发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于与颜色相关的图像内容检测的装置。

该目的通过独立权利要求的主题实现。本发明的有利的改进方案由从属权利要求、以下描述和附图公开。

本发明提供一种用于与颜色相关的图像内容检测的装置。该装置配备有载体介质，该载体介质被设计为用于传输耦入的光的光导体，该装置还配备有布置在载体介质的不同部段中的光耦入装置、测量区域、耦出区域。光耦入装置包括光源，其中，光源被设计为用于，发射具有第一波长的光，其中，光耦入装置被布置和设计为用于，将第一波长的光耦入到载体介质中。载体介质被设计为用于，借助于内反射将耦入的光从光耦入装置传输至测量区域，其中，测量区域被设计为具有第一衍射结构的全息元件，该第一衍射结构被设计为用于，将具有第一波长的、射到第一衍射结构上的耦入的光从载体介质中耦出，以及将具有第一波长的、从载体介质外部射到第一衍射结构上的光在耦出区域的方向上耦入到载体介质中。

在此，第一衍射结构还被设计为复用衍射结构，该复用衍射结构被设计为用于，额外地使第二波长范围内的、从载体介质外部射到衍射结构上的光在耦出区域的方向上耦入。

耦出区域被设计为具有第二衍射结构的全息元件，该第二衍射结构被设计为复用衍射结构并且设计为用于，将第一波长的光和从测量区域的方向射到第二衍射结构上的、第二波长范围的光从载体介质中耦出到摄像机装置上。摄像机装置被设计为用于，检测耦出到摄像机装置上的光并以与检测到的光相关的图像数据的形式提供。

换句话说，该用于与颜色相关的检测或者说拍摄图像的装置被设计为具有用于引导耦入的光的载体介质、光耦入装置以及两个区域、即测量区域和耦出区域，它们可以位于载体介质的不同部段中。也就是说，这些区域彼此间隔开布置。载体介质例如可以由玻璃和/或塑料制成，其中，光能够借助于内反射、即全反射在载体介质内部传输。此处的颜色是指提到的两种光类型、即第一波长和与该第一波长不同的第二波长范围。

该装置的光耦入装置包括可以发射具有第一波长的光的光源，其中，该光源特别可以具有光电二极管或激光二极管。光耦入装置可以将第一波长的光例如经由一个或多个透镜耦入到载体介质中，然而光耦入装置也能够包括具有衍射结构的全息元件，该衍射结构被设计为用于，将具有第一波长的光从光源耦入到载体介质中。例如，光耦入装置也可以这样布置在耦出区域上，使得具有第二衍射结构的全息元件可以将第一波长的光耦入到载体介质中。则从光耦入装置如此耦入的光可以在载体介质内部传输到测量区域，其中，测量区域具有带有第一衍射结构的全息元件，该第一衍射结构可以衍射具有第一波长的、耦入到载体介质中的光，从而光从载体介质中耦出。

具有第一波长的、从测量区域中耦出的光则可以用于照亮具有第一波长的对象，其中，具有第一波长的、被对象再次反射回到测量区域中的光可以在耦出区域的方向上从第一衍射结构耦入到载体介质中。在耦出区域的方向上在此是指从测量区域沿着载体介质到耦出区域的宏观方向，或在光借助于内反射的传播方向上的方向矢量。在此，由于内反射，光路当然可以具有锯齿形路线。

全息元件——其也称为全息光学元件(HOE)——是一种光学元件，其功能原理基于全息摄影且可以借助于全息方法、即全息曝光制造。全息元件特别可以被设计为光栅或衍射光栅，其中，光栅基本上具有至少部分周期性的结构、即所谓的栅格结构，其可以通过衍射的物理效应引起光转向，例如像从反射镜、透镜或棱镜中已知的那样。如果光或光束射到光栅上，其中，入射的光束特别满足布拉格方程，则光束通过光栅衍射或偏转。因此，特别可以通过由于光栅而衍射的光束的干涉现象实现光转向。

光栅优选可以被设计为相对于入射光是角度-或方向选择性的和/或波长-或频率选择性的。因此，只有从一个方向、例如在大约180度的角度范围内射到光栅上的光才能被偏转。从另一个方向射到光栅上的光优选不被偏转。附加地或替代地，仅一种波长的光、特别是窄波长范围的光也可以被光栅以特定的衍射角偏转。由此例如仅特定波长-或频率范围内的光的一个分量才会被光栅偏转，而光的其余分量可以在不被偏转的情况下传播通过栅格。因此可以从射到光栅上的多色光中分离出至少一个单色光分量。

第一衍射结构也被设计为复用衍射结构，即全息光栅可以衍射多色光、特别是第一波长和第二波长的光。这些光栅也被称为复用体全息光栅(multiplexed volumeholografic gratings，简称：MVHG)并且例如能够通过改变光栅的光栅结构的周期性或通过将多个体全息光栅一个接一个地布置来产生。

由此额外地实现了，第一衍射结构将第二波长范围内的、从载体介质外部射到衍射结构上的光在耦出区域的方向上耦入。在此，第二波长范围内的光可以包括例如外部光，也就是说可以射到待拍摄的对象上的环境光。第二波长范围也可以仅包括光谱的某些部段，例如仅外部光的红色、绿色或蓝色分量。则第一波长的和第二波长范围的光可以在载体介质内部被引导到耦出区域，该耦出区域可以被设计为具有第二衍射结构，该第二衍射结构又被设计为复用衍射结构，并且可以将从载体介质外部耦入到载体介质中的光耦出到摄像机装置上。

可以包括例如CMOS-或CCD传感器的摄像机装置特别作为传感器阵列可以检测如此被耦出的光且以图像数据的形式拍摄，该图像数据与检测到的光相关。为此，摄像机装置的传感器可以对不同波长的光敏感，例如通过分束器——如棱镜或栅格——或通过滤色器或滤色器组件。

该实施方式的优点在于，除了在第二波长范围内的环境光之外，还可以接通具有第一波长的光源，其中，具有第一波长的光可以从装置的测量区域发射而不需要移动光源的位置，由此不出现光轴的位移。此外，通过全息元件可以节省棱镜或栅格所需的空间。

本发明还包括产生附加优点的实施方式。

一个实施方式规定，载体介质被设计为矩形/长方体状，光耦入装置安置在载体介质的窄侧，摄像机装置安置在载体介质的面状侧。换言之，载体介质例如可以具有在纵向方向a上的边棱、在宽度方向b上的边棱和在高度方向c上的边棱，其中，纵向方向a优选地大于b和c。光耦入装置可以安置在载体介质的窄侧或端侧上，也就是说通过b和c撑开的侧面或表面上。摄像机装置可以安置在载体介质的面状侧，其中，面状侧是由a和b撑开的表面。优选可以规定，测量区域和耦出区域在纵向方向a上彼此错开地布置，其中，特别是测量区域的方向——光在该方向上耦出——以及摄像机装置相对彼此间隔开地布置在对置的表面上。

然而，优选地，只有彼此对置的面状侧、即载体介质的顶表面，才能是平面平行的或具有相同的曲率半径，并且光可以或者通过面状侧或者通过窄侧耦入。这意味着，例如可以设置具有平面平行的面状侧的任意的几何形状、例如圆柱形状。

该实施方式的优点在于，光耦入装置和摄像机装置可以被设计为彼此间隔开，由此可以节省安装空间并且可以实现更平坦的结构。

优选规定，第一波长在红外波长范围内，特别是在800纳米至1000纳米的波长范围内。由此得到以下优点：可以通过接通具有红外波长范围内的第一波长的光源来照亮对象。

优选规定，第二波长范围在可见波长范围内，特别是在380纳米至780纳米的波长范围内。因此，该装置可以吸收环境光且例如额外地将该环境光与红外光叠加。

一个实施方式规定，测量区域和耦出区域直接形成在载体介质中，特别是形成在载体介质的表面结构中，或者载体介质被设计为与测量区域和耦出区域分离的元件。在第一种情况下，例如，测量区域和耦出区域可以因此直接形成在载体介质的表面结构中。因此，载体介质本身可以被设计为HOE。在第二种情况下，测量区域、耦出区域和载体介质可以被设计为分离的。在此，测量区域和耦出区域例如可以形成至少一个第一元件，载体介质可以形成贴靠在第一元件上的第二元件。因此可以在至少一个HOE中形成测量区域和耦出区域。例如，测量区域和耦出区域可以形成在全息膜或板的不同部段中。为了将膜或板固定在载体介质上，可以将膜或板粘接到载体介质上。替代地，全息膜也可以被设计为粘附膜并且通过分子力直接地、也就是说在没有粘接剂的情况下附着在载体介质的表面上。

另一个实施方式规定，第一衍射结构和第二衍射结构被设计为体全息光栅或面全息光栅。光栅可以特别优选地借助于基板的曝光、即例如以光刻方式或以全息方式制造。在这种情况下，光栅也可以被称为全息栅格或全息光栅。已知两种类型的全息光栅：面全息光栅(surface holografic gratings，简称：SHG)和体全息光栅(volume holograficgratings，简称：VHG)。在面全息光栅中，可以通过使基板的表面结构光学变形来产生光栅结构。通过改变的表面结构，入射光可以被偏转，例如被反射。面全息光栅的例子是所谓的锯齿-或闪耀光栅。与此相反，在体全息光栅的情况下，可以将光栅结构加工入基板的整个体积或体积的部分区域中。面全息光栅和体全息光栅通常是频率选择性的，然而也可以有选择地被设计为用于多个波长的复用-或多重体光栅。

另一个实施方式规定，所提供的图像数据是相应检测到的波长(的光)的单个图像的组合/合并。相应检测到的波长的单个图像的组合例如可以包括相应图像彼此的数学运算，例如加法叠加、减法、用相应波长的图像信息补充图像的颜色区域、卷积和滤波。特别可以规定，借助于可以通过调整单个图像的alpha通道产生的透明效果能够展示多个平面，该平面例如能够通过增加第一波长的穿透深度来拍摄。该实施方式的优点是，可以在所提供的图像数据内概览地提供单个图像的数据。

另一个实施方式规定，光耦入装置包括被设计为用于发射具有第三波长的光的另一光源，其中，光耦入装置被布置和设计为用于，将具有第三波长的光耦入到载体介质中。在此，第一衍射结构还被设计为用于，将具有第三波长的、射到第一衍射结构上的光从载体介质中耦出，以及将具有第三波长的、从载体介质外部射到第一衍射结构上的光在耦出区域的方向上耦入到载体介质中，其中，第一衍射结构还被设计为复用衍射结构，该复用衍射结构被设计为用于，额外地使第三波长的、从载体介质外部射到衍射结构上的光在耦出区域的方向上耦入。被设计为复用衍射结构的第二衍射结构还被设计为用于，将具有第三波长的、从测量区域的方向射到第二衍射结构上的光从载体介质中耦出到摄像机装置上。换句话说，光耦入装置可以包括另一个光源，该光源发射具有第三波长的光且可以将其耦入到载体介质中，其中，测量区域的第一衍射结构可以将第三波长的光从载体介质中耦出并再次耦入，耦出区域的第二衍射结构可以耦出第三波长的光，从而摄像机装置能够检测到耦出的光。该实施方式的优点在于，可以接通具有另一波长的光源，以便使被照亮的对象的另一特征可见。

优选规定，第三波长在紫外波长范围内，特别是在180纳米至380纳米之间的波长范围内。在此特别可以规定，载体介质是紫外光可透过的并且可以传导它，例如载体介质可以主要包含石英玻璃。

一个实施方式规定，该装置还具有识别设备，该识别设备被设计为用于，接收摄像机装置的图像数据并且鉴于预定的生物识别特征来检查图像数据并且在出现预先确定的比较条件时产生控制信号。换言之，可以设置识别设备，其接收摄像机装置的图像数据并将该图像数据与预定的生物识别特征进行比较，其中，能够在预先确定的比较条件下产生控制信号。识别设备例如可以是处理器，该处理器能够将图像数据相互比较，特别是将可以存储在识别设备的数据库中的预定的生物识别特征相互比较。当出现预先确定的比较条件时——例如可以借助于该比较条件确定图像数据与预定的生物识别特征之间的相似性，则可以产生控制信号。预定的生物识别特征例如可以是人的、例如手指的皮肤的表面结构或色素结构，线条结构或生物结构、例如皮肤中的静脉结构，在用户的手的表面之下，或者在用户的眼睛的虹膜的表面之下。预先确定的比较条件例如可以包括：图案识别表明一致性超过90％。该实施方式的优点在于，可以针对预定的生物识别特征来检查图像数据，并且在一致时则可以产生控制信号以操控另外的设备。

本发明的另一方面涉及一种具有根据前述实施方式之一所述的装置的机动车，其中，该装置集成在机动车的窗玻璃中并且控制信号操控机动车的打开机构。打开机构的操控在此优选可以包括打开机动车的车门的锁。该实施方式的优点在于，无需钥匙即可打开机动车。根据本发明的机动车优选被设计为汽车，特别是乘用车或载货汽车，或者客车。

机动车的一个实施方式规定，该装置集成在机动车的屏幕和/或扶手中，控制信号操控机动车的起动装置。该实施方式的优点在于，经授权的用户可以无钥匙地起动机动车。

根据本发明还提供了具有根据前述实施方式之一所述的装置的计算设备，其中，该装置集成在计算设备的屏幕中，控制信号触发对计算设备的访问。计算设备特别可以包括计算机、平板PC和智能电话。该实施方式的优点在于，可以通过授权用户的预定的生物识别特征来启用计算设备。

本发明还包括根据本发明的装置的改进方案，其具有已经结合根据本发明的机动车的改进方案所描述的特征。因此，这里不再描述根据本发明的装置的相应改进方案。

本发明还包括所述实施方式的特征的组合。