DE102020209031A1 - Optikeinrichtung zum Umlenken eines Lichtstrahls für eine Bilderfassungseinrichtung, Verfahren und Steuergerät zum Betreiben einer Optikeinrichtung - Google Patents

Optikeinrichtung zum Umlenken eines Lichtstrahls für eine Bilderfassungseinrichtung, Verfahren und Steuergerät zum Betreiben einer Optikeinrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Optikeinrichtung (100) zum Umlenken eines Lichtstrahls (105) für eine Bilderfassungseinrichtung für ein Fahrzeug. Die Optikeinrichtung (100) weist ein Abdeckelement (110), das lichtdurchlässig ausgeformt ist, eine Oberflächenemitter-Lichtquelle (115) zum Ausgeben des Lichtstrahls (105) in Richtung des Abdeckelements (110) sowie zumindest ein Hologrammelement (120) zum Umlenken des Lichtstrahls (105) auf, wobei das Hologrammelement (120) zwischen der Oberflächenemitter-Lichtquelle (115) und dem Abdeckelement (110) angeordnet ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht von einer Optikeinrichtung zum Umlenken eines Lichtstrahls für eine Bilderfassungseinrichtung sowie von einem Verfahren und einem Steuergerät zum Betreiben einer Optikeinrichtung nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
  • Erste Bilderfassungseinrichtungen für beispielsweise Fahrzeuge, beispielsweise Innenraumkameras, sind bereits auf dem Markt erhältlich. Je nach Anwendung sind solche Innenraumkameras an verschiedenen Positionen im Fahrzeug verbaut, wie beispielsweise oberhalb einer Lenksäule, um einen Zustand eines Fahrers zu erfassen.
  • Die DE 10 2016 210 925 A1 beschreibt ein System und ein Verfahren zur Innenraumsensierung in einem Fahrzeug.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine verbesserte Optikeinrichtung zum Umlenken eines Lichtstrahls für eine Bilderfassungseinrichtung, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Optikeinrichtung, weiterhin ein verbessertes Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
  • Durch den hier vorgestellten Ansatz wird eine Möglichkeit für eine Fahrererkennung geschaffen, die beispielsweise möglichst flach und somit gegenüber dem Stand der Technik weniger sichtbar ausgeformt ist und beispielsweise leichter in ein Armaturenbrett integrierbar ist. Dadurch wird auch eine Ästhetik in einem Innenraum eines Fahrzeugs verbessert.
  • Es wird eine Optikeinrichtung zum Umlenken eines Lichtstrahls für eine Bilderfassungseinrichtung für ein Fahrzeug vorgestellt, die ein lichtdurchlässiges Abdeckelement, eine Oberflächenemitter-Lichtquelle zum Ausgeben des Lichtstrahls in Richtung des Abdeckelements und zumindest ein Hologrammelement zum Umlenken des Lichtstrahls aufweist, wobei das Hologrammelement zwischen der Oberflächenemitter-Lichtquelle und dem Abdeckelement angeordnet ist.
  • Die Optikeinrichtung kann beispielsweise als Teil einer Innenraumkamera eines Fahrzeugs realisiert sein. Die Innenraumkamera kann beispielsweise als Teil eines Fahrerbeobachtungssystems ausgeformt sein. Das Fahrzeug kann dabei beispielsweise als ein zweispuriges Kraftfahrzeug realisiert sein, das ausgebildet ist, um beispielsweise Personen und zusätzlich oder alternativ Gegenstände zu transportieren. Das Abdeckelement kann beispielsweise als transparentes Schutzelement für beispielsweise dahinterliegende Bauteile, wie die Oberflächenemitter-Lichtquelle ausgeformt sein. Die Oberflächenemitter-Lichtquelle kann beispielsweise als eine Laserdiode realisiert sein und kann auch als Oberflächenemitter oder vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) bezeichnet werden. Das Hologrammelement kann beispielsweise als eine Hologrammfolie realisiert sein, die an dem Abdeckelement angeordnet sein kann. Vorteilhafterweise kann die Optikeinrichtung in eine Anzeigeeinrichtung des Fahrzeugs, wie beispielsweise einem Display, integriert sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann das Hologrammelement zumindest zwei Subhologrammelemente aufweisen. Vorteilhafterweise können die Subhologrammelemente unterschiedliche Strukturen aufweisen, sodass beispielsweise unterschiedliche Beugungswinkel des Lichtstrahls realisiert werden können. Die Subhologrammelemente können beispielsweise getrennt voneinander und zusätzlich oder alternativ beabstandet zueinander in dem Hologrammelement angeordnet sein. Eine solche Ausführungsform kann besonders flexibel ein Licht auf die gewünschte Weise ablenken.
  • Weiterhin kann das Hologrammelement als ein Transmissionshologramm ausgeformt sein. Das bedeutet, dass der Lichtstrahl das Hologrammelement passieren kann. Vorteilhafterweise ist das Hologrammelement derart ausgeformt oder ausgerichtet, dass der Lichtstrahl den Fahrer belichtet. Dadurch kann beispielsweise eine Erkennung einer Fahrtüchtigkeit des Fahrers ermöglicht und somit eine Fahrsicherheit erhöht werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann das Abdeckelement als Wellenleiteinheit ausgeformt sein, insbesondere wobei das Abdeckelement zumindest eine Hauptoberfläche aufweisen kann, die in zumindest einem Bereich zur Reflexion des Lichtstrahls ausgebildet ist. Die Hauptoberfläche kann beispielsweise als eine einem Innenraum des Fahrzeugs zugewandte Fläche des Abdeckelements ausgeformt sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Hauptoberfläche die Fläche des Abdeckelements sein, an der das Hologrammelement angeordnet ist.
  • Ferner kann die Oberflächenemitter-Lichtquelle als Infrarotlichtquelle, insbesondere als Nahinfrarotlichtquelle ausgeformt sein. Vorteilhafterweise arbeiten Fahrerbeobachtungssysteme in einem schmalbandigen Bereich des infraroten Spektrums, um einerseits möglichst effektiv den Einfluss von Fremdlicht, wie beispielsweise Sonne, auszuschließen und andererseits um vorteilhafterweise für den Fahrer möglichst unsichtbar zu sein. Die Oberflächenemitter-Lichtquelle kann beispielsweise auch als LED-Lichtquelle ausgeformt sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann eine Dicke des Hologrammelements kleiner sein als 600 µm. Zusätzlich oder alternativ kann die Oberflächenemitter-Lichtquelle als Flächenstrahler ausgeformt sein, wobei eine lichtemittierende Fläche der Oberflächenemitter-Lichtquelle einen Bereich von mindestens 5mm2, insbesondere von mehr als 10mm2 umfasst. Vorteilhafterweise kann das Hologrammelement eine Dicke von beispielsweise bis zu 50 µm, insbesondere von bis zu 20 um aufweisen. Weiterhin kann die Oberflächenemitter-Lichtquelle vorteilhafterweise eine Größe von 3,5 x 3,5 x 1,6mm aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil einer besonders effizienten Beleuchtung eines Objektes oder des Fahrers des Fahrzeugs.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann das Hologrammelement ausgebildet sein, um den Lichtstrahl um mehr als 30° umzulenken. Vorteilhafterweise kann der Lichtstrahl um mehr als 40° umgelenkt werden. Dadurch kann beispielsweise ein Einbauort flexibel gewählt werden.
  • Die Optikeinrichtung weist gemäß einer Ausführungsform weiterhin ein weiteres Hologrammelement zum Umlenken des von dem Hologrammelement umgelenkten Lichtstrahls auf. Das weitere Hologrammelement kann vorteilhafterweise als ein Reflexionshologramm und/oder als Transmissionshologramm realisiert sein. Sowohl Transmissions- als auch Reflexionshologramme können als Einkoppel- / Auskoppelelement für einen holographischen Waveguide verwendet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann das weitere Hologrammelement seitlich oder lateral versetzt zu dem Hologrammelement angeordnet sein und zusätzlich oder alternativ kann das weitere Hologrammelement auf einer gleichen Seite des Abdeckelements angeordnet sein wie das Hologrammelement. Vorteilhafterweise kann das Hologrammelement und zusätzlich oder alternativ das weitere Hologrammelement in einem Bereich zwischen der Oberflächenemitter-Lichtquelle und dem Abdeckelement an dem Abdeckelement angeordnet sein.
  • Ferner kann die Optikeinrichtung einen Erfassungssensor aufweisen, der beabstandet zu dem Hologrammelement und zusätzlich oder alternativ zu dem weiteren Hologrammelement angeordnet ist. Der Erfassungssensor kann beispielsweise ausgebildet sein, um einen Sichtbereich zu erfassen. Vorteilhafterweise kann durch den Abstand zu dem Hologrammelement und zusätzlich oder alternativ zu dem weiteren Hologrammelement eine so genannte bright-pupil-Beleuchtung vermieden werden, die durch einen zu nahen Abstand zwischen dem Erfassungssensor und der Oberflächenemitter-Lichtquelle bewirkt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann das Hologrammelement mit dem Abdeckelement verbunden sein, insbesondere stoffschlüssig verbunden ist. Vorteilhafterweise ist das Hologrammelement kostengünstig mit dem Abdeckelement verklebt. In diesem Fall würde das Abdeckelement als Waveguide und Substrat für den Photopolymerfilm fungieren.
  • Ferner wird ein Verfahren zum Betreiben einer Optikeinrichtung in einer der zuvor genannten Varianten vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Ansteuerns der Oberflächenemitter-Lichtquelle zur Ausgabe des Lichtstrahls an das Hologrammelements umfasst.
  • Durch das Verfahren kann vorteilhafterweise eine Optikeinrichtung betrieben werden, wie sie beispielsweise in Fahrerbeobachtungssystemen eingesetzt werden kann.
  • Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
  • Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
  • Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
  • Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch das Steuergerät eine Steuerung eines Verfahrens zum Betreiben einer Optikeinrichtung Hierzu kann das Steuergerät beispielsweise auf Sensorsignale wie ein Ansteuersignal zum Ansteuern einer Oberflächenemitter-Lichtquelle zugreifen. Die Ansteuerung erfolgt über Aktoren wie eine Bereitstelleinheit, die ausgebildet ist, um das Ansteuersignal bereitzustellen.
  • Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
  • Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Optikeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel für eine Bestrahlungseinheit einer Bilderfassungseinrichtung;
    • 2 eine schematische Darstellung einer Optikeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel für eine Bestrahlungseinheit einer Bilderfassungseinrichtung;
    • 3 eine schematische Darstellung Bilderfassungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einer Optikeinrichtung;
    • 4 eine schematische Darstellung einer Optikeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Optikeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
    • 6 ein Blockschaltbild eines Steuergeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Optikeinrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel für eine Bilderfassungseinrichtung. Die Optikeinrichtung 100 ist beispielsweise Teil einer Bilderfassungseinrichtung, wie sie in Fahrzeugen zur Fahrerbeobachtung einsetzbar ist. Die Fahrzeuge sind beispielsweise Personenkraftwagen, die ausgebildet sind, um Personen und/oder Gegenstände zu transportieren. Die Optikeinrichtung 100 ist ausgebildet, um einen Lichtstrahl 105 umzulenken und weist ein lichtdurchlässig ausgeformtes Abdeckelement 110, eine Oberflächenemitter-Lichtquelle 115 sowie zumindest ein Hologrammelement 120 auf. Die Oberflächenemitter-Lichtquelle 115 ist dabei ausgebildet, um den Lichtstrahl 105 in Richtung des Abdeckelements 110 auszugeben. Das Hologrammelement 120 ist ausgebildet, um den Lichtstrahl 105 umzulenken. Dabei ist das Hologrammelement 120 zwischen der Oberflächenemitter-Lichtquelle 115 und dem Abdeckelement 110 angeordnet. Lediglich optional ist die Oberflächenemitter-Lichtquelle 115 beispielsweise als Infrarotlichtquelle, wie eine Nahinfrarotlichtquelle oder als eine Laserdiode ausgeformt, die Licht senkrecht zu einer Ebene abstrahlt, gemäß diesem Ausführungsbeispiel in Richtung des Hologrammelements 120. Die Oberflächenemitter-Lichtquelle 115 ist daher auch als „vertical-cavity surface-emitting laser“ (VCSEL) bezeichnet. Die Oberflächenemitter-Lichtquelle 115 ist optional als Flächenstrahler (beispielsweise mit einer Vielzahl von kleinen Lasereinheiten) ausgeformt, wobei eine lichtemittierende Fläche einen Bereich von mindestens 5mm2, insbesondere von mehr als 10mm2 umfasst. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel beträgt eine Dicke des Hologrammelements 120 weiterhin optional weniger als 600 µm, beispielsweise 500 µm.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Hologrammelement 120 mit dem Abdeckelement 110 stoffschlüssig verbunden, beispielsweise mittels einer Klebung. Das Hologrammelement 120 ist weiterhin als Transmissionshologramm ausgeformt, das gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest zwei Subhologrammelemente 125 aufweist. Das Hologrammelement 120 ist beispielsweise ausgebildet, um den Lichtstrahl 105 um mehr als 30° umzulenken, insbesondere auch mehr als 40°. Dadurch wird eine größere Einbauflexibilität bezüglich eines Einbauorts geboten. Die Subhologrammelemente 125 weisen beispielsweise unterschiedliche Strukturen für verschiedenartige Beugungswinkel des Lichtstrahls 105 auf. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Subhologrammelemente 125 getrennt und/oder optional beabstandet voneinander, in dem Hologrammelement 120 angeordnet. Die Verteilung der holografischen optischen Funktion auf kleine Subhologramme ist eine Möglichkeit und entspricht der Darstellung in 1. Zu verstehen ist dies derart, dass das Hologrammelement 120 über einbelichtete Bereiche (=Subhologramm) verfügt, welche einfallende Strahlung umlenken und Bereiche dazwischen, welche einfallende Strahlung nicht umlenken. Alternativ dazu ist auch ein einziges Hologramm verwendbar, welches die Strahlungsquelle 115 überdeckt und die optische Funktion realisiert.
  • In anderen Worten ausgedrückt wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Ansatz vorgestellt, in dem ein holographisch optisches Element (HOE), das hier als Hologrammelement 120 bezeichnet ist, zur Herstellung (ultra-)kompakter Fahrzeuginnenraumkameras verwendet werden. Typischerweise besteht ein Innenraumkamerasystem aus einer Bilderfassungseinrichtung mit der Optikeinrichtung 100, einer Beleuchtungseinheit, die als Oberflächenemitter-Lichtquelle 115 bezeichnet ist, und einer signalverarbeiteten Einheit, beispielsweise einem Steuergerät. Dazu wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Oberflächenemitter-Lichtquelle 115 eingesetzt, die auch als VCSEL-Array bezeichnet wird. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Optikeinrichtung 100 daher beispielsweise in ultradünne, freistehende Anzeigen integriert und/oder integrierbar. Vorteile des hier vorgestellten Ansatzes sind beispielsweise die flache Bauweise mit beispielsweise einer minimalen Bauhöhe der auch als Beleuchtungsoptik bezeichneten Optikeinrichtung 100, die sich beispielsweise aus der Dicke des Hologrammelements 120 und/oder beispielsweise aus einer starken Strahlumlenkungsfunktion ergeben. Dadurch ist eine beispielsweise Integrierbarkeit in einen Fahrzeuginnenraum verbessert.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel emittiert die Oberflächenemitter-Lichtquelle 115 den Lichtstrahl 105 in Richtung des Hologrammelements 120, welches eine optische Umlenkfunktion realisiert. Das Hologrammelement 120 ist dabei auf eine innenliegende Fläche des auch als CE (cover element) bezeichneten Abdeckelements 110 beispielsweise durch Kleben angebracht. Das Hologrammelement 120 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel in die Subhologrammelemente 125 (SubHOE) unterteilt, um beispielsweise zu unterstreichen, dass auch lokal unterschiedliche optische Ablenkfunktionen realisierbar sind, wie beispielsweise eine Linsenfunktion. Dadurch lässt sich mit einem Hologrammelement 120 eine komplexe Abstrahlcharakteristik erzielen.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel betragen die Abmessungen beispielsweise 3,5 x 3,5 x 1.6mm. Weiterhin ermöglicht gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine starke, eventuell lokal unterschiedliche Strahlumlenkung von beispielsweise mehr als 40° zwischen einem Einfall- und einem Ausfallswinkel des Lichtstrahls 105 mehr Flexibilität bei einer Wahl des Einbauorts. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Optikeinrichtung 100 ausgebildet, um im Fahrzeug eine Ausleuchtung in einem Fahrerkopfbereich zu ermöglichen. Eine Verwendung der Oberflächenemitter-Lichtquelle 115 führt beispielsweise zu einer Unsichtbarkeit für das menschliche Auge, da die Oberflächenemitter-Lichtquelle 115 schmalbandig emittiert im Vergleich zu beispielsweise einer LED-Lichtquelle. Weiterhin werden durch den hier vorgestellten Ansatz bauraumoptimierte „dark pupil“ Beleuchtungsmodule vorgestellt, die beispielsweise in einer in eine Anzeigeeinrichtung integrierten Variante mit eine minimale Notchgröße umfasst, das bedeutet, dass für eine entsprechende Anzeige eine maximale Fläche nutzbar ist.
  • Zusammengefasst emittiert die Oberflächenemitter-Lichtquelle 115 schmalbandiges NIR-Licht (Nahinfrarot-Licht), welches durch die in dem Hologrammelement 120 befindenden Subhologrammelemente 125 umgelenkt werden. Das Abdeckelement 110 transmittiert dabei das NIR-Licht ohne nennenswerte Verluste und dient als Designelement.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Optikeinrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel für eine Bilderfassungseinrichtung. Die hier dargestellte Optikeinrichtung 100 kann der in 1 beschriebenen Optikeinrichtung 100 entsprechen oder zumindest ähneln. Das bedeutet, dass die hier dargestellte Optikeinrichtung 100 entsprechend in einem Fahrzeug einsetzbar ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Abdeckelement 110 als Wellenleiteinheit ausgeformt, insbesondere wobei das Abdeckelement 110 zumindest eine Hauptoberfläche 200 aufweist, die in zumindest einem Bereich zur Reflexion des Lichtstrahls 105 ausgebildet ist. Die Hauptoberfläche 200 ist beispielsweise an einer der Oberflächenemitter-Lichtquelle 115 abgewandten Seite des Abdeckelements 110 und/oder an einer der Oberflächenemitter-Lichtquelle 115 zugewandten Seite des Abdeckelements angeordnet. Auch gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Hologrammelement 120 an dem Abdeckelement 110 angeordnet. Weiterhin weist die Optikeinrichtung 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel optional ein weiteres Hologrammelement 205 auf, das ausgebildet ist, um den von dem Hologrammelement 120 umgelenkten Lichtstrahl 105 weiterhin umzulenken. Dazu ist das weitere Hologrammelement 210 gemäß diesem Ausführungsbeispiel als ein Reflexionshologramm ausgeformt. Von dem weiteren Hologrammelement 210 ausgehend wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Lichtstrahl 105 in Richtung eines Fahrers gelenkt, der hier repräsentativ als Auge 215 dargestellt ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das weitere Hologrammelement 210 seitlich versetzt zu dem Hologrammelement 120 angeordnet. Dabei sind beide Hologrammelemente 120, 210 auf einer gleichen Seite des Abdeckelements 110 angeordnet. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist es denkbar, dass das weitere Hologrammelement 210 an einer der Oberflächenemitter-Lichtquelle 115 abgewandten Seite des Abdeckelements 110 angeordnet ist.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist das Abdeckelement 110 eine Wellenleiterfunktion auf. Diese ermöglicht gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine flexiblere Gestaltungsmöglichkeit hinsichtlich eines Bauraums der Bilderfassungseinrichtung. Weiterhin wird das Hologrammelement 120 und das weitere Hologrammelement 210 verwendet. Dadurch ist eine Austrittsöffnung der Beleuchtung räumlich entfernt zu einer optischen Achse der Kamera anordenbar, um den sogenannten dark-pupil-Effekt platzsparend zu erzielen, der für bildverarbeitende Algorithmen hilfreich ist. Ist die Beleuchtung aus Fahrersicht gesehen von einem Winkel her sehr nah an der Kamera, beispielsweise weniger als 1°-2°, wird von einer bright-pupil-Beleuchtung gesprochen, da in diesem Fall die von einer Retina reflektierte Strahlung im Kamerabild deutlich als helle Pupille (bright pupil) erkennbar ist.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung Bilderfassungseinrichtung 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einer Optikeinrichtung 100. Die hier dargestellte Optikeinrichtung 100 kann beispielsweise der in 1 beschriebenen Optikeinrichtung 100 entsprechen oder zumindest ähneln. Lediglich ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich die Bilderfassungseinrichtung 300 dargestellt, die beispielsweise ein Gehäuse 305 umfasst. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Optikeinrichtung 100 zusätzlich einen Erfassungssensor 310, der beabstandet zu dem Hologrammelement 120 und/oder zu dem weiteren Hologrammelement 210 angeordnet ist. Durch einen Abstand zwischen dem Hologrammelement 120 und dem weiteren Hologrammelement 210 ist die Bilderfassungseinrichtung 300 und somit auch die Optikeinrichtung 100 flexibel in beispielsweise ein Fahrzeug einbaubar.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird in anderen Worten ausgedrückt die Bilderfassungseinrichtung 300 mit der integrierten Optikeinrichtung 100 beschrieben, welche wie in 2 beschreiben als Wellenleiter ausgelegt ist. Ein Gehäusevolumen ist dabei gemäß diesem Ausführungsbeispiel gestrichelt umrandet. Hierbei ist erkennbar, dass auch bei größerem Abstand d zwischen einer optischen Achse des Erfassungssensors 310 und einer Austrittsöffnung 315 der Beleuchtung ein Volumen der Bilderfassungseinrichtung 300 nur wenig zunimmt. Neben der dadurch entstehenden Flachheit ermöglicht diese Bauweise einen möglichst platzsparenden Einbau der Bilderfassungseinrichtung 300 mit integrierter dark-pupil-Beleuchtung.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Optikeinrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Optikeinrichtung 100 kann beispielsweise der in 3 beschriebenen Optikeinrichtung 100 entsprechen oder zumindest ähneln. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Optikeinrichtung 100 in einer Anzeigeeinrichtung 400, das beispielsweise als ein Display realisiert ist, angeordnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Anzeigeeinrichtung 400 lediglich eine Aussparung 405 für die Optikeinrichtung 100 mit dem Erfassungssensor 310 und der Oberflächenemitter-Lichtquelle 115 auf. Die Aussparung 405 wird beispielsweise auch als „Notch“ bezeichnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das weitere Hologrammelement 210 beabstandet zu der Aussparung 405 angeordnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel benötigt die Optikeinrichtung 100 nur einen kleinen Bereich einer schraffiert dargestellten Anzeigefläche 410 der Anzeigeeinrichtung 400.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist eine in ein Display integrierte Variante der Optikeinrichtung 100 dargestellt, bei der das Abdeckelement, beispielsweise als eine Abdeckscheibe des Displays als Wellenleiter genutzt wird, um die dark-pupil-Funktionalität mittels einer minimalen Notchgröße zu erzielen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es nicht notwendig, dass die Aussparung 405 die Austrittsöffnung der Beleuchtung umfasst.
  • 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 500 zum Betreiben einer Optikeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die zu betreibende Optikeinrichtung kann beispielsweise der in einer der 1 bis 4 beschriebenen Optikeinrichtung entsprechen oder ähneln. Das Verfahren 500 umfasst dabei einen Schritt 505 des Ansteuerns der Oberflächenemitter-Lichtquelle zur Ausgabe des Lichtstrahls an das Hologrammelement.
  • 6 zeigt ein Blockschaltbild eines Steuergeräts 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Steuergerät 600 ist beispielsweise ausgebildet, um ein Verfahren anzusteuern oder durchzuführen, wie es in 5 beschrieben wurde. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist das Steuergerät 600 eine Bereitstelleinheit 605 auf, die ausgebildet ist, um ein Ansteuersignal 610 an eine Oberflächenemitter-Lichtquelle 115 bereitzustellen.
  • Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016210925 A1 [0003]

Claims (15)

  1. Optikeinrichtung (100) zum Umlenken eines Lichtstrahls (105) für eine Bilderfassungseinrichtung (300) für ein Fahrzeug, wobei die Optikeinrichtung (100) aufweist: - ein Abdeckelement (110), das lichtdurchlässig ausgeformt ist; - eine Oberflächenemitter-Lichtquelle (115) zum Ausgeben des Lichtstrahls (105) in Richtung des Abdeckelements (110); - zumindest ein Hologrammelement (120) zum Umlenken des Lichtstrahls (105), wobei das Hologrammelement (120) zwischen der Oberflächenemitter-Lichtquelle (115) und dem Abdeckelement (110) angeordnet ist.
  2. Optikeinrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei das Hologrammelement (120) zumindest zwei Subhologrammelemente (125) aufweist, insbesondere wobei die zwei Subhologrammelemente (125) räumlich voneinander getrennt angeordnet sind und/oder unterschiedliche Strukturen aufweisen.
  3. Optikeinrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Hologrammelement (120) als ein Transmissionshologramm ausgeformt ist.
  4. Optikeinrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Abdeckelement (110) als Wellenleiteinheit ausgeformt ist, insbesondere wobei das Abdeckelement (110) zumindest eine Hauptoberfläche (200) aufweist, die in zumindest einem Bereich zur Reflexion des Lichtstrahls (105) ausgebildet ist.
  5. Optikeinrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Oberflächenemitter-Lichtquelle (115) als Infrarotlichtquelle, insbesondere als Nahinfrarotlichtquelle ausgeformt ist.
  6. Optikeinrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine Dicke des Hologrammelements (120) kleiner ist als 600 µm, und/oder wobei die Oberflächenemitter-Lichtquelle (115) als Flächenstrahler ausgeformt ist, insbesondere wobei eine lichtemittierende Fläche einen Bereich von mindestens 5mm2, insbesondere von mehr als 10mm2 umfasst.
  7. Optikeinrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Hologrammelement (120) ausgebildet ist, um den Lichtstrahl (105) um mehr als 30° umzulenken.
  8. Optikeinrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem weiteren Hologrammelement (210) zum Umlenken des von dem Hologrammelement (120) umgelenkten Lichtstrahls (105).
  9. Optikeinrichtung (100) gemäß Anspruch 8, wobei das weitere Hologrammelement (210) seitlich oder lateral versetzt zu dem Hologrammelement (120) angeordnet ist, und/oder wobei das weitere Hologrammelement (210) auf der gleichen Seite des Abdeckelements (110) angeordnet ist wie das Hologrammelement (120).
  10. Optikeinrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Erfassungssensor (310), der beabstandet zu dem Hologrammelement (120) und/oder zu dem weiteren Hologrammelement (210) angeordnet ist.
  11. Optikeinrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Hologrammelement (120) mit dem Abdeckelement (110) verbunden ist, insbesondere stoffschlüssig verbunden ist.
  12. Verfahren (500) zum Betreiben einer Optikeinrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verfahren (500) den folgenden Schritt umfasst: - Ansteuern (505) der Oberflächenemitter-Lichtquelle (115) zur Ausgabe des Lichtstrahls (105) an das Hologrammelement (120).
  13. Steuergerät (600), das eingerichtet ist, um den Schritt (505) des Verfahrens (500) gemäß Anspruch 12 in einer entsprechenden Einheit (605) auszuführen und/oder anzusteuern.
  14. Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, den Schritt (505) des Verfahrens (500) gemäß Anspruch 12 auszuführen und/oder anzusteuern.
  15. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 14 gespeichert ist.
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