FR3116620A1 - Waveguide for image acquisition system - Google Patents
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Abstract
Guide d'onde pour système d'acquisition d'images La présente description concerne un guide d'onde comportant au moins une microstructure (27) définissant, par rapport à un premier plan (P1) parallèle à une première face du guide d'onde, une protubérance en direction d'une deuxième face du guide d'onde, la protubérance ayant la forme d'un cylindre (29) incliné par rapport audit premier plan (P1) et coupé par ce dernier. Figure pour l'abrégé : Fig. 2Waveguide for image acquisition system The present description relates to a waveguide comprising at least one microstructure (27) defining, with respect to a first plane (P1) parallel to a first face of the waveguide , a protuberance in the direction of a second face of the waveguide, the protuberance having the shape of a cylinder (29) inclined with respect to said first plane (P1) and intersected by the latter. Figure for the abstract: Fig. 2
Description
La présente description concerne de façon générale les couches guide d'onde et, plus particulièrement, les couches guide d'onde intégrées dans des systèmes d'acquisition d'images, par exemple intégrées dans des systèmes d'acquisition biométriques.The present description generally relates to waveguide layers and, more particularly, to waveguide layers integrated into image acquisition systems, for example integrated into biometric acquisition systems.
Les couches guide d'onde et plus particulièrement les couches guide d'onde intégrées dans des systèmes d'acquisition d'images sont généralement composées de plusieurs milieux d'indice de réfraction différents. Ces différents milieux peuvent être des couches, des portions de couches ou des structures de tailles et de formes différentes.The waveguide layers and more particularly the waveguide layers integrated into image acquisition systems are generally composed of several media of different refractive index. These different media can be layers, portions of layers or structures of different sizes and shapes.
Il existe un besoin d'améliorer les guides d'onde.There is a need to improve waveguides.
Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des guides d'onde connus.One embodiment overcomes all or part of the drawbacks of known waveguides.
Un mode de réalisation prévoit un guide d'onde comportant au moins une microstructure définissant, par rapport à un premier plan parallèle à une première face du guide d'onde, une protubérance en direction d'une deuxième face du guide d'onde, la protubérance ayant la forme d'un cylindre incliné par rapport audit premier plan et coupé par ce dernier.One embodiment provides a waveguide comprising at least one microstructure defining, with respect to a first plane parallel to a first face of the waveguide, a protrusion in the direction of a second face of the waveguide, the protrusion having the shape of a cylinder inclined with respect to said first plane and intersected by the latter.
Selon un mode de réalisation, la microstructure comporte une face non plane, définie par la partie courbe de la portion du cylindre émergeant du premier plan.According to one embodiment, the microstructure comprises a non-planar face, defined by the curved part of the portion of the cylinder emerging from the first plane.
Selon un mode de réalisation, l'axe du cylindre fait, avec le premier plan, un angle compris entre 20° et 60° de préférence égal à environ 45°, plus préférentiellement égal à 45°.According to one embodiment, the axis of the cylinder makes, with the first plane, an angle comprised between 20° and 60°, preferably equal to around 45°, more preferably equal to 45°.
Selon un mode de réalisation, l'axe du cylindre s'inscrit dans un deuxième plan perpendiculaire au premier plan.According to one embodiment, the axis of the cylinder is inscribed in a second plane perpendicular to the first plane.
Selon un mode de réalisation, la microstructure comporte une première face plane dans un troisième plan perpendiculaire au deuxième plan.According to one embodiment, the microstructure comprises a first planar face in a third plane perpendicular to the second plane.
Selon un mode de réalisation, la microstructure comporte une deuxième face plane dans le premier plan.According to one embodiment, the microstructure comprises a second planar face in the first plane.
Selon un mode de réalisation, la première face plane et la deuxième face plane de la microstructure sont sécantes avec un angle compris entre 45° et 135°, de préférence, inférieur ou égal à environ 90°, plus préférentiellement égal à environ 90°.According to one embodiment, the first flat face and the second flat face of the microstructure intersect with an angle comprised between 45° and 135°, preferably less than or equal to around 90°, more preferably equal to around 90°.
Selon un mode de réalisation l'inclinaison de la microstructure est dans la direction des ondes véhiculées par le guide.According to one embodiment, the inclination of the microstructure is in the direction of the waves conveyed by the guide.
Selon un mode de réalisation, le guide d'onde comporte au moins un premier ensemble de microstructures dont les axes des cylindres sont parallèles et de même orientation.According to one embodiment, the waveguide comprises at least a first set of microstructures whose axes of the cylinders are parallel and of the same orientation.
Selon un mode de réalisation, le guide d'onde comprend au moins un deuxième ensemble de microstructures dont les axes des cylindres sont parallèles et de même orientation, la première face de chaque microstructure du premier ensemble étant commune à la première face de chaque microstructure du deuxième ensemble.According to one embodiment, the waveguide comprises at least a second set of microstructures whose axes of the cylinders are parallel and of the same orientation, the first face of each microstructure of the first set being common to the first face of each microstructure of the second set.
Selon un mode de réalisation, le guide d'onde comporte, dans une direction parallèle à l'axe des microstructures du premier ensemble, une première partie sans microstructure suivie d'une deuxième partie comprenant des microstructures.According to one embodiment, the waveguide comprises, in a direction parallel to the axis of the microstructures of the first set, a first part without microstructure followed by a second part comprising microstructures.
Selon un mode de réalisation, le guide d'onde comporte, dans une direction parallèle à l'axe des microstructures du deuxième ensemble, une troisième partie sans microstructure suivie de la deuxième partie comprenant des microstructures.According to one embodiment, the waveguide comprises, in a direction parallel to the axis of the microstructures of the second set, a third part without microstructure followed by the second part comprising microstructures.
Selon un mode de réalisation, la densité en microstructures dans la deuxième partie est d'autant plus faible que l'on s'approche de la première partie ou de la troisième partie.According to one embodiment, the density of microstructures in the second part is all the lower as one approaches the first part or the third part.
Un mode de réalisation prévoit un système d'acquisition d'images comprenant :
un dispositif comportant un capteur d'images, dont la face supérieure est parallèle à la deuxième face de la couche guide d'onde, un filtre angulaire et le guide d'onde tel que décrit ;
une source lumineuse ; et
une unité de traitement.One embodiment provides an image acquisition system comprising:
a device comprising an image sensor, the upper face of which is parallel to the second face of the waveguide layer, an angular filter and the waveguide as described;
a light source; And
a processing unit.
Selon un mode de réalisation, la source lumineuse est une ou des diodes électroluminescentes.According to one embodiment, the light source is one or more light-emitting diodes.
Selon un mode de réalisation, la source lumineuse est située dans la couche guide d'onde.According to one embodiment, the light source is located in the waveguide layer.
Selon un mode de réalisation, le système comprend un écran à cristaux liquides passif, éclairé par la couche guide d'onde, l'écran à cristaux liquides étant situé entre la couche guide d'onde et un objet à imager.According to one embodiment, the system comprises a passive liquid crystal screen, illuminated by the waveguide layer, the liquid crystal screen being located between the waveguide layer and an object to be imaged.
Selon un mode de réalisation, la source lumineuse est une diode électroluminescente organique située entre la couche guide d'onde et un objet à imager.According to one embodiment, the light source is an organic light-emitting diode located between the waveguide layer and an object to be imaged.
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :These characteristics and advantages, as well as others, will be set out in detail in the following description of particular embodiments given on a non-limiting basis in relation to the attached figures, among which:
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
la
De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.The same elements have been designated by the same references in the various figures. In particular, the structural and/or functional elements common to the various embodiments may have the same references and may have identical structural, dimensional and material properties.
Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, seuls les modes de réalisation et les modes de mise en oeuvre des couches guide d'onde ont été détaillé, ceux-ci étant compatibles avec les systèmes d'acquisition d'images usuels.For the sake of clarity, only the steps and elements useful for understanding the embodiments described have been represented and are detailed. In particular, only the embodiments and the modes of implementation of the waveguide layers have been detailed, these being compatible with the usual image acquisition systems.
Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés (en anglais "coupled") entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.Unless otherwise specified, when reference is made to two elements connected together, this means directly connected without intermediate elements other than conductors, and when reference is made to two elements connected (in English "coupled") between them, this means that these two elements can be connected or be linked through one or more other elements.
Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures.In the following description, when referring to absolute position qualifiers, such as "front", "rear", "up", "down", "left", "right", etc., or relative, such as the terms "above", "below", "upper", "lower", etc., or to qualifiers of orientation, such as the terms "horizontal", "vertical", etc., it reference is made unless otherwise specified to the orientation of the figures.
Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.Unless specified otherwise, the expressions “about”, “approximately”, “substantially”, and “of the order of” mean to within 10%, preferably within 5%.
Pour les besoins de la présente description, l'indice de réfraction d'un milieu est défini comme étant l'indice de réfraction du matériau constitutif du milieu pour la plage de longueurs d'onde du rayonnement capté par le capteur d'images. L'indice de réfraction est considéré sensiblement constant sur la plage de longueurs d'onde du rayonnement utile, par exemple égal à la moyenne de l'indice de réfraction sur la plage de longueurs d'onde du rayonnement capté par le capteur d'images.For the purposes of the present description, the refractive index of a medium is defined as being the refractive index of the material constituting the medium for the range of wavelengths of the radiation picked up by the image sensor. The refractive index is considered to be substantially constant over the range of wavelengths of the useful radiation, for example equal to the average of the index of refraction over the range of wavelengths of the radiation picked up by the image sensor .
La
Le système 10 comprend un dispositif 11 comportant, de bas en haut dans l'orientation de la figure :
un unique capteur d'images 13 organique ; et
une couche 17, dite guide d'onde, recouvrant la face supérieure du capteur d'images 13 et définie par une face supérieure 17s et une face inférieure 17i.The system 10 comprises a device 11 comprising, from bottom to top in the orientation of the figure:
a single organic image sensor 13; And
a layer 17, called the waveguide, covering the upper face of the image sensor 13 and defined by an upper face 17s and a lower face 17i.
Le dispositif 11 comprend en outre, de préférence, un filtre optique 15, par exemple, un filtre angulaire, entre le capteur d'images 13 et la couche guide d'onde 17.The device 11 also preferably comprises an optical filter 15, for example an angular filter, between the image sensor 13 and the waveguide layer 17.
Dans la présente description, les modes de réalisation des figures 1 à 14 sont représentés dans l'espace selon un repère XYZ orthogonal direct, l'axe Y du repère XYZ étant orthogonal à la face supérieure du capteur 13 et orienté du capteur 13 vers la couche 17.In the present description, the embodiments of FIGS. 1 to 14 are represented in space according to a direct orthogonal XYZ frame, the Y axis of the XYZ frame being orthogonal to the upper face of the sensor 13 and oriented from the sensor 13 towards the layer 17.
Le système 10 comprend, en outre, une unité de traitement 18 (PU), reliée au dispositif 11. L'unité de traitement 18 comprend, de préférence, des moyens de traitement des signaux fournis par le dispositif 11, non représentés en
Le dispositif 11 comprend une source lumineuse 21 adaptée à émettre un rayonnement 23.The device 11 comprises a light source 21 adapted to emit radiation 23.
Selon un mode de réalisation la source 21 est couplée latéralement à la couche 17 et est située hors de l'aplomb, selon la direction Y, de l'empilement du capteur 13, du filtre angulaire 15 et de la couche 17. La source 21 est, par exemple, composée d'une ou des diodes électroluminescentes (LED, Light-Emitting Diode). De préférence, la source 21 est composée de plusieurs LED organisées en "barrettes" le long d'un ou des bords latéraux de la couche 17.According to one embodiment, the source 21 is laterally coupled to the layer 17 and is located out of plumb, in the direction Y, of the stack of the sensor 13, of the angular filter 15 and of the layer 17. The source 21 is, for example, composed of one or more light-emitting diodes (LED, Light-Emitting Diode). Preferably, the source 21 is composed of several LEDs organized in "bars" along one or the side edges of the layer 17.
Selon un mode de réalisation, le dispositif 11 comprend un écran de diode électroluminescente organique (OLED, Organic Light-Emitting Diode) non représenté situé, par exemple, entre la couche 17 et un objet 25 à imager.According to one embodiment, the device 11 comprises an organic light-emitting diode (OLED, Organic Light-Emitting Diode) screen, not shown, located, for example, between the layer 17 and an object 25 to be imaged.
Selon un mode de réalisation, le dispositif 11 comprend un écran à cristaux liquides (LCD, liquid crystal display) non représenté situé entre la couche 17 et l'objet 25 à imager, préférentiellement sans système d'éclairage.According to one embodiment, the device 11 comprises a liquid crystal display (LCD, liquid crystal display) not shown located between the layer 17 and the object 25 to be imaged, preferably without a lighting system.
Selon le mode de réalisation illustré en
Le rayonnement 23 correspond à un rayonnement lumineux dans le visible et/ou l'infrarouge, c'est-à-dire à un rayonnement dont la ou les longueurs d'onde qui le composent sont comprises entre 400 nm et 1700 nm.The radiation 23 corresponds to light radiation in the visible and/or infrared, that is to say radiation whose component wavelength or wavelengths are between 400 nm and 1700 nm.
Selon un mode de réalisation, la source 21 est positionnée sur la périphérie de la couche 17. Par exemple, la source 19 est située à gauche de la couche 17, dans l'orientation de la
Selon une variante, non représentée, il existe plusieurs sources 21 situées indifféremment les unes par rapport aux autres. Les sources 21 sont positionnées, par exemple, du même côté de la couche 17, les unes à côté des autres ou les unes derrière les autres ou de sorte que les rayonnements 23 soient orthogonaux.According to a variant, not shown, there are several sources 21 located indifferently with respect to each other. The sources 21 are positioned, for example, on the same side of the layer 17, one next to the other or one behind the other or so that the radiations 23 are orthogonal.
La couche 17 dite couche guide d'onde comprend une structure de deux ou trois milieux d'indices de réfraction différents.Layer 17, called the waveguide layer, comprises a structure of two or three media with different refractive indices.
Une couche guide d'onde est structurellement adaptée à permettre le confinement et la propagation d'ondes électromagnétiques. Les milieux sont, par exemple, arrangés sous forme d'un empilement de trois sous-couches, une couche centrale prise en sandwich entre une gaine supérieure et une gaine inférieure, les indices de réfraction des matériaux composant les gaines étant inférieur à l'indice de réfraction du matériau composant la couche centrale, la gaine inférieure étant située du côté du filtre angulaire 15. A titre d'exemple, les gaines ont un indice de réfraction de l'ordre de 1,33 et la couche centrale a un indice de réfraction de l'ordre de 1,59 à 530 nm. Selon un mode de réalisation, des microstructures sont formées, par nano-impression (nanoimprint) dans une couche de résine située entre la couche centrale et la gaine inférieure. En variante, les microstructures sont formées par emboutissage ou par photolithographie. La couche de résine est, par exemple, composée d'une résine ayant un indice de réfraction sensiblement égal à l'indice de réfraction du matériau constituant la couche centrale et ce pour les longueurs d'onde considérées.A waveguide layer is structurally adapted to allow the confinement and propagation of electromagnetic waves. The media are, for example, arranged in the form of a stack of three sub-layers, a central layer sandwiched between an upper sheath and a lower sheath, the refractive indices of the materials making up the sheaths being lower than the index refraction of the material making up the central layer, the lower sheath being located on the side of the angular filter 15. By way of example, the sheaths have a refractive index of the order of 1.33 and the central layer has an index of refraction of the order of 1.59 at 530 nm. According to one embodiment, microstructures are formed by nanoimprinting in a layer of resin located between the central layer and the lower sheath. Alternatively, the microstructures are formed by stamping or by photolithography. The resin layer is, for example, composed of a resin having a refractive index substantially equal to the refractive index of the material constituting the central layer and this for the wavelengths considered.
La couche centrale est par exemple en poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA), en polycarbonate (PC), en polymère cyclo-oléfine (COP) ou en poly(téréphtalate d'éthylène) (PET). A titre d'exemple, la couche centrale est en un polycarbonate connu sous la dénomination commerciale Makrolon LED2245.The central layer is for example made of poly(methyl methacrylate) (PMMA), polycarbonate (PC), cycloolefin polymer (COP) or poly(ethylene terephthalate) (PET). By way of example, the central layer is made of a polycarbonate known under the trade name Makrolon LED2245.
Un réseau de microstructures 27 est, par exemple, adapté à extraire, de la couche 17, les ondes du rayonnement 23 émis par la source 21, en direction de l'objet 25 à imager. La géométrie et la structure des microstructures 27 seront détaillées ci-après en relation avec la
Selon un mode de réalisation, la couche 17 a une épaisseur comprise entre 100 µm et 1 mm, l'épaisseur de la couche 17 est, de préférence, comprise entre 150 µm et 500 µm. Selon un mode de réalisation, la couche centrale a une épaisseur comprise entre 100 µm et 1 mm, l'épaisseur de la couche centrale est de préférence comprise entre 200 µm et 500 µm et plus préférentiellement de l'ordre de 250 µm. Les gaines ont, de préférence, des épaisseurs comprises entre 1 µm et 100 µm, l'épaisseur des gaines sont de préférence comprises entre 10 µm et 50 µm et plus préférentiellement de l'ordre de 25 µm.According to one embodiment, layer 17 has a thickness of between 100 μm and 1 mm, the thickness of layer 17 is preferably between 150 μm and 500 μm. According to one embodiment, the central layer has a thickness of between 100 μm and 1 mm, the thickness of the central layer is preferably between 200 μm and 500 μm and more preferably of the order of 250 μm. The sheaths preferably have thicknesses comprised between 1 μm and 100 μm, the thickness of the claddings are preferably comprised between 10 μm and 50 μm and more preferentially of the order of 25 μm.
Selon un mode de réalisation, non représenté en
La
Selon les modes de réalisation illustrés en figures 2 à 15, les microstructures 27 de la couche 17 ont sensiblement toutes les mêmes dimensions et la même géométrie aux tolérances de fabrication près, toutefois en pratique, les microstructures 27 peuvent avoir des dimensions différentes.According to the embodiments illustrated in FIGS. 2 to 15, the microstructures 27 of the layer 17 have substantially all the same dimensions and the same geometry within manufacturing tolerances, however in practice, the microstructures 27 may have different dimensions.
Chaque microstructure 27 définit, par rapport à un premier plan P1 parallèle à la face inférieure 17i (
L'axe 31 du cylindre 29 fait, avec le plan P1, un angle φ compris entre 20° et 60° de préférence égal à environ 45°, plus préférentiellement égal à 45°. L'axe 31 du cylindre 29 s'inscrit dans un deuxième plan P2, perpendiculaire au premier plan P1 et coupant, de préférence, la microstructure 27 associée au cylindre 29 en deux parties égales et symétriques. Chaque microstructure 27 est en outre délimitée par un troisième plan P3 perpendiculaire au deuxième plan P2 et, de préférence, perpendiculaire au plan P1.The axis 31 of the cylinder 29 forms, with the plane P1, an angle φ comprised between 20° and 60°, preferably equal to about 45°, more preferably equal to 45°. The axis 31 of the cylinder 29 is inscribed in a second plane P2, perpendicular to the first plane P1 and preferably cutting the microstructure 27 associated with the cylinder 29 into two equal and symmetrical parts. Each microstructure 27 is further delimited by a third plane P3 perpendicular to the second plane P2 and, preferably, perpendicular to the plane P1.
Chaque microstructure 27 illustrée en figures 2 à 5 comprend ainsi :
une première face plane F1 dans le troisième plan P3 ;
une deuxième face plane F2 dans le premier plan P1 ; et
une face non plane F3 définie par la partie courbe de la portion du cylindre 29 émergeant du premier plan P1.Each microstructure 27 illustrated in FIGS. 2 to 5 thus comprises:
a first planar face F1 in the third plane P3;
a second flat face F2 in the first plane P1; And
a non-planar face F3 defined by the curved part of the portion of the cylinder 29 emerging from the first plane P1.
En d'autres termes, la face non-plane F3 relie, les côtés courbes de deux faces planes F2, F1. La face F3 décrit tout l'espace entre les deux faces planes F1 et F2. La face non-plane F3 a, lorsqu'elle est aplanie, la forme d'un ovale pointu.In other words, the non-planar face F3 connects the curved sides of two planar faces F2, F1. The face F3 describes all the space between the two flat faces F1 and F2. The non-planar face F3 has, when flattened, the shape of a pointed oval.
La
La
Plus particulièrement, la
Chacune des faces F1, F2 a la forme d'une partie d'ellipse. Selon le mode de réalisation illustré en
Par exemple, la distance d1 est comprise entre 1 µm et 25 µm pour des pixels mesurant 50 µm par 50 µm, la distance d1 est, de préférence, de l'ordre de 4 µm.For example, the distance d1 is between 1 μm and 25 μm for pixels measuring 50 μm by 50 μm, the distance d1 is preferably of the order of 4 μm.
La
Plus particulièrement, les trois vues de la
La section de la microstructure 27 selon le plan de coupe P2 de la vue A de la
De préférence, la première face plane F1 et la deuxième face plane F2 de chaque microstructure 27 sont sécantes avec un angle θ compris entre 45° et 135°, de préférence, inférieur ou égal à environ 90°, plus préférentiellement égal à environ 90°. A titre d'exemple, en vue A, l'angle θ est de l'ordre de 90°, en vue B, l'angle θ est compris entre 90° et 135° et en vue C, l'angle θ est compris entre 45° et 90°.Preferably, the first flat face F1 and the second flat face F2 of each microstructure 27 intersect with an angle θ of between 45° and 135°, preferably less than or equal to around 90°, more preferably equal to around 90° . For example, in view A, the angle θ is around 90°, in view B, the angle θ is between 90° and 135° and in view C, the angle θ is between between 45° and 90°.
Selon le mode de réalisation préféré, les angles α, φ, formés respectivement entre la face F3 et la face F1 et entre la face F3 et la face F2, sont, dans le plan P2 de la
A titre d'exemple, la section d'une microstructure 27 selon le plan de coupe P2 de la
A titre d'exemple, la dimension d2 peut être égale à la moitié de la dimension d3, l'angle θ égal à environ 90°, l'angle φ égal à environ 30° et l'angle α égal à environ 60°.By way of example, the dimension d2 can be equal to half the dimension d3, the angle θ equal to approximately 90°, the angle φ equal to approximately 30° and the angle α equal to approximately 60°.
La
Plus particulièrement, la
Le dispositif 111 illustré en
Selon un mode de réalisation, non représenté, les sources 21 peuvent être situées dans la couche guide d'onde 17.According to one embodiment, not shown, the sources 21 can be located in the waveguide layer 17.
Selon le présent mode de réalisation, la couche 17 est, en vue de dessus, rectangulaire. En pratique, la couche 17 peut avoir une forme ovale, triangulaire ou polygonale. L'homme du métier saura adapter la présente description à la forme de la couche 17.According to the present embodiment, the layer 17 is, in top view, rectangular. In practice, layer 17 can have an oval, triangular or polygonal shape. Those skilled in the art will know how to adapt the present description to the shape of the layer 17.
En vue de dessus, le dispositif 111, et plus précisément la couche 17, comprend deux parties :
une première partie 33, optionnelle, ne comprenant pas de microstructures 27, située côté sources 21 ; et
une deuxième partie 35, comprenant des microstructures 27, et dans laquelle la densité en microstructures 27 n'est, par exemple, pas homogène sur l'ensemble de sa surface.In top view, the device 111, and more precisely the layer 17, comprises two parts:
a first part 33, optional, not comprising microstructures 27, located on the source side 21; And
a second part 35, comprising microstructures 27, and in which the density of microstructures 27 is, for example, not homogeneous over its entire surface.
En d'autres termes, la couche 17 est divisée en deux parties, la première partie 33 étant la partie de la couche 17 située proche des sources 21, à gauche de la couche 17 en
Un avantage du présent mode de réalisation est que la première partie 33 de la couche 17 permet d'assurer que l'entrée de la deuxième partie 35 de la couche 17, c'est-à-dire la jonction entre la première partie 33 et la deuxième partie 35, soit éclairée par les rayonnements 23 issus des couches 21 de façon homogène. En d'autres termes, le présent mode de réalisation permet que les cônes de révolution ou portions de cône de révolution dans lesquels les rayonnements 23 se propagent se recoupent dans la première partie 33 de la couche 17, et en dehors de la deuxième partie 35 de la couche 17. La distance L1 dépend ainsi de la distance qui sépare la couche 17 et les sources 21. La distance L1 est donc plus faible dans un dispositif 111 où les sources 21 sont situées dans la couche 17, que dans un dispositif 111 où les sources 21 sont situées à l'extérieur de la couche 17.An advantage of this embodiment is that the first part 33 of the layer 17 makes it possible to ensure that the entry of the second part 35 of the layer 17, that is to say the junction between the first part 33 and the second part 35 is illuminated by the radiation 23 coming from the layers 21 in a homogeneous manner. In other words, this embodiment allows the cones of revolution or portions of cone of revolution in which the radiation 23 is propagated to intersect in the first part 33 of the layer 17, and outside the second part 35 of the layer 17. The distance L1 thus depends on the distance which separates the layer 17 and the sources 21. The distance L1 is therefore smaller in a device 111 where the sources 21 are located in the layer 17, than in a device 111 where the sources 21 are located outside the layer 17.
En
La couche 17 guide d'onde a, par exemple, des dimensions adaptées afin que la dimension du capteur d'images 13 (
Selon un mode de réalisation, la couche 17 guide d'onde a des dimensions adaptées afin que le capteur d'images 13 soit adapté à capter l'image d'un doigt, c'est-à-dire qu'il respecte la catégorie de certification FAP 10. La distance L2 est supérieure ou égale à 16,5 mm. Afin de respecter les dimensions de certification du FBI FAP 10, la couche 17 a une largeur l supérieure à 12,7.According to one embodiment, the waveguide layer 17 has dimensions adapted so that the image sensor 13 is adapted to capture the image of a finger, that is to say that it respects the category FAP 10 certification. Distance L2 is greater than or equal to 16.5 mm. In order to comply with the FBI FAP 10 certification dimensions, the layer 17 has a width l greater than 12.7.
Le nombre de sources 21 est, par exemple, de l'ordre de 5 ou 6.The number of sources 21 is, for example, of the order of 5 or 6.
Selon un mode de réalisation, le guide d'onde a des dimensions adaptées afin que le capteur d'images 13 soit adapté à capter l'image d'une main, c'est-à-dire qu'il respecte la catégorie de certification FAP 60. La distance L1 est, par exemple, comprise entre 5 mm et 15 mm et la distance L2 est supérieure ou égale à 81,28 mm. Afin de respecter les dimensions de certification du FBI FAP 60, la couche 17 a une largeur l au moins égale à 76,2 mm. Le nombre de sources 21 peut être de l'ordre de 26 mais peut être différent de 26.According to one embodiment, the waveguide has dimensions adapted so that the image sensor 13 is adapted to capture the image of a hand, that is to say that it respects the certification category FAP 60. The distance L1 is, for example, between 5 mm and 15 mm and the distance L2 is greater than or equal to 81.28 mm. In order to comply with the FBI FAP 60 certification dimensions, the layer 17 has a width l at least equal to 76.2 mm. The number of sources 21 can be of the order of 26 but can be different from 26.
Selon un mode de réalisation, le guide d'onde a des dimensions adaptées afin que le capteur d'images 13 respecte la catégorie de certification FAP 10, FAP 30, FAP 60 ou FAP 45.According to one embodiment, the waveguide has dimensions adapted so that the image sensor 13 respects the certification category FAP 10, FAP 30, FAP 60 or FAP 45.
Selon un autre mode de réalisation, le guide d'onde a une forme et des dimensions adaptées afin que la forme et la dimension du capteur d'images 13 soient adaptées au système ou à l'objet 25 à imager.According to another embodiment, the waveguide has a shape and dimensions adapted so that the shape and dimension of the image sensor 13 are adapted to the system or to the object 25 to be imaged.
Selon le mode de réalisation illustré en
Selon le mode de réalisation illustré en
La
Plus particulièrement, la
Le dispositif 113 illustré en
A la différence de la première partie 33 de la couche 17 du dispositif 111 illustré en
La deuxième partie 35 a, par exemple, des dimensions adaptées afin de respecter les certifications FBI, par exemple, FAP 10, FAP 20, FAP 30, FAP 45 ou FAP 60. A titre d'exemple, et afin de respecter la certification FBI FAP 10, la dimension de la deuxième partie 35 selon l'axe Z est supérieure ou égale à 12,7 mm et la dimension de la deuxième partie 35 selon l'axe X est supérieure ou égale à 16,5 mm ou inversement. A titre d'exemple, et afin de respecter la certification FBI FAP 60, la dimension de la deuxième partie 35 selon l'axe Z est supérieure ou égale à 81,28 mm et la dimension de la deuxième partie 35 selon l'axe X est supérieure ou égale à 76,2 mm ou inversement.The second part 35 has, for example, dimensions adapted in order to comply with the FBI certifications, for example, FAP 10, FAP 20, FAP 30, FAP 45 or FAP 60. By way of example, and in order to comply with the FBI certification FAP 10, the dimension of the second part 35 along the Z axis is greater than or equal to 12.7 mm and the dimension of the second part 35 along the X axis is greater than or equal to 16.5 mm or vice versa. By way of example, and in order to comply with the FBI FAP 60 certification, the dimension of the second part 35 along the Z axis is greater than or equal to 81.28 mm and the dimension of the second part 35 along the X axis is greater than or equal to 76.2 mm or vice versa.
Chacune des deux portions de la première partie 33 s'étend, par exemple, du bord de la couche 17, dans la couche 17, sur une distance, selon l'axe Z, constante sensiblement égale à la distance L1 mentionnée en relation avec la
Selon le mode de réalisation illustré en
Chacune des portions de la deuxième partie 35 accueille un réseau de microstructures 27. Une portion 351 de la deuxième partie 35 comprend, ainsi, un réseau de microstructures 271 et une portion 352 de la deuxième partie 35 comprend un réseau de microstructures 272.Each of the portions of the second part 35 accommodates a network of microstructures 27. A portion 351 of the second part 35 thus comprises a network of microstructures 271 and a portion 352 of the second part 35 comprises a network of microstructures 272.
La densité en microstructures dans chaque portion de la deuxième partie 35 est telle que la densité en microstructures est faible dans une zone de la portion aux abords des sources 21 et est de plus en plus élevée en s'éloignant des sources 21. Pour chacune des deux portions 351, 352, la densité est maximale en microstructures 271, 272 au niveau du plan XY passant par le centre de la couche 17.The density of microstructures in each portion of the second part 35 is such that the density of microstructures is low in a zone of the portion in the vicinity of the sources 21 and is increasingly high the further away from the sources 21. For each of the two portions 351, 352, the density is maximum in microstructures 271, 272 at the level of the XY plane passing through the center of the layer 17.
L'orientation des microstructures en fonction de leurs localisations dans la couche 17 et plus particulièrement dans la deuxième partie 35 de la couche 17 sera décrite ci-après. Plus précisément, l'orientation des microstructures 271 présentes dans la portion 351 de la deuxième partie 35 est décrite en relation avec la
La
Plus particulièrement, la
Selon le mode de réalisation illustré en figures 7 et 8, les microstructures 271 sont orientées dans la couche 17, plus précisément dans la portion 351, de sorte que le rayonnement 23, issu des sources 21 adjacentes à la portion 351, rencontre chaque microstructure 271 par sa face F3.According to the embodiment illustrated in FIGS. 7 and 8, the microstructures 271 are oriented in the layer 17, more precisely in the portion 351, so that the radiation 23, coming from the sources 21 adjacent to the portion 351, encounters each microstructure 271 by its face F3.
Les microstructures 271 sont orientées de sorte que la face F2 soit parallèle au plan formé par la face supérieure, 17s de la couche 17 et que la face F2 regarde la face supérieure du filtre angulaire 23 (
La
Plus particulièrement, la
Selon le mode de réalisation illustré en figures 7 et 9, les microstructures 272 sont orientées dans la couche 17, plus précisément dans la portion 352, de sorte que le rayonnement 23, issu des sources 21 adjacentes à la portion 352, rencontre chaque microstructure 272 par sa face F3.According to the embodiment illustrated in FIGS. 7 and 9, the microstructures 272 are oriented in the layer 17, more precisely in the portion 352, so that the radiation 23, coming from the sources 21 adjacent to the portion 352, encounters each microstructure 272 by its face F3.
Les microstructures 272 sont orientées de sorte que la face F2 soit parallèle au plan formé par la face supérieure 17s de la couche 17 et que la face F2 regarde la face supérieure du filtre angulaire 23 (
Les microstructures 271 et les microstructures 272 sont symétriques par rapport au plan XZ passant par le centre de la couche 17.The microstructures 271 and the microstructures 272 are symmetrical with respect to the XZ plane passing through the center of the layer 17.
La
Plus particulièrement, la
Le dispositif 115 illustré en
A la différence de la première partie 33 de la couche 17 du dispositif 111 illustré en
La deuxième partie 35 a, par exemple, des dimensions adaptées afin de respecter les certifications FBI, par exemple FAP 10, FAP 20, FAP 30, FAP 45 ou FAP 60. A titre d'exemple, et afin de respecter la certification FBI FAP 10, la dimension de la deuxième partie 35 selon l'axe Z est supérieure ou égale à 12,7 mm et la dimension de la deuxième partie 35 selon l'axe X est supérieure ou égale à 16,5 mm ou inversement. A titre d'exemple, et afin de respecter la certification FBI FAP 60, la dimension de la deuxième partie 35 selon l'axe Z est supérieure ou égale à 81,28 mm et la dimension de la deuxième partie 35 selon l'axe X est supérieure ou égale à 76,2 mm ou inversement.The second part 35 has, for example, dimensions adapted in order to comply with the FBI certifications, for example FAP 10, FAP 20, FAP 30, FAP 45 or FAP 60. By way of example, and in order to comply with the FBI FAP certification 10, the dimension of the second part 35 along the Z axis is greater than or equal to 12.7 mm and the dimension of the second part 35 along the X axis is greater than or equal to 16.5 mm or vice versa. By way of example, and in order to comply with the FBI FAP 60 certification, the dimension of the second part 35 along the Z axis is greater than or equal to 81.28 mm and the dimension of the second part 35 along the X axis is greater than or equal to 76.2 mm or vice versa.
La première partie 33 a, par exemple, une largeur de cadre, constante sensiblement égale à la distance L1 de la première partie 33 mentionnée en relation avec la
Selon le mode de réalisation illustré en
De façon analogue au dispositif 113 illustrée en
Encore de façon analogue au dispositif 113 illustré en
L'orientation des microstructures en fonction de leurs localisations dans la couche 17 et plus particulièrement dans la deuxième partie 35 de la couche 17 sera décrite ci-après. Plus précisément, l'orientation des microstructures 273 présentes dans la portion 353 de la deuxième partie 35 est décrite en relation avec la
La
Plus particulièrement, la
Selon le mode de réalisation illustré en figures 10 et 11, les microstructures 273 sont orientées dans la couche 17, plus précisément dans la portion 353, de sorte que le rayonnement 23, issu des sources 21 adjacentes à la portion 353, rencontre chaque microstructure 273 par sa face F3.According to the embodiment illustrated in FIGS. 10 and 11, the microstructures 273 are oriented in the layer 17, more precisely in the portion 353, so that the radiation 23, originating from the sources 21 adjacent to the portion 353, encounters each microstructure 273 by its face F3.
Les microstructures 273 sont orientées de sorte que la face F2 soit parallèle au plan formé par la face supérieure de la couche 17 et que la face F2 regarde la face supérieure du filtre angulaire 23 (
La
Plus particulièrement, la
Selon le mode de réalisation illustré en figures 10 et 12, les microstructures 275 sont orientées dans la couche 17, plus précisément dans la portion 355, de sorte que le rayonnement 23, issu des sources 21 adjacentes à la portion 355, rencontre chaque microstructure 275 par sa face F3.According to the embodiment illustrated in FIGS. 10 and 12, the microstructures 275 are oriented in the layer 17, more precisely in the portion 355, so that the radiation 23, coming from the sources 21 adjacent to the portion 355, encounters each microstructure 275 by its face F3.
Les microstructures 275 sont orientées de sorte que la face F2 soit parallèle au plan formé par la face supérieure de la couche 17 et que la face F2 regarde la face supérieure du filtre angulaire 23 (
La
Plus particulièrement, la
Selon le mode de réalisation illustré en figures 10 et 13, les microstructures 277 sont orientées dans la couche 17, plus précisément dans la portion 357, de sorte que le rayonnement 23, issu des sources 21 adjacentes à la portion 357, rencontre chaque microstructure 277 par sa face F3.According to the embodiment illustrated in FIGS. 10 and 13, the microstructures 277 are oriented in the layer 17, more precisely in the portion 357, so that the radiation 23, coming from the sources 21 adjacent to the portion 357, encounters each microstructure 277 by its face F3.
Les microstructures 277 sont orientées de sorte que la face F2 soit parallèle au plan formé par la face supérieure de la couche 17 et que la face F2 regarde la face supérieure du filtre angulaire 23 (
Les microstructures 277 et les microstructures 273 sont symétriques par rapport au plan XZ passant par le centre de la couche 17.The microstructures 277 and the microstructures 273 are symmetrical with respect to the XZ plane passing through the center of the layer 17.
La
Plus particulièrement, la
Selon le mode de réalisation illustré en figures 10 et 14, les microstructures 279 sont orientées dans la couche 17, plus précisément dans la portion 359, de sorte que le rayonnement 23, issu des sources 21 adjacentes à la portion 359, rencontre chaque microstructure 279 par sa face F3.According to the embodiment illustrated in FIGS. 10 and 14, the microstructures 279 are oriented in the layer 17, more precisely in the portion 359, so that the radiation 23, coming from the sources 21 adjacent to the portion 359, encounters each microstructure 279 by its face F3.
Les microstructures 279 sont orientées de sorte que la face F2 soit parallèle au plan formé par la face supérieure de la couche 17 et que la face F2 regarde la face supérieure du filtre angulaire 23 (
Les microstructures 279 et les microstructures 275 sont symétriques par rapport au plan XY passant par le centre de la couche 17.The microstructures 279 and the microstructures 275 are symmetrical with respect to the XY plane passing through the center of the layer 17.
La
Plus particulièrement, la vue A représente une vue en perspective d'une microstructure 27' telle qu'elle est présente dans la couche 17. La vue B de la
Les microstructures 27' illustrées en
En d'autres termes, la couche 17 en
Chaque microstructure 27' correspond alors à l'assemblage de deux microstructures 27 par leurs premières faces F1.Each microstructure 27' then corresponds to the assembly of two microstructures 27 by their first faces F1.
Chaque microstructure 27' comprend, selon le mode de réalisation illustré en
Selon le mode de réalisation illustré en
Selon le mode de réalisation préféré, la section d'une microstructure 27' selon le plan de coupe P de la vue A de la
Selon un autre mode de réalisation, la microstructure 27' est un triangle non rectangle et/ou non isocèle dont la hauteur est égale à d2.According to another embodiment, the microstructure 27' is a non-rectangular and/or non-isosceles triangle whose height is equal to d2.
Selon le mode de réalisation illustré en
De telles microstructures sont, par exemple, utilisées dans le dispositif 113 illustré en
Un avantage des modes de réalisation et des modes de mise en oeuvre décrits est qu'ils permettent d'extraire davantage de lumière en direction du doigt 25 plutôt qu'en direction du capteur d'images 13.An advantage of the embodiments and modes of implementation described is that they make it possible to extract more light in the direction of the finger 25 rather than in the direction of the image sensor 13.
Un autre avantage des modes de réalisation et des modes de mise en oeuvre décrits est qu'ils permettent de limiter la dégradation de l'image, le capteur capte ainsi une image d'une bonne qualité et ce même pour une forte densité en microstructures.Another advantage of the embodiments and modes of implementation described is that they make it possible to limit the degradation of the image, the sensor thus picks up an image of good quality, even for a high density of microstructures.
Encore un autre avantage des modes de réalisation et des modes de mise en oeuvre décrits est qu'ils permettent d'extraire la lumière issue des sources 21 avec un angle de 90°, c'est-à-dire qu'ils permettent d'éclairer le doigt principalement perpendiculairement par rapport à la surface de la couche 17 guide d'onde.Yet another advantage of the embodiments and modes of implementation described is that they make it possible to extract the light coming from the sources 21 with an angle of 90°, that is to say that they make it possible to illuminate the finger mainly perpendicular to the surface of the waveguide layer 17.
Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d’autres variantes apparaîtront à la personne du métier.Various embodiments and variants have been described. The person skilled in the art will understand that certain features of these various embodiments and variations could be combined, and other variations will occur to the person skilled in the art.
Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus.Finally, the practical implementation of the embodiments and variants described is within the abilities of those skilled in the art based on the functional indications given above.
Claims (18)
un dispositif (11) comportant un capteur d'images (13), dont la face supérieure est parallèle à la deuxième face (17s) de la couche guide d'onde (17), un filtre angulaire (15) et le guide d'onde selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 ;
une source lumineuse (21) ; et
une unité de traitement (18).Image acquisition system (10) comprising:
a device (11) comprising an image sensor (13), the upper face of which is parallel to the second face (17s) of the waveguide layer (17), an angular filter (15) and the waveguide wave according to any one of claims 1 to 13;
a light source (21); And
a processing unit (18).
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