Title:
Beleuchtungseinrichtung für Gestenerkennungsvorrichtung
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung (2) zur Detektion von dreidimensionalen Strukturen, insbesondere für eine Gestenerkennungsvorrichtung (1), sowie eine Gestenerkennungsvorrichtung (1) mit einer Beleuchtungseinrichtung (2). Um die Beleuchtungseinrichtung (2) möglichst kompakt aufbauen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Beleuchtungseinrichtung (2) ein Prisma (5) aufweist, durch das Beleuchtungslicht (L) zur Beleuchtung einer Geste zweimal hindurchtritt.





Inventors:
Piehler, Eberhard, Dr. (07778, Lehesten, DE)
Application Number:
DE102016108040A
Publication Date:
11/02/2017
Filing Date:
04/29/2016
Assignee:
SYPRO OPTICS GmbH, 07745 (DE)
International Classes:
G02B27/18; F21V5/02; G01B11/24; G02B26/10; G03B21/00; H04N1/028
Domestic Patent References:
DE102004015866A1N/A2005-10-20
DE10317828B3N/A2004-09-16
Foreign References:
201201402432012-06-07
WO2006021205A12006-03-02
Attorney, Agent or Firm:
Gulde & Partner Patent- und Rechtsanwaltskanzlei mbB, 10179, Berlin, DE
Claims:
1. Beleuchtungseinrichtung (2) zur Detektion von dreidimensionalen Strukturen, insbesondere für eine Gestenerkennungsvorrichtung (1), zur Abtastung eines Objektes (9) mit Beleuchtungslicht (L), wobei die Beleuchtungseinrichtung (2) ein kippbar gelagertes Reflexionselement (4) und eine erste optischen Baugruppe (3) zur Beleuchtung des Reflexionselements (4) mit Beleuchtungslicht (L) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (2) ein Prisma (5) aufweist, wobei das Prisma (5) entlang eines Beleuchtungslichtpfades (P), entlang dessen sich das Beleuchtungslicht (L) von der ersten optischen Baugruppe (3) zum Reflexionselement (4) erstreckt, zwischen der ersten optischen Baugruppe (3) und dem Reflexionselement (4) angeordnet ist, und wobei das Prisma (5) so ausgebildet ist, dass das Beleuchtungslicht (L) auf seinem Weg zum Reflexionselement (4) hin und vom Reflexionselement (4) weg zweimal durch das Prisma (5) hindurch tritt.

2. Beleuchtungseinrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prisma (5) eine der ersten optischen Baugruppe (3) entlang des Beleuchtungslichtpfades (P) zugewandte Eintrittsfläche (14), eine dem Reflexionselement (4) entlang des Beleuchtungslichtpfades (P) zugewandte Grundfläche (15), und eine von der ersten optischen Baugruppe (3) und dem Reflexionselement (4) entlang des Beleuchtungslichtpfades (P) abgewandte Austrittsfläche (16) aufweist, wobei die Eintrittsfläche (14) zu einem die Eintrittsfläche (14) treffenden Abschnitt (P1) des Beleuchtungslichtpfades (P) so verkippt angeordnet ist, dass das Beleuchtungslicht (L) durch die Eintrittsfläche (14) in das Prisma (5) eintritt.

3. Beleuchtungseinrichtung (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (B) zwischen der Eintrittsfläche (14) und der Grundfläche (15) so dimensioniert ist, dass durch die Eintrittsfläche (14) auf die Grundfläche (15) geleitetes Beleuchtungslicht (L) an der Grundfläche (15) totalreflektiert wird.

4. Beleuchtungseinrichtung (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (B) zwischen der Eintrittsfläche (14) und der Grundfläche (15) weniger als 40 Grad beträgt.

5. Beleuchtungseinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (D) zwischen der Grundfläche (15) und der Austrittsfläche (16) so dimensioniert ist, dass von der Grundfläche (15) totalreflektiertes Beleuchtungslicht (L) an der Austrittsfläche (16) totalreflektiert wird.

6. Beleuchtungseinrichtung (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (D) zwischen der Grundfläche (15) und der Austrittsfläche (16) so dimensioniert ist, dass von der Austrittsfläche (16) total reflektiertes Beleuchtungslicht (L) durch die Grundfläche (15) hindurchtritt und auf das Reflexionselement (4) trifft.

7. Beleuchtungseinrichtung (2) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (D) zwischen der Grundfläche (15) und der Austrittsfläche (16) weniger als 40 Grad beträgt.

8. Beleuchtungseinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mögliche Kippwinkel (E, F, G) des Reflexionselementes (4) zum auf die Eintrittsfläche (14) treffenden Abschnitt (P1) des Beleuchtungslichtpfades (P), zur Grundfläche (15) oder zur Austrittsfläche (16) so dimensioniert sind, dass vom Reflexionselement (4) reflektiertes Beleuchtungslicht (L) durch die Grundfläche (15) und durch die Austrittsfläche (16) hindurch tritt.

9. Beleuchtungseinrichtung (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass entgegengesetzte maximal und minimal mögliche Kippwinkel (H, I) des Reflexionselementes (4) so bemessen sind, dass vom Reflexionselement (4), wenn es im maximal möglichen Kippwinkel (H) angeordnet ist, reflektiertes Beleuchtungslicht (L) in einer anderen Richtung durch die Austrittsfläche (16) tritt, als vom Reflexionselement (4) reflektiertes Beleuchtungslicht (L), wenn das Reflexionselement (4) im minimal möglichen Kippwinkel (I) angeordnet ist.

10. Beleuchtungseinrichtung (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (2) eine zweite optische Baugruppe (18) aufweist, wobei die zweite optische Baugruppe (18) ein weiteres Prisma (17) aufweist, wobei das weitere Prisma (17) an der Austrittsfläche (18) direkt oder durch einen Luftspalt von der der Austrittsfläche (18) getrennt anliegt und ausgebildet ist, vom in den maximal und minimal möglichen Kippwinkeln (H, I) angeordneten Reflexionselement (4) reflektiertes Beleuchtungslicht (L) mit einer größeren Divergenz abzugeben als die Austrittsfläche (16).

11. Gestenerkennungsvorrichtung (1) zur optischen Erkennung von Gesten, mit einer Beleuchtungseinrichtung (2), einer Beleuchtungslichtquelle (6), von der sich ein Beleuchtungslichtpfad (P) zur Beleuchtungseinrichtung (2) erstreckt, und mit einem Sensor (10) zum Empfang von beim Durchführen einer Geste von einem die Geste in einem Erfassungsbereich (8) der Gestenerkennungsvorrichtung (1) durchführenden Objekt (9) reflektiertem Beleuchtungslicht (L), dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (2) die Beleuchtungseinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ist.

12. Gestenerkennungsvorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der optischen Baugruppe (3) und dem Prisma (5) eine Einheit (21) zur Strahlteilung mit einem Polarisationsstrahlteiler (7) und einer λ/4-Platte befindet, und das vom Erfassungsbereich (8) zurückkommende Licht durch die Einheit (21) zum Sensor (10) geleitet wird.

Description:

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung zur Detektion von dreidimensionalen Strukturen, insbesondere für eine Gestenerkennungsvorrichtung, zur Abtastung eines Objektes mit Beleuchtungslicht, wobei die Beleuchtungseinrichtung ein kippbar gelagertes Reflexionselement und eine erste optische Baugruppe zur Beleuchtung des Reflexionselementes mit Beleuchtungslicht aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Gestenerkennungsvorrichtung zur optischen Erkennung von Gesten, mit einer Beleuchtungseinrichtung, einer Beleuchtungslichtquelle, von der sich ein Beleuchtungslichtpfad zur Beleuchtungseinrichtung erstreckt, und mit einem Sensor zum Empfangen von beim Durchführen einer Geste von einem die Geste in einem Erfassungsbereich der Gestenerkennungsvorrichtung durchführenden Objekt reflektiertem Beleuchtungslicht.

Beleuchtungseinrichtung und Gestenerkennungsvorrichtungen mit solchen Beleuchtungseinrichtungen sind allgemein bekannt. Beispielsweise werden optische Gestenerkennungsvorrichtungen in von deren Nutzern bedienbaren Geräten, zum Beispiel mobile Geräte, beispielsweise Mobiltelefone oder Smartphones, Tablet-Computer oder Laptop- beziehungsweise Notebook-Computer, verwendet, um diese Geräte mithilfe von Gesten bedienen zu können. Ferner können Gestenerkennungsvorrichtungen zur optischen Erkennung von Gesten auch in einem Fernseher oder einem Kraftfahrzeug vorgesehen sein, um einem Nutzer des Fernsehers oder einem Insassen und beispielsweise dem Fahrer des Kraftfahrzeuges die Bedienung des Fernsehers oder des Kraftfahrzeuges mittels Gesten zu ermöglichen.

Gestenerkennung ist die automatische Erkennung von mit einem Objekt ausgeführten Gesten. Das Objekt kann beispielsweise die Hand eines Menschen sein. Im Prinzip kann jede Körperhaltung und Körperbewegung eine Geste darstellen. Wird beispielsweise die Hand und etwa mindestens ein Finger der Hand in einer bestimmten Richtung bewegt, so kann dies eine Geste darstellen, die zu einer Steuerung eines Gerätes führen kann. Beispielsweise kann ein Hin- und Herbewegen eines Fingers einem Blättern von Bildschirminhalten entsprechen. Gesten können dabei statisch oder dynamisch, also mit oder ohne Bewegung, durchgeführt werden. Zur optischen Erkennung der Geste weist die Gestenerkennungsvorrichtung den Sensor auf, der beispielsweise ein CCD Sensor einer Kamera sein kann. Um das Objekt mit dem Beleuchtungslicht abtasten zu können, weist die Gestenerkennungsvorrichtung die Beleuchtungseinrichtung auf, welche das Objekt, beispielsweise die Hand, mit Beleuchtungslicht abtastet. Eine Abtastung mit Beleuchtungslicht bedeutet, dass das Beleuchtungslicht beispielsweise in einer vorgegebenen Richtung über das Objekt geführt wird. Das vom Objekt reflektierte Beleuchtungslicht wird zum Sensor geleitet, der ein Sensorsignal erzeugt und beispielsweise an eine Recheneinheit ausgibt. Basierend auf dem Sensorsignal wird die Geste in der Recheneinheit erkannt und es kann eine Aktion ausgeführt werden. Die Recheneinheit kann ein Prozessor eines mobilen Gerätes oder beispielsweise eines Steuergerätes für ein Kraftfahrzeug sein.

Alternativ zu Gesten zur Steuerung von Geräten können auch andere Gesten, beispielsweise mit der Hand ausgeführte Gebärdensprache, erkannt werden.

Um eine durch das Verkippen des Reflexionselementes hervorgerufene Verzeichnung des zum Objekt reflektierten Beleuchtungslichtes möglichst gering zu halten oder zu vermeiden, ist eine Neutrallage des Reflexionselementes, um die das Reflexionselement herum kippbar gelagert ist, unter einem Winkel von 45 Grad zum Beleuchtungslichtpfad zwischen der ersten optischen Baugruppe und dem Reflexionselement ausgerichtet. Bei einer solchen Ausrichtung benötigt die Beleuchtungseinrichtung jedoch viel Bauraum. Bauraum ist insbesondere bei Telefonen und mobilen Computern, aber auch bei Kraftfahrzeugen, begrenzt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungseinrichtung für eine Gestenerkennungsvorrichtung und eine Gestenerkennungsvorrichtung mit einer Beleuchtungseinrichtung bereitzustellen, wobei die Beleuchtungseinrichtung kompakt aufgebaut ist und ein die Geste ausführendes Objekt mit geringer Verzeichnung beleuchtet.

Für die eingangs genannte Beleuchtungseinrichtung ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Beleuchtungseinrichtung ein Prisma aufweist, wobei das Prisma entlang des Beleuchtungslichtpfades, entlang dessen sich das Beleuchtungslicht von der ersten optischen Baugruppe zum Reflexionselement erstreckt, zwischen der ersten optischen Baugruppe und dem Reflexionselement angeordnet ist, und wobei das Prisma so ausgebildet ist, dass das Beleuchtungslicht auf seinem Weg zum Reflexionselement hin und vom Reflexionselement weg zweimal durch das Prisma hindurch tritt. Für die eingangs genannte Gestenerkennungsvorrichtung ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Beleuchtungseinrichtung eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung ist.

Durch das Prisma kann der Einfallswinkel am Reflexionselement in der Neutrallage reduziert werden, was zu einer Reduzierung der Verzeichnung und einer gleichmäßigeren Ausleuchtung führt. Ferner kann durch das Prisma die Neutrallage des Reflexionselementes auch bei Winkeln zum Beleuchtungslichtpfad zwischen der ersten optischen Baugruppe und dem Prisma von weniger als 45 Grad und beispielsweise sogar weniger als 30 Grad zu einer ausreichend gleichmäßigen Beleuchtung des Objektes mit Beleuchtungslicht führt.

Die erfindungsgemäße Lösung kann durch verschiedene, jeweils für sich vorteilhafte und, sofern nicht anders ausgeführt, beliebig miteinander kombinierbare Ausgestaltungen weiter verbessert werden. Auf diese Ausgestaltungsformen und die mit ihnen verbundenen Vorteile ist im Folgenden eingegangen.

So kann das Prisma eine der ersten optischen Baugruppe entlang des Beleuchtungslichtpfades zugewandte Eintrittsfläche, eine dem Reflexionselement entlang des Beleuchtungslichtpfades zugewandte Grundfläche, und eine von der ersten optischen Baugruppe und dem Reflexionselement entlang des Beleuchtungslichtpfades abgewandte Austrittsfläche aufweisen. Der Beleuchtungslichtpfad erstreckt sich dabei von der ersten optischen Baugruppe durch die Eintrittsfläche und die Grundfläche zum Reflexionselement, und vom Reflexionselement durch die Grundfläche und durch die Austrittsfläche. Die Eintrittsfläche kann zu einem die Eintrittsfläche treffenden Abschnitt des Beleuchtungslichtpfades so verkippt angeordnet sein, dass das Beleuchtungslicht durch die Eintrittsfläche in das Prisma eintritt. Beispielsweise kann die Eintrittsfläche zu dem die Eintrittsfläche treffenden Abschnitt des Beleuchtungslichtpfades um einen Winkel von weniger als 30 Grad verkippt angeordnet sein. Folglich kann der die Eintrittsfläche treffende Abschnitt des Beleuchtungslichtpfades um einen Winkel von 30 Grad, 40 Grad oder sogar mehr als 60 Grad zur Flächennormalen der Eintrittsfläche verkippt angeordnet sein.

Der Winkel zwischen der Eintrittsfläche und der Grundfläche kann so dimensioniert sein, dass durch die Eintrittsfläche auf die Grundfläche geleitetes Beleuchtungslicht an der Grundfläche total reflektiert wird. Durch die Totalreflexion kann das Licht verlustfrei umgelenkt werden und durch eine weitere Reflexion im Prisma in Richtung Reflexionselement gerichtet werden.

Beispielsweise kann der Winkel zwischen der Eintrittsfläche und der Grundfläche weniger als 40 Grad betragen.

Der Winkel zwischen der Grundfläche und der Austrittsfläche kann so dimensioniert sein, dass von der Grundfläche total reflektiertes Beleuchtungslicht an der Austrittsfläche total reflektiert wird.

Der Winkel zwischen der Grundfläche und der Austrittsfläche kann so dimensioniert sein, dass von der Austrittsfläche total reflektiertes Beleuchtungslicht durch die Grundfläche hindurch tritt und auf das Reflexionselement trifft.

Beispielsweise kann der Winkel zwischen der Grundfläche und der Austrittsfläche weniger als 40 Grad, insbesondere auch weniger als 20 Grad betragen.

Die Neutrallage des Reflexionselementes zum Beleuchtungslichtpfad zwischen der ersten optischen Baugruppe und dem Prisma kann kleiner als 45 Grad sein und beispielsweise 40 Grad, 30 Grad oder sogar 20 Grad und beispielhaft 25 Grad betragen.

Mögliche Kippwinkel des Reflexionselementes zum auf die Eintrittsfläche treffenden Abschnitt des Beleuchtungslichtpfades, zur Grundfläche oder zur Austrittsfläche können so dimensioniert sein, dass vom Reflexionselement reflektiertes Beleuchtungslicht durch die Grundfläche und durch die Austrittsfläche hindurch tritt. Für die Anwendung sind Winkelbereiche (Sichtfeld, field of view) von 60 mal 40 Grad oder 80 mal 60 Grad oder sogar noch größer von Interesse. Für das Reflexionselement bedeutet dies in jeder Achse einen Kippwinkelbereich von der Hälfte des zu beleuchtenden Feldes.

Entgegengesetzte maximal mögliche Kippwinkel des Reflexionselementes können so bemessen sein, dass vom Reflexionselement, wenn es in einem der maximal möglichen Kippwinkel angeordnet ist, reflektiertes Beleuchtungslicht in einer anderen Richtung durch die Austrittsfläche tritt, als vom Reflexionselement reflektiertes Beleuchtungslicht, wenn das Reflexionselement im anderen der maximal möglichen Kippwinkel angeordnet ist.

Die Beleuchtungseinrichtung kann eine zweite optische Baugruppe aufweisen, wobei die zweite optische Baugruppe das Prisma und ein weiteres Prisma aufweist. Das weitere Prisma kann an der Austrittsfläche anliegen und ausgebildet sein, vom in den maximal möglichen Kippwinkeln angeordneten Reflexionselement reflektiertes Beleuchtungslicht mit einer größeren Divergenz abzugeben, als die Austrittsfläche. Ferner ermöglicht das weitere Prisma die Generierung einer gleichmäßigen Winkelgeschwindigkeit des abtastenden Beleuchtungslichtes, wenn das Beleuchtungslicht die Beleuchtungseinrichtung verlässt. Gleichmäßig bedeutet dabei in Relation zur Verkippung des Reflexionselementes und in Symmetrie zur Neutralstellung des Reflexionselementes. Bevorzugt ist die Verwendung einer Platte (als Kombination der beiden Prismen), wobei die Platte senkrecht zum ausgesendeten Beleuchtungslicht in der Neutralstellung stehen kann. Der Winkelbereich zwischen der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche des weiteren Prismas ist aus der Bedingung – Gesamtwirkung der beiden Prismen etwa analog Platte – ableitbar, also analog Grundfläche und Austrittsfläche des ersten Prismas.

Maximal mögliche Kippwinkel des Reflexionselementes sind solche Kippwinkel, bei denen das vom Reflexionselement reflektierte Beleuchtungslicht durch die Austrittsfläche des Prismas und/oder durch eine Austrittsfläche des weiteren Prismas hindurch tritt. Durch die Verwendung der Totalreflexion als Wirkprinzip innerhalb des ersten Prismas bei der Beleuchtung des Reflexionselementes ist es möglich, das Beleuchtungslicht des Reflexionselementes und das vom Reflexionselement zurückkommende Licht im optischen Weg auf einer Fläche zu trennen, an der die Strahlengänge noch nicht räumlich getrennt sind.

Entlang des Beleuchtungslichtpfades hinter der Austrittsfläche des Prismas beziehungsweise hinter der Austrittsfläche des weiteren Prismas kann ein Strahlteiler oder ein teildurchlässiger Spiegel angeordnet sein, der das Beleuchtungslicht in einen Bereich, in dem Gesten eines Objektes von der Gestenerkennungsvorrichtung erkannt werden können, leitet. Vom Objekt reflektiertes Beleuchtungslicht wird durch den Strahlteiler oder den teildurchlässigen Spiegel zum Sensor geleitet.

Zwischen der optischen Baugruppe und dem Prisma kann eine Einheit zur Strahlteilung mit einem Polarisationsstrahlteiler und einer λ/4-Platte angeordnet sein, wobei das vom Erfassungsbereich zurückkommende Licht durch die Einheit, zum Beispiel durch den Polarisationsstrahlteiler und eventuell weitere optische Elemente, auf den Sensor geleitet wird.

Beispielsweise ist eine derartige Beleuchtungseinrichtung geeignet, auch eine sehr kompakte Empfangseinheit zu integrieren, wobei die Empfangseinheit die genannte Einheit mit einem Polarisationsstrahlteiler und einer λ/4-Platte und den Sensor aufweist. Dafür kann im Bereich zwischen der optischen Baugruppe, welche beispielsweise das Licht der Lichtquelle kollimiert, und dem Prisma die Einheit zur Strahlteilung eingebracht sein. Die Lichtquelle ist bevorzugt eine Laserdiode und strahlt somit polarisiertes Licht ab. Ist nun zwischen der optischen Baugruppe und dem Prisma die Einheit, zum Beispiel der Polarisationsstrahlteiler und das Element zur Drehung der Polarisation (beispielsweise eine λ/4–Platte) eingebracht, so wird das ausgesendete Licht und das zurückkommende Licht getrennt und das zurückkommende Licht auf den Sensor geleitet. Wahlweise kann man zwischen dem Polarisationsstrahlteiler und den Sensor noch ein Element zur Kollimation des Lichtes einbringen.

Der Vorteil einer solchen Beleuchtungseinrichtung liegt in der erreichbaren extremen Kompaktheit, da das zurückkommende Licht wieder über das scannende Reflexionselement geleitet wird und somit über die Laufzeit eine Detektion des Ortes möglich ist. Da der optische Pfad für den Sensor über das scannende Reflexionselement verläuft, wird das Empfangssignal nur aus einer kleinen Umgebung des Sendeortes aufgenommen und man hat ein gutes Signal-Rauch-Verhältnis. Mit dieser Lösung entfällt die Notwendigkeit für ein aufwendiges Objektiv. Bevorzugt kann man zwischen der optischen Baugruppe und dem Strahlteiler noch einen Analysator einbringen, um den Polarisationsgrad des gesendeten Lichtes zu verbessern.

Bei dieser Art des Empfängers kann der Strahlteiler entfallen oder durch eine Abdeckplatte ersetzt sein. Eine andere Variante ist die Platzierung eines Empfängers neben der Sendeeinheit. Da die Bauhöhe des Moduls in der praktischen Umsetzung höchsten Anforderungen unterliegt (etwa wenn die Beleuchtungseinrichtung für ein Mobiltelefon oder einen mobilen Computer, etwa ein Smartphone oder ein Tablett-PC, verwendet werden soll) ist der in der dargestellten Variante vorhandene Strahlteiler 7 nicht zwingend notwendig.

Im Folgenden ist die Erfindung beispielhaft anhand einer Ausführungsform in Bezug auf die Zeichnung erläutert. Die unterschiedlichen Merkmale der Ausführungsform können dabei unabhängig voneinander kombiniert werden, wie es bei den einzelnen vorteilhaften Ausgestaltungen bereits dargelegt wurde.

Es zeigt:

1: Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Gestenerkennungsvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Gestenerkennungsvorrichtung 1 schematisch in einer geschnittenen Seitenansicht. Die Gestenerkennungsvorrichtung 1 weist eine Beleuchtungseinrichtung 2 mit einer ersten optischen Baugruppe 3, einem kippbaren Reflexionselement 4 und einem Prisma 5 auf. Ferner weist die Gestenerkennungsvorrichtung 1 eine Lichtquelle 6 zur Erzeugung von Beleuchtungslicht L, und einen Strahlteiler 7 auf. Der Strahlteiler 7 leitet das Beleuchtungslicht L in einen Erfassungsbereich 8. Erzeugt ein Objekt 9 im Erfassungsbereich 8 eine Geste, so kann die Gestenerkennungsvorrichtung 1 diese Geste erfassen. Vom im Erfassungsbereich 8 angeordneten Objekt 9 reflektiertes Beleuchtungslicht wird vom Strahlteiler 7 zu einem Sensor 10, zum Beispiel ein CCD oder eine Kamera, geleitet. Über einen Signalausgang 11 kann der Sensor 10 im Betrieb ein Sensorsignal ausgeben, das repräsentativ für die mit dem Objekt 9 durchgeführte Geste ist. Im Betrieb der Gestenerkennungsvorrichtung 1 gibt der Sensor 10 das Sensorsignal über den Signalausgang 11 beispielsweise an eine Recheneinrichtung 12 aus, in der anhand des Sensorsignals ermittelt wird, welche Geste das Objekt 9 ausgeführt hat. Die Recheneinrichtung 12 kann Teil der Gestenerkennungsvorrichtung 1 sein. Alternativ kann die Recheneinrichtung 12 Teil einer anderen Vorrichtung und beispielsweise eines Mobiltelefons, eines Computers, eines Fernsehers oder eines Steuergerätes für ein Kraftfahrzeug sein.

Die erste optische Baugruppe 3 ist der Lichtquelle 6 nachgeschaltet und kann beispielsweise einen Kollimator zur Erzeugung eines parallelen Strahlverlaufs von mit der Lichtquelle 6 erzeugten Beleuchtungslichtes L aufweisen. Das von der ersten optischen Baugruppe 3 abgegebene Beleuchtungslicht L ist durch drei parallel zueinander ausgerichtete und sich von der ersten optischen Baugruppe 3 zum Prisma 5 erstreckende Linien dargestellt. Parallel zu diesen Linien verläuft der sich von der ersten optischen Baugruppe 3 zum Prisma 5 erstreckende Abschnitt P1 des Beleuchtungslichtpfades P. Eine gestrichelte Linie 13 verläuft parallel zum Beleuchtungslichtpfad P zwischen der ersten optischen Baugruppe 3 und dem Prisma 5 und ist zum Anzeichnen von Winkeln versetzt zum Beleuchtungslichtpfad P angeordnet dargestellt.

Das Prisma 5 weist eine Eintrittsfläche 14 auf, die der ersten optischen Baugruppe 3 entlang des Abschnittes P1 zugewandt ist. Ferner weist das Prisma 5 eine Grundfläche 15 auf, die entlang eines Abschnittes P2 des Beleuchtungslichtpfades P, der sich vom Prisma 5 zum Reflexionselement 4 erstreckt, dem Reflexionselement 4 zugewandt ist. Ferner weist das Prisma 5 eine Austrittsfläche 16 auf, die von der Eintrittsfläche 14 und der Grundfläche 15 weg weist. Die Austrittsfläche 16 kann entlang des zweiten Beleuchtungslichtpfadabschnittes P2 weg von dem kippbaren Reflexionselement 4 weisen. Beispielsweise weist die Austrittsfläche 16 entlang eines dritten Beleuchtungslichtpfadabschnittes P3, der sich vom Prisma 5 zum Strahlteiler 7 erstreckt, zum Strahlteiler 7.

Die Eintrittsfläche 14 kann zu dem die Eintrittsfläche 14 treffenden Abschnitt P1 des Beleuchtungslichtpfades P so verkippt angeordnet sein, dass das Beleuchtungslicht L durch die Eintrittsfläche 14 in das Prisma 5 eintritt. Beispielsweise ist die Eintrittsfläche 14 zum Abschnitt P1 um einen Winkel A von weniger als 30 Grad verkippt angeordnet. Ein Winkel A‘ zwischen dem Abschnitt P1 und der Flächennormalen N berechnet sich also zu 90 Grad minus dem Winkel A, sodass der Winkel A‘ beispielsweise 30 Grad, bis zu 40 Grad oder sogar bis zu 60 Grad betragen kann.

Der Winkel B zwischen der Eintrittsfläche 14 und der Grundfläche 15 kann so dimensioniert sein, dass durch die Eintrittsfläche 14 hindurch tretendes Beleuchtungslicht L, nachdem es unter dem Winkel A auf die Eintrittsfläche 14 getroffen ist, auf die Grundfläche 15 geleitet und auf die Grundfläche 15 geleitetes Beleuchtungslicht L an der Grundfläche 15 total reflektiert wird. Der Winkel B kann weniger als 60 Grad oder sogar weniger als 30 Grad betragen.

Der Winkel C zwischen der Grundfläche 15 und dem Abschnitt P1 des Beleuchtungslichtpfades P beziehungsweise der gestrichelten Linie 13 kann in einem Bereich zwischen 0 Grad und 30 Grad liegen.

Ferner kann der Winkel D zwischen der Grundfläche 15 und der Austrittsfläche 16 so dimensioniert sein, dass von der Grundfläche 15 total reflektiertes Beleuchtungslicht L an der Austrittsfläche 16 total reflektiert wird. Ferner kann der Winkel D so dimensioniert sein, dass von der Austrittsfläche 16 total reflektiertes Beleuchtungslicht L durch die Grundfläche 15 hindurch tritt und auf das Reflexionselement 4 trifft.

Damit das Beleuchtungslicht L an der Fläche 16 total reflektiert wird, kann zwischen den Prismen 5 und 17 an der Fläche 16 ein Luftspalt vorhanden sein.

Beispielsweise beträgt der Winkel D zwischen der Grundfläche 15 und der Austrittsfläche 16 weniger als 40 Grad und insbesondere weniger als 20 Grad.

Das kippbare Reflexionselement 4 ist mit einer durchgezogenen Linie in seiner Neutrallage beziehungsweise -position N dargestellt. In seiner Neutrallage N kann der Winkel E zwischen dem Reflexionselement 4 und der gestrichelten Linie 13 kleiner als 45 Grad sein und beispielsweise zwischen 20 Grad und 40 Grad liegen. Beispielsweise beträgt der Winkel E 35 Grad oder sogar nur 25 Grad.

Der Winkel F zwischen dem Reflexionselement 4 in seiner Neutrallage N und der Grundfläche 15 des Prismas 5 ergibt sich aus den Winkeln C und E. Der Winkel G zwischen dem Reflexionselement 4 in seiner Neutrallage N und der Austrittsfläche 16 ergibt sich unter Berücksichtigung der Winkel C, E und D.

Ferner deutet die Figur die maximal verkippte Lage M und die minimal verkippte Lage m des kippbaren Reflexionselementes 4 durch gestrichelte beziehungsweise strichpunktierte Linien an. Der Winkel der maximal verkippten Lage M des Reflexionselementes 4 zur Neutrallage N ist mit dem Bezugszeichen H und der Winkel der minimal verkippten Lage m des Reflexionselementes 4 ist mit dem Bezugszeichen I versehen. Die Neutrallage N kann also mittig oder außermittig zwischen den maximal und minimal verkippten Lagen M, m angeordnet sein.

Das Beleuchtungslicht L ist bis zum Auftreffen auf das Reflexionselement 4 mit durchgezogenen Linien dargestellt. Nach der Reflexion am Reflexionselement 4 ist das Beleuchtungslicht L weiterhin als durchgezogene Linien dargestellt, wenn das Reflexionselement 4 in seiner Neutrallage N dargestellt ist. Ist das Reflexionselement 4 in seiner maximal verkippten Lage M dargestellt, so ist nicht nur das Reflexionselement 4, sondern auch das reflektierte Beleuchtungslicht L strichpunktiert dargestellt. Bei einem in seiner minimal verkippten Lage m verkippten Reflexionselement 4 sind das Reflexionselement 4 und das reflektierte Beleuchtungslicht L gestrichelt dargestellt.

Der maximale Kippwinkel H und der minimale Kippwinkel I können als maximal mögliche Kippwinkel des Reflexionselementes 4 bezeichnet sein.

Winkel in einem geschlossenen Intervall mit dem maximalen und dem minimalen Kippwinkel H, I des Reflexionselementes 4 zu dessen Neutrallage N als Endwerte können so bemessen sein, dass vom Reflexionselement 4 reflektiertes Beleuchtungslicht L durch die Grundfläche 15 und durch die Austrittsfläche 16 hindurch tritt. Ferner können die Kippwinkel des Reflexionselementes 4 zum auf die Eintrittsfläche 14 treffenden Abschnitt des Beleuchtungslichtpfades P1, zur Grundfläche 15 und/oder zur Austrittsfläche 16 so dimensioniert sein, dass vom Reflexionselement 4 reflektiertes Beleuchtungslicht L durch die Grundfläche 15 und durch die Austrittsfläche 16 hindurch tritt.

Die entgegengesetzt maximal möglichen Kippwinkel H, I des Reflexionselementes 4 können so bemessen sein, dass vom Reflexionselement 4, wenn es in einem der maximal möglichen Kippwinkel H, I angeordnet ist, reflektiertes Beleuchtungslicht L in einer anderen Richtung durch die Austrittsfläche 16 tritt, als vom Reflexionselement 4 reflektiertes Beleuchtungslicht, wenn das Reflexionselement 4 im anderen der maximal möglichen Kippwinkel I, H angeordnet ist.

Die Beleuchtungseinrichtung 2 kann ein weiteres Prisma 17 aufweisen, das zusammen mit dem Prisma 5 eine zweite optische Baugruppe 18 ausbilden kann. Das weitere Prisma 17 kann an der Austrittsfläche 16 flächig beziehungsweise bündig anliegen oder mit einem Luftspalt zu der Austrittsfläche 16 angeordnet und ausgebildet sein, vom in den maximal möglichen Kippwinkeln H, I angeordneten Reflexionselement 4 reflektiertes Beleuchtungslicht L mit einer größeren Divergenz abzugeben als die Austrittsfläche 16. Insbesondere kann das weitere Prisma 17 eine Grundfläche 19 aufweisen, die an der Austrittsfläche 16 anliegt. Durch die Grundfläche 19 tritt reflektiertes Beleuchtungslicht L in das weitere Prisma 17 ein. Das weitere Prisma 17 kann so bemessen sein, dass das reflektierte und durch die Grundfläche 19 in das weitere Prisma 17 eingetretene Beleuchtungslicht L ohne eine Reflexion an einer der Flächen des weiteren Prismas 17 reflektiert zu werden durch eine der Grundfläche 19 gegenüberliegende Austrittsfläche 20 des weiteren Prisma 17 austritt. Die Grundfläche 19 und die Austrittsfläche 20 sind unter einem Winkel J zueinander angeordnet. Der Winkel J kann analog zum Winkel D in einem Bereich von 10 bis 40 Grad liegen.

Entlang des Abschnitts P3 des Beleuchtungslichtpfades P kann auf die Austrittsfläche 20 der Strahlteiler 7 folgen.

Beispielsweise wenn das Reflexionselement 4 in seiner Neutrallage N angeordnet ist, kann das Beleuchtungslicht L senkrecht zur Austrittsfläche 20 oder zur Linie 13 aus dieser austreten und die Richtung des Abschnitts P3 des Beleuchtungslichtpfades P definieren.

Der maximale Kippwinkel H und der minimale Kippwinkel I können betragsweise gleich groß sein und unterschiedliche Vorzeichen aufweisen. Alternativ können die beiden Kippwinkel H, I unterschiedliche Beträge aufweisen sowie unterschiedliche oder gleiche Vorzeichen besitzen. Der maximale und der minimale Kippwinkel können betragsweise im Bereich von bis zu 10 Grad, bis zu 20 Grad oder sogar bis zu 30 Grad oder größer sein. Es würden sich dann Strahlablenkungen am Reflexionselement von beispielsweise 20 Grad, 40 Grad oder sogar 60 Grad ergeben, was dann in Abhängigkeit von der Gestaltung der Beleuchtungseinheit 2 einen Feldwinkel für die Beleuchtung von 40, 80 oder sogar 120 Grad entspräche.

Beispielsweise ist die Beleuchtungseinrichtung geeignet, auch eine sehr kompakte Empfangseinheit zu integrieren. Dafür kann im Bereich zwischen der optischen Baugruppe 3, welche das Licht der Lichtquelle 6 kollimiert, und dem Prisma 5 eine Einheit 21 zur Strahlteilung eingebracht sein. Die Lichtquelle 6 ist bevorzugt eine Laserdiode und strahlt somit polarisiertes Licht ab. Bringt man nun zwischen der optischen Baugruppe 3 und dem Prisma 5 die Einheit 21, zum Beispiel einen Polarisationsstrahlteiler und ein Element zur Drehung der Polarisation (beispielsweise eine λ/4-Platte) ein, so kann man das ausgesendete Licht und das zurückkommende Licht trennen und das zurückkommende Licht auf den Sensor 10 leiten. Wahlweise kann man zwischen dem Polarisationsstrahlteiler und den Sensor 10 noch ein Element zur Kollimation des Lichtes einbringen.

Der Vorteil einer solchen Beleuchtungseinrichtung liegt in der erreichbaren extremen Kompaktheit, da das zurückkommende Licht wieder über das scannende Reflexionselement 4 geleitet wird und somit über die Laufzeit eine Detektion des Ortes möglich ist. Da der optische Pfad für den Sensor 10 über das scannende Reflexionselement 4 verläuft, wird das Empfangssignal nur aus einer kleinen Umgebung des Sendeortes aufgenommen und man hat ein gutes Signal-Rauch-Verhältnis. Mit dieser Lösung entfällt die Notwendigkeit für ein aufwendiges Objektiv. Bevorzugt kann man zwischen der optischen Baugruppe 3 und dem Strahlteiler noch einen Analysator einbringen, um den Polarisationsgrad des gesendeten Lichtes zu verbessern.

Bei dieser Art des Empfängers kann der Strahlteiler 7 entfallen oder durch eine Abdeckplatte ersetzt sein. Eine andere Variante ist die Platzierung eines Empfängers neben der Sendeeinheit. Da die Bauhöhe des Moduls in der praktischen Umsetzung höchsten Anforderungen unterliegt (etwa wenn die Beleuchtungseinrichtung für ein Mobiltelefon oder einen mobilen Computer, etwa ein Smartphone oder ein Tablett-PC, verwendet werden soll) ist der in der dargestellten Variante vorhandene Strahlteiler 7 nicht zwingend notwendig.