DE112021003470T5

DE112021003470T5 - System und Verfahren zur Erkennung der Anwesenheit von Fenstern und Spiegeln

Info

Publication number: DE112021003470T5
Application number: DE112021003470.7T
Authority: DE
Inventors: Dan Jacobs; Peter Trattler
Original assignee: Ams International AG
Current assignee: Ams International AG
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2021-06-29
Publication date: 2023-05-04
Also published as: GB202009945D0; CN115735132A; US20230296740A1; WO2022002974A1

Abstract

Ein Anwesenheitserkennungssystem (700), das so konfiguriert ist, dass es die Anwesenheit eines Fensters (130) oder eines Spiegels (330) erkennt, wird offenbart. Das System umfasst einen Flugzeitsensor (110, 310, 610), der so konfiguriert ist, dass er die Nähe zu einem Ziel (105, 305, 605) auf der Grundlage von reflektierter Strahlung erkennt, die von einer Vielzahl von Zonen (620a-i) erfasst wird. Das System offenbart auch eine Verarbeitungsschaltung (750), die so konfiguriert ist, dass sie das Vorhandensein eines Spiegels oder eines Fensters in einem Pfad vom Flugzeitsensor zum Ziel auf der Grundlage einer oder mehrerer Peaks in den Daten bestimmt, die der erfassten Strahlung entsprechen, die von jeder der Vielzahl von Zonen reflektiert wird. Ein entsprechendes Verfahren zur Feststellung des Vorhandenseins eines Fensters oder eines Spiegels unter Verwendung des offenbarten Systems wird ebenfalls offengelegt.

Description

Technischer Bereich der Offenlegung
Die vorliegende Offenbarung betrifft Anwesenheitserkennungssysteme und insbesondere Anwesenheitserkennungssysteme mit Flugzeitsensoren.
Hintergrund der Offenlegung
Bildgebende Geräte, wie z. B. Kameras in Mobiltelefonen, verfügen in der Regel über einen einstellbaren Fokus, um die Abbildung von Zielen in unterschiedlichen Entfernungen zum bildgebenden Gerät zu ermöglichen.
In einigen Fällen kann der Fokus der Abbildungsvorrichtung manuell eingestellt werden. Eine solche manuelle Einstellung ist jedoch im Allgemeinen langsam, und die Genauigkeit des gewählten Fokus kann z. B. durch die Fähigkeiten des Benutzers begrenzt sein.
Im Allgemeinen verfügen moderne bildgebende Geräte über eine AutofokusFunktion. Beispielsweise können einige bildgebende Geräte ein CDAF-System (Contrast Detection Auto Focus) implementieren. Ein CDAF-System bewertet im Allgemeinen den Kontrast der empfangenen Bilder aus einer Vielzahl von verschiedenen Fokussierungen und passt ein Fokussierungsmittel, wie z. B. eine Linsenposition, iterativ an, bis ein Bild mit dem gewünschten Kontrast empfangen wird. Ein solches System ist zwar potenziell genauer als die manuelle Fokussierung, kann aber relativ langsam sein, um einen optimalen Fokus zu bestimmen.
In jüngerer Zeit wurden bildgebende Geräte mit Näherungssensoren ausgestattet, die die Entfernung zu einem abzubildenden Ziel anzeigen. Eine solche Anzeige kann zur Einstellung des Fokus des bildgebenden Geräts verwendet werden und kann wesentlich schneller und genauer sein als ein CDAF-System oder eine manuelle Fokussierung.
Systeme, die einen Näherungssensor verwenden, um die Entfernung zu einem Ziel zu bestimmen und den Fokus entsprechend anzupassen, können als Laser-Autofokus- (LAF) oder Lasererkennungs-Autofokus-Systeme (laser detect auto focus, LDAF) bezeichnet werden. Während solche LAF/LDAF-Systeme eine schnelle und genaue Fokussierung ermöglichen, können die Näherungssensoren fehleranfällig sein, wenn sich eine reflektierende Oberfläche, wie z. B. ein Spiegel oder eine teilreflektierende Oberfläche, wie z. B. ein Fenster, in einem Pfad zwischen dem Näherungssensor und dem zu erfassenden Ziel befindet. Solche Fehler können zu einer falschen Fokussierung der Abbildungsvorrichtung führen.
Es ist daher wünschenswert, Mittel zur genauen, zuverlässigen und schnellen Bestimmung der Nähe eines Ziels zu einer Abbildungsvorrichtung für die Verwendung in Autofokusanwendungen bereitzustellen, wobei die Anwendungsfälle der Abbildungsvorrichtung einen Spiegel oder ein Fenster in einem Pfad zwischen der Abbildungsvorrichtung und einem abzubildenden Ziel umfassen können.
Es ist daher ein Ziel mindestens einer Ausführungsform mindestens eines Aspekts der vorliegenden Offenbarung, mindestens einen der oben genannten Mängel des Standes der Technik zu beseitigen oder zumindest zu mildern.
Zusammenfassung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Anwesenheitserkennungssystem zur Verwendung in einer automatisch fokussierenden Abbildungsvorrichtung, wie einer Kamera oder dergleichen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Offenbarung wird ein Anwesenheitserkennungssystem bereitgestellt, das so konfiguriert ist, dass es die Anwesenheit eines Fensters oder eines Spiegels erkennt. Das System umfasst einen Flugzeitsensor, der so konfiguriert ist, dass er die Nähe zu einem Ziel auf der Grundlage von reflektierter Strahlung erkennt, die von einer Vielzahl von Zonen erfasst wird.
Das System umfasst auch eine Verarbeitungsschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie das Vorhandensein eines Spiegels oder Fensters in einem Pfad vom Flugzeitsensor zum Ziel auf der Grundlage eines oder mehrerer Peaks in den Daten bestimmt, die der erfassten Strahlung entsprechen, die von jeder der mehreren Zonen reflektiert wird.
Durch die Erkennung des Vorhandenseins eines Fensters oder Spiegels eignet sich das System vorteilhafterweise für den Einsatz in bildgebenden Geräten, wie z. B. Kameras, um eine zuverlässige, genaue und schnelle Autofokussierung bei der Verwendung von Fenstern oder Spiegeln zu ermöglichen.
Vorteilhafterweise kann die Bestimmung der Schärfentiefe auf der Grundlage von Flugzeitdaten schneller erfolgen als bei Autofokussystemen nach dem Stand der Technik, bei denen zur Bestimmung der korrekten Schärfentiefe eine iterative Nachbearbeitung mehrerer Bilddaten erforderlich ist.
Vorteilhafterweise kann die Betriebsgeschwindigkeit des Anwesenheitserkennungssystems zumindest teilweise durch die Fähigkeiten des Verarbeitungsschaltkreises bestimmt werden, z. B. durch die Rechenleistung oder Geschwindigkeit des Verarbeitungsschaltkreises. Als solches kann die Geschwindigkeit des offengelegten Systems leicht an eine bestimmte Anwendung angepasst oder skaliert werden, die der Betriebsgeschwindigkeit und/oder den Leistungsbeschränkungen entsprechend Vorrang einräumen kann.
Der Lichtlaufzeitsensor kann einen oder mehrere Strahlungsemitter umfassen. Der Strahlungsemitter kann ein Laser sein, beispielsweise ein oberflächenemittierender Laser mit vertikalem Resonator (vertical cavity surface emitting laser, VCSEL). Der Lichtlaufzeitsensor kann einen Strahlungssensor umfassen, der so konfiguriert ist, dass er Strahlung mit einer Wellenlänge erfasst, die der Wellenlänge der vom Strahlungsemitter emittierten Strahlung entspricht. Der Strahlungssensor kann eine Einzelphotonen-Avalanche-Diode (single photon avalanche diode, SPAD) oder eine Anordnung von SPADs umfassen. Der Laufzeitsensor kann einen oder mehrere Zeit-Digital-Wandler (time-to-digital converter, TDC) umfassen, die so konfiguriert sind, dass sie die Zeit zwischen einem emittierten Strahlungsimpuls und einem oder mehreren empfangenen Strahlungsimpulsen anzeigen. Der Flugzeitsensor kann einen Histogrammblock umfassen, der so konfiguriert ist, dass er Daten von dem einen oder den mehreren TDCs in einem Histogramm akkumuliert. Die Verarbeitungsschaltung kann so konfiguriert sein, dass sie auf der Grundlage einer Auswertung des Histogramms ein Ausgangssignal erzeugt, das eine Flugzeit angibt.
Die Vielzahl von Zonen kann eine Anordnung von Zonen umfassen, wie z. B. eine 2x2, 3x3, 4x4 oder eine noch größere Anordnung von Zonen. Jede Zone der Vielzahl von Zonen kann einen Bereich oder ein Feld definieren, der/das von dem Flugzeitsensor erfasst wird. Jeder Bereich oder jedes Feld kann separat sein oder sich zumindest teilweise mit einem Bereich oder Feld einer Zone überschneiden, die durch mindestens eine benachbarte Zone definiert ist.
Der Flugzeitsensor kann in der Fachwelt als „Mehrzonensensor“, „Mehrzonen-Näherungssensor“, „Mehrzonensensor“ oder ähnliches bekannt sein.
Das Anwesenheitserkennungssystem kann ein integriertes Gerät sein. Beispielsweise können der Flugzeitsensor und der Verarbeitungsschaltkreis oder zumindest ein Teil des Verarbeitungsschaltkreises in ein Gehäuse, ein Modul, wie z. B. ein Multi-Chip-Modul, integriert und/oder als monolithisches Gerät bereitgestellt werden, d. h. der Flugzeitsensor und der Verarbeitungsschaltkreis können auf demselben Chip eingebettet sein.
Das Anwesenheitserkennungssystem kann ein Computersystem umfassen. Beispielsweise kann der Flugzeitsensor mit einem Verarbeitungsschaltkreis innerhalb eines Computersystems gekoppelt sein, z. B. über eine Kommunikationsverbindung.
Bei der Verarbeitungsschaltung kann es sich um ein Host-Gerät handeln. Der Verarbeitungsschaltkreis kann einen Prozessor umfassen. Die Verarbeitungsschaltung kann auf einer ersten gedruckten Leiterplatte (printed circuit board, PCB) untergebracht sein. Der Flugzeitsensor kann mit der ersten Leiterplatte gekoppelt oder darauf montiert sein. Alternativ kann der Flugzeitsensor auf einer zweiten Leiterplatte montiert sein, wobei die zweite Leiterplatte kommunikationsfähig mit der ersten Leiterplatte verbunden ist.
Das Anwesenheitserkennungssystem kann als verteiltes System bereitgestellt werden. Das heißt, dass zumindest ein Teil der Verarbeitungsschaltung und/oder des Speichers, wie z. B. ein oder mehrere Speichergeräte, die mit der Verarbeitungsschaltung verbunden sind, von dem Flugzeitsensor entfernt sein können. Zum Beispiel kann zumindest ein Teil der Verarbeitungsschaltungen auf einem oder mehreren Servern und/oder cloudbasierten Geräten bereitgestellt werden. Mindestens ein Teil der Verarbeitungsschaltungen kann auf einer entfernten Konsole oder einem Client-Gerät bereitgestellt werden.
Ein Fachmann wird verstehen, dass sich der Begriff „Spiegel“ auf eine allgemein reflektierende Oberfläche bezieht. Insbesondere wird davon ausgegangen, dass eine solche Oberfläche Strahlung mit einer Wellenlänge reflektiert, die der Wellenlänge der vom Flugzeitsensor emittierten Strahlung entspricht. Der Begriff „Spiegel“ kann sich auf eine im Wesentlichen gläserne Oberfläche beziehen. Der Begriff Spiegel kann sich auf eine metallische Oberfläche, eine dielektrische Oberfläche oder eine andere reflektierende Oberfläche beziehen. Ein Spiegel kann sich auf eine Glasoberfläche mit einer reflektierenden Beschichtung beziehen.
Ebenso versteht ein Fachmann, dass sich der Begriff „Fenster“ auf eine im Wesentlichen transparente, aber auch teilweise reflektierende Oberfläche bezieht. Insbesondere gilt eine solche Oberfläche als im Wesentlichen transparent, aber zumindest teilweise reflektierend für Strahlung mit einer Wellenlänge, die der Wellenlänge der vom Laufzeitsensor emittierten Strahlung entspricht. Der Begriff „Fenster“ kann sich auf eine Glasoberfläche beziehen. Das Fenster kann vom menschlichen Auge im Allgemeinen als transparent für sichtbares Licht wahrgenommen werden. Der Begriff Fenster kann sich auf mehrere Glasflächen beziehen, z. B. auf ein doppelt oder dreifach verglastes Fenster.
Der eine oder mehrere Peaks in den Daten können reflektierter Strahlung oberhalb eines durch einen Rauschpegel definierten Schwellenwerts entsprechen. Beispielsweise kann das Rauschen gemittelt, gefiltert und/oder anderweitig geglättet werden, um einen Pegel zu definieren, der einem Schwellenwert entspricht. Ein Peak oder eine Spitze in den Daten, der/die wesentlich größer ist als der Rauschpegel, würde den Schwellenwert überschreiten und somit leicht als Peak oder Spitze identifiziert werden können. Der Schwellenwert kann einem Vielfachen des Rauschpegels entsprechen. Der Schwellenwert kann einem Offset vom Rauschpegel entsprechen. Die Verarbeitungsschaltung kann so konfiguriert sein, dass sie den Rauschpegel bestimmt.
In einigen Fällen können die Daten eine Vielzahl von Peaks in jeder der Zonen umfassen. Beispielsweise können Daten, die einer einzigen Zone zugeordnet sind, zwei oder mehr Peaks umfassen. Die mehreren Peaks können einer Vielzahl von Objekten oder Zielen entsprechen, die Photonen reflektieren. Der Flugzeitsensor und/oder das Anwesenheitsdetektionssystem sind in der Technik als ein System bekannt, das in der Lage ist, mehrere Objekte zu erkennen.
Die Daten können einer Verteilung der Anzahl der erfassten Photonen in Abhängigkeit von der Entfernung zum Flugzeitsensor entsprechen. Das heißt, die Daten können als Zählung der erfassten Photonen in Abhängigkeit von der Zeit bereitgestellt werden oder einer solchen entsprechen. Da die Geschwindigkeit der Photonen bekannt ist und z. B. mit etwa 3×10⁸ ms^-1 angenommen werden kann, entspricht eine solche Zeit direkt einer Entfernung. Die Daten können in Form eines Histogramms bereitgestellt oder gespeichert werden. Die Schaltkreise im Flugzeitsensor und/oder die Verarbeitungsschaltkreise können so konfiguriert sein, dass sie die Daten als Histogramm speichern. Der Flugzeitsensor kann die Daten als Histogramm oder in einem Format speichern, das einem Histogramm entspricht, und die Daten dem Verarbeitungsschaltkreis zur Verfügung stellen.
Der Verarbeitungsschaltkreis kann so konfiguriert sein, dass er das Vorhandensein des Spiegels oder des Fensters durch den Vergleich von Daten bestimmt, die mindestens zwei Zonen der Vielzahl von Zonen entsprechen.
Die Verarbeitungsschaltung kann so konfiguriert sein, dass sie einen bestimmten Peak in einer ersten Zone, z. B. eine Zeit und/oder einen entsprechenden Abstand und/oder eine Größe und/oder eine Breite und/oder eine Form, mit einem bestimmten Peak in einer zweiten Zone vergleicht.
Der Verarbeitungsschaltkreis kann so konfiguriert sein, dass er einen bestimmten Peak, der zu einem ersten Zeitpunkt oder in einem ersten Abstand in einer ersten Zone auftritt, mit Daten vergleicht, die im Wesentlichen dem ersten Zeitpunkt oder Abstand in der zweiten Zone entsprechen. Wie weiter unten ausführlicher beschrieben, kann der Verarbeitungsschaltkreis beispielsweise so konfiguriert sein, dass er einen oder mehrere Peaks über mehrere Zonen hinweg vergleicht. Die Verarbeitungsschaltung kann so konfiguriert sein, dass sie das Fehlen eines oder mehrerer Peaks in einer ersten Zone zu einem Zeitpunkt oder in einem Abstand erkennt, der dem Vorhandensein eines oder mehrerer Peaks in einer zweiten Zone entspricht.
Wenn die Daten umfassen: einen Peak, der einem ersten Abstand von dem Flugzeitsensor entspricht, und einen Peak, der einem zweiten Abstand von dem Flugzeitsensor in einer ersten Zone der Vielzahl von Zonen entspricht; und einen Peak, der im Wesentlichen dem ersten Abstand entspricht, und einen Peak, der im Wesentlichen dem zweiten Abstand in einer zweiten Zone der Vielzahl von Zonen entspricht; und der zweite Abstand weiter als der erste Abstand ist; und die Peaks nicht mit Reflexionen von einem Deckglas verbunden sind; dann kann die Verarbeitungsschaltung feststellen, dass der Peak, der dem ersten Abstand von dem Flugzeitsensor entspricht, Reflexionen von einem Spiegel oder einem Fenster entspricht.
Wenn festgestellt wird, dass die Reflexionen von einem Spiegel oder einem Fenster stammen, können vorteilhafterweise ein oder mehrere nachfolgende Peaks in den Daten, die dem Ziel entsprechen, zur Bestimmung der Schärfentiefe eines bildgebenden Geräts verwendet werden.
Das Deckglas kann z. B. eine Schutzkomponente des Lichtlaufzeitsensors sein. Das Deckglas kann ein Bestandteil eines optischen Systems sein, in dem das Anwesenheitserkennungssystem implementiert ist. Das Abdeckglas kann in einem festen Abstand zum Flugzeitsensor angeordnet sein. So kann der Verarbeitungsschaltkreis ohne weiteres feststellen, dass ein dem festen Abstand entsprechender Peak ein dem Deckglas entsprechender Peak ist. Daher kann ein Peak, der dem Deckglas entspricht, automatisch von der Verarbeitungsschaltung zurückgewiesen werden.
Zusätzlich oder alternativ können eine oder mehrere optische Komponenten in einem oder mehreren festen Abständen relativ zum Flugzeitsensor angeordnet sein. Zum Beispiel können eine oder mehrere Linsen zwischen dem Flugzeitsensor und einem Ziel angeordnet sein. So kann der Verarbeitungsschaltkreis leicht feststellen, dass ein oder mehrere Peaks, die dem einen oder den mehreren festen Abständen entsprechen, der einen oder den mehreren optischen Komponenten entsprechen können.
Ist der zweite Abstand im Wesentlichen doppelt so groß wie der erste Abstand, so kann die Verarbeitungsschaltung feststellen, dass der dem ersten Abstand entsprechende Peak des Flugzeitsensors den Reflexionen eines Spiegels entspricht.
Vorteilhafterweise kann durch die Feststellung, dass die Reflexionen von einem Spiegel stammen, der Fokus eines bildgebenden Geräts, das das beschriebene Anwesenheitserkennungssystem einsetzt, entsprechend angepasst werden, um die Fokussierung auf den Spiegel zu vermeiden und stattdessen auf das Ziel zu fokussieren.
Vorteilhafterweise kann die Verarbeitungsschaltung, indem sie feststellt, dass die Reflexionen von einem Spiegel stammen, Informationen über einen Anwendungsfall einer Bildgebungsvorrichtung ableiten, die das offengelegte Anwesenheitserkennungssystem einsetzt. Beispielsweise kann die Verarbeitungsschaltung oder eine weitere Verarbeitungseinrichtung, die mit der Bildgebungsvorrichtung verbunden ist, daraus schließen, dass ein Foto, wie z. B. ein Foto eines Benutzers der Bildgebungsvorrichtung, von dem Benutzer aufgenommen wird, indem die Bildgebungsvorrichtung auf den Spiegel gerichtet wird. Die Bildgebungsvorrichtung kann dann eine oder mehrere Einstellungen entsprechend anpassen, wie z. B. die Beleuchtungsbedingungen und/oder Bildverbesserungseinstellungen und/oder die Schärfentiefe.
Wenn der Peak, der dem ersten Abstand vom Flugzeitsensor entspricht, eine Größe oberhalb eines vordefinierten Schwellenwerts hat und/oder durch eine Anhäufung (Pile-Up) gekennzeichnet ist, die größer ist als ein/der vordefinierte Schwellenwert, kann die Verarbeitungsschaltung feststellen, dass der Peak, der dem ersten Abstand vom Flugzeitsensor entspricht, Reflexionen von einem Spiegel entspricht. Alternativ dazu kann die Verarbeitungsschaltung die Histogrammdaten vor der Anwendung dieses Peaks zunächst einer Pile-Up-Korrektur unterziehen, d. h. die Daten um die Auswirkungen des Pile-Up korrigieren. Der Verarbeitungsschaltkreis kann so konfiguriert sein, dass er die Daten um die Auswirkungen des Stapelns korrigiert.
Der Begriff „Pile-Up“ kann sich auf eine Verzerrung der Daten beziehen, die durch Beschränkungen des Flugzeitsensors verursacht wird, insbesondere bei einem auf einem Einzelphotonen-Lawinendetektor (SPAD) und einem TDC (Zeit-Digital-Wandler) basierenden Flugzeitsensor. Bei solchen SPAD/TDC-basierten Sensoren ist es wahrscheinlicher, dass frühere Photonen eines Strahlungspulses des Flugzeitsensors ein Ereignis im TDC auslösen als spätere Photonen, die mit größerer Wahrscheinlichkeit während einer Totzeit des SPAD bei den Sensoren eintreffen. Photonen, die in der Totzeit, z. B. einer Quenchzeit des SPAD, eintreffen, werden nicht erfasst, was zu einer Verzerrung der Daten führt. Die Verarbeitungseinrichtung kann so konfiguriert sein, dass sie feststellt, ob eine solche Verzerrung in den Daten vorhanden ist. Die Verarbeitungsmittel können so konfiguriert sein, dass sie bestimmen, ob diese durch Anhäufung bewirkten Daten korrigiert werden sollen, z. B. durch Korrektur der Daten um die Auswirkungen der Anhäufung.
Der/die vordefinierte(n) Schwellenwert(e) kann/können von einem Benutzer bestimmt werden. Der/die vordefinierte(n) Schwellenwert(e) kann/können in einem Speicher des Anwesenheitserkennungssystems gespeichert werden. Der/die vordefinierte(n) Schwellenwert(e) kann/können während einer Produktion, Kalibrierung und/oder anfänglichen oder nachfolgenden Programmierung des Anwesenheitserkennungssystems bestimmt werden.
Wenn der erste Peak wesentlich breiter ist als eine Breite, die durch einen weiteren vordefinierten Schwellenwert definiert ist, kann die Verarbeitungsschaltung feststellen, dass der Peak, der dem ersten Abstand vom Flugzeitsensor entspricht, Reflexionen von einem Fenster entspricht und dass das Fenster eine Vielzahl von Glasscheiben umfasst.
Vorteilhafterweise können eine oder mehrere Eigenschaften oder Einstellungen, wie z. B. die Schärfentiefe oder die Beleuchtungsbedingungen eines bildgebenden Geräts, das das beschriebene Anwesenheitserkennungssystem implementiert, als Reaktion auf die Feststellung, dass das Fenster eine Vielzahl von Glasscheiben umfasst, angepasst werden.
Die Verarbeitungsschaltung kann so konfiguriert sein, dass sie bestimmt, welche Zone aus der Vielzahl der Zonen einen Peak mit der größten Größe aufweist, der im Wesentlichen dem ersten Abstand entspricht, und dass sie anzeigt, dass die bestimmte Zone diejenige sein kann, die am nächsten zur Senkrechten relativ zum Fenster oder Spiegel ausgerichtet ist.
Vorteilhafterweise kann durch die Bestimmung der Zone, die am nächsten an der Senkrechten zum Fenster oder Spiegel liegt, eine Ausrichtung des Anwesenheitserkennungssystems relativ zum Fenster oder Spiegel und/oder zum Ziel bestimmt werden. Eine solche Bestimmung kann z. B. eine genauere Konfiguration einer Abbildungsvorrichtung ermöglichen oder Informationen für die Nachbearbeitung eines Bildes liefern.
Wenn die Daten Folgendes umfassen: einen Peak mit einer Größe über einem ersten Schwellenwert, der einem relativ kurzen Abstand vom Flugzeitsensor in einer/der ersten Zone der mehreren Zonen entspricht, wobei der relativ kurze Abstand durch einen zweiten Schwellenwert definiert ist; und im Wesentlichen keinen Peak, der dem relativ kurzen Abstand vom Flugzeitsensor in einer/der zweiten Zone der mehreren Zonen entspricht; dann kann die Verarbeitungsschaltung bestimmen, dass der Flugzeitsensor in dem relativ kurzen Abstand von einem Fenster angeordnet ist.
Der relativ kurze Abstand kann z. B. ein Abstand sein, der im Allgemeinen in der Größenordnung des Abstands zwischen dem Flugzeitsensor und dem Deckglas liegt. Das heißt, der relativ kurze Abstand kann ein Abstand im Bereich von einem Zoll oder weniger sein. Der relativ kurze Abstand kann ein Abstand im Bereich von einem Zentimeter oder weniger sein. Der relativ kurze Abstand kann einem Abstand zwischen dem Flugzeitsensor und einem äußeren Ende, wie einer Außenfläche, einer Vorrichtung entsprechen, in der das Anwesenheitserkennungssystem implementiert ist.
Indem festgestellt wird, dass der Flugzeitsensor in relativ geringem Abstand zu einem Fenster angeordnet ist, können vorteilhafterweise Informationen über einen Anwendungsfall des Anwesenheitserkennungssystems ermittelt werden. So kann beispielsweise festgestellt werden, dass eine Kamera mit dem Anwesenheitserkennungssystem an ein Fenster gehalten wird, um ein Ziel zu fotografieren, das sich auf einer gegenüberliegenden Seite des Fensters befindet.
Der Verarbeitungsschaltkreis kann so konfiguriert sein, dass er feststellt, ob ein oder mehrere Peaks in den Daten mit Reflexionen von einer/dem Deckglas verbunden sind.
Vorteilhafterweise kann die Verarbeitungsschaltung so konfiguriert werden, dass Peaks in den Daten, die einem Deckglas oder einem anderen optischen Element wie einer Linse entsprechen, die in einem festen Abstand zum Anwesenheitserkennungssystem angeordnet sein können, nicht berücksichtigt werden. So kann der Verarbeitungsschaltkreis so konfiguriert werden, dass er die Fokussierung eines bildgebenden Geräts, das das Anwesenheitserkennungssystem implementiert, auf das Deckglas oder das optische Element vermeidet.
Der Verarbeitungsschaltkreis kann so konfiguriert sein, dass er die Daten für jede der mehreren Zonen in Bins speichert, wobei jedes Bin einer Anzahl erfasster Photonen als Funktion der Entfernung vom Flugzeitsensor entspricht.
Die Daten in jedem Bin können einer Ankunftszeit der reflektierten Photonen am Flugzeitsensor entsprechen, wobei die Ankunftszeit direkt einer Entfernung vom Flugzeitsensor entspricht.
Der Flugzeitsensor kann so konfiguriert sein, dass er die Daten für jede der mehreren Zonen in Bins speichert, wobei jedes Bin einer Anzahl von erfassten Photonen als Funktion des Abstands vom Flugzeitsensor entspricht.
Vorteilhafterweise kann die Bereitstellung von Daten in Bins, die einem Histogramm von Daten entsprechen können, eine Analyse der Daten durch die Verarbeitungsschaltung vereinfachen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Offenbarung wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst: ein Abbildungssystem mit einem einstellbaren Fokus, und das Anwesenheitserkennungssystem, das einen Flugzeitsensor gemäß dem ersten Aspekt umfasst.
Der Fokus des Abbildungssystems ist so konfiguriert, dass er so eingestellt wird, dass eine Fokussierung auf ein Fenster oder einen Spiegel vermieden wird, und zwar auf der Grundlage der Feststellung des Vorhandenseins eines Spiegels oder eines Fensters auf dem Weg vom Flugzeitsensor zu einem Ziel durch das Anwesenheitserkennungssystem.
So kann das Anwesenheitserkennungssystem die Implementierung einer Autofokusfunktion des Bildgebungssystems ermöglichen.
Bei dem Gerät kann es sich um eines der folgenden handeln: ein Mobiltelefon, eine Kamera oder ein Videoaufnahmegerät, ein Robotergerät, ein Messgerät, ein Spielgerät oder ein Fahrzeuggerät.
Gemäß einem dritten Aspekt der Offenbarung wird ein Verfahren zum Erkennen des Vorhandenseins eines Fensters oder eines Spiegels bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Konfigurieren eines Flugzeitsensors, um Daten bereitzustellen, die der erfassten reflektierten Strahlung aus einer Vielzahl von Zonen entsprechen; und Analysieren eines oder mehrerer Peaks in den Daten, die der erfassten Strahlung entsprechen, die von jeder der Vielzahl von Zonen reflektiert wird, um zu bestimmen, ob sich ein Fenster oder ein Spiegel in einem Pfad vom Flugzeitsensor zu einem Ziel befindet.
Die obige Zusammenfassung soll lediglich beispielhaft und nicht einschränkend sein. Die Offenbarung umfasst einen oder mehrere entsprechende Aspekte, Ausführungsformen oder Merkmale in isolierter Form oder in verschiedenen Kombinationen, unabhängig davon, ob sie in dieser Kombination oder in isolierter Form ausdrücklich angegeben (einschließlich beansprucht) sind oder nicht. Es ist davon auszugehen, dass Merkmale, die oben in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung oder unten in Bezug auf eine bestimmte Ausführungsform der Offenbarung definiert sind, entweder allein oder in Kombination mit einem anderen definierten Merkmal in einem anderen Aspekt oder einer anderen Ausführungsform oder zur Bildung eines weiteren Aspekts oder einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung verwendet werden können.
Figurenliste
Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden jetzt nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die wie folgt aussehen:

1a eine Darstellung einer Abbildungsvorrichtung im Wesentlichen senkrecht zu einem Fenster;
1b ein Beispiel für ein Histogramm, das den Daten des Sensors der Abbildungsvorrichtung von 1a entspricht;
1c ein vergrößerter Ausschnitt aus dem Histogramm von 1b;
2a eine Darstellung der Abbildungsvorrichtung in einem Winkel relativ zum Fenster;
2b ein Beispiel eines Histogramms, das den Daten des Sensors der Abbildungsvorrichtung von 2a entspricht;
3a eine Darstellung der Abbildungsvorrichtung im Wesentlichen senkrecht zu einem Spiegel;
3b ein Beispiel eines Histogramms, das den Daten des Sensors der Abbildungsvorrichtung von 4a entspricht;
4a eine Darstellung der Abbildungsvorrichtung in einem Winkel relativ zum Spiegel;
4b ein Beispiel eines Histogramms, das den Daten des Sensors der Abbildungsvorrichtung von 5a entspricht;
5a ein Foto eines Anwendungsfalls, bei dem der Sensor an ein Fenster oder in die Nähe eines Fensters gehalten wird;
5b ein Beispiel eines Histogramms, das den Daten einer ersten Sensorzone der Abbildungsvorrichtung entspricht, die gegen ein Fenster gehalten wird;
5c ein Beispiel für ein Histogramm, das den Daten einer zweiten Sensorzone entspricht, die gegen ein Fenster gehalten wird;
6a eine Darstellung einer Vorrichtung, die ein Abbildungssystem mit einstellbarem Fokus und ein Anwesenheitserkennungssystem gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung umfasst;
6b eine Darstellung der vom Mehrzonensensor der Vorrichtung von 6a erfassten Zonen;
7a ein Blockdiagramm eines Anwesenheitserkennungssystems; und
7b ein Schema eines verpackten Anwesenheitserkennungssystems.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1a zeigt eine Darstellung einer Abbildungsvorrichtung 115, die im Wesentlichen senkrecht zu einem Fenster 130 steht. Ein Zielobjekt 105 ist auf einer der Abbildungsvorrichtung 115 gegenüberliegenden Seite des Fensters 130 angeordnet. Die Abbildungsvorrichtung umfasst einen Sensor 110. In dem Beispiel von 1a ist das Ziel 105 eine Person. Die abgebildete Abbildungsvorrichtung 115 ist ein Mobiltelefon. Es versteht sich von selbst, dass der Sensor 110 eine Komponente einer anderen Bildgebungsvorrichtung oder eines Systems sein kann, wie z. B. eine Kamera oder ähnliches. In einigen Ausführungsformen ist der Sensor 110 Bestandteil eines Systems mit einstellbarem Fokus, um beispielsweise die Abbildung von Zielen in unterschiedlichen Entfernungen von der Abbildungsvorrichtung zu ermöglichen. In dem Beispiel von 1a ist die Abbildungsvorrichtung 115 ein Mobiltelefon mit einer Kamera 120.
In dem Beispiel von 1 ist der Sensor 110 ein Flugzeitsensor. Der Sensor 110 kann ein direkter Flugzeitsensor sein. In einigen Ausführungsformen kann der Sensor 110 ein indirekter Flugzeitsensor sein. Als solcher ist der Sensor 110 so konfiguriert, dass er die Nähe zum Ziel 105 auf der Grundlage der erfassten Strahlung 125, die vom Sensor 110 ausgesendet und vom Ziel 105 reflektiert wird, erkennt.
Der Flugzeitsensor 110 kann einen oder mehrere Strahlungsemitter umfassen. Der Strahlungsemitter kann ein Laser sein, beispielsweise ein oberflächenemittierender Laser mit vertikalem Resonator (vertical cavity surface emitting laser, VCSEL). Der Flugzeitsensor 110 kann so konfiguriert sein, dass er Strahlung 125 mit einer Wellenlänge erfasst, die einer Wellenlänge der vom Strahlungsemitter emittierten Strahlung 125 entspricht. Der Sensor 110 kann eine Einzelphotonen-Avalanche-Diode (single photon avalanche Diode, SPAD) oder eine Anordnung von SPADs umfassen. Der Sensor 110 kann einen oder mehrere Zeit-Digital-Wandler umfassen, die so konfiguriert sind, dass sie die Zeit zwischen einem emittierten Strahlungsimpuls und einem oder mehreren empfangenen Strahlungsimpulsen 125 anzeigen. Der Sensor 110 kann einen Histogrammblock umfassen, der so konfiguriert ist, dass er Daten von dem einen oder den mehreren Zeit-Digital-Wandlern in einem Histogramm akkumuliert. Die Verarbeitungsschaltung kann so konfiguriert sein, dass sie auf der Grundlage einer Auswertung des Histogramms ein Ausgangssignal erzeugt, das eine Flugzeit angibt, wie in den 1b und 1c näher beschrieben.
Der Sensor 110 kann so konfiguriert sein, dass er Strahlung 125 erfasst, die von einer Vielzahl verschiedener Zonen reflektiert wird. Jede Zone der Vielzahl von Zonen kann einen Bereich oder ein Feld definieren, der/das vom Sensor 110 erfasst wird. Jeder Bereich oder jedes Feld kann separat sein oder sich zumindest teilweise mit einem Feldbereich einer Zone überschneiden, der durch mindestens eine benachbarte Zone definiert ist. Die Funktionsweise eines solchen Mehrzonensensors wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 6a bis 6c näher beschrieben.
In 1a ist auch ein Fenster 130 dargestellt, das in einem Pfad vom Sensor 110 zum Ziel 105 angeordnet ist. Das Fenster 130 ist für die Strahlung 125 zumindest teilweise transparent.
So breitet sich zumindest ein Teil der vom Sensor 110 ausgesandten Strahlung 125 durch das Fenster 130 aus und wird vom Ziel 105 reflektiert. Zumindest ein Teil der Strahlung 125 wird jedoch auch vom Fenster 130 selbst reflektiert. In manchen Fällen wird ein wesentlicher Teil der Strahlung 125 vom Fenster 130 reflektiert. Solche Reflexionen können zumindest teilweise auf Schmutz, Ablagerungen und/oder andere Anomalien oder Artefakte zurückzuführen sein, die sich auf und/oder in dem Fenster 130 befinden. Das Fenster 130 kann aus einem oder mehreren Materialien bestehen, die die Strahlung 125 zumindest teilweise reflektieren.
Die in 1a dargestellte Strahlung 125 ist als gestrichelte Linie zwischen dem Fenster 130 und dem Ziel 105 und als durchgezogene Linie zwischen dem Fenster 130 und dem Sensor 110 dargestellt, was auf die Strahlung hinweist, die sich vom Fenster 130 zum Sensor 110 bewegt und sowohl die vom Fenster 130 als auch die vom Ziel 105 reflektierte Strahlung umfasst.
Das Beispiel in 1a kann einem Anwendungsfall entsprechen, bei dem ein Benutzer die Kamera 120 der Abbildungsvorrichtung 115 bedient, um ein Foto des Ziels 105 durch ein Fenster 130 aufzunehmen.
1b zeigt ein Beispiel für ein Histogramm 150, das den Daten des Sensors 110 aus 1a entspricht. Der Sensor 110, z. B. der Flugzeitsensor, oder die mit dem Sensor 110 verbundenen Verarbeitungsschaltungen können Daten liefern, die einer Zählung der erfassten Photonen als Funktion der Zeit entsprechen. Da die Geschwindigkeit der Photonen bekannt ist und z. B. mit etwa 3×10⁸ ms^-1 angenommen werden kann, entspricht eine solche Zeit direkt einer Entfernung. Die Daten können in einem Format oder einer Struktur bereitgestellt oder gespeichert werden, die dem beispielhaften Histogramm 150 entspricht. Die Schaltkreise im Sensor 110 und/oder die Verarbeitungsschaltkreise können so konfiguriert sein, dass sie die Daten als Histogramm 150 speichern. Der Sensor 110 kann die Daten als Histogramm 150 oder in einem Format, das einem Histogramm entspricht, speichern und die Daten den Verarbeitungsschaltungen zur Verfügung stellen.
Die im Histogramm 150 dargestellten Daten umfassen eine Spitze 155, die im Wesentlichen der vom Fenster 130 reflektierten Strahlung entspricht. So kann der Sensor 110 verwendet werden, um die Nähe des Fensters 130 zum Sensor zu bestimmen.
In 1c, die einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Histogramm von 1b zeigt, sind drei deutliche Spitzen (Peaks) 155, 160, 165 zu erkennen. Die drei Spitzen 155, 160, 165 entsprechen reflektierter Strahlung oberhalb eines durch einen Rauschpegel definierten Schwellenwerts. Das Rauschen kann beispielsweise gemittelt, gefiltert und/oder anderweitig geglättet werden, um einen einem Schwellenwert entsprechenden Pegel zu definieren. Ein Spitzenwert oder eine Spitze in den Daten, der/die wesentlich größer ist als der Rauschpegel, würde den Schwellenwert überschreiten und kann daher leicht als Spitzenwert oder Spitze identifiziert werden. Der Schwellenwert kann einem Vielfachen des Rauschpegels entsprechen. Der Schwellenwert kann einem Offset vom Rauschpegel entsprechen. Der Verarbeitungsschaltkreis kann so konfiguriert sein, dass er den Rauschpegel bestimmt. In dem Beispiel von 1c liegt der Rauschpegel zwischen etwa 50 und 150 Zählern. Daher ist eine erste Spitze 160 mit einer Größe von etwa 400 Zählungen deutlich über dem Rauschpegel zu erkennen. In ähnlicher Weise ist eine dritte Spitze 165 mit einer Größe von etwa 400 Zählungen deutlich über dem Rauschpegel zu erkennen.
In dem Beispiel von 1c entspricht die erste Spitze 160 einem Deckglas. Das Deckglas kann z. B. ein schützendes Bauteil des Sensors 110 sein. Das Deckglas kann eine Komponente eines optischen Systems sein, in dem der Sensor 110 implementiert ist, z. B. die Abbildungsvorrichtung 115. Da das Deckglas in einem festen Abstand zum Sensor 110 angeordnet ist, kann der erste Peak 160 ohne weiteres als von dem Deckglas reflektierte Strahlung identifiziert werden. Das heißt, die Verarbeitungsschaltung kann aus den im Histogramm 200 der 1b und 1c dargestellten Daten leicht feststellen, dass ein erster Peak 160 dem Deckglas entspricht, weil der erste Peak 160 zu einem Zeitpunkt auftritt, der einem als fest bekannten Abstand zwischen dem Sensor 110 und dem Deckglas entspricht.
Die zweite Spitze 155 ist wesentlich größer als die erste Spitze 160 oder die dritte Spitze 165. Die zweite Spitze entspricht der gemessenen, vom Fenster reflektierten Strahlung. Aufgrund der relativ senkrechten Ausrichtung des Sensors 110 relativ zum Fenster 130 umfasst die reflektierte Strahlung eine wesentliche Komponente der reflektierten Spiegelstrahlung. Die reflektierte Strahlung kann auch einen Anteil an diffuser Strahlung enthalten, z. B. Strahlung, die allgemeiner vom Fenster 130 reflektiert wird, z. B. aufgrund der oben beschriebenen Verunreinigungen, Artefakte, Schmutz, Staub oder dergleichen auf oder in der Scheibe.
Der dritte Peak 165 ist in seiner Größe wesentlich kleiner als der zweite Peak 160. Der dritte Peak 165 entspricht der erfassten Strahlung, die von dem Ziel 105 reflektiert wird, z. B. dem Ziel 105, das sich auf einer dem Sensor 110 gegenüberliegenden Seite des Fensters 130 befindet, wie in 1a dargestellt. Durch die Feststellung, dass sich ein Fenster 130 zwischen dem Sensor 110 und dem Ziel 105 befindet, kann der Sensor 110 die Nähe des Ziels 105 zum Sensor 110 bestimmen, wie im Folgenden näher beschrieben.
2a zeigt eine Darstellung der Abbildungsvorrichtung 115 in einem Winkel, z. B. nicht senkrecht, relativ zum Fenster 130. Ähnlich wie im Beispiel von 1a wird in diesem Fall die vom Sensor 110, z. B. dem Flugzeitsensor, ausgesandte Strahlung 125b vom Fenster 130 und vom Ziel 105 zum Sensor 110 zurückreflektiert.
Im Gegensatz zu dem Beispiel in 1a fällt jedoch ein wesentlicher Teil der vom Fenster 130 reflektierten Strahlung 125a nicht auf den Sensor 110. Das heißt, die Menge der vom Sensor erfassten Spiegelstrahlung ist wesentlich geringer. Dies liegt daran, dass unter Berücksichtigung des Einfallswinkels der Strahlung auf das Fenster 130 und des Reflexionswinkels der Strahlung vom Fenster 130 ein wesentlicher Teil der reflektierten Strahlung 1 nicht auf den Sensor 110 gerichtet ist.
Ein Teil der Strahlung 125b, der aus diffuser Strahlung bestehen kann, wird von dem Sensor 110 erfasst. Diese diffuse Strahlung kann zumindest teilweise auf Schmutz, Ablagerungen und/oder andere Anomalien oder Artefakte auf oder in dem Fenster 130 zurückzuführen sein, wodurch die Strahlung 125b in Richtung des Sensors 130 reflektiert wird. Darüber hinaus kann der Teil der Strahlung 125b auch vom Zielobjekt 105 reflektierte Strahlung umfassen.
In 2b ist ein Beispiel für ein Histogramm 200 dargestellt, das den Daten des Sensors aus 2a entspricht. 2b zeigt deutlich drei ausgeprägte Spitzen (Peaks) 255, 260, 265. Wie oben beschrieben, entsprechen die Spitzen 255, 260, 265 der reflektierten Strahlung oberhalb eines durch einen Rauschpegel definierten Schwellenwerts.
Die im Histogramm 200 dargestellten Daten umfassen einen ersten Peak 260 oberhalb des Rauschpegels. Wie oben beschrieben, entspricht der erste Peak einem Deckglas.
Die im Histogramm 200 dargestellten Daten umfassen einen zweiten Peak 255, der im Wesentlichen der vom Fenster 130 reflektierten Strahlung entspricht. Es ist anzumerken, dass die Größe eines Peaks 255 einer erfassten Reflexion von dem Fenster 130 wesentlich geringer ist als die Größe eines Peaks 155 einer erfassten Reflexion von dem in den 1b und 1c dargestellten Fenster 130. Wie oben beschrieben, ist dies auf die spiegelnde Reflexion der Strahlung 125a zurückzuführen, die von dem Sensor 110 aufgrund des Winkels des Sensors relativ zu dem Fenster 130 nicht erfasst wird.
Das Histogramm 200 von zeigt auch einen dritten Peak 265. Der dritte Peak 265 entspricht der erfassten Strahlung 125b, die vom Zielobjekt 105 reflektiert wird, z. B. dem Zielobjekt 105, das sich auf einer dem Sensor 110 gegenüberliegenden Seite des Fensters 130 befindet, wie in 2a dargestellt.
So kann beobachtet werden, dass durch den Vergleich von Histogrammen von Daten, die von einem Ziel durch ein Fenster im Wesentlichen senkrecht zum Sensor 110, z. B. in einer ersten Zone relativ zum Sensor 110, und in einem Winkel relativ zum Sensor 110, z. B. in einer zweiten Zone relativ zum Sensor 110, erfasst werden, das Fehlen des zweiten Peaks oder eine wesentliche Verringerung der Größe des zweiten Peaks anzeigt, dass das Fenster vorhanden ist. Basierend auf diesem Prinzip kann in einer Ausführungsform der Erfindung ein Anwesenheitserkennungssystem, wie z. B. ein System, das in einer Mobiltelefonkamera implementiert ist, so konfiguriert werden, dass es die Anwesenheit eines Fensters oder eines Spiegels erkennt. Ein solches System umfasst einen Flugzeitsensor, der so konfiguriert ist, dass er die Nähe zu einem Ziel auf der Grundlage von reflektierter Strahlung erkennt, die von einer Vielzahl von Zonen erfasst wird, und einen Verarbeitungsschaltkreis, der so konfiguriert ist, dass er das Vorhandensein eines Spiegels oder eines Fensters in einem Pfad von dem Flugzeitsensor zu dem Ziel auf der Grundlage von einem oder mehreren Spitzen in Daten bestimmt, die der erfassten Strahlung entsprechen, die von jeder der Vielzahl von Zonen reflektiert wird.
3a zeigt eine Darstellung einer Abbildungsvorrichtung 315, die im Wesentlichen senkrecht zu einem Spiegel 330 steht. Die Abbildungsvorrichtung 315 umfasst einen Sensor 310. Ebenfalls dargestellt ist ein Ziel 305, bei dem es sich zum Beispiel um eine Person handelt. Bei der abgebildeten Abbildungsvorrichtung 315 handelt es sich um ein Mobiltelefon. Es versteht sich von selbst, dass der Sensor 310 eine Komponente eines anderen bildgebenden Geräts oder Systems sein kann, wie z. B. einer Kamera oder Ähnlichem. In einigen Ausführungsformen ist der Sensor 310 Bestandteil eines Systems mit einstellbarem Fokus, um beispielsweise die Abbildung von Zielen in unterschiedlichen Entfernungen von der Abbildungsvorrichtung zu ermöglichen. In dem Beispiel von 3a ist die Abbildungsvorrichtung 315 ein Mobiltelefon mit einer Kamera. In dem Beispiel von 3a ist der Sensor 310 ein Flugzeitsensor. Als solcher ist der Sensor 310 so konfiguriert, dass er die Nähe zum Ziel 305 auf der Grundlage der erfassten und vom Ziel reflektierten Strahlung 325a, 325b erkennt. Wie oben unter Bezugnahme auf das Beispiel von 1a beschrieben, kann der Sensor 310 so konfiguriert sein, dass er Strahlung 325 erfasst, die von einer Vielzahl verschiedener Zonen reflektiert wird. Jede Zone der Vielzahl von Zonen kann einen Bereich oder ein Feld definieren, der/das vom Sensor 310 erfasst wird. Jeder Bereich oder jedes Feld kann separat sein oder sich zumindest teilweise mit einem Feldbereich einer Zone überschneiden, der durch mindestens eine benachbarte Zone definiert ist. Die Funktionsweise eines solchen Mehrzonensensors wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 6a bis 6c näher beschrieben.
Der Spiegel 330 ist in einem Strahlungsweg vom Sensor 310 zum Ziel 305 angeordnet. Der Spiegel 330 reflektiert die Strahlung 325a, 325b.
So wird die Strahlung 325b, die in 3a als durchgezogene Linie dargestellt ist, vom Sensor 310 ausgesandt, breitet sich in Richtung des Spiegels 330 aus und wird vom Spiegel 330 in Richtung des Ziels 305 reflektiert. Die vom Ziel 305 reflektierte Strahlung breitet sich dann in Richtung zum Spiegel 330 aus und wird zurück zum Sensor 310 reflektiert. Somit wird zumindest ein Teil der reflektierten Strahlung 325b, die vom Sensor 310 empfangen wird, vom Ziel 305 über den Spiegel 330 reflektiert.
In einigen Fällen wird jedoch zumindest ein Teil der Strahlung 325a direkt vom Spiegel zum Sensor 310 reflektiert und nicht vom Ziel 305. Das heißt, zumindest ein Teil der vom Sensor 310 ausgesandten Strahlung 325a breitet sich zum Spiegel aus und wird zum Sensor 310 zurückreflektiert, ohne vom Ziel 305 reflektiert zu werden. Diese Strahlung 325a ist in 3a als gestrichelte Linie dargestellt und wird als direkter Weg zwischen dem Spiegel 330 und dem Sensor 310 gezeigt.
Das Beispiel in 3a kann einem Anwendungsfall entsprechen, bei dem ein Benutzer, z. B. die Zielperson 305, mit der Abbildungsvorrichtung 315, z. B. dem Mobiltelefon des Benutzers, ein Foto von seinem Spiegelbild im Spiegel 330 aufnimmt.
In 3b ist ein Beispiel für ein Histogramm 350 dargestellt, das den Daten des Sensors 310 aus 3a entspricht. Der Sensor 310, z. B. der Flugzeitsensor, oder die mit dem Sensor 310 verbundenen Verarbeitungsschaltungen können Daten liefern, die einer Zählung der erfassten Photonen als Funktion der Zeit entsprechen. Wie oben beschrieben, entspricht eine solche Zählung einem Abstand, und die Daten können in einem Format oder einer Struktur bereitgestellt oder gespeichert werden, die dem Beispielhistogramm 350 entspricht.
Die im Histogramm 350 dargestellten Daten umfassen eine Spitze 355, die im Wesentlichen der vom Spiegel 330 reflektierten Strahlung entspricht. So kann der Sensor 310 in einigen Fällen verwendet werden, um die Nähe des Spiegels 330 zum Sensor zu bestimmen.
In 3c, die einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Histogramm von 3b zeigt, sind drei deutliche Spitzen (Peaks) 355, 360, 365 zu erkennen. Die Spitzen 355, 360, 365 entsprechen reflektierter Strahlung oberhalb eines Schwellenwerts, der durch einen Rauschpegel definiert ist, wie oben unter Bezugnahme auf 1b beschrieben. Im Beispiel von 3c liegt der Rauschpegel zwischen etwa 50 und 150 Zählern. So ist ein erster Peak 360 mit einer Größe von etwa 480 Zählungen deutlich über dem Rauschpegel zu erkennen. In ähnlicher Weise ist ein dritter Peak 365 mit einer Größe von etwa 450 Zählungen deutlich über dem Rauschpegel unterscheidbar.
Im Beispiel von 3c entspricht der erste Peak 360 einem Deckglas, wie oben unter Bezugnahme auf 1b beschrieben. So kann die Verarbeitungsschaltung aus den im Histogramm 350 dargestellten Daten ohne weiteres feststellen, dass der erste Peak 360 dem Deckglas entspricht, da der erste Peak 360 zu einem Zeitpunkt auftritt, der einem bekannten Abstand zwischen dem Sensor 310 und dem Deckglas entspricht.
Der zweite Peak 355 ist wesentlich größer als der erste Peak 360 oder der dritte Peak 365. Der zweite Peak 355 entspricht der gemessenen, vom Spiegel reflektierten Strahlung. Aufgrund der relativ senkrechten Ausrichtung des Sensors 310 relativ zum Spiegel 330 umfasst die reflektierte Strahlung eine wesentliche Komponente der reflektierten Spiegelstrahlung. Die reflektierte Strahlung kann auch einen Anteil an diffuser Strahlung enthalten, z. B. Strahlung, die allgemeiner vom Spiegel 330 reflektiert wird, z. B. aufgrund der oben beschriebenen Verunreinigungen, Artefakte, Schmutz, Staub oder dergleichen auf oder in dem Spiegel.
Der dritte Peak 365 ist in seiner Größe wesentlich kleiner als der zweite Peak 355. Der dritte Peak 365 entspricht der erfassten Strahlung, die vom Ziel 305 reflektiert wird.
4a zeigt eine Darstellung der Abbildungsvorrichtung 315 in einem Winkel, z. B. nicht senkrecht, relativ zum Spiegel 330. Ähnlich wie im Beispiel von 2a wird in diesem Fall nur ein Teil der vom Sensor 310, z. B. dem Flugzeitsensor, ausgesandten Strahlung 325b vom Ziel 305 über den Spiegel 330 zum Sensor 310 zurückreflektiert.
Im Gegensatz zu dem Beispiel in 3a fällt ein Teil der vom Spiegel 330 reflektierten Strahlung nicht auf den Sensor 310. Das heißt, die Menge der vom Sensor 310 erfassten Spiegelstrahlung ist wesentlich geringer. Dies liegt daran, dass unter Berücksichtigung des Einfallswinkels der Strahlung auf den Spiegel 330 und des Reflexionswinkels der Strahlung vom Spiegel 330 ein Teil der reflektierten Strahlung nicht auf den Sensor 310 gerichtet ist.
Ein Teil der Strahlung 325a, z. B. diffuse Strahlung, kann von dem Sensor 310 erfasst werden. Diese diffuse Strahlung kann zumindest teilweise auf Schmutz, Ablagerungen und/oder andere Anomalien oder Artefakte auf oder in dem Spiegel 330 zurückzuführen sein, wodurch die Strahlung 325a in Richtung des Sensors 330 reflektiert wird.
In 4b ist ein Beispiel für ein Histogramm 450 dargestellt, das den Daten des Sensors aus entspricht. 4b zeigt deutlich zwei ausgeprägte Spitzen 460, 465. Wie oben beschrieben, entsprechen die Spitzen 460, 465 reflektierter Strahlung oberhalb eines durch einen Rauschpegel definierten Schwellenwerts.
Die im Histogramm 450 dargestellten Daten umfassen einen ersten Peak 460 oberhalb des Rauschpegels. Wie oben beschrieben, entspricht der erste Peak einem Deckglas.
Die im Histogramm 450 dargestellten Daten enthalten auch einen kleinen zweiten Peak 455, der im Wesentlichen der vom Spiegel 330 reflektierten diffusen Strahlung entspricht. In diesem Beispiel ist der Spiegel 330 besonders sauber, so dass die Größe des zweiten Peaks relativ gering ist. Es ist anzumerken, dass die Größe eines Peaks 455 einer erfassten Reflexion von dem Spiegel 330 wesentlich geringer ist als die Größe eines Peaks 355 einer erfassten Reflexion von dem in 3c dargestellten Spiegel 330. Wie oben beschrieben, ist dies auf die spiegelnde Reflexion der Strahlung 325a zurückzuführen, die vom Sensor 310 aufgrund des Winkels des Sensors 310 relativ zum Spiegel 330 nicht erfasst wird.
Das Histogramm 450 in 4b zeigt auch einen dritten Peak 465. Der dritte Peak 465 entspricht der erfassten Strahlung 325b, die vom Ziel 305 reflektiert wird, wie in 4a dargestellt.
So kann beobachtet werden, dass durch den Vergleich von Histogrammen von Daten, die von einem Ziel erfasst werden, das an einem Spiegel 330 im Wesentlichen senkrecht zum Sensor 310 reflektiert wird, z. B. in einer ersten Zone relativ zum Sensor 310, und auch in einem Winkel relativ zum Sensor 310, z. B. in einer zweiten Zone relativ zum Sensor 310, das Fehlen des zweiten Peaks 355 oder eine wesentliche Verringerung der Größe des zweiten Peaks 355 darauf hinweist, dass ein Spiegel 330 vorhanden sein kann.
Basierend auf den oben beschriebenen Prinzipien kann ein Anwesenheitserkennungssystem, wie z. B. ein System, das auf einer Kamera in einem Mobiltelefon implementiert ist, so konfiguriert sein, dass es die Anwesenheit eines Fensters 130 oder eines Spiegels 330 erkennt. Ein solches System umfasst einen Flugzeitsensor, der so konfiguriert ist, dass er die Nähe zu einem Ziel 105, 305 auf der Grundlage von reflektierter Strahlung 125a, 125b, 325a, 325b, die von einer Vielzahl von Zonen erfasst wird, erkennt, und einen Verarbeitungsschaltkreis, der so konfiguriert ist, dass er das Vorhandensein eines Spiegels oder eines Fensters auf dem Weg vom Flugzeitsensor zum Ziel auf der Grundlage eines oder mehrerer Spitzen in den Daten, die der erfassten und von jeder der Vielzahl von Zonen reflektierten Strahlung entsprechen, bestimmt. Das heißt, der Verarbeitungsschaltkreis innerhalb eines solchen Systems kann so konfiguriert sein, dass er das Vorhandensein des Spiegels 330 oder des Fensters 130 durch den Vergleich von Daten feststellt, die mindestens zwei Zonen der Vielzahl von Zonen entsprechen.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann ein Anwesenheitserkennungssystem so konfiguriert werden, dass, wenn die erfassten Daten Folgendes umfassen: einen Peak 155, 355, der einem ersten Abstand von dem Sensor 110, 310 entspricht, und einen Peak 165, 365, der einem zweiten Abstand von dem Flugzeitsensor in einer ersten Zone einer Mehrzahl von Zonen entspricht; und einen Peak 255, 455, der im Wesentlichen dem ersten Abstand entspricht, und einen Peak 265, 465, der im Wesentlichen dem zweiten Abstand in einer zweiten Zone der Mehrzahl von Zonen entspricht; und der zweite Abstand weiter als der erste Abstand ist; und die Spitzen nicht mit Reflexionen von einem Deckglas verbunden sind; dann kann die Verarbeitungsschaltung bestimmen, dass der Peak 155, 355, der dem ersten Abstand von dem Lichtlaufzeitsensor entspricht, Reflexionen von einem Spiegel 330 oder einem Fenster 130 entspricht.
Wenn der zweite Abstand im Wesentlichen das Doppelte des ersten Abstands beträgt, kann die Verarbeitungsschaltung außerdem feststellen, dass der Peak 155, 355, der dem ersten Abstand vom Sensor 110, 310 entspricht, den Reflexionen von einem Spiegel 330 entspricht.
5a ist ein Foto eines besonderen Anwendungsfalls, bei dem eine Kamera 510 mit dem Sensor 110, 310 sehr nahe am oder gegen das Fenster 130 platziert wird. Dieser Anwendungsfall kann auftreten, wenn ein Benutzer versucht, ein Foto durch ein Fenster zu machen und dabei sichtbare Lichtreflexionen im Fenster zu vermeiden.
5b zeigt ein Beispiel für ein Histogramm 500, das den Daten einer ersten Zone eines Sensors entspricht, der gegen das Fenster 130 gehalten wird. Die erste Zone ist im Wesentlichen senkrecht zu einer Oberfläche des Fensters ausgerichtet. Ein erster Peak 555 von beträchtlicher Größe ist in 5b dargestellt. Der erste Peak 555 entspricht dem Übersprechen und der Überlappung von Zielpeaks. Der Peak 555 kann zum Beispiel einer erheblichen Reflexion am Fenster 130 entsprechen. Außerdem können Reflexionen vom Deckglas in den Daten aufgrund der Nähe des Fensters zum Deckglas verdeckt sein.
5c zeigt ein Beispiel für ein Histogramm 550, das den Daten einer zweiten Zone des Sensors entspricht, die gegen das Fenster 130 gehalten wird. Die zweite Zone ist in einem Winkel, z. B. nicht rechtwinklig, zu einer Oberfläche des Fensters 130 ausgerichtet. Ein erster Peak 595 von ist in 5c dargestellt. Der erste Peak 595 entspricht den Reflexionen am Deckglas Insbesondere ist die Größe des Peaks 595 wesentlich geringer als die Größe des in 5b dargestellten Peaks 555. Das heißt, dass der Sensor in der ersten Zone senkrecht zum Fenster ein Objekt, z. B. das Fenster 130, erfasst. In der zweiten Zone in einem Winkel, z. B. nicht senkrecht zum Fenster 130, erfasst der Sensor das Objekt, z. B. das Fenster 130, nicht.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann ein Anwesenheitserkennungssystem so konfiguriert werden, dass, wenn die erfassten Daten Folgendes umfassen: einen Peak 555 mit einer Größe oberhalb eines ersten Schwellenwerts, der einem relativ kurzen Abstand vom Sensor 110, 330 in der ersten Zone der mehreren Zonen entspricht, wobei der relativ kurze Abstand durch einen zweiten Schwellenwert definiert ist, und im Wesentlichen keinen Peak oder einen relativ kleinen Peakt 595, der dem relativ kurzen Abstand vom Sensor 110, 330 in der zweiten Zone der mehreren Zonen entspricht; dann kann die Verarbeitungsschaltung bestimmen, dass der Sensor 110, 330 in dem relativ kurzen Abstand von einem Fenster 130 angeordnet ist.
Der relativ kurze Abstand kann z. B. im Bereich von Millimetern liegen. Der relativ kurze Abstand kann z. B. ein Abstand sein, der im Allgemeinen in der Größenordnung des Abstands zwischen dem Flugzeitsensor und einem Deckglas liegt. Das heißt, der relativ kurze Abstand kann ein Abstand im Bereich von einem Zoll oder weniger sein.
6a zeigt eine Darstellung einer Vorrichtung 600, die ein Abbildungssystem mit einstellbarem Fokus und ein Anwesenheitserkennungssystem gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung umfasst. Die Vorrichtung 600 ist ein Mobiltelefon, und das Anwesenheitserkennungssystem umfasst einen Mehrzonen-Flugzeitsensor 610 und eine Kamera 615 mit einstellbarem Fokus. Ein Ziel 605 ist ebenfalls abgebildet.
Da der Flugzeitsensor in der Lage ist, mehrere Zonen zu erfassen, und da der Sensor 610 in der Lage ist, mehrere Objekte in jeder Zone zu erfassen, z. B. ein entsprechendes Histogramm mit mehreren Spitzen zu erzeugen, kann die Vorrichtung 600 so konfiguriert werden, dass sie das Vorhandensein eines Spiegels 330 oder eines Fensters 130 in einem Pfad zwischen dem Sensor 610 und dem Ziel 605 erkennt. Das heißt, wie oben beschrieben, können Histogramme, die einer Vielzahl von Zonen entsprechen, verglichen werden, um zu bestimmen, ob ein Fenster oder ein Spiegel in dem Pfad zwischen dem Sensor 610 und dem Ziel 605 vorhanden ist. In einem Ausführungsbeispiel kann eine solche Bestimmung durch einen Verarbeitungsschaltkreis innerhalb des Geräts vorgenommen werden. In einigen Ausführungsbeispielen kann zumindest ein Teil der Verarbeitungsschaltung und/oder des Speichers, wie z. B. ein oder mehrere mit der Verarbeitungsschaltung verbundene Speichergeräte, von der Vorrichtung 600 entfernt sein. Zum Beispiel kann zumindest ein Teil der Verarbeitungsschaltungen auf einem oder mehreren Servern und/oder cloudbasierten Geräten bereitgestellt werden. Mindestens ein Teil der Verarbeitungsschaltungen kann auf einer entfernten Konsole oder einem Client-Gerät bereitgestellt werden.
Die Vorrichtung 600 kann so konfiguriert sein, dass sie den Fokus der Kamera 615 zumindest teilweise auf der Grundlage einer erkannten Nähe des Ziels 605 zum Sensor 610 einstellt. Die erfasste Nähe zum Ziel 605 kann genau und zuverlässig bestimmt werden, indem festgestellt wird, ob ein Spiegel oder ein Fenster in einem Pfad zwischen dem Ziel 605 und dem Sensor 610 vorhanden ist, wie oben beschrieben.
6b zeigt eine Darstellung der Zonen, die von dem Mehrzonensensor des Geräts aus 6a erfasst werden. Eine Szene ist in eine 3 x 3 große Anordnung von Zonen unterteilt, die mit 620a-620i bezeichnet sind. Jede Zone entspricht einem vom Sensor 610 erfassten Bereich oder Feld. Es wird deutlich, dass die 3 x 3 Anordnung nur als Beispiel dargestellt ist, und in anderen Ausführungsformen kann die Vielzahl der Zonen eine 2x2, 4x4 oder eine noch größere Anordnung von Zonen umfassen. Außerdem muss die Vielzahl der Zonen nicht unbedingt ein Quadrat bilden, wie in 6b dargestellt. Zum Beispiel kann jede Zone eine nicht-quadratische Form haben und/oder die Anordnung kann andere Abmessungen haben, wie z. B. 3 x 4, 2 x 3 oder ähnliches. Außerdem kann jede Zone für sich stehen oder sich zumindest teilweise mit einer benachbarten Zone überlappen.
Der Flugzeitsensor 610 ist so konfiguriert, dass er die Erkennung mehrerer Objekte in jeder Zone 620a-620j der Vielzahl von Zonen durchführt. Als solches kann die Vorrichtung 600 und insbesondere die Verarbeitungsschaltung innerhalb der Vorrichtung 600 oder mit der Vorrichtung 600 verbunden, Histogrammdaten entsprechend jeder Zone 620a-620j erfassen. Durch Vergleiche solcher erfassten Histogrammdaten kann das Vorhandensein eines Fensters 130 oder eines Spiegels 330 bestimmt werden, wie oben unter Bezugnahme auf die 1a bis 5c beschrieben.
In 7a ist ein Blockdiagramm eines Anwesenheitserkennungssystems 700 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung dargestellt. Das System 700 umfasst einen Mehrzonen-Flugzeitsensor 710. Der Mehrzonen-Flugzeitsensor 710 umfasst einen VCSEL 715, der so konfiguriert ist, dass er Strahlung aussendet, und eine Anordnung von SPADs 720 zur Erkennung von Strahlung. Die SPADs 720 verfügen über zugehörige TDC- und Histogramm-Schaltungen. Der Mehrzonen-Flugzeitsensor 710 umfasst auch einen Steuerschaltkreis 725 und einen Treiberschaltkreis 730 für den VCSEL. Im Ausführungsbeispiel sind Optiken 735 dargestellt, die beispielsweise eine oder mehrere Linsen, Multi-Linsen-Array(s) (MLA), diffraktive optische Elemente (DOEs) und/oder optische Filter umfassen können.
Der Mehrzonen-Flugzeitsensor 710 umfasst auch eine Verarbeitungsschaltung 750, bei der es sich in dem Ausführungsbeispiel von 7a um einen ARM Cortex M0+ handelt. In einigen Ausführungsformen ist die Verarbeitungsschaltung 750 so konfiguriert, dass sie das Vorhandensein eines Spiegels 330 oder eines Fensters 130 in einem Pfad vom Mehrzonen-Flugzeitsensor 710 zu einem Ziel auf der Grundlage einer oder mehrerer Spitzen in den Histogrammdaten bestimmt, die der erfassten Strahlung entsprechen, die von jeder aus einer Vielzahl von Zonen reflektiert wird. Ebenfalls dargestellt ist ein Host-Gerät 760. Die Host-Vorrichtung 760 ist kommunikativ mit dem Mehrzonen-Flugzeitsensor 710 verbunden. Die Host-Vorrichtung 760 umfasst weitere Verarbeitungsschaltungen. Bei der Host-Vorrichtung kann es sich zum Beispiel um eine Verarbeitungsschaltung in einem Mobiltelefon handeln. Wie oben beschrieben, kann die Host-Vorrichtung 760 vom Mehrzonen-Flugzeitsensor 710 entfernt sein, z. B. auf einem entfernten Server oder einem cloudbasierten Gerät.
In einigen Ausführungsformen ist die Host-Vorrichtung 760 so konfiguriert, dass sie das Vorhandensein eines Spiegels 330 oder eines Fensters 130 in einem Pfad vom Mehrzonen-Flugzeitsensor 710 zu einem Ziel auf der Grundlage eines oder mehrerer Peaks in den Histogrammdaten bestimmt, die der erfassten Strahlung entsprechen, die von jeder einer Vielzahl von Zonen reflektiert wird. Das heißt, in einigen Ausführungsformen kann die interne Verarbeitungsschaltung 750 innerhalb des Flugzeitsensors 710 so konfiguriert sein, dass sie Daten, z. B. Histogrammdaten, an das Host-Gerät 760 übermittelt, so dass das Host-Gerät 760 das Vorhandensein eines Fensters oder Spiegels bestimmen kann.
In 7b ist ein Gehäuse 780 dargestellt, in dem das Anwesenheitserkennungssystem 700 aus 7a untergebracht ist. Das Gehäuse umfasst elektrische Kontakte 785 zur Kopplung des Anwesenheitserkennungssystems 700 mit einem anderen Gerät, z. B. dem Host-Gerät 760. Das Gehäuse 780 umfasst eine erste Öffnung 790 zum Aussenden von Strahlung, z. B. von Strahlung, die von dem VCSEL 715 ausgesendet wird. Das Gehäuse 780 umfasst eine zweite Öffnung 795 für den Empfang reflektierter Strahlung, z. B. für empfangene Strahlung, die auf das Array von SPADs 720 trifft.
In einigen Ausführungsformen kann das oben beschriebene Deckglas in das Paket 780 integriert werden, so dass es eine Schutzabdeckung über der ersten Öffnung 790 und/oder der zweiten Öffnung 795 bildet.
Der Anmelder offenbart isoliert jedes einzelne hier beschriebene Merkmal und jede Kombination von zwei oder mehr solcher Merkmale, soweit solche Merkmale oder Kombinationen auf der Grundlage der Beschreibung als Ganzes im Lichte des allgemeinen Wissens eines Fachmanns ausgeführt werden können, unabhängig davon, ob solche Merkmale oder Merkmalskombinationen irgendwelche hier offengelegten Probleme lösen, und ohne Einschränkung des Umfangs der Ansprüche. Der Anmelder weist darauf hin, dass Aspekte der Offenbarung aus jedem dieser einzelnen Merkmale oder Kombinationen von Merkmalen bestehen können. In Anbetracht der vorstehenden Beschreibung wird es für den Fachmann offensichtlich sein, dass im Rahmen der Offenbarung verschiedene Änderungen vorgenommen werden können.
Obwohl die Offenbarung in Form von bevorzugten Ausführungsformen, wie oben dargelegt, beschrieben wurde, ist es zu verstehen, dass diese Ausführungsformen nur illustrativ sind und dass die Ansprüche nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt sind. Fachleute können im Hinblick auf die Offenbarung Änderungen und Alternativen vornehmen, die in den Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche fallen. Jedes Merkmal, das in der vorliegenden Beschreibung offenbart oder dargestellt ist, kann in jede beliebige Ausführungsform eingebaut werden, sei es allein oder in einer geeigneten Kombination mit einem anderen hier offengelegten oder dargestellten Merkmal.
Bezugszeichenliste

105: Ziel
110: Sensor
115: Abbildungsvorrichtung
120: Kamera
125: Strahlung
125a: Strahlung
125b: Strahlung
130: Fenster
150: Histogramm
155: zweiter Peak
160: erster Peak
165: dritter Peak
200: Histogramm
255: zweiter Peak
260: erster Peak
265: dritter Peak
305: Ziel
310: Sensor
315: Abbildungsvorrichtung
325a: Strahlung
325b: Strahlung
330: Spiegel
350: Histogramm
355: zweiter Peak
360: erster Peak
365: dritter Peak
450: Histogramm
455: zweiter Peak
460: erster Peak
465: dritter Peak
500: Histogramm
510: Kamera
555: erster Peak
550: Histogramm
595: erster Peak
600: Vorrichtung
605: Ziel
610: Sensor
615: Kamera
620a: Zone
620b: Zone
620c: Zone
620d: Zone
620e: Zone
620f: Zone
620g: Zone
620h: Zone
620i: Zone
700: Anwesenheitserkennungssystem
710: Flugzeitsensor
715: VCSEL
720: SPAD
725: Steuerschaltung
730: Treiberschaltung
735: Optik
750: Verarbeitungsschaltung
760: Host-Vorrichtung
780: Paket
785: elektrische Kontakte
790: erste Blende
795: zweite Blende

Claims

Ein Anwesenheitserkennungssystem (700), das so konfiguriert ist, dass es die Anwesenheit eines Fensters (130) oder eines Spiegels (330) erkennt, wobei das System umfasst: einen Flugzeitsensor (110, 310, 610), der so konfiguriert ist, dass er die Nähe zu einem Ziel (105, 305, 605) auf der Grundlage von reflektierter Strahlung, die von einer Vielzahl von Zonen (620a-i) erfasst wird, erkennt; und eine Verarbeitungsschaltung (750), die so konfiguriert ist, dass sie das Vorhandensein eines Spiegels oder eines Fensters in einem Pfad vom Flugzeitsensor zum Ziel auf der Grundlage einer oder mehrerer Peaks in den Daten bestimmt, die der erfassten Strahlung entsprechen, die von jeder der mehreren Zonen reflektiert wird.
Das Anwesenheitsdetektionssystem (700) nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren Peaks in den Daten reflektierter Strahlung oberhalb eines durch einen Rauschpegel definierten Schwellenwertes entsprechen.
Anwesenheitsdetektionssystem (700) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Daten einer Verteilung einer Anzahl von erfassten Photonen als Funktion eines Abstands vom Flugzeitsensor-Sensor (110, 310, 610) entsprechen.
Das Anwesenheitserkennungssystem (700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verarbeitungsschaltung (750) so konfiguriert ist, dass sie das Vorhandensein des Spiegels (330) oder des Fensters (130) und/oder Eigenschaften des Spiegels oder des Fensters durch Vergleichen von Daten bestimmt, die mindestens zwei Zonen der Vielzahl von Zonen (620a-i) entsprechen.
Das Anwesenheitserkennungssystem (700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, wenn die Daten umfassen: einen Peak, der einem ersten Abstand vom Flugzeitsensor (110, 310, 610) entspricht, und einen Peak, der einem zweiten Abstand vom Flugzeitsensor in einer ersten Zone der Vielzahl von Zonen (620a-i) entspricht; einen Peak, der im Wesentlichen dem ersten Abstand entspricht, und einen Peak, der im Wesentlichen dem zweiten Abstand entspricht, in einer zweiten Zone der Vielzahl von Zonen; wobei der zweite Abstand größer ist als der erste Abstand, und die Peaks nicht mit Reflexionen von einem Deckglas zusammenhängen; dann der Verarbeitungsschaltkreis (750) feststellt, dass der Peak, der dem ersten Abstand vom Flugzeitsensor entspricht, den Reflexionen von einem Spiegel (330) oder einem Fenster (130) entspricht.
Das Anwesenheitsdetektionssystem (700) nach Anspruch 5, wobei, wenn der zweite Abstand im Wesentlichen das Doppelte des ersten Abstands beträgt, die Verarbeitungsschaltung (750) dann feststellt, dass der dem ersten Abstand vom Flugzeitsensor (110, 310, 610) entsprechende Peak den Reflexionen von einem Spiegel entspricht.
Das Anwesenheitsdetektionssystem (700) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Verarbeitungsschaltung (750), wenn der dem ersten Abstand vom Flugzeitsensor (110, 310, 610) entsprechende Peak eine Größe über einem vordefinierten Schwellenwert hat und/oder durch eine Anhäufung gekennzeichnet ist, die größer als ein/der vordefinierte Schwellenwert ist, feststellt, dass der dem ersten Abstand vom Flugzeitsensor entsprechende Peak Reflexionen von einem Spiegel (330) entspricht.
Das Anwesenheitsdetektionssystem (700) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei, wenn der erste Peak wesentlich breiter als eine durch einen weiteren vordefinierten Schwellenwert definierte Breite ist, die Verarbeitungsschaltung (750) feststellt, dass der Peak, der dem ersten Abstand vom Flugzeitsensor (110, 310, 610) entspricht, Reflexionen von einem Fenster (130) entspricht, das eine Vielzahl von Glasscheiben umfasst.
Das Anwesenheitsdetektionssystem (700) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Verarbeitungsschaltung (750) so konfiguriert ist, dass sie bestimmt, welche Zone aus der Vielzahl der Zonen (620a-i) einen Peak mit der größten Größe aufweist, die im Wesentlichen dem ersten Abstand entspricht, und dass sie anzeigt, dass die bestimmte Zone diejenige ist, die am nächsten zur Senkrechten relativ zum Fenster (130) oder Spiegel (330) ausgerichtet ist.
Das Anwesenheitsdetektionssystem (700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verarbeitungsschaltung (750) so konfiguriert ist, dass sie die Daten um die Auswirkungen von Anhäufung korrigiert.
Das Anwesenheitserkennungssystem (700) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn die Daten umfassen: einen Peak mit einer Größe oberhalb eines ersten Schwellenwerts, der einem relativ kurzen Abstand von dem Flugzeitsensor (110, 310, 610) in einer/der ersten Zone der Vielzahl von Zonen (620a-i) entspricht, wobei der relativ kurze Abstand durch einen zweiten Schwellenwert definiert ist, und im Wesentlichen keinen Peak, der dem relativ geringen Abstand vom Flugzeitsensor in einer/der zweiten Zone der mehreren Zonen entspricht; dann die Verarbeitungsschaltung (750) feststellt, dass der Flugzeitsensor in einem relativ geringen Abstand zu einem Fenster (130) angeordnet ist.
Das Anwesenheitsdetektionssystem (700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verarbeitungsschaltung (750) so konfiguriert ist, dass sie feststellt, ob ein oder mehrere Peaks in den Daten mit Reflexionen von einer/der Abdeckscheibe zusammenhängen.
Das Anwesenheitsdetektionssystem (700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verarbeitungsschaltung (750) so konfiguriert ist, dass sie die Daten für jede der mehreren Zonen (620a-i) in Bins speichert, wobei jedes Bin einer Anzahl von erfassten Photonen als Funktion des Abstands vom Flugzeitsensor entspricht.
Eine Vorrichtung (600), die Folgendes umfasst: ein Abbildungssystem mit einstellbarem Fokus und das Anwesenheitserkennungssystem mit einem Flugzeitsensor (110, 310, 610) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Fokus des Abbildungssystems so konfiguriert ist, dass er so eingestellt wird, dass eine Fokussierung auf ein Fenster (130) oder einen Spiegel (330) vermieden wird, und zwar auf der Grundlage einer Feststellung des Vorhandenseins eines Spiegels oder eines Fensters in einem Pfad von dem Flugzeitsensor zu einem Ziel (105, 305, 605) durch das Anwesenheitserkennungssystem.
Die Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Vorrichtung eines der folgenden Geräte ist: ein Mobiltelefon, eine Kamera oder ein Videoaufzeichnungsgerät, ein Robotergerät, ein Messgerät, ein Spielgerät oder ein Fahrzeuggerät.
Verfahren zum Erkennen des Vorhandenseins eines Fensters (130) oder eines Spiegels (330), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Konfigurieren eines Flugzeitsensors (110, 310, 610), um Daten entsprechend der erfassten reflektierten Strahlung aus einer Vielzahl von Zonen (620a-i) zu liefern; und Analysieren eines oder mehrerer Peaks in den Daten, die der erfassten, von jeder der mehreren Zonen reflektierten Strahlung entsprechen, um zu bestimmen, ob sich ein Fenster oder ein Spiegel in einem Pfad vom Flugzeitsensor zu einem Ziel (105, 305, 605) befindet.