DE-102024210637-A1 - Optisches System

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches System (50a), welches wenigstens eine erste Kameraeinheit (10), einen ersten LFI-Sensor (9) und ein Gehäuse (18) aufweist. Das Gehäuse (18) dient hierbei als gemeinsames Gehäuse, insbesondere zum Schutz vor einer äußeren Umgebung, für die erste Kameraeinheit (10) und den ersten LFI-Sensor (9).

Inventors

• Thomas Alexander Schlebusch
• Johannes Meyer

Assignees

• Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241106

Claims (14)

1. Optisches System (50a, 50b, 50c), aufweisend wenigstens - eine erste Kameraeinheit (10, 33), - einen ersten LFI-Sensor (9, 22a, 22b, 22c, 22d, 37a), und - ein Gehäuse (18, 45), dadurch gekennzeichnet , dass das Gehäuse (18, 45) als gemeinsames Gehäuse, insbesondere zum Schutz vor einer äußeren Umgebung, für die erste Kameraeinheit (10, 33) und den ersten LFI-Sensor (9, 22a, 22b, 22c, 22d, 37a) dient.
2. Optisches System (50a, 50b, 50c) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass das optische System (50a, 50b, 50c) zusätzlich ein Substrat (11, 12b, 43) aufweist, wobei die erste Kameraeinheit (10, 33), insbesondere ein Kamerachip (13) der ersten Kameraeinheit (10, 33), und der erste LFI-Sensor (9, 22a, 22b, 22c, 22d, 37a), insbesondere unmittelbar, benachbart zueinander auf dem Substrat (11, 12b, 43) angeordnet sind.
3. Optisches System (50a, 50b, 50c) gemäß Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die erste Kameraeinheit (10, 33), insbesondere der Kamerachip (13) der ersten Kameraeinheit (10, 33), einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist und an dem Substrat (11, 12b, 43) gebondet ist, wobei der erste LFI-Sensor (9, 22a, 22b, 22c, 22d, 37a) an einer ersten Ecke der ersten Kameraeinheit (10, 33) angeordnet ist.
4. Optisches System (50a, 50b, 50c) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet , dass das Gehäuse (18, 45) des optischen System (50a, 50b, 50c) ein, insbesondere gemeinsames, optisches Fenster (7) zum Leiten eines Umgebungslichts (21a) in Richtung der ersten Kameraeinheit (10, 33) und zum Leiten eines von dem ersten LFI-Sensor (9, 22a, 22b, 22c, 22d, 37a) ausgesendeten ersten Lichtstrahls (20a, 20c, 20d, 40) in eine Umgebung des optischen Systems (50a, 50b, 50c) aufweist.
5. Optisches System (50a, 50b, 50c) gemäß Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet , dass es sich bei dem optischen Fenster (7) um eine optische Linse handelt.
6. Optisches System (50a, 50b, 50c) gemäß Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet , dass die optische Linse ein erstes Segment (8a) und ein zweites Segment (8b) mit unterschiedlichen Brennweiten aufweist, wobei das erste Segment (8a) dem ersten LFI-Sensor (9, 22a, 22b, 22c, 22d, 37a) und das zweite Segment (8b) der ersten Kameraeinheit (10, 33) zugeordnet ist.
7. Optisches System (50a, 50b, 50c) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet , dass das optische System (50a, 50b, 50c) zusätzlich eine, insbesondere länglich geformte, Lichtführungseinheit (17), insbesondere in Form einer transparenten Lichtröhre, aufweist, wobei die Lichtführungseinheit (17) dazu ausgebildet ist, den von dem ersten LFI-Sensor (9, 22a, 22b, 22c, 22d, 37a) ausgesendeten ersten Lichtstrahl (20a, 20c, 20d, 40) einzukoppeln und den ersten Lichtstrahl (20a, 20c, 20d, 40) in eine Umgebung des optischen Systems (50a, 50b, 50c), insbesondere in eine Richtung eines Auges (1) eines Nutzers des optischen Systems (50a, 50b, 50c), auszukoppeln.
8. Optisches System (50a, 50b, 50c) gemäß Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet , dass die Lichtführungseinheit (17) dazu ausgebildet ist, den ersten Lichtstrahl (20a, 20c, 20d, 40) ringförmig in die Umgebung des optischen Systems (50a, 50b, 50c) auszukoppeln.
9. Optisches System (50a, 50b, 50c) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 , dadurch gekennzeichnet , dass das optische System (50a, 50b, 50c), insbesondere die erste Kameraeinheit (10, 33) und/oder der erste LFI-Sensor (9, 22a, 22b, 22c, 22d, 37a) des optischen Systems (50a, 50b, 50c), zur Erfassung einer Blickrichtung eines Nutzers des optischen Systems (50a, 50b, 50c) ausgebildet ist.
10. Optisches System (50a, 50b, 50c) gemäß Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet , dass der erste LFI-Sensor (9, 22a, 22b, 22c, 22d, 37a) dazu ausgebildet ist, in definierten Zeitabständen erste Lichtstrahlen (20a, 20c, 20d, 40) in Richtung eines Nutzerauges (1) auszusenden, wobei das optische System (50a, 50b, 50c) zusätzlich eine Steuereinheit (13, 44) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit der mittels des ersten LFI-Sensors (9, 22a, 22b, 22c, 22d, 37a) ausgesendeten ersten Lichtstrahlen (20a, 20b, 20c, 40) und von dem Nutzerauge (1) zurückreflektierten ersten Lichtstrahlen (20a, 20b, 20c, 40) eine Änderung eines Augenzustands des Nutzerauges (1), insbesondere einer Bewegung des Nutzerauges (1), zu detektieren, wobei die Steuereinheit (13, 44) zusätzlich dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit der detektierten Änderung des Augenzustands des Nutzerauges (1) ein erstes Steuersignal, insbesondere ein Steuersignal zum Anschalten der ersten Kameraeinheit (10,33), an die erste Kameraeinheit (10, 33) zu senden.
11. Optisches System (50a, 50b, 50c) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 , dadurch gekennzeichnet , dass das optische System (50a, 50b, 50c) zusätzlich einen Bandpassfilter (19) aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, lediglich Lichtstrahlen (21) in einem infraroten Wellenlängenbereich aus der Umgebung des optischen Systems (50a, 50b, 50c) in Richtung der ersten Kameraeinheit (10, 33) passieren zu lassen.
12. Optisches System (50a, 50b, 50c) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet , dass das optische System (50a, 50b, 50c) zusätzlich eine zweite Kameraeinheit (32) und einen zweiten LFI-Sensor (37b) aufweist, wobei das Gehäuse (18, 45) als gemeinsames Gehäuse, insbesondere zum Schutz vor der äußeren Umgebung, für die erste Kameraeinheit (10, 33), den ersten LFI-Sensor (9, 22a, 22b, 22c, 22d, 37a), die zweite Kameraeinheit (32) und den zweiten LFI-Sensor (37b) dient, wobei die erste Kameraeinheit (10, 33) und/oder der erste LFI-Sensor (9, 22a, 22b, 22c, 22d, 37a) dazu ausgebildet ist, das Nutzerauge (1) von einer ersten Position innerhalb des Gehäuses (18, 45) aus zu erfassen, und die zweite Kameraeinheit (32) und/oder der zweite LFI-Sensor (37b) dazu ausgebildet ist, das Nutzerauge (1) von einer zweiten Position innerhalb des Gehäuses (18, 45) aus zu erfassen.
13. Optisches System (50a, 50b, 50c) gemäß Anspruch 12 , dadurch gekennzeichnet , dass die Steuereinheit (13, 44) des optischen Systems (50a, 50b, 50c) dazu ausgebildet ist, aus den LFI-Signalen und/oder Kamerasignalen ein Stereobild des Nutzerauges (1) zu erzeugen.
14. Brille, insbesondere Datenbrille oder Virtual Reality Brille, mit einem optischen System (50a, 50b, 50c) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 .

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches System. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Brille mit dem optischen System. Stand der Technik Aus dem Dokument DE 10 2022 211 128 A1 ist eine hybride Eyetracking-Vorrichtung bekannt, die einen Kamerasensor und einen Laser-Feedback-Interferometer Sensor (LFI-Sensor) aufweist. Ausgehend davon ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein solches Sensormodul kompakter und platzsparender zu gestalten. Offenbarung der Erfindung Zur Lösung der Aufgabe wird ein optisches System gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Weiterhin wird eine Brille gemäß Anspruch 14 vorgeschlagen. Das optische System weist eine erste Kameraeinheit, einen ersten Laser-Feedback-Interferometer Sensor (LFI-Sensor) und ein Gehäuse auf. Das Gehäuse dient hierbei als gemeinsames Gehäuse für die erste Kameraeinheit und den ersten LFI-Sensor. Insbesondere dient das Gehäuse zum Schutz der ersten Kameraeinheit und des ersten LFI-Sensors vor einer äußeren Umgebung. Durch das gemeinsame Gehäuse kann das Sensormodul aus erster Kameraeinheit und erstem LFI-Sensor kompakter gestaltet werden und auch beim Packaging werden Kosten gespart. Vorzugsweise weist das optische System zusätzlich ein Substrat auf, auf dem die erste Kameraeinheit, insbesondere ein Kamerachip der ersten Kameraeinheit, und der erste LFI-Sensor, insbesondere unmittelbar, benachbart zueinander sind. Das Substrat ist insbesondere als ein Siliziumsubstrat ausgebildet. Alternativ ist das Substrat als eine Platine ausgebildet. Durch das gemeinsame Substrat kann auch wieder Platz gespart und zudem gemeinsame Elektronikkomponenten, insbesondere Kabel, einfach in das Gehäuse integriert werden. Bevorzugt bildet das Substrat eine Seite, insbesondere eine Unterseite, des Gehäuses des optischen Systems aus. Vorzugsweise weist die erste Kameraeinheit, insbesondere der Kamerachip der ersten Kameraeinheit, einen rechteckförmigen Querschnitt auf und ist an dem Substrat gebondet. Der erste LFI-Sensor ist hierbei an einer ersten Ecke der ersten Kameraeinheit angeordnet. An den Ecken des Kamerachips liegen keine Bonddrähte vor, sodass dort Platz zur möglichst nahen Anordnung des LFI-Sensors an dem Kamerachip vorliegt. Somit kann möglichst viel Platz gespart werden. Bevorzugt weist das Gehäuse des optischen System ein, insbesondere gemeinsames, optisches Fenster zum Leiten eines Umgebungslichts in Richtung der ersten Kameraeinheit und zum Leiten eines von dem ersten LFI-Sensor ausgesendeten ersten Lichtstrahls in eine, insbesondere äußere, Umgebung des optischen Systems auf. Vorzugsweise dient das optische Fenster auch dazu, den von einem Objekt, insbesondere einem Nutzerauge, zurückreflektierten ersten Lichtstrahl in Richtung des ersten LFI-Sensors zu leiten. Vorzugsweise handelt es sich bei dem optischen Fenster um eine optische Linse. Bevorzugt weist die optische Linse ein erstes und ein zweites Segment mit unterschiedlichen Brennweiten auf. Das erste Segment ist hierbei dem ersten LFI-Sensor und das zweite Segment der ersten Kameraeinheit zugeordnet. Somit können unterschiedliche Brennweiten des ersten LFI-Sensors und der ersten Kameraeinheit realisiert werden. Vorzugsweise weist das optische System zusätzlich eine, insbesondere länglich geformte, Lichtführungseinheit, insbesondere in Form einer transparenten Lichtröhre, auf. Die Lichtführungseinheit ist dazu ausgebildet, den von dem ersten LFI-Sensor ausgesendeten ersten Lichtstrahl einzukoppeln und den ersten Lichtstrahl in eine, insbesondere äußere, Umgebung des optischen Systems auszukoppeln. Insbesondere ist die Lichtführungseinheit dazu ausgebildet, den ersten Lichtstrahl in eine Richtung eines Auges eines Nutzers des optischen Systems auszukoppeln. Die Lichtführungseinheit bietet die Möglichkeit, den ersten Lichtstrahl gezielt, insbesondere punktförmig, zu formen. Bevorzugt ist die Lichtführungseinheit dazu ausgebildet, den ersten Lichtstrahl ringförmig in die Umgebung des optischen Systems auszukoppeln. So kann eine Art ringförmige Beleuchtung auf dem Nutzerauge abgebildet werden, die wiederum von der ersten Kameraeinheit erfasst werden kann. Die erfasste Verzerrung des Ringes kann beispielsweise wieder verwendet werden, um mittels eines Eyetracking Algorithmus auf die Orientierung des Auges bzw. die Blickrichtung zu schließen. Bevorzugt ist der erste LFI-Sensor dazu ausgebildet, in definierten Zeitabständen erste Lichtstrahlen in Richtung eines Nutzerauges auszusenden. Weiterhin weist das optische System zusätzlich eine Steuereinheit auf, welche dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit, der mittels des ersten LFI-Sensors ausgesendeten ersten Lichtstrahlen und von dem Nutzerauge zurückreflektierten, ersten Lichtstrahlen eine Änderung eines Augenzustands des Nutzerauges zu detektieren. Bei der Änderung des Augenzustands handelt es sich insbesondere um eine Bewegung des Nutzerauges. Die Steuereinheit ist weiterhin dazu ausgebildet, in Abhängigkeit der detektierten Änderung des Augenzustands des Nutzerauges e