DE102017212130A1 - Decoupling element for a light guide for guiding light on a light transit time sensor - Google Patents
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Abstract
Anordnung mit einem Lichtlaufzeitsensor (22), der eine aktive Lichtlaufzeitpixel (24) zur Entfernungsmessung, eine Referenzpixelzeile (26) zu Referenzmessungen und ein Auskoppelelement (200) aufweist, wobei das Auskoppelelement (200) einen Auskopplungsbereich (220) zur Beleuchtung der Referenzpixelzeile (26) aufweist, mit einem Lichtleiter (260), der in den Auskopplungsbereich (220) derart geführt ist, dass das am Lichtleiter (260) austretende Licht in einem Einfallswinkel αy ≤ 30° bezogen auf eine Achse (y-Achse) quer zur Längserstreckung (x-Achse) der Referenzpixelzeile (26) auftrifft, – wobei der Auskopplungsbereich (220) zudem derart ausgebildet ist, dass über die Längserstreckung (x-Achse) des Auskopplungsbereichs (220) das über den Lichtleiter (260) eingekoppelte Licht die Pixel der Referenzpixelzeile (26) mit unterschiedlichen Intensitäten erreicht.Arrangement with a light transit time sensor (22) which has an active light transit time pixel (24), a reference pixel line (26) for reference measurements and a decoupling element (200), the decoupling element (200) having a decoupling area (220) for illuminating the reference pixel line (26 ), with a light guide (260) which is guided in the outcoupling region (220) such that the light emerging at the light guide (260) at an angle of incidence αy ≤ 30 ° with respect to an axis (y-axis) transverse to the longitudinal extent ( x-axis) of the reference pixel line (26), - wherein the decoupling region (220) is also designed such that over the longitudinal extent (x-axis) of the coupling-out region (220) via the light guide (260) coupled light the pixels of the reference pixel line (26) achieved with different intensities.
Description
Die Erfindung betrifft ein Auskopplungselement für einen Lichtleiter zur Lichtführung an einem Lichtlaufzeitsensor nach Gattung des unabhängigen Anspruchs.The invention relates to a coupling element for a light guide for guiding light on a light transit time sensor according to the preamble of the independent claim.
Mit Lichtlaufzeitkamerasystem sollen hier insbesondere Systeme umfasst sein, die Entfernungen direkt aus der Lichtlaufzeit ermitteln oder die Lichtlaufzeit aus der Phasenverschiebung einer emittierten und empfangenen Strahlung gewinnen. Als Lichtlaufzeit bzw. 3D-Kameras sind insbesondere PMD-Kameras mit Photomischdetektoren (PMD) geeignet, wie sie u.a. in der
Aufgabe der Erfindung ist es, die Zuverlässigkeit der Distanzmessungen einer Lichtlaufzeitkamera bzw. eines Lichtlaufzeitsensors zu verbessern.The object of the invention is to improve the reliability of the distance measurements of a light transit time camera or a light transit time sensor.
Die Aufgabe wird in vorteilhafter Weise durch das erfindungsgemäße Auskoppelelement nach Gattung des unabhängigen Anspruchs gelöst.The object is achieved in an advantageous manner by the decoupling element according to the invention of the type of the independent claim.
Vorteilhaft ist Anordnung mit einem Lichtlaufzeitsensor vorgesehen, wobei der Lichtlaufzeitsensor eine aktive Lichtlaufzeitpixel (
und ein Lichtleiter (
– wobei der Auskopplungsbereich (
and a light guide (
- where the decoupling area (
Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass die Referenzpixelzeile zum einen mit eine Lichtgradienten beleuchtet werden kann und zum anderen ein Übersprechen des Referenzlichts in den aktiven Pixelbereich vermieden werden kann.This approach has the advantage that the reference pixel line can be illuminated on the one hand with a light gradient and, on the other hand, crosstalk of the reference light into the active pixel region can be avoided.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Material des Auskoppelelements eine Shore-Härte zwischen A40 und A70 und bevorzugt zwischen A45 und A65 aufweist. In diesem Bereich hat das Material zum einen eine ausreichende Stabilität, um beim vorgesehenen Anpressdruck formstabil zu bleiben und ist zum anderen weich genug, um sich an der Sensoroberfläche lichtdicht anzuschmiegen.It is particularly advantageous if the material of the decoupling element has a Shore hardness between A40 and A70 and preferably between A45 and A65. In this area, the material on the one hand has sufficient stability to remain dimensionally stable at the intended contact pressure and on the other hand is soft enough to be light-tight against the sensor surface.
Bevorzugt ist der Auskopplungsbereich zur Erzeugung eines Intensitätsgradienten über die Längserstreckung als Vollmaterial oder als Hohlraum ausgebildet, wobei das Vollmaterial oder eine Innenseite des Hohlraums Partikel und/oder Strukturen aufweist, die Licht streuen und/oder absorbieren.Preferably, the coupling-out region is designed to form an intensity gradient over the longitudinal extent as a solid material or as a cavity, wherein the solid material or an inner side of the cavity has particles and / or structures which scatter and / or absorb light.
Durch dieses Vorgehen kann vorteilhaft der Intensitätsgradient im Auskopplungsbereich hinsichtlich der zu erwartenden Dynamik aufgrund beispielsweise unterschiedlicher Integrationszeiten angepasst werden.By virtue of this procedure, it is advantageously possible to adapt the intensity gradient in the decoupling area with regard to the expected dynamics on the basis of, for example, different integration times.
Zudem ist das Auskoppelelement derart ausgebildet, dass kein Fremdlicht in das Auskoppelelement eindringen und kein eingekoppeltes Licht außerhalb der vorgesehen Austrittsbereiche austreten kann.In addition, the decoupling element is designed such that no extraneous light can penetrate into the decoupling element and no coupled-in light can escape outside the provided exit regions.
Bevorzugt ist das Auskoppelelement in den Bereichen, in denen kein eingekoppeltes Licht geführt wird, lichtundurchlässig ausgebildet.Preferably, the decoupling element in the areas in which no coupled light is guided, formed opaque.
Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung mit dem vorgenannten Auskoppelelement und einem Lichtlaufzeitsensor vorgesehen, wobei die Anordnung insbesondere einen Rahmen zur Anordnung auf einem Bauelementeträger und Aufnahme des Auskoppelelements aufweist, und der Rahmen an der Unterseite Abstandshalter zur Bereitstellung eines definierten Abstands zwischen Bauelementeträger und Rahmen aufweist.Particularly advantageous is an arrangement with the aforementioned decoupling element and a light transit time sensor is provided, wherein the arrangement in particular has a frame for placement on a component carrier and receiving the decoupling element, and the frame at the bottom spacer to provide a defined distance between the component carrier and frame.
Vorteilhaft sind zudem an der Oberseite des Rahmens Abstandshalter zur Bereitstellung eines definierten Abstands zwischen dem Rahmen und einem Abdeckglases vorgesehen.Advantageously, spacers for providing a defined distance between the frame and a cover glass are also provided on the upper side of the frame.
Die Verwendung der Abstandshalter hat den Vorteil, dass zwischen Rahmen und Bauelementeträger sowie Abdeckglas ein definierter Abstand eingestellt werden kann, so dass im Ergebnis auch die Freiraumhöhe zwischen Abdeckglas und Bauelementeträger bzw. Sensoroberfläche definiert einstellbar ist.The use of the spacers has the advantage that a defined distance can be set between the frame and the component carrier as well as the cover glass so that, as a result, the clearance height between cover glass and component carrier or sensor surface can be set in a defined manner.
Zudem ist es nützlich, wenn am äußeren Umfang des Rahmens Ausnehmungen in Richtung Rahmenunterseite angeordnet sind. Diese Ausnehmungen können zum einen dazu dienen eine Sichtkontrolle auf eine applizierte Kleberaupe zwischen Rahmen und Bauelementeträger zu ermöglichen zum anderen können über diese Ausnehmungen beispielsweise UV härtende Kleber gezielt mit UV-Licht beleuchtet werden, sowie eine definierte Klebespaltdicke sicherzustellen.In addition, it is useful if recesses are arranged in the direction of the underside of the frame on the outer circumference of the frame. These recesses can on the one hand serve to allow a visual inspection of an applied adhesive bead between the frame and the component carrier, on the other hand, UV curable adhesives can specifically be exposed to UV light via these recesses be illuminated, and to ensure a defined adhesive gap thickness.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. The invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the drawings.
Es zeigen schematisch:They show schematically:
Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.In the following description of the preferred embodiments, like reference characters designate like or similar components.
Eine solche Maskierung
Selbstverständlich sind auch Anordnungen denkbar, in denen auf maskierte Pixel
Auch ist es denkbar, zusätzlich oder alternativ zu den oben genannten Überlegungen, die Messergebnisse der Lichtlaufzeitpixel
In
Das Auskoppeln der optischen Signale der Beleuchtungslichtquelle
Ferner kann es zur Vermeidung einer Sättigung der Referenzlichtlaufzeitpixel
Mit dem erfindungsgemäßen Auskoppelelement ist es nun vorgesehen, die Referenzlichtlaufzeitpixel
In
In
Rahmen
Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Verwendung eines noch nicht vollständig ausgehärteten Silikons darstellen, dass über Zeit seinen Anpressdruck verliert, um die Klebestellen zwischen Rahmen
Der Lichtleiter
Die Randbereiche der Unterseite des Auskopplungsbereichs
Ist der Auskopplungsbereich
Bevorzugt ist das Auskoppelelement
Die Bereiche des Auskoppelelements, die kein Licht führen sollen sind vorzugsweise lichtundurchlässig und/oder lichtabsorbierend ausgearbeitet. Auch kann es vorgesehen sein, dass zusätzlich oder auch alternativ die Oberflächen des Auskoppelelements
Zur Beleuchtung der Referenzlichtlaufzeitpixel
Im Ausführungsbeispiel gemäß
Um ein Übersprechen des Referenzlichts in den aktiven Pixelbereich
In
Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, den Lichteinfall α des Referenzlichts über den Lichtleiter
Dieses Vorgehen hat den besonderen Vorteil, dass aufgrund des steilen Einfallswinkels α eine Lichtunterwanderung der Pixelmaskierung
Besonders vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Auskoppelelement
Mikrolinsen
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1212
- Beleuchtungslichtquelle Illumination light source
- 2222
- Lichtlaufzeitsensor Transit Time Sensor
- 2424
- Lichtlaufzeitpixel, aktive Lichtlaufzeitpixel Light transit time pixels, active light transit time pixels
- 2525
- maskierte Pixel masked pixels
- 2626
- Referenzlichtlaufzeitpixel, Referenzpixelzeile Reference light-propagation time pixel, reference pixel line
- 2828
- Maskierung masking
- 2929
- Mikrolinsen microlenses
- 200200
- Auskoppelelement outcoupling
- 220220
- Auskoppelungsbereich delivery region
- 260260
- Lichtleiter optical fiber
- 268268
- Lichtaustrittsbereich Light output region
- 300300
- Rahmen frame
- 310310
- Abdeckglas cover glass
- 320320
- Lichtfalle light trap
- 500500
- Bauelementeträger component support
- 510510
- Bauelement module
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 19704496 A1 [0002] DE 19704496 A1 [0002]
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016216620.4 | 2016-09-02 | ||
DE102016216620 | 2016-09-02 |
Publications (1)
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Family
ID=61198241
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017212130.0A Pending DE102017212130A1 (en) | 2016-09-02 | 2017-07-14 | Decoupling element for a light guide for guiding light on a light transit time sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102017212130A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19704496A1 (en) | 1996-09-05 | 1998-03-12 | Rudolf Prof Dr Ing Schwarte | Method and device for determining the phase and / or amplitude information of an electromagnetic wave |
-
2017
- 2017-07-14 DE DE102017212130.0A patent/DE102017212130A1/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19704496A1 (en) | 1996-09-05 | 1998-03-12 | Rudolf Prof Dr Ing Schwarte | Method and device for determining the phase and / or amplitude information of an electromagnetic wave |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication |