder einzelne Lichtstrahl, der aus einer der vielen Fasern austritt, kollimiert wird, um beispielsweise in einem vorbestimmten Abstand auf einem Objekt einen Punkt vorgegebener Größe zu erzeugen.In an embodiment of the invention, moreover, a collimator device is arranged, with which the light emerging at the light extraction point can be collimated. The light emerging from the optical fibers is in this case aligned in parallel by the collimator device. This means that each individual light beam emerging from one of the many fibers is collimated, for example, to produce a point of predetermined size at a predetermined distance on an object.

In einer Ausgestaltung wird der zweite Abstand zwischen benachbarten ersten Lichtleitfasern durch zweite Fasern bewirkt. Vorzugsweise besitzen die zweiten Fasern den gleichen Querschnitt wie die ersten Lichtleitfasern, so dass sich eine regelmäßige Struktur von ersten und zweiten Lichtleitfasern an der Auskoppelstelle ergeben kann. Der zweite Abstand ist durch die zweiten Fasern in Kombination mit anderen Elementen wie Füllmaterial oder ausschließlich durch die zweiten Fasern bewirkt. Bei den zweiten Fasern kann es sich um reine ggfs. als Lichtleitfasern ausgeführte Dummyfasern handeln, die nicht zur Lichtleitung, sondern lediglich als Abstandshalter genutzt werden. Gegebenenfalls werden zusätzliche Abstandshalter eingesetzt. Alternativ oder in Kombination mit den Fasern ist der zweite Abstand durch zwischen den ersten Fasern angeordneten Füllmaterial wie beispielsweise Kunstharz oder Kunststoff erzeugbar.In one embodiment, the second distance between adjacent first optical fibers is effected by second fibers. Preferably, the second fibers have the same cross-section as the first optical fibers, so that a regular structure of first and second optical fibers can result at the coupling-out point. The second distance is effected by the second fibers in combination with other elements such as filler or solely by the second fibers. The second fibers may be pure, if appropriate, optical fibers designed as dummy fibers, which are not used for light transmission, but only as a spacer. Optionally, additional spacers are used. Alternatively or in combination with the fibers, the second distance can be generated by filling material arranged between the first fibers, for example synthetic resin or plastic.

Bei einer Weiterbildung sind die zweiten Fasern Komponenten eines zweiten Lichtfaserbündels, welches Teil der Lichtleiteinrichtung ist und eine von der ersten verschiedene, zweite Lichteinkoppelstelle sowie die Lichtauskoppelstelle aufweist, wobei die zweite Lichteinkoppelstelle an eine zweite Lichtquelle angekoppelt ist. Die Lichteinkoppelstelle des zweiten Faserbündels unterscheidet sich also von der Lichteinkoppelstelle des ersten Faserbündels, während der Ort der Lichtauskopplung von beiden Fasernbündeln der Gleiche ist. Dies wird insbesondere dadurch realisiert, dass die Faserbündel am Ort der Lichtauskopplung ineinander verwoben sind. Dabei grenzen beispielsweise die ersten Lichtleitfasern und die zweiten Lichtleitfasern abwechselnd aneinander. An der Lichteinkoppelstelle weisen die Fasern des zweiten Lichtfaserbündels einen Abstand zueinander auf, der gegenüber dem Abstand an der Auskoppelstelle kleiner ist.In a development, the second fibers are components of a second optical fiber bundle, which is part of the light guide device and has a second, different Lichteinkoppelstelle from the first and the Lichtauskoppelstelle, wherein the second Lichteinkoppelstelle is coupled to a second light source. The Lichteinkoppelstelle of the second fiber bundle thus differs from the Lichteinkoppelstelle the first fiber bundle, while the location of the light extraction of the two fiber bundles is the same. This is realized in particular in that the fiber bundles are interwoven at the location of the light extraction. For example, the first optical fibers and the second optical fibers adjoin one another alternately. At the light coupling point, the fibers of the second optical fiber bundle are at a distance from each other which is smaller than the distance at the coupling-out point.

Bei einer zusätzlichen Weiterentwicklung sind die Fasern Komponenten eines dritten Faserbündels, welches Teil der Lichtleiteinrichtung ist und welches eine von der ersten und zweiten verschiedene, dritte Lichteinkoppelstelle sowie die Lichtauskoppelstelle aufweist, wobei die dritte Lichteinkoppelstelle an eine dritte Lichtquelle angekoppelt ist. Der zweite Abstand zwischen benachbarten ersten Lichtleitfasern ist durch dritte Leitfasern (neben den zweiten Lichtleitfasern) mitbewirkt. An der Lichteinkoppelstelle weisen die Fasern des dritten Lichtfaserbündels einen Abstand zueinander auf, der gegenüber dem Abstand an der Auskoppelstelle kleiner ist. Auskoppelseitig ist das dritte Faserbündel mit dem ersten und zweiten Faserbündel verwoben, während die Einkoppelstellen örtlich voneinander getrennt sind. Dieses Prinzip des Verwebens der Auskoppelstellen lässt sich für weitere Faserbündel fortführen.In an additional refinement, the fibers are components of a third fiber bundle which is part of the light guide device and which has one of the first and second different, third Lichteinkoppelstelle and Lichtauskoppelstelle, wherein the third Lichteinkoppelstelle is coupled to a third light source. The second distance between adjacent first optical fibers is contributed by third conductive fibers (in addition to the second optical fibers). At the light coupling point, the fibers of the third optical fiber bundle have a distance from one another which is smaller than the distance at the coupling-out point. On the coupling-out side, the third fiber bundle is interwoven with the first and second fiber bundles, while the coupling-in points are spatially separated from one another. This principle of weaving the decoupling points can be continued for further fiber bundles.

Falls mehrere Lichtquellen eingesetzt werden, können diese von einer Steuereinrichtung angesteuert sein, mit der sie zueinander zeitversetzt aktivierbar sind. Dies bedeutet, dass die einzelnen Faserbündel nacheinander von Licht durchströmt werden. Nachdem jedes Faserbündel eine eigene Teilpunktewolke erzeugt, können so zeitversetzt beziehungsweise nacheinander die Teilpunktewolken zur Verbesserung der Auflösung erzeugt werden.If several light sources are used, they can be controlled by a control device, with which they can be activated with a time delay. This means that the individual fiber bundles are traversed by light in succession. After each fiber bundle generates its own sub-point cloud, the sub-point clouds can be generated in a time-shifted manner or one after the other to improve the resolution.

Bei einer alternativen Ausgestaltung der Vorrichtung zum Erzeugen strukturierten Lichts wird der zweite Abstand der Lichtleitfasern an der Lichtauskoppelstelle durch eine Lochmaske bewirkt, in deren Löcher die ersten Lichtleitfasern münden. Dies bedeutet, dass die Lichtleitfasern an ihrem austrittseitigen Ende durch die Lochmaske gehalten werden. Die Lochmaske verleiht den einzelnen Lichtleitfasern dann den gewünschten Abstand. Damit können nahezu beliebige zweite Abstände, die auch verschieden von dem Durchmesser der Lichtleitfasern sein können, realisiert werden. Darüber hinaus sind die Abstände der Fasern des ersten, zweiten, dritten oder weiteren Lichtleiterfaserbündels zueinander an der Lichtauskoppelstelle durch die Lochmaske zu bewirken. Die Lochmaske ist Teil der Lichtleiteinrichtung. Alternativ bewirkt die Lochmaske im Fertigungsprozess die Abstände der Faser, indem die Fasern an der Austrittsstelle durch die Lochmaske fixiert sind, die Fasern mittels einem Füllmaterial in der fixierten Position verbunden werden und danach die Lochmaske entfernbar ist. In an alternative embodiment of the device for producing structured light, the second distance of the optical fibers at the light extraction point is effected by a shadow mask, in whose holes the first optical fibers open. This means that the optical fibers are held at their exit end by the shadow mask. The shadow mask then gives the individual optical fibers the desired distance. Thus, almost any second distances, which may also be different from the diameter of the optical fibers, can be realized. In addition, the distances between the fibers of the first, second, third or further optical fiber bundle to each other at the light extraction point through the shadow mask to effect. The shadow mask is part of the light guide. Alternatively, in the manufacturing process, the shadow mask effects the distances of the fiber by fixing the fibers at the exit point through the shadow mask, connecting the fibers by means of a filler in the fixed position, and thereafter removing the shadow mask.

Erfindungsgemäß wird obige Aufgabe auch gelöst durch eine Vorrichtung zum Erzeugen strukturierten Lichts mit einer Lichtquelle und einer Lichtleiteinrichtung, die optisch an die Lichtquelle gekoppelte ist, wobei die Lichtleiteinrichtung eine Lichtführungsplatte mit einer Vielzahl an Auskoppelelementen aufweist, und an den Auskoppelelementen eine Kollimatoreinrichtung angeordnet ist, mit der das jeweils austretende Licht jedes Auskoppelelements kollimierbar ist.According to the invention the above object is also achieved by a device for generating structured light with a light source and a light guide, which is optically coupled to the light source, the light guide having a light guide plate with a plurality of outcoupling elements, and on the decoupling a Kollimatoreinrichtung is arranged with the respectively emerging light of each decoupling element is collimated.

Anstelle der Faserbündel besitzt die Lichtleiteinrichtung hier eine Lichtführungsplatte mit einer Vielzahl an Auskoppelelementen. Derartige Auskoppelelemente lenken das Licht aus dem Inneren der Lichtführungsplatte an deren Flachseite, d. h. mit einer Richtungskomponente senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Lichtführungsplatte, aus dieser heraus. Vorzugsweise besitzt die Lichtführungsplatte mindestens zwanzig solcher Auskoppelelemente.Instead of the fiber bundles, the light guide device here has a light guide plate with a large number of outcoupling elements. Such decoupling direct the light from the interior of the light guide plate on the flat side, d. H. with a directional component perpendicular to the main extension plane of the light guide plate, out of this. Preferably, the light guide plate has at least twenty such outcoupling elements.

Vorzugsweise wird durch die Erfindung ein System zur Detektion einer Geste und/oder Bewegung in einem Kraftfahrzeug mit einer oben genannten Vorrichtung zum Erzeugen strukturierten Lichts bereitgestellt. Dieses System umfasst ferner eine Kamera zum Erfassen des auf den Objekten im Projektionsbereich projizierten Musters des strukturierten Lichtes und eine Auswerteeinrichtung zum Ermitteln der Geste und/oder Bewegung des Objektes aus der anhand der Reflexion des strukturierten Lichtes ermittelten Punktewolke. Das Muster des reflektierten strukturierten Lichtes wird also auf einem Objekt erfasst, dessen Geste beziehungsweise Bewegung zuverlässig erkannt werden soll.Preferably, the invention provides a system for detecting a gesture and / or movement in a motor vehicle with an above-mentioned device for producing structured light. This system further comprises a camera for detecting the pattern of the structured light projected on the objects in the projection area and an evaluation device for determining the gesture and / or movement of the object from the point cloud determined on the basis of the reflection of the structured light. The pattern of the reflected structured light is thus detected on an object whose gesture or movement is to be reliably detected.

Günstigerweise ist die Auswerteeinrichtung des Systems so ausgelegt, dass die Geste und/oder Bewegung auf der Basis einer Triangulation und einer vorgegebenen Referenzpunktewolke in Bezug auf ein Referenzbild berechnet werden kann. Dies bedeutet, dass die einzelnen Punkte der Punktewolke den Abstand zueinander verändern, wenn das Objekt, das punktuell bestrahlt wird, sich bewegt. Alternativ zu der Triangulation konnten auch andere Verfahren, wie beziehungsweise Lichtlaufzeiten (time of flight) gemessen werden, um Tiefendaten zu gewinnen. Dazu müsste die Kamera eine entsprechende Punktauflösung gewährleisten.Conveniently, the evaluation device of the system is designed such that the gesture and / or movement can be calculated on the basis of a triangulation and a predetermined reference point cloud with respect to a reference image. This means that the individual points of the point cloud change the distance to each other when the object that is being irradiated point by point moves. As an alternative to triangulation, other methods such as time of flight could be measured to obtain depth data. For this, the camera would have to ensure a corresponding point resolution.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:The present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:

1 den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen strukturierten Lichts; 1 the basic structure of a device according to the invention for generating structured light;

2 eine Auskoppelstelle mit Faser-Abstandshaltern; 2 a decoupling point with fiber spacers;

3 eine Seitenansicht der Lichtleiteinrichtung von 2; 3 a side view of the light guide of 2 ;

4 eine Auskoppelstelle mit Maske; 4 a decoupling point with mask;

5 eine Seitenansicht einer Lichtleiteinrichtung gemäß 4; 5 a side view of a light guide according to 4 ;

6 eine Auskoppelstelle einer Lichtleiteinrichtung mit drei Faserbündeln; 6 a decoupling point of a light guide with three fiber bundles;

7 ein faseroptisches Gesamtsystem mit einer Auskoppelstelle gemäß 6; 7 a fiber optic overall system with a decoupling point according to 6 ;

8 eine Vorrichtung zum Erzeugen strukturierten Lichts mit einer Lichtführungsplatte; und 8th a structured light generating device having a light guiding plate; and

9 ein System zur Gestenerkennung mit dem faseroptischen Gesamtsystem von 7. 9 a system for gesture recognition with the fiber optic system of 7 ,

Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Die einzelnen Merkmale können nicht nur in den geschilderten Merkmalskombinationen, sondern auch in Alleinstellung oder anderen Kombinationen realisiert werden.The embodiments described in more detail below represent preferred embodiments of the present invention. The individual features can be realized not only in the described feature combinations, but also in isolation or other combinations.

Speziell in einem Kraftfahrzeug, aber auch gegebenenfalls in anderen Geräten, soll eine Steuerung mit Hilfe von Gestenerkennung durchgeführt werden. Dazu kann die in 1 wiedergegebene Vorrichtung zum Erzeugen strukturierten Lichts in Form einer Punktewolke verwendet werden. Diese Vorrichtung besitzt eine erste Lichtquelle 1 und optional eine Optik 2 mit Kollimator zur Lichteinkopplung des Lichts der Lichtquelle 1 in eine Lichtleiteinrichtung 3. Die Lichtleiteinrichtung 3 besitzt eine Einkoppelstelle 4, in die das Licht über die Optik 2 eingekoppelt wird. Unter der Eingangsseite der Lichtleiteinrichtung 3 ist in 1 eine Stirnseitenansicht der Einkoppelstelle 4 dargestellt. Außerdem besitzt die Lichtleiteinrichtung 3 eine Auskoppelstelle 5, deren Stirnseitenansicht in 1 ebenfalls unter der Auskoppelseite der Lichtleiteinrichtung 3 dargestellt ist. Zwischen der Einkoppelstelle 4 und der Auskoppelstelle 5 verläuft ein Faserbündel 6. Dieses besteht aus einer Vielzahl an einzelnen Lichtleitfasern 7. Vorzugsweise liegt die Anzahl der Lichtleitfasern 7 pro Faserbündel 6 bei mindestens zwanzig. Die Grafiken in 1 sind dementsprechend rein schematisch zu sehen. Der Durchmesser einer Faser ist günstiger Weise kleiner als 100 μm und liegt beispielsweise bei 30 μm.Especially in a motor vehicle, but possibly also in other devices, a control by means of gesture recognition is to be performed. This can be done in 1 reproduced device for generating structured light in the form of a cloud of points can be used. This device has a first light source 1 and optional optics 2 with collimator for light coupling the light of the light source 1 in a light guide 3 , The light guide 3 has a coupling point 4 into which the light is through the optics 2 is coupled. Below the input side of the light guide 3 is in 1 an end view of Einkoppelstelle 4 shown. In addition, has the light-conducting device 3 a decoupling point 5 whose frontal view is in 1 also below the coupling-out side of the light-conducting device 3 is shown. Between the coupling point 4 and the decoupling point 5 runs a fiber bundle 6 , This consists of a large number of individual optical fibers 7 , Preferably, the number of optical fibers is 7 per fiber bundle 6 at least twenty. The graphics in 1 are accordingly to be seen purely schematically. The diameter of a fiber is favorably less than 100 microns and is for example at 30 microns.

Aus 1 ist zu erkennen, dass das Faserbündel 6 der Lichtleiteinrichtung 3 von der Einkoppelstelle 4 zur Auskoppelstelle 5 hin aufgeweitet wird. Dies bedeutet, dass der Abstand zwischen benachbarten Lichtleitfasern 7 bei der Einkoppelstelle 4 einen ersten Abstand und bei der Auskoppelstelle 5 einen zweiten Abstand besitzt, wobei der zweite Abstand größer ist als der erste Abstand. Der Abstand bezieht sich dabei immer auf zwei benachbarte Lichtleitfasern 7. Während der Abstand der Lichtleitfasern 7 an der Einkoppelstelle 4 vorzugsweise minimal ist, d. h. null beträgt, besitzen die benachbarten Lichtleitfasern 7 an der Auskoppelstelle 5 einen größeren, d. h. von null verschiedenen, Abstand. Der Umfang des Faserbündels ist also an der Auskoppelstelle 5 größer als an der Einkoppelstelle 4.Out 1 it can be seen that the fiber bundle 6 the light guide 3 from the coupling point 4 to the decoupling point 5 is widened. This means that the distance between adjacent optical fibers 7 at the coupling point 4 a first distance and at the decoupling point 5 has a second distance, wherein the second distance is greater than the first distance. The distance always refers to two adjacent optical fibers 7 , While the distance of the optical fibers 7 at the coupling point 4 is preferably minimal, ie zero, have the adjacent optical fibers 7 at the decoupling point 5 a larger, ie non-zero, distance. The circumference of the fiber bundle is thus at the decoupling point 5 greater than at the coupling point 4 ,

Von der Auskoppelstellte 5 wird das Licht zu einem Projektionssystem 8 geführt. Dieses besitzt beispielsweise einen Kollimator 9 und optional eine Projektionsoptik 10. Durch den Kollimator werden die divergenten Strahlen der Auskoppelstelle 5 vorzugsweise in parallele Strahlen gewandelt. Die Projektionsoptik 10 sorgt dafür, dass die parallelen Strahlen wunschgemäß in unterschiedliche Richtungen abgelenkt werden. Damit kann die Größe eines Punktmusters beziehungsweise einer Punktwolke, deren prinzipielle Struktur durch die Auskoppelstelle 5 gegeben ist, variiert werden.From the decoupling point 5 the light becomes a projection system 8th guided. This has, for example, a collimator 9 and optionally a projection optics 10 , Through the collimator, the divergent rays of the decoupling point 5 preferably converted into parallel rays. The projection optics 10 ensures that the parallel beams are deflected in different directions as desired. Thus, the size of a dot pattern or a point cloud whose principal structure through the decoupling point 5 is given, can be varied.

Mit diesem Aufbau von 1 wird die abgestrahlte optische Leistung der Lichtquelle 1 auf die zu erzeugenden Musterpunkte äußerst effizient verteilt. Dabei wird das Licht möglichst verlustlos durch die Optik 2, die optional auch einen Kollimator umfasst, in das Faserbündel eingekoppelt. Die Aufteilung des Lichts in die einzelnen, vorzugsweise parallelen Lichtstrahlen beziehungsweise Punkte auf einem angestrahlten Objekt erfolgt, unter Vermeidung von Absorption durch die Aufweitung eines Faserbündels 6 und dem optionalen Projektionssystem 8.With this construction of 1 becomes the radiated optical power of the light source 1 distributed extremely efficiently to the sample points to be generated. The light is lost as much as possible through the optics 2 , which optionally also includes a collimator, coupled into the fiber bundle. The division of the light into the individual, preferably parallel light beams or points on an illuminated object takes place while avoiding absorption by the widening of a fiber bundle 6 and the optional projection system 8th ,

Als Lichtquelle kommt beispielsweise eine LED, ein Laser, ein VCSEL, ein VCSEL-Array oder dergleichen in Frage. Um Verluste beim Einkoppeln in die Lichtleiteinrichtung 3 zu vermeiden, wird das Licht der Lichtquelle vorzugsweise durch die Optik 2 auf die Geometrie der Einkoppelstelle 4 kollimiert.As a light source, for example, an LED, a laser, a VCSEL, a VCSEL array or the like in question. To losses during coupling in the light guide 3 To avoid the light from the light source is preferably through the optics 2 on the geometry of the coupling point 4 collimated.

An der Auskoppelstelle 5 kann der Abstand zwischen den einzelnen Lichtleitfasern 7, beispielsweise gemäß 2 durch sogenannte „Dummy-Fasern” 11 hergestellt werden. Dort sind die einzelnen Lichtleitfasern 7 zusammen mit den Dummy-Fasern 11 vorzugsweise ebenfalls so dicht gepackt, wie die Lichtleitfasern 7 alleine an der Einkoppelstelle 4. Dies bedeutet, dass jede Faser von sechs Nachbarfasern gleichen Durchmessers umgeben ist. Gegebenenfalls besitzen die Dummy-Fasern 11 und die Lichtleitfasern 7 also den gleichen Durchmesser. Sie können aber auch unterschiedliche Durchmesser besitzen. Bei gleichem Durchmesser entspricht die Rasterung dem Faserdurchmesser. Die Rasterung der Faserstirnseiten an der Auskoppelstelle 5 muss aber nicht sechseckig zentriert beziehungsweise dreieckig sein. Sie kann beispielsweise auch quadratisch sein. Jede lichtleitende Faser 7 transportiert Licht zu einem jeweiligen Musterpunkt und ordnet diesen einer definierten geometrischen Position zu. Dabei können die Dummy-Fasern, die als Abstandshalter dienen, ebenfalls aus dem gleichen Material bestehen, wie die Lichtleitfasern, aber sie werden hier nicht zur Lichtleitung benutzt. Als Dummy-Fasern können aber auch Fasern verwendet werden, die keine lichtleitenden Eigenschaften besitzen. Zur Verdeutlichung der Abstandshaltefunktion der Dummy-Fasern 11 ist eine Seitenansicht der Lichtleiteinrichtung 3 in 3 schematisch wiedergegeben. Zwischen jeweils zwei Lichtleitfasern 7 befindet sich hier symbolisch eine Dummy-Faser 11 an der Auskoppelstelle 5.At the decoupling point 5 can the distance between the individual optical fibers 7 , for example, according to 2 by so-called "dummy fibers" 11 getting produced. There are the individual optical fibers 7 together with the dummy fibers 11 preferably also packed as densely as the optical fibers 7 alone at the coupling point 4 , This means that each fiber is surrounded by six neighboring fibers of the same diameter. Optionally, the dummy fibers have 11 and the optical fibers 7 So the same diameter. But you can also have different diameters. For the same diameter, the screening corresponds to the fiber diameter. The screening of the fiber end faces at the decoupling point 5 but does not have to be hexagonal centered or triangular. It can also be square, for example. Each fiber-optic fiber 7 Transports light to a respective pattern point and assigns it to a defined geometric position. The dummy fibers, which serve as spacers, may also be made of the same material as the optical fibers, but they are not used here for light conduction. However, fibers which have no light-conducting properties can also be used as dummy fibers. To clarify the distance function of the dummy fibers 11 is a side view of the light guide 3 in 3 shown schematically. Between every two optical fibers 7 Here is symbolically a dummy fiber 11 at the decoupling point 5 ,

Die 4 und 5 zeigen ein Beispiel, bei dem die Rasterung der Lichtleitfasern 7 an der Auskoppelstelle 5 nicht dem Faserdurchmesser der Lichtleitfasern entsprechen muss. An der Auskoppelstelle 5 werden die Lichtleitfasern 7 beispielsweise durch eine Lochmaske 12 fixiert, indem die Fasern durch die Maske gefädelt werden. Optional erfolgt ein Vergießen mit einem Füllwerkstoff 13, insbesondere Kunststoff. Schließlich können die Lichtleitfasern an der Auskoppelstelle abgeschnitten und die Auskoppelstelle dann poliert werden.The 4 and 5 show an example in which the screening of the optical fibers 7 at the decoupling point 5 does not have to correspond to the fiber diameter of the optical fibers. At the decoupling point 5 become the optical fibers 7 for example through a shadow mask 12 fixed by threading the fibers through the mask. Optionally, a casting is done with a filler material 13 , especially plastic. Finally, the optical fibers can be cut off at the decoupling point and the decoupling point then polished.

Bedingt durch die großen Abstände bei einem Fasersystem mit Dummy-Fasern, die lediglich als Abstandshalter verwendet werden, ist die laterale Auflösung für z. B. bildverarbeitende Systeme relativ schlecht. Um die laterale Auflösung deutlich zu verbessern, können die Dummy-Fasern teilweise oder komplett auch als lichtleitende Fasern ausgeführt und mit einer oder mehreren Beleuchtungseinheiten verbunden werden.Due to the large distances in a fiber system with dummy fibers, which are used only as a spacer, the lateral resolution for z. B. image processing systems relatively poor. In order to significantly improve the lateral resolution, the dummy fibers can be partially or completely also designed as light-conducting fibers and connected to one or more lighting units.

Ein solches System mit verbesserter lateraler Auflösung ist in den 6 und 7 dargestellt. 6 zeigt eine Auskoppelstelle 5, bei der die Fasern, wie in dem Beispiel von 2, äußerst dicht gepackt sind und vorzugsweise den Abstand null zum jeweiligen Nachbarn besitzen. Fasern eines ersten Faserbündels sind in 6 mit „a” gekennzeichnet. Dieses Faserbündelsystem „a” entspricht beispielsweise demjenigen der lichtleitenden Fasern 7 der 2 und 3. Nun werden aber auch die übrigen Fasern nicht nur zur Abstandshalterung der „a”-Fasern, sondern auch zur Lichtleitung verwendet. Speziell werden in dem Beispiel der 6 und 7 drei solche Systeme von 1 ineinander verwoben. Das faseroptische Gesamtsystem von 7 besitzt also drei Lichtquellen 1, 1' und 1''. Entsprechend besitzt es auch drei Kollimatoren beziehungsweise Optiken 2, 2' und 2'', um das Licht der jeweiligen Lichtquelle für die Einkoppelstelle 4 der Lichtleiteinrichtung 3 zu kollimieren beziehungsweise parallel auszurichten. Such a system with improved lateral resolution is in the 6 and 7 shown. 6 shows a decoupling point 5 in which the fibers, as in the example of 2 , are densely packed and preferably have the distance zero to the respective neighbors. Fibers of a first fiber bundle are in 6 marked with "a". This fiber bundle system "a" corresponds for example to that of the light-conducting fibers 7 of the 2 and 3 , Now, however, the remaining fibers are not only used for spacing the "a" fibers, but also for light conduction. Specifically, in the example of 6 and 7 three such systems of 1 interwoven. The complete fiber optic system of 7 So has three light sources 1 . 1' and 1'' , Accordingly, it also has three collimators or optics 2 . 2 ' and 2 '' to the light of each light source for the coupling point 4 the light guide 3 to collimate or align in parallel.

Die Lichtleiteinrichtung 3 besitzt hier drei Faserbündel 6, 6' und 6''. Während die einzelnen Faserbündel 6, 6' und 6'' an der Einkoppelstelle 4 örtlich voneinander getrennt sind, sind sie an der Auskoppelstelle 5 ineinander verwoben. Die Anordnung der einzelnen Lichtleitfasern der drei Faserbündel, 6, 6' und 6'' an der Auskoppelstelle 5, kann der Stirnseitenansicht von 6 entsprechen. Dabei stammt jede Lichtleitfaser „a” von dem Faserbündel 6, jede Lichtleitfaser „b” von dem Faserbündel 6' und jede Lichtleitfaser „c” von dem Faserbündel 6''. Die Anzahl der einzelnen Lichtleitfasern pro Faserbündel kann gleich sein, sie kann aber, wie das Beispiel von 6 zeigt, auch unterschiedlich sein. Vorzugsweise wird die Verteilung so gewählt, dass die Fasern jedes Bündels gleichmäßig über die Gesamtfläche verteilt sind, so dass jedes einzelne Mustererzeugungssystem 1, 2, 6 beziehungsweise 1', 2', 6' beziehungsweise 1'', 2'', 6'' eine über einer vorgegebenen Fläche gleichmäßige Punktewolke erzeugen kann. Hierzu befindet sich ausgangsseitig hinter der Lichtleiteinrichtung 3 noch das Projektionssystem 8, das die Funktion wie in dem Beispiel von 1 besitzt.The light guide 3 owns here three fiber bundles 6 . 6 ' and 6 '' , While the individual fiber bundles 6 . 6 ' and 6 '' at the coupling point 4 are separated from each other, they are at the decoupling point 5 interwoven. The arrangement of the individual optical fibers of the three fiber bundles, 6 . 6 ' and 6 '' at the decoupling point 5 , the frontal view of 6 correspond. Each optical fiber "a" originates from the fiber bundle 6 , each optical fiber "b" from the fiber bundle 6 ' and each optical fiber "c" from the fiber bundle 6 '' , The number of individual optical fibers per fiber bundle can be the same, but it can, as the example of 6 also shows different. Preferably, the distribution is chosen such that the fibers of each bundle are evenly distributed over the total area, so that each individual pattern generation system 1 . 2 . 6 respectively 1' . 2 ' . 6 ' respectively 1'' . 2 '' . 6 '' can produce a uniform cloud of points over a given area. For this purpose, the output side is behind the light guide 3 still the projection system 8th that has the function as in the example of 1 has.

Grundsätzlich müssen nicht drei Lichtmustererzeugungssysteme ineinander verwoben sein. Vielmehr können es auch zwei, vier oder mehr sein. Mit diesen ineinander geschachtelten beziehungsweise verwobenen Mustererzeugungssystemen ist es möglich, zeitlich sequenziell mehrere Muster zu projizieren und als Teilbilder zu erfassen. Diese zeitlich versetzten Teilbilder können durch eine Kamera 14 (vgl. 9) und eine daran angeschlossene Recheneinheit beziehungsweise Auswerteeinheit 15 in geeigneter Weise ausgewertet und die Ergebnisse anschließend entsprechend überlagert werden. Somit verbessert sich die laterale Auflösung für z. B. bildverarbeitende Systeme, wodurch die Relativbewegung eines Objekts 16 besser bestimmt werden kann.Basically, three light pattern generation systems need not be interwoven. Rather, it can also be two, four or more. With these nested or interwoven pattern generation systems, it is possible to sequentially project several patterns in time and to capture them as partial images. These staggered partial images can be viewed through a camera 14 (see. 9 ) and a computing unit or evaluation unit connected thereto 15 evaluated in a suitable manner and the results are then superimposed accordingly. Thus, the lateral resolution for z. B. image processing systems, whereby the relative movement of an object 16 can be better determined.

8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung strukturierten Lichts in Form einer Punktewolke. Die Lichtquelle 1 ist hier balkenförmig ausgebildet, ebenso das optische System 2 mit optionalem Kollimator. Im Gegensatz zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen umfasst die Lichtleiteinrichtung 3 hier keine Faserbündel, sondern eine Lichtführungsplatte 17. Während das Licht an einer schmalen Stirnseite 18 der Lichtführungsplatte 17 mittels des optischen Systems 2 eingekoppelt wird, wird es durch Auskoppelelemente 19 an einer großen Seitenfläche 20 der Lichtführungsplatte 17, vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht, zu diese Seitenfläche 20 ausgekoppelt. Nach der Auskopplung besitzt der jeweilige Lichtstrahl (vorzugsweise mehr als zwanzig über die gesamte Seitenfläche 20 verteilt) eine gewisse Divergenz. Daher werden die Lichtstrahlen durch das Projektionssystem 8, wie in dem Beispiel von 1, weitergeformt. Dieses Projektionssystem 8 besitzt hier optional wiederum einen Kollimator 9 und ein optisches System 10 zur Musteraufweitung. 8th shows a further embodiment of an inventive device for generating structured light in the form of a point cloud. The light source 1 is here bar-shaped, as well as the optical system 2 with optional collimator. In contrast to the preceding embodiments, the light-guiding device comprises 3 here no fiber bundles, but a light guide plate 17 , While the light on a narrow front 18 the light guide plate 17 by means of the optical system 2 it is coupled by decoupling elements 19 on a large side surface 20 the light guide plate 17 , preferably substantially perpendicular, to this side surface 20 decoupled. After decoupling, the respective light beam has (preferably more than twenty over the entire side surface 20 distributed) a certain divergence. Therefore, the light rays are transmitted through the projection system 8th as in the example of 1 , further formed. This projection system 8th optionally has a collimator here again 9 and an optical system 10 for pattern widening.

Für die Erzeugung eines gewünschten Musters werden die Auskoppelelemente 19 entsprechend dem Muster über der Seitenfläche 20 der Lichtführungsplatte 17 angeordnet. Um eine gleichmäßige Intensitätsverteilung für alle ausgekoppelten Lichtstrahlen zu erreichen, kann Licht gegebenenfalls auch an mehreren oder allen Schmalseiten der Lichtführungsplatte 17 eingekoppelt werden.For the generation of a desired pattern, the decoupling elements 19 according to the pattern over the side surface 20 the light guide plate 17 arranged. In order to achieve a uniform intensity distribution for all decoupled light beams, light may also be present on several or all narrow sides of the light guide plate 17 be coupled.

9 zeigt schließlich ein System zur Detektion einer Geste beziehungsweise einer Bewegung, das auch in einem Fahrzeug verwendet werden kann. Symbolisch für jedes mögliche Mustererzeugungssystem ist in 9 dasjenige von 7 gewählt. Einer der dadurch auf einem Objekt 16 erzeugten Punkte 21 wird mittels seiner Reflexion durch die Kamera 14 erfasst und von der Auswerteeinrichtung 15 zur Gestenerkennung weiterverarbeitet. Bewegt sich nun das Objekt 16 an eine neue Objektposition 16', so wandert der Punkt 21 zur neuen Position 21'. Dies wiederum wird durch die Kamera 14 und die Auswerteeinrichtung 15 registriert. Aus dieser Veränderung der Position des Punkts 21 können durch Triangulation entsprechende Positionsdaten des Objekts 16 gewonnen werden, da der Abstand zwischen Mustererzeugungssystem und Kamera 14 bekannt ist. In vorteilhafter Weise wird durch das Mustererzeugungssystem eine Punktewolke beziehungsweise ein Punktemuster mit den Punkten 21 sehr energieeffizient erzeugt. 9 finally shows a system for detecting a gesture or a movement that can also be used in a vehicle. Symbolic of any pattern generation system is in 9 that of 7 selected. One of them on an object 16 generated points 21 is reflected by the camera 14 recorded and by the evaluation device 15 further processed for gesture recognition. Now moves the object 16 to a new object position 16 ' , so the point wanders 21 to the new position 21 ' , This in turn is done by the camera 14 and the evaluation device 15 registered. From this change in the position of the point 21 can by triangulation corresponding position data of the object 16 be gained, as the distance between pattern generation system and camera 14 is known. Advantageously, by the pattern generation system, a point cloud or a dot pattern with the points 21 produced very energy efficient.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 1', 1''1, 1 ', 1' '
Lichtquellelight source
2, 2', 2''2, 2 ', 2' '
Optikoptics
33
Lichtleiteinrichtunglight guide
44
Einkoppelstellecoupling point
5 5
Auskoppelstelledecoupling point
6, 6', 6''6, 6 ', 6' '
Faserbündelfiber bundles
77
Lichtleitfasernoptical fibers
88th
Projektionssystemprojection system
99
Kollimatorcollimator
1010
Projektionsoptikprojection optics
1111
Dummy-FaserDummy Fiber
1212
Lochmaskeshadow mask
1313
Füllwerkstofffilling material
1414
Kameracamera
1515
Auswerteeinheitevaluation
16, 16'16, 16 '
Objektobject
1717
LichtführungsplatteLight guide plate
1818
Stirnseitefront
1919
Auskoppelelementoutcoupling
2020
Seitenflächeside surface
21, 21'21, 21 '
PunktPoint
aa
erstes Lichtleitfasersystemfirst optical fiber system
bb
zweites Lichtleitfasersystemsecond optical fiber system
cc
drittes Lichtleitfasersystemthird optical fiber system

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2014/026918 A1 [0007] WO 2014/026918 A1 [0007]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • D. Scharstein und R. Szeliski (2003): „High Accuracy Stereo Depth Maps Using Structured Light”, In Proceedings of IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, Seiten 195–202 [0004] D. Scharstein and R. Szeliski (2003): "High Accuracy Stereo Depth Maps Using Structured Light", In Proceedings of the IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, pp. 195-202 [0004]

Claims (10)

Vorrichtung zum Erzeugen strukturierten Lichts in einem Kraftfahrzeug mit – einer ersten Lichtquelle (1) und – einer Lichtleiteinrichtung (3), die eine optisch an die erste Lichtquelle (1) gekoppelte erste Lichteinkoppelstelle (4) und eine Lichtauskoppelstelle (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Lichtleiteinrichtung (3) ein erstes Faserbündel (6) mit einer Vielzahl an ersten Lichtleitfasern (7) aufweist, das von der ersten Lichteinkoppelstelle (4) zu der Lichtauskoppelstelle (5) verläuft, – alle benachbarten ersten Lichtleitfasern (7) des ersten Faserbündels (6) an der ersten Lichteinkoppelstelle (4) einen ersten Abstand zueinander besitzen, – die benachbarten ersten Lichtleitfasern (7) des ersten Faserbündels (6) an der Lichtauskoppelstelle (5) einen zweiten Abstand besitzen, der größer als der erste Abstand istDevice for producing structured light in a motor vehicle with - a first light source ( 1 ) and - a light-conducting device ( 3 ), which is optically connected to the first light source ( 1 ) coupled first Lichteinkoppelstelle ( 4 ) and a light extraction point ( 5 ), characterized in that - the light-conducting device ( 3 ) a first fiber bundle ( 6 ) with a plurality of first optical fibers ( 7 ), which is from the first Lichteinkoppelstelle ( 4 ) to the light extraction point ( 5 ), - all adjacent first optical fibers ( 7 ) of the first fiber bundle ( 6 ) at the first light coupling point ( 4 ) have a first distance to each other, - the adjacent first optical fibers ( 7 ) of the first fiber bundle ( 6 ) at the light extraction point ( 5 ) have a second distance greater than the first distance Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Lichtauskoppelstelle (5) eine Kollimatoreinrichtung (9) angeordnet ist, mit der das an der Lichtauskoppelstelle (5) austretende Licht kollimierbar ist.Device according to claim 1, characterized in that at the light extraction point ( 5 ) a collimator device ( 9 ) is arranged, with which the at the Lichtauskoppelstelle ( 5 ) emerging light is collimated. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abstand zwischen benachbarten ersten Lichtleitfasern (7) durch Fasern bewirkt ist.Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the second distance between adjacent first optical fibers ( 7 ) is effected by fibers. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern Komponenten eines zweiten Lichtleiterfaserbündels (6') sind, welches Teil der Lichtleiteinrichtung (3) ist und eine von der ersten verschiedene, zweite Lichteinkoppelstelle sowie die Lichtauskoppelstelle (5) aufweist, wobei die zweite Lichteinkoppelstelle an eine zweite Lichtquelle (1') angekoppelt ist.Apparatus according to claim 3, characterized in that the fibers components of a second optical fiber bundle ( 6 ' ), which part of the light guide device ( 3 ) and one of the first different, second Lichteinkoppelstelle and the Lichtauskoppelstelle ( 5 ), wherein the second light coupling point to a second light source ( 1' ) is coupled. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern Komponenten eines dritten Faserbündels (6'') sind, welches Teil der Lichtleiteinrichtung (3) ist und eine von der ersten und zweiten verschiedene, dritte Lichteinkoppelstelle sowie die Lichtauskoppelstelle (5) aufweist, wobei die dritte Lichteinkoppelstelle an eine dritte Lichtquelle (1'') angekoppelt ist.Device according to one of claims 3 or 4, characterized in that the fibers comprise components of a third fiber bundle ( 6 '' ), which part of the light guide device ( 3 ) and one of the first and second different, third Lichteinkoppelstelle and the Lichtauskoppelstelle ( 5 ), wherein the third light coupling point to a third light source ( 1'' ) is coupled. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (1, 1', 1'') von einer Steuereinrichtung angesteuert sind, mit der sie zueinander zeitversetzt aktivierbar sind.Device according to claim 4 or 5, characterized in that the light sources ( 1 . 1' . 1'' ) are driven by a control device, with which they are mutually activated with a time delay. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abstand durch eine Lochmaske (12), in deren Löcher die ersten Lichtleitfasern (7) münden, bewirkt ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the second distance through a shadow mask ( 12 ), in whose holes the first optical fibers ( 7 ), causes. Vorrichtung zum Erzeugen strukturierten Lichts in einem Kraftfahrzeug mit – einer Lichtquelle (1) und – einer Lichtleiteinrichtung (3), die optisch an die Lichtquelle (1) gekoppelte ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Lichtleiteinrichtung (3) eine Lichtführungsplatte (17) mit einer Vielzahl an Auskoppelelementen (19) aufweist, und – an Auskoppelelementen (19) eine Kollimatoreinrichtung (9) angeordnet ist, mit der das jeweils austretende Licht jedes Auskoppelelements (19) kollimierbar ist.Device for producing structured light in a motor vehicle with a light source ( 1 ) and - a light-conducting device ( 3 ), which optically to the light source ( 1 ) is coupled, characterized in that - the light-conducting device ( 3 ) a light guide plate ( 17 ) with a plurality of decoupling elements ( 19 ), and - at decoupling elements ( 19 ) a collimator device ( 9 ) is arranged, with which the respective emerging light each output element ( 19 ) is collimatable. System zur Detektion einer Geste und/oder Bewegung in einem Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zum Erzeugen eines strukturierten Lichtes, mit einer Kamera (14) zum Erfassen einer Reflexion des strukturierten Lichtes und mit einer Auswerteeinrichtung (15) zum Ermitteln der Geste und/oder Bewegung eines Objektes aus einer anhand der Reflexion des strukturierten Lichtes ermittelten Punktewolke.System for detecting a gesture and / or movement in a motor vehicle with a device according to one of the preceding claims for producing a structured light, with a camera ( 14 ) for detecting a reflection of the structured light and with an evaluation device ( 15 ) for determining the gesture and / or movement of an object from a point cloud determined on the basis of the reflection of the structured light. System nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung ausgelegt ist, die Geste und/oder Bewegung auf der Basis einer Triangulation und einer vorgegebenen Referenzpunktewolke zu berechnen.System according to claim 9, characterized in that the evaluation device is designed to calculate the gesture and / or movement on the basis of a triangulation and a predetermined reference point cloud.
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