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Technischer Hintergrund
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Die Erfindung betrifft ein Optik-Sensorsystem, wie es zur Gestenerkennung oder einem anderen Steuerungssystem mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle verwendet wird. In dem Optik-Sensorsystem wird ein Optik-Sensor insbesondere dazu verwendet, die Anwesenheit, die Ausrichtung, die Eigenschaften oder die Beschaffenheit eines Objekts zu erkennen, insbesondere durch Bildvergleich. Dazu weist der Optik-Sensor ein Gehäuse auf, in dem ein lichtempfangendes Element angeordnet ist. Beabstandet zum Lichtempfangselement befindet sich eine Abdeckung aus einem lichtdurchlässigen Trägermaterial mit einer dem Lichtempfangselement zugewandten, im Strahlengang des Lichtempfangselements liegenden ersten Oberfläche und einer dem Lichtempfangselement abgewandten, im Strahlengang des Lichtempfangselements liegenden zweiten Oberfläche.
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Stand der Technik
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Aus der
WO2019/048764 ist ein am Lenkrad eines Fahrzeugs angebrachtes berührungsempfindliches Touchpad zur Erfassung von digitalen und/oder taktilen Gesten mittels einer auf einem Armaturenbrett angeordneten Standardkamera oder allgemeiner eines Bildsensors zur Fingererkennung und einer Lichtquelle bekannt. Dazu ist das Touchpad zumindest für infrarotes Licht lichtdurchlässig und hat eine elastisch verformbare Dichtung, die in den integrierenden optischen Wellenlängen im Allgemeinen absorbierend ist. Hinter der elastisch verformbaren Dichtung hat das Touchpad eine reflektierende Schicht, so dass es vom Sensor aus gesehen eine Dunkelzone bildet, deren Größe vom Druck auf das Touchpad abhängt.
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Optik-Sensoren befinden sich in der Regel innerhalb einer Öffnung in einem Substrat oder hinter einer strahlendurchlässigen Oberfläche ohne nennenswerte optische Dämpfung, so dass eine solche Oberfläche in der Regel aus nicht-metallischen Materialien hergestellt wird. Optik-Sensoren können mit einem Polarisationsfilter oder mit einer Streuscheibe für eine gleichmäßigere Ausleuchtung im sichtbaren oder infraroten Bereich ausgestattet werden.
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Der Bildvergleich auf Basis von Hell-/Dunkelinformationen und/oder Intensitätsinformationen einzelner Pixel des Lichtempfangselements oder auf Basis von Lichtinformationen in mehreren Farben, vorzugsweise RGB-Farben mit einem Musterbild, ermöglicht eine Überprüfung des aufgenommenen Objekts.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein ästhetisch ansprechendes Trägermaterial bereitzustellen, das in einem Optik-Sensorsystem mit einem Optik-Sensor verwendet werden kann.
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Darstellung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Optik-Sensorsystem, insbesondere zur Erkennung der Anwesenheit, der Ausrichtung, der Eigenschaften oder des Zustands von Objekten durch Bildvergleich, weist einen Optik-Sensor mit einem Lichtempfangselement auf, wobei ein lichtdurchlässiges Trägermaterial mit einer dem Lichtempfangselement zugewandten, im Strahlengang des Lichtempfangselements liegenden ersten Oberfläche und einer dem Lichtempfangselement abgewandten, im Strahlengang des Lichtempfangselements liegenden zweiten Oberfläche beabstandet zu dem Lichtempfangselement angeordnet ist. Das Trägermaterial ist zumindest teilweise lichtdurchlässig, wobei das Trägermaterial (5) im Strahlengang des Lichtempfangselements liegt und auf mindestens einer der im Strahlengang des Lichtempfangselements liegenden ersten und zweiten Fläche eine zumindest teilweise lichtdurchlässige metallische Beschichtung aufweist.
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Durch die metallische Beschichtung des Trägermaterials ist ein optisch ansprechendes Erscheinungsbild des Trägermaterials möglich und der Optik-Sensor selbst kann in ein Optik-Sensorsystem mit Dekorelementen, die eine metallische Beschichtung tragen, eingebaut werden. Eine metallische Beschichtung auf einer transparenten Blende ist aus der
WO 2018/167096 bekannt, die auch eine auf Chrom basierende reflektierende Beschichtung und transluzente Effekte offenbart, wobei die Beschichtung in einem „hidden til lit“-Dekorsubstrat aus Kunststoff verwendet wird. Das lichtdurchlässige Substrat kann sowohl auf der ersten als auch auf der zweiten lichtdurchlässigen Fläche eine lichtdurchlässige metallische Beschichtung aufweisen. Eine Beschichtung auf beiden Seiten ist jedoch nicht erforderlich.
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Vorzugsweise wird nur die zweite, dem Lichtempfangselement abgewandte Fläche beschichtet, da jede Beschichtung die Lichttransmission verringert.
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Weiterhin kann eine Steuereinheit für das Lichtempfangselement vorgesehen sein, in der der Auswertealgorithmus zur Bilderkennung ausgeführt wird. Die Steuereinheit kann Teil des gleichen Gehäuses sein, in dem auch das Lichtempfangselement untergebracht ist. In einer Konstellation mit einer Steuereinheit, die eine geringe Größe hat, führt die Steuereinheit nur die Datenkonvertierung vom Lichtempfangselement durch und sendet das Ausgangssignal an eine andere Steuereinheit, die sich außerhalb des Optik-Sensor-Gehäuses befindet. Eine andere Konstellation ist mit einer größeren Steuereinheit, die die Datenumwandlung und die Erkennungsberechnung lokal im Gehäuse des Optik-Sensors durchführt. In diesem Fall muss nur das endgültige Ausgangssignal für die Entscheidung aus dem Optik-Sensorsystem gesendet werden.
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Es ist vorteilhaft, dass im Strahlengang des Lichtempfangselements ein optisches System angeordnet werden kann. Das optische System hilft, die Blockierung von Licht durch ein menschliches Körperteil festzustellen, wenn der Mensch sein Körperteil auf die im Strahlengang des Lichtempfangselements liegende Fläche legt. Das optische System kann ein Teil des Lichtempfangselements sein.
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Vorteilhafterweise kann eine Beleuchtungseinheit zur Beleuchtung eines im Strahlengang des Lichtempfangselements angeordneten Objekts vorgesehen werden. Da die metallische Beschichtung das Licht dämpft, erhöht das Leuchtmittel in der Beleuchtungseinheit die Lichtintensität, die durch das lichtdurchlässige Substrat dringen kann. Die Beleuchtungseinheit kann die Lichtintensität so verbessern, dass das Licht, das durch das lichtdurchlässige Substrat und die Beschichtung dringt, für das Lichtempfangselement auch bei Tag und intensiver Umgebungsbeleuchtung außerhalb des Optik-Sensorsystems sichtbar bleibt.
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Weiterhin können eine Beleuchtungseinheit, eine Steuereinheit und/oder ein optisches System in oder an einem Gehäuse angeordnet sein. Dadurch kann eine kompakte Bauweise erreicht In einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Beleuchtungseinheit hinter der ersten oder zweiten Fläche, die von dem Lichtempfangselement beabstandet ist, angeordnet sein. In diesem Fall ist die Beleuchtungseinheit in einem Abstand auf einer Seite des Trägermaterials und das Lichtempfangselement in einem Abstand auf der anderen Seite des Trägermaterials angeordnet. Dies ermöglicht die Verwendung eines Lichtempfangselements in einem größeren Abstand und die Abdeckung eines größeren Blickwinkels.
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Vorteilhafterweise kann das Lichtempfangselement ein Bildsensor oder ein Abstandssensor sein. Ein Bildsensor ist ein vollständiger Sensorchip, der eine Bilderkennung, Gestenerkennung oder andere Funktionen durchführen kann und in einigen Fällen eine Abstandsmessung, falls der Sensorchip fähig genug ist, Abstandsinformationen zu liefern, wie z. B. RGBD-Kamera oder ToF-Kamera. Der Sensor für die Abstandsmessung liefert die Abstandsmessung basierend auf der Lichtreflexion von einem Objekt. Für den Fall, dass eine Abstandsmessung von einem der beiden Sensortypen benötigt wird, müssen das Lichterzeugungselement bzw. die Beleuchtungseinheit und das Lichtempfangselement Teil desselben Gehäuses sein, um die Abstandsberechnung basierend auf der Reflexion des Lichts am Trägermaterial einerseits und am Objekt andererseits durchführen zu können.
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Vorteilhafterweise können das Lichtempfangselement und die Steuereinheit Teil eines Bildsensors sein und das lichtdurchlässige Trägermaterial kann eine lichtdurchlässige metallische Beschichtung auf mindestens einer der ersten und der zweiten lichtdurchlässigen Oberfläche aufweisen. Ein Bildsensor hat den Vorteil, dass er in der Lage ist, mehrere Funktionen wie Abstandsmessung, Objekterkennung, Gestenerkennung und andere Funktionen auszuführen.
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Falls sich das Lichtempfangselement außerhalb des Gehäuses mit der Beleuchtungseinheit befindet und der Beleuchtungseinheit zugewandt ist, sollte sich die Beschichtung des Trägermaterials auf der dem Lichtempfangselement zugewandten Oberfläche befinden. Falls sich das Lichtempfangselement und die Beleuchtungseinheit im selben Gehäuse befinden, sollte sich die Beschichtung auf der dem Lichtempfangselement abgewandten Oberfläche befinden.
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Vorteilhafterweise ist das Lichtempfangselement für die Erfassung von Licht mit Wellenlängen im sichtbaren Bereich zwischen etwa 380 nm und 780 nm oder für Licht mit Wellenlängen außerhalb des sichtbaren Bereichs geeignet. Hervorzuheben ist, dass je nach Funktion ein beliebiger Bereich von Lichtwellenlängen verwendet werden kann, da das Lichtempfangselement aufgrund der Blockierung des Lichts im Strahlengang eine Aktion bestimmt.
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Vorteilhafterweise kann die Beleuchtungseinheit für Licht mit Wellenlängen im sichtbaren Bereich mit Wellenlängen zwischen etwa 380 nm und 780 nm oder für Licht mit Wellenlängen außerhalb des sichtbaren Bereichs ausgelegt sein, z. B. infrarotes Licht, welches ab einer Wellenlänge von 900 nm für den Menschen nicht mehr sichtbar ist. Vorzugsweise kann eine Beleuchtungseinheit mit unsichtbarem Licht in Kombination mit einer Beleuchtungseinheit mit sichtbarer Lichtwellenlänge für die HMI-Funktionen ausgeführt werden. Es kann aber auch infrarotes Licht im Wellenlängenbereich zwischen 800 nm und 900 nm für die Beleuchtungseinheit verwendet werden, um sowohl die Beleuchtung für den Optik-Sensor als auch die HMI-Bestätigungsfunktionen durchzuführen, da diese Wellenlänge für das menschliche Auge in der Regel bis zu einem gewissen Grad sichtbar ist.
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Es ist vorteilhaft, dass das Trägermaterial zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche einen Bereich mit höherer Lichttransmission aufweisen kann als das umgebende Trägermaterial. Insbesondere in Verbindung mit der Beleuchtungseinheit wird die Lichtintensität, die in diesen Bereichen durch das lichtdurchlässige Trägermaterial dringen kann, erhöht. Die höhere Lichttransmission kann dadurch erreicht werden, dass auf der Innenseite der Außenfläche Lichtleiter mit Reflexionen vorgesehen werden. Als Trägermaterial kann jedes Material verwendet werden, das eine höhere Lichttransmission aufweist, wie z. B. transparentes PMMA. In diesem Fall muss kein zusätzlicher Lichtleiter eingefügt werden. In einem anderen Fall, in dem ein nicht transparentes Material als Trägermaterial verwendet wird, könnte ein Lichtleiter in dem Bereich enthalten sein, in dem eine Lichttransmission erforderlich ist.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung eines Bildsensors eines Optik-Sensorsystems in Abhängigkeit vom Umgebungslicht und basierend auf der von dem Lichtempfangselement zu empfangenden Lichtintensität.
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Der Optik-Sensor ist so definiert, dass er eine bestimmte Intensität des Lichts von der Beleuchtungseinheit empfängt. Die Intensität variiert in Abhängigkeit von der Umgebungsbeleuchtung. Während des Tagesbetriebs ist die für das Lichtempfangselement sichtbare Intensität aufgrund höherer Umgebungslichtbedingungen geringer. In diesem Fall kann das Bildverarbeitungssystem die Beleuchtungseinheit steuern, um die Intensität der Lichtemission zu erhöhen. Während der Nacht kann es die Intensität reduzieren.
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Das von der Beleuchtungseinheit erzeugte Licht wird tagsüber mit dem Umgebungslicht gemischt und variiert aufgrund der kontinuierlichen Änderung der Lichtverhältnisse durch Abschattungen und Reflexionen. Daher sollte das von der Beleuchtungseinheit erzeugte Licht für das Lichtempfangselement so sichtbar sein, dass das Lichtempfangselement zwischen dem von der Beleuchtungseinheit erzeugten Licht und dem Umgebungslicht unterscheiden kann.
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Dieser Steuermechanismus könnte entweder auf einem festen Wert der Lichtintensität basieren, die vom Lichtempfangselement empfangen werden soll, oder er könnte dynamisch sein, basierend auf einem Intensitätsniveau, welches gut genug ist, um den Betrieb durchzuführen.
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Der Vorteil der Methode mit einem festen Wert ist, dass keine komplexe Berechnung erforderlich ist. Die Steuereinheit erhöht den Wert der Lichtintensität so lange, bis dieser einen definierten Schwellenwert erreicht. Es ist keine Rückmeldung erforderlich, um die Beleuchtungseinheit abzustimmen.
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Im Falle eines dynamischen Wertes muss die Steuereinheit das Bild verarbeiten und die Funktionen ausführen. Falls die Steuereinheit aufgrund der dunkleren Umgebung kein richtiges Bild empfängt, muss sie der Steuereinheit eine kontinuierliche Rückmeldung geben, um die Beleuchtungseinheit einzustellen, solange bis die Steuereinheit ein richtiges Bild empfangen kann. Der Vorteil ist, dass die Beleuchtungseinheit nicht ständig mit höherer Leistung betrieben werden muss, und somit zu einer längeren Lebensdauer der Beleuchtungseinheit führen kann.
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Ein fester Wert der Lichtintensität deckt zwar alle Situationen ab, die auftreten können, aber die Beleuchtungseinheit würde auch in den Fällen mit höherer Leistung betrieben werden, in denen ein deutlich niedrigerer Wert der Lichtintensität ausreichen würde, z. B. zur Nachtzeit.
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Um die Wärmeentwicklung zu steuern, kann die Beleuchtungseinheit mit der Bildrate des Lichtempfangselements ein- und ausgeschaltet werden. Dies ist besonders sinnvoll, wenn Infrarotlicht verwendet wird. Tagsüber ist das infrarote Umgebungslicht im Auto viel dunkler als außerhalb des Autos, da die Scheibe das infrarote Licht blockiert. Infolgedessen muss die Beleuchtungseinheit verwendet werden, um eine ausreichende Lichtintensität zu gewährleisten.
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Figurenliste
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Ein Optik-Sensorsystem zur Erkennung von Anwesenheit, Ausrichtung, Eigenschaften oder Textur eines Objekts durch Bildvergleich ist in der Zeichnung dargestellt. Sie zeigt
- 1 ein Optik-Sensorsystem mit einem Optik-Sensor und einem Trägermaterial in Draufsicht;
- 2 zeigt den Optik-Sensor aus 1 in einer Seitenansicht;
- 3 den Optik-Sensor aus 1 und 2 mit einem Objekt in Draufsicht;
- 4 ein weiterer Optik-Sensor mit einem Objekt in Draufsicht.
- 5A den Optik-Sensor aus 1 bis 3 als Teil eines Rückspiegels im Längsschnitt;
- 5B ein Detail des Optik-Sensors aus 5A.
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Modus(e) zur Durchführung der Erfindung
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1 zeigt in Draufsicht ein Optik-Sensorsystem mit einem Optik-Sensor 1 zur Erkennung der Anwesenheit, der Ausrichtung, der Eigenschaften oder des Zustands von Objekten durch Bildvergleich. Der Optik-Sensor 1 hat ein Gehäuse 2, in dem mindestens ein Lichtempfangselement 3 angeordnet ist. In einem Strahlengang 4 des Lichtempfangselements 3 ist ein transluzentes Trägermaterial 5 mit einer dem Lichtempfangselement 3 zugewandten ersten Oberfläche 6 und einer dem Lichtempfangselement 3 abgewandten zweiten Oberfläche 7 angeordnet. Das lichtdurchlässige Trägermaterial 5 ist beabstandet zum Lichtempfangselement 3 angeordnet und kann mit dem Gehäuse 2 verbunden sein oder Teil eines Gehäuses 17 sein (5). Das Trägermaterial 5 kann eine transparente Abdeckung für den Optik-Sensor 1 sein.
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Das Trägermaterial 5 hat eine transluzente metallische Beschichtung 8, 9 auf der ersten oder zweiten Oberfläche 6, 7 im Strahlengang 4 des Lichtempfangselements 3. Die Beschichtung 8 auf der ersten Oberfläche ist nur angedeutet, aber nicht vorhanden. In das Trägermaterial 5 sind mehrere Lichtleiter 10 eingebettet, die sich von der ersten Oberfläche 6 zur zweiten Oberfläche 7 durch das Trägermaterial 5 erstrecken und die Lichttransmission des Trägermaterials 5 zumindest in den Bereichen, in denen sich die Lichtleiter befinden, erhöhen. Dies kann wichtig sein, da die metallische Beschichtung 8, 9 Licht absorbiert. Ferner sind bei einem Trägermaterial 5, das nicht lichtdurchlässig ist, also keine Lichttransmission aufweist, diese Lichtleiter notwendig, damit Licht zum Lichtempfangselement 3 gelangt und eine Öffnung im Trägermaterial 5 entsteht.
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Das Lichtempfangselement 3 ist mit einer Steuereinheit 11 verbunden, in der die Signale des Lichtempfangselements 3 ausgewertet werden. Der Kontrast des vom Lichtempfangselement 3 erzeugten Signals ermöglicht eine Erkennung. Dazu wird der Wert des ungestörten Signals mit dem Wert des Signals mit einem Objekt im Strahlengang, welches das Licht zum Lichtempfangselement blockiert, verglichen und ein Schwellenwert des Wertes definiert.
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Im Strahlengang des Lichtempfangselementes 3 ist ein optisches System 12 zur Veränderung des Strahlenganges 4 angeordnet, die Veränderung selbst ist nicht dargestellt. Weiterhin ist eine Beleuchtungseinheit 13, 14 dargestellt, die mit der Steuereinheit 11 verbunden ist.
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2 zeigt das Gehäuse 2 mit dem Lichtempfangselement 3 und der Steuereinheit 11 in einer Seitenansicht. Der Lichtleiter 10 ist in das umgebende Trägermaterial 5 eingebettet und ebenfalls mit einer Beschichtung 9 versehen. Im Strahlengang 4 ist wiederum ein optisches System 12 vorgesehen und die Beleuchtungseinheit 13, 14 dargestellt.
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In 3 ist der Optik-Sensor 1 in einer Draufsicht dargestellt, wobei eine Beleuchtungseinheit 13, 14 zur Beleuchtung eines im Strahlengang 4 des Lichtempfangselementes 3 angeordneten Objektes 15 vorgesehen ist, welches sich bezüglich des Strahlenganges 4 hinter dem Trägermaterial 5 befindet und welches einer Umgebungsbeleuchtung 16 ausgesetzt ist. Die Beleuchtungseinheit 13, 14 und das Lichtempfangselement 3 befinden sich also hinter einer durch das Trägermaterial 5 gebildeten Abdeckung.
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Der Optik-Sensor 1 kann mittels von Auswertealgorithmen in der Steuereinheit 11 aus den vom Lichtempfangselement 3 erfassten Signalen ermitteln, wann sich ein Objekt 15 nähert, welches auch eine Person oder ein Körperteil einer Person sein kann. Darüber hinaus kann der Abstand des Objekts 15 zum Lichtempfangselement 3 des Optik-Sensors 1 durch entsprechend ausgelegte Auswertealgorithmen ermittelt werden. Auch der Abstand zur Oberfläche 6 oder 7 des Trägermaterials 5, welches die Beschichtung 8, 9 trägt, kann durch eine entsprechende Kalibrierung ermittelt werden.
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In der vorgeschlagenen Anordnung sind der Optik-Sensor 1 und die Beleuchtungseinheit bzw. Lichtquelle 13 hinter der mit einem metallischen Element beschichteten Oberfläche 7 angeordnet. Der Optik-Sensor 1 erkennt, dass sich eine Person mit einem Körperteil 15 der Oberfläche 7 nähert, indem er die Nähe eines Körperteils 15 erfasst und dessen Abstand zur Oberfläche 7 bzw. zum Optik-Sensor 1 berechnet.
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Durch die Bestimmung des Abstands zum Lichtempfangselement 3 bzw. des Abstands zur Oberfläche 7 des Trägermaterials 5, das die Beschichtung 9 trägt, kann eine Gestenerkennung oder eine andere Steuerung mit einem Human-Machine-Interface (HMI) erfolgen. Auf der Abstandsmessung basieren beispielsweise HMI-Funktionen, wie das Erhöhen der Lichtintensität bei Annäherung einer Hand an die Oberfläche 7 oder umgekehrt oder das Erhöhen der Infotainment-Lautstärke oder umgekehrt. Die Gestenerkennung ist möglich, wenn sich das Körperteil 15 von einer Richtung in eine andere Richtung bewegt und Licht auf das Lichtempfangselement 3 reflektiert. Anhand der Geschwindigkeit und der Richtung der Blockierung des Lichtleiters 10 kann die Steuereinheit 11 die Art der Geste bestimmen.
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In 4 ist der Optik-Sensor 1 in einer Draufsicht dargestellt, wobei eine Beleuchtungseinheit 13, 14 zur Beleuchtung eines im Strahlengang 4 des Lichtempfangselementes 3 angeordneten Objektes 15 vorgesehen ist, welches sich in Bezug auf die Beleuchtungseinheit 13, 14 vor dem Trägermaterial 5 befindet und welches einer Umgebungsbeleuchtung 16 ausgesetzt ist. Die Beleuchtungseinheit 13, 14 befindet sich also hinter einer durch das Trägermaterial 5 gebildeten Abdeckung.
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In 5A ist ein Gehäuse 17 eines Rückspiegels dargestellt, wobei das Gehäuse 17 durch das Trägermaterial 5 mit der Beschichtung 9 verschlossen ist. Im Inneren des Gehäuses 17 befindet sich eine Leiterplatte (PCB) mit einem Lichtempfangselement 3 und einer Beleuchtungseinheit 13, 14, die mit einer Steuereinheit (nicht dargestellt) verbunden ist. Im Trägermaterial 5 befindet sich ein Lichtleiter 10, wie in 5B näher dargestellt.
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Dieses Optik-Sensorsystem erfasst eine Änderung der Lichtintensität, die durch den Lichtleiter 10 und die Beschichtung 9 auf das Lichtempfangselement 3 übertragen wird.
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Vorzugsweise handelt es sich bei einem Optik-Sensor um ein Bildverarbeitungssystem, welches für eine bestimmte Aufgabe optimiert ist. Der Optik-Sensor nimmt Bilder auf, wertet sie mittels Bildverarbeitungsalgorithmen aus und löst dann eine entsprechende Reaktion aus. Optik-Sensoren sind auf bestimmte Anwendungsbereiche (Branchenlösungen) spezialisiert und eignen sich für weniger komplexe Bildverarbeitungsaufgaben. Sie enthalten Schnittstellen zur Kommunikation, wie z. B. Ethernet, aber auch industrietaugliche 24-Volt-Schnittstellen zum Anschluss an PLCs oder pneumatische Ventile.
Ein Optik-Sensor besteht typischerweise aus den folgenden Komponenten:
- - integrierte Beleuchtung meist Leuchtdioden
- - integriertes Objektiv
- - einen Bildsensor wie z. B. einen CCD- oder CMOS-Sensor und dessen Steuerung
- - einen „read-only“ Speicher für die Firmware und die aktuelle Sensorparametrierung
- - Bild- und Datenspeicher sind in der Regel als RAM ausgeführt.
- - einen Echtzeit-Bildprozessor, realisiert als DSP, CPU, FPGA oder als (embedded) PC
- - anwendungsspezifische Informationsverarbeitung
- - Schnittstelle zum Anschluss an einen externen Computer meist USB, Ethernet - selten Fire-Wire
- - digitale Ein- & Ausgänge in 24-V-Technik zum Anschluss z. B. an eine PLC.
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Vorzugsweise ist ein Algorithmus eine eindeutige Handlungsregel zur Lösung eines Problems oder einer Klasse von Problemen. Algorithmen bestehen aus einer endlichen Anzahl von wohldefinierten Einzelschritten. Dadurch lassen sie sich zur Ausführung in ein Computerprogramm implementieren, aber auch in menschlicher Sprache formulieren. Beim Lösen eines Problems wird eine bestimmte Eingabe in eine bestimmte Ausgabe umgewandelt.
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Unter Bildverarbeitung versteht man in der Informatik und Elektrotechnik vorzugsweise die Verarbeitung von Signalen, die Bilder darstellen, wie z. B. Fotos oder Einzelbilder aus Videos. Das Ergebnis der Bildverarbeitung kann wiederum ein Bild oder eine Menge von Merkmalen des Eingangsbildes sein (siehe Bilderkennung). In den meisten Fällen werden Bilder als zweidimensionales Signal betrachtet, so dass gängige Methoden der Signalverarbeitung angewendet werden können. Die Bildverarbeitung ist von der Bildbearbeitung zu unterscheiden, die sich mit der Manipulation von Bildern für die spätere Darstellung beschäftigt.
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Vorzugsweise kann unter einem Lichtempfangselement ein elektronisches Bauteil verstanden werden, das bei der Detektion von Licht (Photonen) durch das elektronische Bauteil erzeugte Elektronen bereitstellt, wobei das Ausgangssignal von der detektierten Lichtmenge und/oder - Lichtqualität abhängt.
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Vorzugsweise ist ein Trägermaterial ein tragfähiges Material, auf das eine Funktionsschicht aufgebracht oder eingelegt wird.
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Vorzugsweise können Stoffe transluzent oder opak sein. Transparente Stoffe werden in durchsichtige und transluzente Stoffe unterteilt. Die Transluzenz hängt nicht nur von der Struktur des Materials ab, sondern auch von der Schichtdicke.
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Vorzugsweise kann der Bildvergleich unter Berücksichtigung der Grundvoraussetzungen für das Messen mit Bildanalysesystemen verstanden werden, die sind:
- 1. die Erfassung der zu messenden physikalischen Größe (Länge, Breite, Durchmesser) mit einem Bildaufnahmesensor (z. B. CCD- oder CMOS-Kamera)
- 2. die Speicherung der Bilddaten, die die relevanten Merkmale enthalten, im Speicher des Computers
- 3. die Auswertung des Bildinhaltes mit Hilfe von Bildauswertungsalgorithmen, d. h. die exakte Lokalisierung der Messpunkte und die Bestimmung des Abstandes zwischen den Kantenlagen
- 4. Vergleich des Merkmals mit einem dem System bekannten Messstandard
- 5. die Zuordnung einer Messzahl (Kalibrierfaktor) zum Messnormal (Pixel) und die Ermittlung des Messergebnisses.
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Vorzugsweise bedeutet die Ausrichtung die Position eines dreidimensionalen Objekts in allen drei Raumachsen oder die Position der Darstellung des dreidimensionalen Objekts in einem 2D-Bild des Objekts.
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Unter Merkmalen bzw. Eigenschaften sind vorzugsweise spezielle geometrische Gestaltungen eines Bauteils zu verstehen.
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Vorzugsweise kann die Qualität eines Produktes die Beschaffenheit, Eigenschaft, Konsistenz, Form, Qualität oder chemische Zusammensetzung sein.
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Als Strahlengang wird vorzugsweise der geometrische Verlauf von Lichtstrahlen durch optische Geräte (Mikroskope, Teleskope, Projektoren, Transformatoren, Spektrographen usw.) bezeichnet. Das zugehörige Fachgebiet ist die geometrische Optik (Strahlenoptik). Vereinfachend wird davon ausgegangen, dass Licht aus kleinen Teilchen (Photonen) besteht, die sich auf geraden Bahnen bewegen, solange sie nicht durch Linsen, Spiegel (gekrümmt), Prismen oder andere optische Bauteile abgelenkt werden.
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Vorzugsweise wird der folgende Bereich als Oberfläche bezeichnet:
- - zwischen fester und gasförmiger Phase
- - zwischen flüssiger und gasförmiger Phase.
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Unter Beschichten versteht man in der Fertigungstechnik vorzugsweise eine Hauptgruppe von Fertigungsverfahren nach DIN 8580, mit denen eine fest haftende Schicht aus formlosem Material auf die Oberfläche eines Werkstücks aufgebracht wird. Das entsprechende Verfahren sowie die aufgebrachte Schicht selbst wird auch als Beschichtung bezeichnet. Eine Beschichtung kann eine dünne Schicht oder eine dicke Schicht sowie mehrere zusammenhängende Schichten sein, die Unterscheidung ist nicht genau definiert und orientiert sich am Beschichtungsprozess und Anwendungszweck. Die Beschichtungsverfahren unterscheiden sich in der Art des Schichtauftrages in chemische, mechanische, thermische und thermomechanische Verfahren. Eine brauchbare metallische Beschichtung ist in der
WO 2018/167096 offenbart.
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Vorzugsweise hat „metallisch“ die Bedeutung von aus Metall bestehend, Eigenschaften von Metall habend.
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Steuereinheiten (ECU = electronic control unit oder ECM = electronic control module) sind elektronische Baugruppen, die vorzugsweise dort eingebaut werden, wo etwas gesteuert oder geregelt werden muss. Steuereinheiten werden im Automobilbereich in allen erdenklichen elektronischen Bereichen sowie zur Steuerung von Maschinen, Anlagen und anderen technischen Prozessen eingesetzt. Sie gehören zu den eingebetteten Systemen.
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Vorzugsweise umfasst ein optisches System optische Komponenten, optische Bauteile und optische Geräte.
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Unter Beleuchtung versteht man vorzugsweise die Erzeugung von Licht mit einer künstlichen Lichtquelle (Beleuchtungseinheit) und die anschließende Visualisierung von Objekten, die nicht selbst leuchten. Dieses künstliche Licht macht den Menschen unabhängig von natürlichen Lichtquellen und verbessert die Sehleistung.
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Vorzugsweise führt eine Beleuchtung zu einer Erhöhung der Lichtenergiemenge.
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Vorzugsweise wird ein Abstandssensor eingesetzt, der den Abstand zwischen einem Objekt und einem Referenzpunkt oder Längenänderungen misst. Die Abstandsänderung wird in ein Normsignal umgewandelt oder über einen Feldbus an die Steuerung übertragen. Andere Begriffe hierfür sind Wegmesssystem, Wegsensor, Abstandssensor, Positionssensor oder Distanzsensor.
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Das elektromagnetische Spektrum, auch elektromagnetisches Wellenspektrum genannt, ist die Gesamtheit aller elektromagnetischen Wellen verschiedener Wellenlängen. Das Lichtspektrum, auch Farbspektrum genannt, ist der für das menschliche Auge sichtbare Teil des elektromagnetischen Spektrums. Sichtbares Licht ist der sichtbare Teil des elektromagnetischen Spektrums. Die meisten Menschen können mit ihren Augen Wellenlängen zwischen etwa 400 nm und 780 nm wahrnehmen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Licht mit Wellenlängen zwischen ca. 380 nm und 780 nm.
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Vorzugsweise handelt es sich um Licht mit Wellenlängen außerhalb des sichtbaren Bereichs, also um Licht mit Wellenlängen außerhalb von ca. 380 nm und 780 nm.
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Vorzugsweise sind Lichtleiter transparente Bauteile wie Fasern, Rohre oder Stäbe, die Licht über kurze oder lange Strecken transportieren. Die Lichtleitung wird durch Reflexion an der Grenzfläche des Lichtleiters erzeugt entweder
- - durch Totalreflexion aufgrund eines geringeren Brechungsindexes des den Lichtleiter umgebenden Mediums, oder
- - durch Spiegelung der Begrenzungsfläche oder
- - durch einen geeigneten Brechungsgradienten.
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Vorzugsweise ist der Ausdruck AST-Beschichtung ein
Abkürzung für „advanced surface technology“ Beschichtung, sie hat keinen technisch definierten Inhalt. Ein brauchbares AST-Beschichtungssystem ist jedoch in der
WO 2018/167096 offenbart.
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Vorzugsweise ermöglicht ein „Human-Machine-Interface“ (HMI) oder „Man-Machine-Interface“ (MMI) dem Bediener unter Umständen, neben der Bedienung der Maschine auch den Anlagenzustand zu beobachten und in den Prozess einzugreifen.
Unter Gestenerkennung versteht man vorzugsweise die automatische Erkennung von Gesten, die von Menschen mit Hilfe eines Computers ausgeführt werden. Ein Teilgebiet der Informatik beschäftigt sich mit Algorithmen und mathematischen Methoden zur Erkennung von Gesten und der Nutzung von Gesten für die Mensch-Computer-Interaktion. Jede Körperhaltung und jede Körperbewegung kann im Prinzip eine Geste darstellen. Das Wichtigste ist jedoch die Erkennung von Hand- und Kopfgesten.
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Vorzugsweise wird der Begriff Dämpfung auch auf ein dämpfendes Phänomen angewandt, das mit schwingenden, strahlenden oder wellenförmigen Vorgängen verbunden ist, obwohl diese stationär sind.
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Auch in der Optik ist der dekadische oder natürliche Logarithmus zur Kennzeichnung üblich, z. B. für die schwächende Wirkung von Filtern die Angabe als optische Dichte, für optische Medien die Angabe des Absorptionskoeffizienten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Optik-Sensor
- 2
- Gehäuse des Lichtempfangselements
- 3
- Lichtempfangselement
- 4
- Strahlengang
- 5
- Trägermaterial, Substrat
- 6
- Erste Oberfläche
- 7
- zweite Oberfläche
- 8
- Metallische Beschichtung
- 9
- Metallische Beschichtung
- 10
- Lichtleiter; Bereich mit höherer Lichttransmission
- 11
- Steuereinheit
- 12
- optisches System
- 13
- Beleuchtungseinheit
- 14
- Beleuchtungseinheit
- 15
- Objekt
- 16
- Umgebungsbeleuchtung
- 17
- Gehäuse des Optik-Sensorsystems
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2019/048764 [0002]
- WO 2018/167096 [0007, 0052, 0062]
