einem Array von Einzellichtquellen

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensorsystem sowie ein Verfahren zum dreidimensionalen Erfassen einer Szene basierend auf Laufzeitmessungen. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung eines solchen Sensorsystems.

Hintergrund der Erfindung

Zum Öffnen und/oder Verschließen von Öffnungen oder Passagen werden häufig mittels Aktuatoren betriebene Verschließkörper verwendet, welche für

Bedienpersonen die Handhabung des betreffenden Verschließkörpers erleichtern oder ohne jede Bedienaktion automatisch betrieben werden, wenn beispielsweise ein die Öffnung zu passierendes Objekt in den Bereich der Öffnung gelangt. Eine solche Öffnung kann beispielsweise ein Durchgang in einem Gebäude sein. Ein Verschließkörper kann beispielsweise eine Tür sein.

Um eine hohe Betriebssicherheit von automatisch zu öffnenden und zu

schließenden Verschließkörpern zu erreichen, ist es bekannt, den Bereich vor oder innerhalb einer mit einem Verschließkörper bedeckbaren Öffnung mittels eines optischen Sensorsystems zu erfassen. Damit kann zum einen sichergestellt werden, dass beim Verschießen der Öffnung nicht versehentlich ein Objekt, beispielsweise eine Person, von dem Verschließkörper eingeklemmt wird.

Außerdem kann bei manchen Applikationen ein solches Sensorsystem ein automatisches Öffnen und/oder Schießen des Verschließkörpers bzw. der

Öffnung veranlassen.

Aus EP 2 453 252 Bl ist für den Anwendungsbereich der Überwachung von automatisch zu öffnenden Türen ein 3D-Sensorsystem bekannt, welches auf dem Prinzip der Laufzeitmessung von Lichtstrahlen beruht, die von Beleuchtungs quellen ausgesandt und nach einer zumindest teilweisen Reflexion bzw. 180° Rückstreuung von einem Lichtempfänger detektiert werden. Solche

Sensorsysteme werden allgemein als "Time-of-Flight" (TOF) Sensorsysteme bezeichnet. TOF Sensorsysteme haben jedoch den Nachteil, dass mit

zunehmendem Abstand d des zu erfassenden Objekts die Intensität des von einem Lichtempfänger des TOF Sensors zu erfassenden (zurückgestreuten) Messlichts in zweifacher Hinsicht geschwächt ist. Im Falle einer punktförmigen Beleuchtungslichtquelle ohne eine spezielle Fokussierung skaliert diese

Schwächung des von den Beleuchtungsquellen ausgesandten Beleuchtungslichts mit l/d ^/ 2, wobei d der Abstand zu der Beleuchtungslichtquelle ist. Gleiches gilt für das Messlicht, wenn man eine Stelle des Objekts, an welcher das

Beleuchtungslicht isotrop gestreut wird, als Punktlichtquelle auffasst. Im Ergebnis führt dies in diesem Fall zu einer l/d' Skalierung der Intensität des

empfangenen Messlichts. Bei einer auf irgendeine Art und Weise realisierten Strahlformung, beispielsweise einer Fokussierung des Beleuchtungslichts und/oder des Messlichts in Richtung des Lichtempfängers, ist die

Intensitätsschwächung entsprechend geringer, trägt jedoch trotzdem zu einem signifikanten Verlust an Lichtleistung bei. Dies wiederum führt zu einer

entsprechend schlechten Energieeffizienz eines TOF Sensorsystems.

Aus WO 2018/064745 Al ist ein System zum automatischen Überwachen einer Öffnung bekannt, welche von zwei Schiebetüren verschlossen werden kann. Auch hier werden 3D Kameras verwendet, welche auf dem TOF Prinzip basieren. Ein zu erfassender räumlicher Bereich um einen Bewegungsbereich der Schiebetüren herum wird in zwei Unterbereiche aufgeteilt, die separat voneinander ausgewertet werden. In einem ersten Unterbereich wird auf Sicherheit geachtet, um zu verhindern, dass ein Objekt von den Schiebetüren eingeklemmt wird. In dem zweiten Unterbereich erfolgt eine Bildauswertung in Hinblick auf einen anderen Zweck, beispielsweise für eine Aktivierung der Schiebetüren oder für ein Zählen von Objekten, welche diesen zweiten Unterbereich passieren.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere auf dem Gebiet der automatischen Überwachung von Öffnungen, die mittels zumindest eines Verschließkörpers verschließbar sind, eine aus energetischer Sicht effiziente und trotzdem zuverlässige dreidimensionale Erfassung einer Szene zu ermöglichen.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen

Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird beschrieben ein Sensorsystem zum dreidimensionalen Erfassen einer Szene. Das beschriebene Sensorsystem weist auf (a) eine Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten der Szene mit Beleuchtungslicht; (b) eine Messeinrichtung (bl) zum Empfangen von Messlicht, welches zumindest teilweise von zumindest einem in der Szene enthaltenen Objekt zurückgestreutes Beleuchtungslicht ist, und (b2) zum Messen von

Distanzen zwischen dem Sensorsystem und dem zumindest einen Objekt basierend auf einer Lichtlaufzeit des Beleuchtungslichts und des Messlichts; und (c) eine der Messeinrichtung nachgeschaltete Datenverarbeitungseinrichtung zum Ermitteln einer dreidimensionalen Charakteristik der Szene basierend auf den gemessenen Distanzen. Erfindungsgemäß weist die Beleuchtungseinrichtung ein Array von Einzellichtquellen auf, welches in der Szene ein räumliches Raster von Beleuchtungspunkten erzeugt.

Dem beschriebenen Sensorsystem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine punktuelle Ausleuchtung der Szene die Lichtintensität an den erzeugten

Beleuchtungspunkten lokal besonders groß sein kann, ohne insgesamt eine über die gesamte Szene hinweg starke Beleuchtungsintensität bereitstellen zu müssen. Dadurch ist im Vergleich zu einer durchgehend flächigen hellen

Ausleuchtung beim Betrieb des Sensorsystems der Energiebedarf der

Beleuchtungseinrichtung deutlich reduziert.

Die Beleuchtungspunkte, welche real natürlich erst dann entstehen, wenn die Lichtstrahlen der Einzellichtquellen auf ein Objekt oder eine sonstige reale

Struktur in der Szene treffen, liegen zumindest in Bezug auf die Winkel der von der Beleuchtungseinrichtung ausgesandten einzelnen Lichtstrahlen der

Einzellichtquellen auf einem vordefinierten räumlichen Raster. Dieser

Winkelbezug bedeutet, dass die Lichtstrahlen der Einzellichtquellen derart in der Szene projiziert werden, dass die Beleuchtungspunkte in einer virtuellen Ebene der Szene, welche Ebene senkrecht zu einer zentralen optischen Mittelachse der Beleuchtungseinrichtung orientiert ist, eine regelmäßiges räumliches Raster von Beleuchtungspunkten bilden. Dieses regelmäßige räumliche Raster wird durch schräge Projektionsflächen und insbesondere auf dreidimensionalen Objekten, die sich in der Szene befinden, verzerrt. Bei sich bewegenden Objekten

verändert sich diese Verzerrung mit der Zeit. Dies ändert aber nichts daran, dass die hohe lokale Beleuchtungsintensität zu einem punktuell starken

Rückstreuverhalten an der Oberfläche von in der Szene enthaltenen Objekt führt, so dass die Messeinrichtung von jeden der Beleuchtungspunkte einen

vergleichsweise intensiven Lichtstrahl von Messlicht empfängt.

Selbstverständlich hängt die räumliche Auflösung des beschriebenen

Sensorsystems von der Dichte bzw. dem mittleren Abstand zwischen den einzelnen Beleuchtungspunkten ab. Da es in den meisten Anwendungsfällen jedoch nicht erforderlich ist, die Szene mit einer extrem hohen räumlichen Auflösung zu erfassen, kann durch die erfindungsgemäße Verwendung des Arrays von Einzellichtquellen der Energieverbrauch des Sensorsystems erheblich reduziert und gleichzeitig gewährleistet werden, dass in der Szene befindliche Objekte zuverlässig erkannt werden.

Anschaulich ausgedrückt wird mit dem erfindungsgemäßen Sensorsystem für einen bestimmten und typischerweise sehr kleinen zu überwachenden

Raumwinkelbereich jeweils eine rückgestreuter Messlichtstrahl erzeugt, der eine vergleichsweise hohe Lichtintensität aufweist. Dies gilt auch dann, wenn zumindest eine optische Komponente verwendet wird, welche die Gesamtheit von den von der Mehrzahl der Einzellichtquellen ausgesandten Lichtstrahlen von Beleuchtungslicht und/oder die Gesamtheit des von der Messeinrichtung erfassten Rückstreulichts von der Mehrzahl von Beleuchtungspunkten aufweitet. Auf alle Fälle kann für jeden Auflösungspixel der Messeinrichtung eine im

Vergleich zu einer großflächigen Ausleuchtung hohe Anzahl an Messlicht- Photonen akkumuliert werden.

In der Praxis sind Oberflächen von zu erfassenden Objekten optisch meist von einer heterogenen Struktur und haben ein lokal unterschiedliches

Rückstreuverhalten. Dies bedeutet, dass die Objekte eine Kombination von mehr und weniger stark reflektierenden Teilbereichen darstellen. Durch die

Verwendung von einem Array von Einzellichtquellen als Beleuchtungseinrichtung kann auf vorteilhafte und einfache Weise eine große Anzahl von

hochkonzentrierten einzelnen Beleuchtungspunkten bzw. kleinen

Beleuchtungsflächen im jeweiligen Raumsegment erzeugt werden. Dadurch steigt die Wahrscheinlichkeit, dass zumindest einer der einzelnen Lichtstrahlen des Beleuchtungslichts auf einen hochreflektierenden Teilbereich eines Objekts trifft und durch besonders stark reflektiert bzw. gestreut wird. Dadurch wird für die Messeinrichtung ein Auflösungspixel des Sensorsystems generiert, der aufgrund der hohen Intensität von empfangenem Messlicht ein Signal mit einem hohen Signal zu Rausch Verhältnis erzeugt.

Unter dem Begriff "Szene" kann insbesondere derjenige räumliche Bereich verstanden werden, welcher von dem Sensorsystem mittels Methoden der Bildverarbeitung ausgewertet wird, wobei eine Erfassung der Szene in einem gewissen räumlichen Bereich erfolgt. In der Szene befindliche Objekte werden durch eine geeignete Bildauswertung erkannt. Dazu kann von der

Datenverarbeitungseinrichtung auf bekannte Methoden zur Bildauswertung und/oder Bildanalyse zurückgegriffen werden. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann demzufolge ein spezieller Bildverarbeitungsprozessor sein und/oder einen solchen aufweisen, wobei der Bildverarbeitungsprozessor konfiguriert ist, bekannte Verfahren zur Bildauswertung und/oder Bildverarbeitung anzuwenden bzw. durchzuführen.

Unter dem Begriff "Beleuchtungslicht" sind in diesem Dokument diejenigen elektromagnetischen Wellen zu verstehen, welche von den Einzellichtquellen der Beleuchtungseinrichtung ausgesandt werden und auf das betreffende zumindest eine Objekt der Szene treffen. Das "Messlicht" sind die von bzw. an dem Objekt zurückgestreuten elektromagnetischen Wellen, welche von der Messeinrichtung bzw. einem Lichtempfänger der Messeinrichtung empfangen und für die dreidimensionale Auswertung der Szene verwendet werden.

Die Begriffe "optisch" und/oder "Licht" können sich auf elektromagnetische Wellen beziehen, die eine bestimmte Wellenlänge bzw. Frequenz oder ein bestimmtes Spektrum von Wellenlängen bzw. Frequenzen haben. Insbesondere können die zum Einsatz kommenden elektromagnetischen Wellen dem für das menschliche Auge sichtbaren Spektralbereich zugeordnet werden. Alternativ oder in Kombination können auch elektromagnetische Wellen verwendet werden, die dem ultravioletten (UV) oder dem infraroten (IR) Spektralbereich zugeordnet sind. Der IR Spektralbereich kann sich bis in den langwelligen IR Bereich mit Wellenlängen zwischen 3,5 pm bis 15 pm erstrecken, welche mittels des

Lichtempfängers des Sensors erfasst werden können.

Unter dem Begriff "Objekt" kann jede räumlich körperliche Struktur verstanden werden, welche eine Oberflächenbeschaffenheit aufweist, die zu einer zumindest teilweisen Reflexion bzw. Streuung von Beleuchtungslicht führt und damit durch das resultierende Messlicht für die Messeinrichtung sichtbar ist. Das Objekt kann ein Gegenstand wie beispielsweise ein Kraftfahrzeug oder ein Lebewesen wie beispielweise ein Mensch sein. Das Objekt kann ein in Bezug auf das

Sensorsystem statisches oder ruhendes Objekt sein. Ferner kann sich das Objekt auch innerhalb der Szene bewegen, diese verlassen oder in diese eintreten.

Durch eine wiederholte Szenenerfassung kann dann (durch einen Vergleich der mit verschiedenen Szenenerfassungen ermittelten verschiedenen Ortspositionen) die Bewegung (nach der Gesetzmäßigkeit Geschwindigkeit = Weg / Zeit) des Objekts bestimmt werden. Hierbei können je nach Anwendungsfall der

Absolutwert der Geschwindigkeit und/oder der Bewegungsvektor, d.h. zusätzlich die Bewegungsrichtung, ermittelt werden.

Die Datenverarbeitungseinrichtung kann ein beliebiger Prozessor sein, welcher mittels eines Computerprogramms auf geeignete Weise konfiguriert ist, um die erforderlichen Aufgaben auszuführen. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann also mittels einer Software sowie mittels einer oder mehrerer spezieller elektronischer Schaltungen, d.h. in Hardware, realisiert werden. Die

Datenverarbeitungseinrichtung kann logisch und/oder apparativ mittels eines gemeinsamen Prozessors bzw. Funktionsblocks oder mittels mehrerer

Prozessoren bzw. Funktionsblöcke realisiert werden. Auch eine Realisierung in beliebig hybrider Form, d.h. mittels Software-Komponenten und Hardware- Komponenten, ist möglich.

Unter dem Begriff "Array" ist in diesem Dokument jede beliebige regelmäßige räumliche Anordnung der Einzellichtquellen zu verstehen. Dabei bezieht sich der Ausdruck regelmäßig auf gleichmäßige Abstände zwischen zumindest einigen Einzellichtquellen, die zueinander benachbart sind. Ein Array ist insbesondere ein zweidimensionales Array, bei dem die Einzellichtquellen innerhalb einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.

Unter dem Begriff "Beleuchtungspunkt" ist in diesem Dokument insbesondere ein Beleuchtungsfleck zu verstehen, der im Vergleich zu der Beabstandung zu einem benachbarten Beleuchtungspunkt eine (deutlich) kleinere räumliche Ausdehnung bzw. Dimension hat. Der Ausdruck "Beleuchtungspunkt ist also nicht im mathematischen Sinne zu versehen. Die Größe bzw. genauer die Fläche, bei Kreisen der Durchmesser, eines Beleuchtungspunktes hängt insbesondere von der Divergenz des betreffenden Lichtstrahls ab, der den Beleuchtungspunkt erzeugt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Einzellichtquellen auf einem Chip realisiert. Dies hat den Vorteil, dass die Mehrzahl von

Einzellichtquellen mittels eines einzigen (Halbleiter) Produktionsprozesses hergestellt werden können. Dadurch können auf effiziente Weise viele Hunderte oder sogar Tausende von Einzellichtquellen erzeugt werden, so dass die Szene mit einer entsprechend hohen Anzahl an Beleuchtungspunkten beleuchtet wird. Eine hohe Anzahl an Beleuchtungspunkten bedeutet, dass, bei einer bestimmten Größe der zu erfassenden Szene, der mittlere Abstand zwischen benachbarten Beleuchtungspunkten entsprechend klein und die räumliche Auflösung des beschriebenen Sensorsystems entsprechend groß ist.

Ferner können durch eine Zusammenfassung der (Herstellung von) Einzellicht quellen auf einem Chip Helligkeitsunterschiede zwischen verschiedenen

Einzellichtquellen, die von (unerwünschten) Toleranzen bei einer separaten Produktion der Einzellichtquellen verursacht werden, stark reduziert oder sogar eliminiert werden. Dadurch kann in vielen Anwendungsfällen auf eine individuelle Ansteuerung der Einzellichtquellen zur Erstellung einer uniformen Beleuchtung der Szene verzichtet werden. Damit kann das beschriebene Sensorsystem auf kostengünstige Weise mit vergleichsweise wenigen (elektronischen) Kompo nenten hergestellt werden. Da jede einzelne (elektronische) Komponente des Sensorsystems stets einen gewissen Energieverbrauch hat, kann durch eine Minimierung der Anzahl der Komponenten der insgesamt Energieverbrauch des Sensorsystems minimiert werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die

Einzellichtquellen im Wesentlichen in einer Hauptebene angeordnet, welche durch eine x-Richtung und eine dazu senkrechte y-Richtung definiert ist. Ferner haben zumindest einige der Einzellichtquellen entlang einer z-Richtung, welche senkrecht zu der x-Richtung und der z-Richtung ist, zu der Hauptebene einen Abstand von weniger als 1 Millimeter, insbesondere weniger als 50 Mikrometer und weiter insbesondere weniger als 2 Mikrometer.

Durch eine solche nur sehr geringfügige Streuung bzw. Variation der Positionen der Einzellichtquellen entlang der z-Richtung, welche senkrecht zu der durch die x- und die y- Richtung aufgespannte Hauptebene verläuft, kann auf einfache und präzise Weise eine optische Abbildung von den Lichtstrahlen realisiert werden, welche von allen oder zumindest von den meisten der Einzellichtquellen ausgesandt werden. Insbesondere kann für eine solche optische Abbildung ein parallel zu der Hauptebene orientiertes (zweidimensionales) Linsenarray verwendet werden, welche eine Vielzahl von Mikrolinsen und/oder Fresnel-Linsen aufweist.

Die beschriebene zumindest entlang der z-Richtung hochpräzise räumliche Anordnung der Einzellichtquellen kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Einzellichtquellen mittels Halbleitertechnik gemeinsam auf einem

Halbleiterchip angeordnet werden, so wie vorstehend beschrieben. Alternativ können die Einzellichtquellen auch als diskrete Bauelemente mittels eines hochpräzisen Montageverfahrens an einer Leiterplatte angeordnet werden. Dies kann ein herkömmliches SMD-Bestückverfahren typischerweise nicht leisten. Allerdings können geeignete Licht emittierende Chips als Einzellichtquellen im Rahmen einer hochpräzisen Leiterplattenfertigung in eine Leiterplatte eingebettet werden.

Es wird darauf hingewiesen, dass es nicht erforderlich ist, dass alle der

Einzellichtquellen des beschriebenen Arrays die vorstehende Bedingung einer extrem geringen Positionstoleranz entlang der z-Richtung erfüllen müssen. In vielen Fällen ist es ausreichend, wenn zumindest einige, bevorzugt mehr als 50%, weiter bevorzugt mehr als 80% und noch weiter bevorzugt mehr als 95% der Einzellichtquellen diese Bedingung erfüllen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die

Einzellichtquellen des Arrays innerhalb eine Fläche von kleiner als 10 cm ^A 2, insbesondere kleiner als 2 cm ^A 2, weiter insbesondere kleiner 0,8 cm ^A 2 angeordnet. In bestimmten Ausführungsbeispielen ist diese Fläche sogar kleiner als 4 pm ^A 2 (= 4 Mikrometer x Mikrometer).

Die beschriebene kompakte räumliche Anordnung der Einzellichtquellen hat den Vorteil, dass die Lichtstrahlen, die von allen Einzellichtquellen ausgesendet werden, auch mit vergleichsweise einfachen und damit billigen optischen

Komponenten optisch präzise geformt und insbesondere gut fokussiert werden können. Dadurch können vergleichsweise scharfe Beleuchtungspunkte erzeugt werden, so dass die Konzentration der Beleuchtungsenergie, die von dem gesamten Array von Einzellichtquellen bereitgestellt wird, auf die

Beleuchtungspunkte besonders hoch ist.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die

Einzellichtquellen in dem Array derart angeordnet sind, dass deren

zweidimensionale Packungsdichte höher ist als bei einer schachbrettartigen Anordnung der Einzellichtquellen. Dies bedeutet, dass die Dichte der Einzellichtquellen, so wie sie innerhalb der vorstehend beschriebenen Hauptebene angeordnet sind, besondere hoch ist. Auch dies trägt zu einer besonders guten optischen Fokussierbarkeit des von den verschiedenen

Einzellichtquellen ausgesandten Beleuchtungslichts bei.

In diesem Zusammenhang ist unter dem Begriff "schachbrettartige Anordnung" zu verstehen, dass sich die Positionen der Einzellichtquellen auf einem

quadratischen Raster befinden. Dies bedeutet, dass es sowohl Reihen von Einzellichtquellen entlang einer x-Richtung als auch Reihen von Einzellichtquellen entlang einer dazu senkrechten y-Richtung gibt. Bei der schachbrettartigen Anordnung weisen zwei einander benachbarte Reihen in x-Richtung keinen Versatz entlang der x-Richtung auf. Sie sind nur entlang der y-Richtung voneinander beabstandet. Gleiches gilt für benachbarte Reihen in y-Richtung, die keinen Versatz entlang der y-Richtung aufweisen sondern nur entlang der x- Richtung voneinander beabstandet sind.

Die hier beschriebene Erhöhung der zweidimensionalen Packungsdichte kann dadurch realisiert werden, dass beispielsweise in Bezug auf zwei Reihen entlang der x-Richtung ein bestimmter Versatz entlang der x-Richtung vorgesehen ist, so dass diese "x-Reihen" entlang der y-Richtung näher aneinanderrücken können. Dieses "Näher Aneinanderrücken" ist deshalb möglich, weil die Einzellichtquellen (in einer Draufsicht) typischerweise eine nicht rein quadratische Form haben. Die Form kann beispielsweise zumindest annähernd kreisförmig sein. Die beiden "x- Reihen" können in der Regel dann zueinander einen minimalen Abstand entlang der y-Richtung haben, wenn der Versatz genau die Hälfte des "x-Abstandes" zwischen zwei einander benachbarten Einzellichtquellen der betreffenden "x- Reihe" beträgt. Gleiches gilt selbstverständlich auch für die "y-Reihen" entlang der y-Richtung.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das

Sensorsystem ferner auf eine Beleuchtungslicht-Steuereinrichtung welche informationstechnisch mit der Beleuchtungseinrichtung gekoppelt ist und welche konfiguriert ist, einzelne Beleuchtungslichtquellen oder einzelne Gruppen von Beleuchtungslichtquellen des Arrays von Einzellichtquellen individuell

anzusteuern. Dies hat den Vorteil, dass eine dynamische und/oder

situationsadaptive Anpassung der Szenenbeleuchtung durchgeführt werden kann.

Bevorzugt ist jede Einzellichtquelle, ggf. zusammen mit einer oder mehreren anderen Einzellichtquellen, einem bestimmten Raumwinkelbereich der Szene zugeordnet. Dann können beispielsweise gezielt einzelne Teilbereiche der Szene unterschiedlich hell beleuchtet werden. So kann beispielsweise bei einem Einsatz des beschriebenen Sensorsystems für ein Steuern einer

Bedeckungscharakteristik einer von einem Objekt zu passierenden Öffnung durch zumindest einen Verschließkörper ein sicherheitsrelevanter Teilbereich heller erleuchtet werden als ein Teilbereich, welcher lediglich für eine Aktivierung (einer Bewegung) des Verschließkörpers relevant ist. Der sicherheitsrelevante

Teilbereich kann derjenige Bereich in der Szene sein, welcher der unmittelbaren Bewegung des Verschließkörpers zugeordnet ist, so dass Objekte, die sich in diesem Teilbereich befinden, potentiell mit dem sich bewegenden

Verschließkörper kollidieren und ggf. eingeklemmt werden können.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass für die beiden

Aufgaben "Sicherheit" in dem sicherheitsrelevanten Teilbereich und die Aufgabe "Aktivierung" in einem von dem Verschließkörper etwas weiter entfernten

Teilbereich bei herkömmlichen Systemen typischerweise zwei unterschiedliche Arten von Sensoren eingesetzt werden. Für die Aufgabe "Aktivierung" werden beispielsweise Radarsensoren, 3D Sensoren oder Wärmebildkameras eingesetzt. Für die Aufgabe "Sicherheit" werden beispielsweise Kontaktleisteten oder

Lichtschranken eingesetzt. Im Gegensatz dazu wird bei der hier beschriebenen Lösung ein einziger Typ von 3D Sensor verwendet, um beide Teilbereiche zu erfassen. Dies bedeutet, dass die Aufgaben "Sicherheit" und "Aktivierung" nicht von zwei unterschiedlichen Sensortypen erfüllt werden. Dies stellt einen weiteren Vorteil in Bezug auf einen möglichst geringen Energieverbrauch dar.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die

Beleuchtungslicht-Steuereinrichtung informationstechnisch gekoppelt mit der Datenverarbeitungseinrichtung. Ferner ist die Datenverarbeitungseinrichtung programmtechnisch eingerichtet, bei einem Erkennen zumindest eines Teiles eines Objektes die Beleuchtungslicht-Steuereinrichtung zu veranlassen, von einem ersten Beleuchtung-Betriebsmodus in den zweiten Beleuchtung- Betriebsmodus umzuschalten.

In dem zweiten Beleuchtung-Betriebsmodus kann zumindest ein Teilbereich der Szene heller ausgeleuchtet sein als in dem ersten Beleuchtung-Betriebsmodus. Dies bedeutet, dass der Energiebedarf der Beleuchtungseinrichtung und damit des gesamten Sensorsystems in dem ersten Beleuchtung-Betriebsmodus geringer ist als in dem zweiten Beleuchtung-Betriebsmodus. Der erste

Beleuchtung-Betriebsmodus kann beispielsweise in einem Ruhezustand oder in einem Stand-By Betriebszustand des Sensorsystems aktiviert sein, in dem die Szene lediglich mit einer sehr geringen Genauigkeit überwacht wird und in dem demzufolge lediglich eine vergleichsweise schwache bzw. wenig intensive

Beleuchtung zumindest eines Teilbereiches der Szene erforderlich ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann auf vorteilhafte Weise nach einer zumindest teilweisen Objekterkennung eine verbesserte Beleuchtungssituation hergestellt werden, so dass mit einer nachfolgenden Erfassung das betreffende Objekt genauer und/oder vollständiger erkannt werden kann.

Selbstverständlich kann auch zumindest ein dritter Beleuchtung-Betriebsmodus vorgesehen sein, so dass für verschiedene Charakteristiken der Szene jeweils situationsadaptiv eine möglichst optimale Szenenbeleuchtung realisiert werden kann. Für die Einstellung solch einer optimalen Szenenbeleuchtung kann eine Gewichtung zwischen energetischen Aspekten (eine helle Beleuchtung erfordert mehr elektrische Energie) und dem Bedürfnis einer möglichst hellen Beleuchtung zum Zwecke einer zuverlässigen Objekterkennung erfolgen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dem ersten

Beleuchtung-Betriebsmodus eine Ausleuchtung eines ersten Teilbereiches des Szene zugeiordnet ist und dem zweiten Beleuchtung-Betriebsmodus ist eine Ausleuchtung eines zweiten Teilbereiches des Szene zugeordnet.

Den beiden Teilbereiche können unterschiedlichen Erkennungsaufgaben zugeordnet sein. Wie bereits vorstehend beschrieben, kann bei der Steuerung eines Verschließkörpers ein Teilbereich ein sicherheitsrelevanter Teilbereich (Sicherheitsbereich) sein und der andere Teilbereich kann ein sog.

Aktivierungsbereich sein, welcher für eine Aktivierung des Verschleißkörpers, insbesondere für eine Bewegung des Verschleißkörpers von einer Schließposition zu einer Öffnungsposition, berücksichtigt wird, wenn in diesem

Aktivierungsbereich ein Objekt erkannt wird.

Bevorzugt sind dem ersten Teilbereich eine erste Anzahl der Einzellichtquellen zugeordnet und dem zweiten Teilbereich sind eine zweite Anzahl der

Einzellichtquellen zugeordnet. Dies hat insbesondere bei Anwendungen, bei denen ein Teilbereich ein sicherheitsrelevanter Teilbereich der Szene ist, den Vorteil, dass eine klare optische Beleuchtungsgrenze zwischen den beiden Teilbereichen erreicht werden kann. So kann beispielsweise für eine Beleuchtung der Szene außerhalb dieses Sicherheitsbereiches bzw. außerhalb einer

Schließkante bzw. einer Verschlusslinie eines Verschließkörpers Energie eingespart werden, in dem dieser "Außerhalb-Teilbereich" nur sehr schwach oder im Extremfall (zumindest zu bestimmten Zeiten) gar nicht ausgeleuchtet wird.

Je nach spezifischem Anwendungsfall können die Teilbereiche räumlich

verschieden bzw. voneinander getrennt sein oder die Teilbereiche können überlappen. Ein Teilbereich kann auch den anderen Teilbereich vollständig einschließen.

Die Beleuchtung in den unterschiedlichen Teilbereichen bzw. in den

unterschiedlichen Beleuchtung-Betriebsmodi kann sich insbesondere durch die Lichtintensität unterscheiden. Alternativ oder in Kombination können den unterschiedlichen Beleuchtung-Betriebsmodi auch andere charakteristische Lichteigenschaften wie beispielsweise unterschiedliche Wellenlängen und/oder unterschiedliche Polarisationseigenschaften zugeordnet sein. Eine Selektion der Wellenlänge kann durch geeignete wellenlängenanhängige Filter realisiert werden. Eine Selektion der Polarisation kann durch geeignete Polarisatoren bzw. polarisationsempfindliche Filter realisiert werden.

Die beschriebene Aufteilung der Szene in unterschiedliche Teilbereiche kann auch dynamisch, beispielsweise abhängig von einer zwischenzeitlichen "Vorerkennung" eines Objekts oder von dem Betriebszustand einer externen Komponente, beispielsweise eines Verschließkörpers für eine Öffnung erfolgen. Die dynamische Aufteilung kann dabei so weit gehen, dass in einem der beiden Beleuchtung- Betriebsmodi die Größe eines Teilbereiches Null ist. Dies bedeutet, dass dann keine räumliche Aufteilung in (zumindest) zwei Teilbereiche stattfindet. Eine solche "Schrumpfung auf die Größe Null" kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn der Verschließkörper in Ruhe ist, bevorzugt in seiner Schließposition. Dann ist nämlich keine Kollision mit einem Objekt zu besorgen, weil sich der

Verschließkörper nur in Richtung seiner Öffnungsposition bewegen kann. In dem anderen der beiden Betriebsmodi ist bei dem hier beschriebenen Ausführungs beispiel der gesamte räumliche Bereich in (zumindest) zwei Teilbereiche aufgeteilt.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die

Einzellichtquellen Laser, insbesondere VCSEL.

Durch die Realisierung des Arrays mittels (Halbleiter-)Laserlichtquellen steht als Beleuchtungsquelle ein Lasersystem zur Verfügung, welches aufgrund der Kohärenz des ausgesandten Laserlichts zu einer Ausbildung von sog.

Specklemustern führt. Diese Specklemuster können von einem Lichtdetektor der Messeinrichtung zu einer verbesserten Akkumulation von Photonen und damit zu einer Erhöhung der Sensitivität der TOF-Messung verwendet werden.

Eine solche Ausbildung von Speckles führt auf dem Lichtdetektor zu einem pseudozufälligen Muster von helleren und dunkleren Zonen. Bei der Verwendung von mehreren Arrays von Einzellichtquellen und einer entsprechenden Anzahl von Lichtdetektoren entstehen bei der Überlagerung von mehreren solchen Specklemustern in der Szene erste Orte, an welchen ein erstes Array von Einzellichtquellen dominant beleuchtet und welchen ein erstes Messlicht zugeordnet ist, das auf entsprechenden Stellen eines zweiten Lichtdetektors für eine erhöhte Photonenakkumulation sorgt. Ferner entstehen in der Szene zweite Orte, an welchen ein zweites Array von Einzellichtquellen dominant beleuchtet und welchen ein zweites Messlicht zugeordnet ist, das auf entsprechenden Stellen eines zweiten Lichtdetektors für eine erhöhte Photonenakkumulation sorgt.

Bei einem Einsatz von mehreren Kombinationen von Einzellichtquellen-Array und Lichtdetektor entsteht durch die pseudozufällige örtliche Verteilung dieser Specklemuster eine örtlich pseudozufällige Verteilung der Orte, denen eine erhöhte Photonenakkumulation zugeordnet ist. Dadurch erreicht das

beschriebene Sensorsystem an diesen pseudozufällig verteilten Orten eine erhöhte Messgenauigkeit und/oder eine erhöhte Empfindlichkeit mit einem verbesserten Signal zu Rausch Verhältnis. Bevorzugt können für die Beleuchtung der Szene mit unterschiedlichen Einzellichtquellen-Arrays unterschiedliche Lichtfrequenzen verwendet werden. Dann kann bei einer entsprechenden

Filterung des spektral unterschiedlichen Messlichts eine eindeutige Zuordnung zwischen Beleuchtungslicht und Messlicht erfolgen. Ein "Übersprechen" zwischen verschiedenen Kombinationen von Einzellichtquellen-Array und zugehörigem Lichtdetektor kann durch ein solches "Frequenz Multiplex Prinzip" verhindert oder zumindest stark reduziert werden. Alternativ oder in Kombination kann auch eine zeitliche Diskriminierung zwischen einer ersten gepulsten Beleuchtung der Szene durch das erste Einzellichtquellen-Array und einer zweiten gepulsten Beleuchtung der Szene durch das zweite Einzellichtquellen-Array und eine entsprechend zeitlich versetzte Messlicht-Erfassung durch den ersten Lichtdetektor bzw. den zweiten Lichtdetektor erfolgen ("Zeit Multiplex Prinzip"). Eine Zuordnung zwischen Einzellichtquellen-Array und Lichtdetektor kann auch durch eine zeitliche Modulation des (sendeseitigen) Beleuchtungslichts mit einer

vorgegebenen Modulationsfrequenz und einer entsprechenden

(empfangsseitigen) Signalfilterung der Messsignale des jeweiligen Lichtdetektors erfolgen, wobei bei der (empfangsseitigen) Signalfilterung nur diejenigen

Signalanteile ausgewertet werden, welche mit der vorbestimmten

Modulationsfrequenz auftreten (sog. Lock-in Prinzip).

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die

Einzellichtquellen eingerichtet, Beleuchtungslicht im infraroten Spektralbereich zu erzeugen. Dadurch kann bei einem relativ geringen Energieverbrauch

Beleuchtungslicht mit einer relativ hohen Lichtintensität erzeugt werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Einzellichtquellen Halbleiter-Einzellichtquellen wie Halbleiterlaser oder Leuchtdioden sind.

Ein weiterer Vorteil der Verwendung von infrarotem Beleuchtungslicht kann bei vielen Anwendungen darin bestehen, dass dieses von Menschen (und vielen Tieren) nicht wahrgenommen werden kann. Damit werden Menschen auch von einem ggf. gepulsten Beleuchtungslicht nicht gestört.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Sensorsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei

die Beleuchtungseinrichtung zumindest ein weiteres Array von Einzellichtquellen aufweist, welches ein weiteres Beleuchtungslicht erzeugt, das in der Szene ein weiteres räumliches Raster von Beleuchtungspunkten erzeugt. In diesem Fall wird die Szene mit zumindest einem weiteren Beleuchtungslicht beleuchtet, so dass insgesamt eine erhöhte Intensität von Beleuchtungslicht erzeugt werden kann.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Array einer Teilregion der Szene zugeordnet und das weitere Array ist einer weiteren

Teilregion der Szene zugeordnet. Die beiden Teilregionen sind unterschiedlich und haben einen gewissen räumlichen Überlapp. Dies hat den Vorteil, dass auf einfache Weise ein sog. "Multi Sensor" Sensorsystem realisiert werden kann, wobei in dem Überlappungsbereich aufgrund der Redundanz der Beleuchtung eine besonders zuverlässige Szenenerfassung möglich ist.

Bei manchen Ausführungsbeispielen weist die Messeinrichtung zwei bevorzugt als Halbleiterchip ausgebildete Lichtempfänger auf, wobei ein Lichtempfänger dem Array und ein weiterer Lichtempfänger dem weiteren Array zugeordnet ist. Dabei kann die Zuordnung derart ausgestaltet sein, dass abgesehen von einem eventuellen unerwünschten Übersprechen zwischen (i) einem Messkanal mit dem Array und dem Lichtempfänger und (ii) einem weiteren Messkanal mit dem weiteren Array und dem weiteren Lichtempfänger das Beleuchtungslicht von dem Array nur von dem Lichtempfänger und das (weitere) Beleuchtungslicht von dem weiteren Array nur von dem weiteren Lichtempfänger empfangen wird.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung beleuchtet das Array von Einzellichtquellen die Szene aus einer ersten Richtung und das weitere Array von Einzellichtquellen beleuchtet die Szene aus einer zweiten Richtung. Die zweite Richtung ist unterschiedlich zu der ersten Richtung. Dies hat den Vorteil, dass in der Szene unerwünschte Abschattungseffekte bei der Erfassung von räumlich versetzten Objekten zumindest reduziert werden können. Dadurch kann eine vollständigere Szenenerfassung realisiert werden. Auf besonders vorteilhafte Weise können Abschattungseffekte reduziert werden, wenn die Messeinrichtung einen Lichtdetektor und zumindest einen weiteren Lichtdetektor aufweist, so dass, wie vorstehend beschrieben, jedem Array von Einzellichtquellen genau ein Lichtdetektor zugeordnet ist. Dabei kann die räumliche Anordnung der Lichtdetektoren an die räumliche Anordnung der Arrays von Einzellichtquellen derart angepasst werden, dass Abschattungseffekte auch in Bezug auf das jeweilige Messlicht reduziert werden können. Ferner kann durch eine geeignete Anordnung der Lichtdetektoren in Bezug zu dem jeweiligen Array von Einzellichtquellen erreicht werden, dass die Intensität des durch eine anisotrope Streuung erzeugten Messlichts möglichst hoch ist.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Szene das weitere räumliche Raster von Beleuchtungspunkten räumlich versetzt zu dem räumlichen Raster von Beleuchtungspunkten.

Durch einen solchen räumlichen Versatz der von unterschiedlichen Arrays von Einzellichtquellen erzeugten räumlichen Rastern von Beleuchtungspunkten kann die Ortsauflösung des Sensorsystems auf einfache und effiziente Weise

verbessert bzw. erhöht werden. Ein solcher Versatz kann auch als ein

"räumliches Interleaving" bezeichnet werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung erzeugt im Betrieb des Sensorsystems das Array von Einzellichtquellen das Beleuchtungslicht mit einer vorbestimmten Modulationsfrequenz. Ferner erzeugt das weitere Array von Einzellichtquellen das weitere Beleuchtungslicht mit einer weiteren

vorbestimmten Modulationsfrequenz, welche unterschiedlich ist zu der

vorbestimmten Modulationsfrequenz. Dadurch kann das von unterschiedlichen Arrays von Einzellichtquellen erzeugte Beleuchtungslicht anhand von

unterschiedlichen Modulationsfrequenzen unterschieden werden. Dies ermöglicht durch den Einsatz einer entsprechenden empfängerseitigen Filterung des jeweils gestreuten Messlichts eine Unterscheidung nach dem sog. Lock-in-Prinzip, von welchem Beleuchtungslicht das jeweils empfangene Messlicht durch Streuung an einer Objektoberfläche entstanden ist. Diese "Lock-in-Zuordnung" kann auf vorteilhafte Weise insbesondere dann verwendet werden, wenn die

Beleuchtungswinkel von Beleuchtungslicht und weiterem Beleuchtungslicht unterschiedlich sind. Dann können nämlich auch noch Informationen über Streuwinkel gewonnen werden. Dadurch können nach dem Prinzip der

Stereometrie Informationen über die Orientierung von Teilbereichen von

Oberflächen von in der Szene befindlichen Objekten gewonnen werden. Dies wird am einfachsten bei zumindest teilweise spiegelnden Oberflächen deutlich, an denen weniger eine Lichtstreuung als vielmehr eine Lichtreflexion mit der Bedingung "Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel" auftritt.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die

Datenverarbeitungseinrichtung derart konfiguriert, dass eine

Bedeckungscharakteristik einer Öffnung durch zumindest einen Verschließkörper steuerbar ist.

Durch das beschriebene Sensorsystem kann die Öffnung, welche beispielsweise ein Eingang (bzw. ein Ausgang) eines Gebäudes ist, auf energetisch günstige Weise automatisch überwacht werden. Durch eine geeignete Ansteuerung eines Aktuators kann der Verschließkörper automatisch zwischen einer geöffneten Position (Öffnungsposition) und einer geschlossenen Position (Schließposition) oder umgekehrt bewegt werden. Dazu kann die Datenverarbeitungseinrichtung des beschriebenen Sensorsystems mit der Steuerung eines bekannten

Steuersystems für einen Verschließkörper gekoppelt werden.

Der Verschleißkörper kann jedes beliebige Barriereelement sein, mittels welchem eine Öffnung temporär zumindest teilweise verschlossen werden kann. Der Verschließkörper kann beispielsweise sein (i) eine Schiebetür, (ii) eine Drehtür, (iii) ein Drehkreuz, (iv) ein Tor, insbesondere ein Garagentor, (v) eine Schranke, insbesondere an einem Bahnübergang oder einer Fahrzeugeinfahrt oder Fahrzeugausfahrt.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die

Datenverarbeitungseinrichtung einen Dateneingang zum Empfangen eines Eingangssignals auf, welches für einen aktuellen Betriebszustand des

Verschließkörpers indikativ ist. Ferner ist die Datenverarbeitungseinrichtung konfiguriert, die Beleuchtungseinrichtung basierend auf dem aktuellen

Betriebszustand des Verschließkörpers anzusteuern.

Die Ansteuerung der Beleuchtungseinrichtung kann durch die vorstehend beschriebene Beleuchtungslicht-Steuereinrichtung erfolgen. Insbesondere kann die Beleuchtungslicht-Steuereinrichtung die Beleuchtungseinrichtung so steuern, dass sie in einem ersten Betriebsmodus einen ersten Energieverbrauch hat und in einem zweiten Betriebsmodus einen zweiten Energieverbrauch hat, welcher kleiner ist als der erste Energieverbrauch.

Anschaulich ausgedrückt ermöglicht das beschriebene zumindest eine Array von Einzellichtquellen bei einer geeigneten "Verdrahtung" der elektrischen Anschlüsse eine individuelle Ansteuerung von jeder einzelnen Einzellichtquellen. Dies kann insbesondere dahingehend utilisiert werden, dass je nach konkretem

Betriebszustand des Verschließkörpers einzelne dieser Quellen ausgeschaltet werden können. So kann zum Beispiel bei einer geöffneten Türe, solange sich sowieso ein Objekt im Sicherheitsbereich der Türe befindet, die Intensität der Beleuchtung in einer Fernzone (Aktivierungsbereich) reduziert werden oder die Beleuchtung in dieser Fernzone ganz ausgeschaltet werden, weil während dieser Zeit des aus Gründen der Sicherheit geforderten Offenhaltens des

Verschließkörpers keine zusätzliche Aktivierung des Verschließkörpers

erforderlich bzw. sinnvoll ist.

Durch die Anhängigkeit (der Intensität) der Beleuchtung kann der

Energieverbrauch eines 3D Sensor(system)s, welcher Energieverbrauch typischerweise deutlich größer ist als der eines 2D Sensors, auf einfache Weise dadurch deutlich reduziert werden, dass dieser 3D Sensor bzw. das 3D

Sensorsystem immer dann in einem "Energiesparmodus" betrieben wird, wenn die Anforderungen an eine Szenenüberwachung nicht so groß sind. Dies ist bei einem 3D Sensor, der für die Überwachung einer Öffnung, die von einem

Verschließkörper verschlossen werden kann, beispielsweise dann der Fall, wenn der Verschließkörper in Ruhe ist oder wenn sich dieser in Richtung einer

Öffnungsposition bewegt wird. Dann ist nämlich die Gefahr, dass ein Objekt, insbesondere eine Person, welche(s) sich in einem Bewegungsbereich des Verschließkörpers befindet, von dem Verschließkörper eingeklemmt wird, nicht vorhanden oder zumindest deutlich reduziert.

Der Betriebszustand des Verschließkörpers kann ein Bewegungszustand sein und insbesondere dadurch bestimmt sein, ob sich der Verschließkörper in Richtung seiner Öffnungsposition oder seiner Verschließposition bewegt. Auch die

Geschwindigkeit, mit welcher sich der Verschließkörper bewegt, kann den Bewegungszustand charakterisieren. Ferner kann der Betriebszustand auch von der aktuellen Position des Verschließkörpers abhängen, wobei diese Position eine Ruheposition oder eine aktuelle Position sein kann, über welche sich der

Verschließkörper gerade hinweg bewegt.

Der Betriebsmodus der Beleuchtungseinrichtung und/oder ggf. auch ein

Betriebsmodus der Messeinrichtung kann jede Art von Betriebsmodus sein, welche den Energieverbrauch des gesamten Sensorsystems (mit)bestimmt.

Dabei kann sich der Energieverbrauch auf die Beleuchtungseinrichtung und ggf. auch auf die Messeinrichtung beziehen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird beschrieben ein Verfahren zum dreidimensionalen Erfassen einer Szene mittels eines Sensorsystems und insbesondere mittels eines Sensorsystems des vorstehend beschriebenen Typs. Das beschriebene Verfahren weist auf (a) ein Beleuchten der Szene mit Beleuchtungslicht, welches von einer Beleuchtungseinrichtung ausgesandt wird; (b) ein Empfangen von Messlicht, welches zumindest teilweise von zumindest einem in der Szene enthaltenen Objekt zurückgestreutes Beleuchtungslicht ist, mittels einer Messeinrichtung; (c) ein Messen von Distanzen zwischen dem Sensorsystem und dem zumindest einen Objekt basierend auf einer Lichtlaufzeit des Beleuchtungslichts und des Messlichts mittels der Messeinrichtung; und (d) ein Ermitteln einer dreidimensionalen Charakteristik der Szene basierend auf den gemessenen Distanzen mittels einer der Messeinrichtung nachgeschalteten Datenverarbeitungseinrichtung. Erfindungsgemäß wird das Beleuchten mittels eines Arrays von Einzellichtquellen durchgeführt, welches in der Szene ein räumliches Raster von Beleuchtungspunkten erzeugt.

Auch dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine räumliche Konzentration der bei einem gewissen Energieverbrauch zur Verfügung stehenden Lichtintensität eine lokal an den erzeugten

Beleuchtungspunkten gegebene Beleuchtungsintensität besonders groß sein kann. Dadurch kann an diesen Stellen die Szene mit einem hohen Signal zu Rausch Verhältnis erfasst und somit eine hohe Mess- bzw. Erfassungsgenauigkeit für in der Szene vorhandene Objekten erreicht werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner auf (a) ein Erfassen eines in der Szene befindlichen Objekts; (b) ein Vergleichen des erfassten Objekts mit zumindest einem in einer Datenbank hinterlegten

Vergleichsobjekt; und, (c) wenn das Objekt innerhalb vorgegebener zulässiger Abweichungen mit einem Vergleichsobjekt übereinstimmt, ein Identifizieren des Objekts als ein für eine bestimmte Aktion zugelassenes Objekt.

Die zugelassene Aktion kann beispielsweise eine erlaubtes Passieren durch eine Öffnung in einem Gebäude sein, welche Öffnung vor der Identifizierung des erkannten Objekts als ein zugelassenes Objekt durch einen Verschließkörper verschlossen ist und erst nach der erfolgreichen Identifizierung durch eine entsprechende Bewegung des Verschließkörpers geöffnet wird. Die zu identifizierenden Objekte können bevorzugt Personen und/oder Fahrzeuge sein. Eine erfolgreiche Identifizierung kann zur Steuerung bzw. zur Aktivierung eines Verschließmechanismus für einen Verschließkörper vor einer Öffnung eines Gebäudes sein. Falls (mittels einer geeigneten Bildauswertung) keine

annähernde Übereinstimmung zwischen einem erkannten Objekt und der

Beschreibung eines Vergleichsobjekts festgestellt wird, dann kann der

Verschließkörper nicht aktiviert werden. Der Verschließkörper verbleibt dann in seiner Schließposition.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird beschrieben eine Verwendung eines Sensorsystems des vorstehend beschriebenen Typs für ein Steuern einer Bedeckungscharakteristik einer von einem Objekt zu passierenden Öffnung durch zumindest einen Verschließkörper.

Der beschriebenen Verwendung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch die Ausbildung einer Beleuchtungseinrichtung als eine Array von Einzellichtquellen auf energetisch effiziente Weise die Szene an dem räumlichen Raster von

Beleuchtungspunkten mit einem vergleichsweise intensiven Beleuchtungslicht beleuchtet werden kann. Aufgrund der lokal hohen Intensität kann die Szene an den Rasterpunkten mit einem hohen Signal zu Rausch Verhältnis und damit mit einer hohen Messgenauigkeit erfasst bzw. charakterisiert werden.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung des vorstehend beschriebenen

Sensorsystems mit lokal sehr hellen Beleuchtungspunkten können auf

energetisch effiziente Weise auch größere Distanzen überwacht werden, was naturgemäß zu einem früheren Erkennen einer Öffnungsanforderung des

Verschließkörpers führt. Dies kann insbesondere bei sich schnell bewegenden Objekten von großem Vorteil sein. Ferner kann die Szene mit einem breiteren Erfassungswinkel erfasst werden, was beispielswiese zu einem frühzeitigen Erkennen von sich quer zur Öffnung bewegenden Querverkehr und damit zu einem zuverlässigeres Erkennen von Objekten in einem Gefährdungsbereich führen kann.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Öffnung ein Eingang oder ein Ausgang, insbesondere ein Notausgang in einem Gebäude. Durch das

Erkennen eines zwar vorhandenen, aber sich ggf. nicht bewegenden Objektes in einem Durchgangsbereich kann ein Eingang oder Ausgang überwacht,

insbesondere ein blockierter Notausgang erkannt, und die entsprechende

Information an ein angegliedertes System, beispielsweise an ein Überwachungs system, übermittelt werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Objekt eine Person oder ein Fahrzeug. In diesem Fall kann das Gebäude insbesondere ein Haus bzw. eine Garage sein.

Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände beschrieben wurden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung sind mit Verfahrens- bzw.

Verwendungsansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von

Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegen ständen gehören.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen. Kurze Beschreibung der Zeichnung

Figur 1 zeigt die Verwendung eines Sensorsystems zum Steuern einer

Bedeckungscharakteristik einer Öffnung mittels als Schiebetüren ausgebildeten Verschließkörpern.

Figur 2 zeigt ein Array von aus VCSEL ausgebildeten Einzellichtquellen, die auf einem Halbleiterchip realisiert sind.

Detaillierte Beschreibung

Figur 1 zeigt die Verwendung eines Sensorsystems 100 zum Steuern einer Bedeckungscharakteristik einer Öffnung 184 abhängig von der Charakteristik einer von dem Sensorsystem 100 überwachten Szene 190. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Öffnung 184 eine Eintrittsöffnung für Personen in ein Gebäude oder eine Garageneinfahrt für Kraftfahrzeuge. Die entsprechende Eingangsstruktur ist mit dem Bezugszeichen 180 versehen. Ein in der Szene befindliches Objekt 195 soll eine solche Person oder ein Kraftfahrzeug symbolisieren.

Die Eingangsstruktur 180 umfasst eine stationäre Haltestruktur 182, welche einen Rahmen sowie eine Führung für zwei als Schiebetüren ausgebildete

Verschließkörper 186 darstellt. Die Schiebetüren 186 können jeweils mittels eines Motors 187 entlang der durch zwei dicke Doppelpfeile dargestellten

Verschieberichtungen bewegt werden. Die Ansteuerung der Motoren 187 erfolgt, wie im Folgenden dargelegt, mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung 150 des in diesem Dokument beschriebenen Sensorsystems 100.

Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Betriebszustand der beiden Schiebetüren 186 mittels jeweils eines Encoders 188 erfasst, welcher im Vergleich zu dem jeweiligen Motor 187 eine separate Einheit darstellt. In anderen Ausführungsformen kann der Encoder auch in dem jeweiligen Motor 187 integriert sein. Außerdem kann die Funktion des Encoders auch von der

Datenverarbeitungseinrichtung 150 übernommen werden.

Der Betriebszustand der Schiebetüren 186 kann die jeweils aktuelle Position der Schiebetüren 186 und/oder die jeweils aktuelle Geschwindigkeit sein, mit welcher sich die Schiebetüren 186 von einer Öffnungsposition in eine Schließposition oder umgekehrt von der Schließposition zur der Öffnungsposition bewegen.

Das Sensorsystem 100 weist auf eine Time Of Flight (TOF) Messeinrichtung 110, die Datenverarbeitungseinrichtung 150 sowie eine Datenbank 160.

Die TOF-Messeinrichtung 110 wiederum weist eine Beleuchtungseinrichtung sowie eine Lichtempfangseinrichtung auf. Gemäß dem hier dargestellten

Ausführungsbeispiel weist die Beleuchtungseinrichtung zwei Beleuchtungs einheiten, eine erste Beleuchtungseinheit 130a und eine zweite

Beleuchtungseinheit 130b auf. Die Lichtempfangseinrichtung weist zwei

Lichtempfänger, einer ersten Lichtempfänger 120a und einen zweiten

Lichtempfänger 120b auf.

Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist die TOF- Messeinrichtung 110 auf bzw. sind der TOF-Messeinrichtung 110 zugeordnet (i) eine Beleuchtungslicht-Steuereinrichtung 135 zum Steuern des Betriebs der beiden Beleuchtungseinheiten 130a, 130b, (ii) eine den beiden Lichtempfängern 120a, 120b nachgeschaltete Messeinheit 125 zum Messen einer Lichtlaufzeit zwischen von der jeweiligen Beleuchtungseinheit 130a bzw. 130b ausgesandten Beleuchtungslicht 131a bzw. 131b und von dem jeweiligen Lichtempfänger 120a bzw. 120b nach einer Streuung an dem Objekt 195 empfangenen Messlicht 196a bzw. 196b und (iii) eine Lichtempfänger-Steuereinrichtung 140 zum Steuern des Betriebs bzw. zum Auswahlen eines Betriebsmodus für den jeweiligen Lichtempfänger 120a, 120b.

Für die beiden Lichtempfänger kann ein zweiter Betriebsmodus mit einem geringeren Energieverbrauch darin bestehen, dass nicht alle Pixel des

betreffenden Sensorchips aktiviert werden. Dies hat eine reduzierte örtliche Auflösung zur Folge. Alternativ oder in Kombination kann eine Repetitionsrate von zeitlich aufeinander folgenden Bilderfassungen reduziert werden. Dies hat eine reduzierte zeitliche Auflösung der Szenenerfassung zur Folge.

Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der erste Lichtempfänger 120a der ersten Beleuchtungseinheit 130a zugeordnet. Dies bedeutet, dass der erste Lichtempfänger 120a in Bezug auf die erste Beleuchtungseinheit 130a derart angeordnet und konfiguriert ist und ferner derart betrieben wird, dass der erste Lichtempfänger 120a dasjenige Messlicht 196a empfängt, welches durch eine Streuung bzw. Reflexion von dem Beleuchtungslicht 131a an dem Objekt 195 erzeugt wird. In entsprechender Weise ist der zweite Lichtempfänger 120a der zweiten Beleuchtungseinheit 130b zugeordnet. In anderen

Ausführungsbeispielen ist eine solche feste Zuordnung nicht gegeben. Dies bedeutet, dass beide Lichtempfänger 120a und 120b das gesamte zur Verfügung stehende Messlicht 196a und 196b empfangen (können).

Die beiden Beleuchtungseinheit 130a und 130b sind jeweils als ein Array von Einzellichtquellen realisiert, welche auf einem Halbleiterchip ausgebildet sind. Jede Einzellichtquelle wird durch einen Oberflächenemitter bzw. VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) gebildet. Die einzelnen räumlich diskreten

Lichtstrahlen des Beleuchtungslichts 131a, 131b erzeugen in der Szene bzw. genauer auf Projektionsflächen der Szene ein räumliches Raster 133 von

Beleuchtungspunkten 132. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in der Figur 1 nur jeweils ein Lichtstrahl des Beleuchtungslichts 131a bzw. 131b sowie nur die Lichtstrahlen des zugehörigen Messlichts 196a bzw. 196b eingezeichnet. Ferner sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle Beleuchtungspunkte 132 der beiden von den Beleuchtungseinheiten 130a und 130b erzeugten Raster von Beleuchtungspunkten 132 dargestellt.

Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind in der TOF- Messeinrichtung 110 alle optischen Komponenten des Sensorsystems 100 untergebracht. Bevorzugt ist das ganze Sensorsystem 100 (im Gegensatz zu der Darstellung von Figur 1) als ein Modul aufgebaut, welches innerhalb einer kompakten Bauweise neben der TOF-Messeinrichtung 110 auch noch die

Datenverarbeitungseinrichtung 150 sowie die Datenbank 160 aufweist.

Im Betrieb des Sensorsystems steuert die Datenverarbeitungseinrichtung 150 die beiden Motoren 187. Eine dafür erforderliche elektrische Leistung zum Betätigen der Türen 186 wird jeweils von einer Endstufe bzw. einem Verstärker

bereitgestellt, die bzw. der gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in dem Gehäuse des jeweiligen Motors 187 integriert ist. Angesteuert werden die beiden Endstufen jeweils über ein Signal 152a, welches an einem Datenausgang 152 von der Datenverarbeitungs- und Steuereinrichtung 150 ausgegeben wird und in diesem Dokument deshalb als Ausgangssignal 152a bezeichnet wird.

Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Betriebszustand der Türen 186 zumindest einen gewissen Einfluss auf den Betrieb der TOF

Messeinrichtung 110. Konkret bestimmt dieser Betriebszustand den Betrieb der Beleuchtungseinheiten 130a und 130b und optional zusätzlich den Betrieb der beiden Lichtempfänger 120a und 120b (mit). Dieser Einfluss manifestiert sich in zwei Betriebsmodi des TOF Messeinrichtung 110. In einem ersten Betriebsmodus haben das Sensorsystem 100 und insbesondere die TOF Messeinrichtung 110 und weiter insbesondere die Beleuchtungseinheiten 130a und 130b einen ersten Energieverbrauch. In einem zweiten Betriebsmodus haben diese Komponenten einen zweiten Energieverbrauch, der im Vergleich zu dem ersten

Energieverbrauch geringer ist. Der erste Betriebsmodus ist dann aktiviert, wenn die Szene mit einer höheren Genauigkeit erfasst werden soll. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn sich eine Person in der Nähe der geöffneten Schiebetüren 186 befindet und

sichergestellt werden muss, dass diese Person 195 nicht von sich schließenden Schiebetüren 186 eingeklemmt wird. Ggf. muss eine Schließbewegung der Schiebetüren 186 sofort beendet werden, wenn sich diese Person 195 weiter in Richtung des Gefährdungsbereiches der Schiebetüren 186 bewegt. Dies erfordert nicht nur eine schnelle sondern auch eine zuverlässige Erkennung der Position und/oder Geschwindigkeit dieser Person 195, was gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel nur dann möglich ist, wenn das Beleuchtungslicht 130a,

130b besonders stark ist.

Der zweite Betriebsmodus ist dann aktiviert, wenn es ausreichend ist, die Szene 190 mit einer geringeren Genauigkeit zu erfassen. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn sich keine Person in der Szene 190 befindet oder wenn sich eine Person 195 zwar in der Szene 190 befindet, diese Person jedoch noch weit von dem Gefährdungsbereich der Schiebetüren 186 entfernt ist. Dann ist nämlich zumindest kurzfristig eine Kollision der Person 195 mit den Schiebetüren 186 zu besorgen. Der zweite Betriebsmodus kann sich von dem ersten Betriebsmodus dadurch unterscheiden, dass eine gepulste Beleuchtung mit einer geringeren Repetitionsrate durchgeführt wird, so dass das Sensorsystem 100 eine reduzierte zeitliche Auflösung hat. Alternativ oder in Kombination können in dem zweiten Betriebsmodus auch nicht alle Einzellichtquellen angesteuert werden, so dass zumindest einige Einzellichtquellen, beispielsweise jede zweite Einzellichtquelle, nicht leuchtet. Dadurch werden die (mittleren) Abstände zwischen benachbarten Beleuchtungspunkten 132 erhöht, was im Ergebnis zu einer geringeren örtlichen Auflösung des Sensorsystems 100 führt.

Der vorstehend beschriebene Betriebszustand der Schiebetüren 186 wird mittels eines Datensignals bzw. einer Abfolge von Datensignalen von den beiden

Encodern 188 an jeweils einen Dateneingang 151 der Datenverarbeitungs- einrichtung 150 übermittelt. Dieses Datensignal wird in diesem Dokument- aus Sicht der Datenverarbeitungseinrichtung 150- auch als Eingangssignal 151a bezeichnet. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel verarbeitet die Datenverarbeitungseinrichtung 150 dieses Eingangssignal 151a auf geeignete Weise und steuert, u.a. abhängig von diesem Eingangssignal 151a, die

Beleuchtungslicht-Steuereinrichtung 135 und optional auch die Lichtempfänger- Steuereinrichtung 140 derart, dass sich eine Betriebsmodus einstellt, der den Energieverbrauch der beiden Beleuchtungseinheiten 130a, 130b und optional auch den Betriebsmodus der beiden Lichtempfängers 120a, 120b (mit)bestimmt.

Die Abhängigkeit des Betriebsmodus insbesondere der beiden Beleuchtungs einheiten 130a, 130b von dem Betriebszustand der beiden Schiebetüren 186 besteht gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel darin, dass der erste Betriebsmodus mit dem höheren Energieverbrauch dann aktiviert ist, wenn die beiden Schiebetüren 186 bewegt werden, insbesondere von ihrer

Öffnungsposition in ihre Schließposition. Der zweite Betriebsmodus mit dem niedrigeren Energieverbrauch ist dann aktiviert, wenn sich die beiden

Schiebetüren 186 in Ruhe befinden.

Die Szene 190 wird von dem Sensorsystem in einem räumlichen Bereich erfasst, welcher einen ersten Teilbereich 191 und einen zweiten Teilbereich 192 umfasst. Der erste Teilbereich 191 ist ein sog. Gefährdungsbereich. Wie bereits

vorstehend erwähnt, besteht dann, wenn sich ein Objekt in diesem

Gefährdungsbereich 191 befindet, grundsätzlich die Gefahr, dass dieses bei einer Schließbewegung der Türen 186 eingeklemmt und ggf. verletzt wird. Daher ist das Sensorsystem 100 derart konfiguriert, diesen Gefährdungsbereich 191 grundsätzlich mit einer sehr hohen Genauigkeit zu erfassen. Dazu sind in dem vorstehend beschriebenen ersten Betriebsmodus eine entsprechend helle

Beleuchtung dieses Gefährdungsbereiches 191 sowie eine Erfassung mit einer hohen Genauigkeit erforderlich. In diesem Zusammenhang ist es offensichtlich, dass dies relativ viel Energie erfordert. Wenn sich die Türen 186 jedoch nicht bewegen, dann ist die Gefahr eines Einklemmens bzw. eines Verletzen eines Objekts nicht gegeben. Daher ist es in einem zweiten Betriebsmodus völlig ausreichend, wenn der Gefährdungsbereich 191 von den Beleuchtungseinheiten 130a, 130b mit einer geringeren Intensität beleuchtet und/oder wenn die

Lichtempfänger 120a, 120b den Gefährdungsbereich 191 mit einer reduzierten Genauigkeit erfassen.

Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der zweite Teilbereich 192 ein Bereich, in dem Objekte erfasst werden, damit die Türen 186 in geeigneter Weise bewegt werden. Der zweite Teilbereich 192 wird in diesem Dokument deshalb als Aktivierungsbereich 192 bezeichnet. Der Aktivierungsbereich 192 ist in der Regel nicht sicherheitsrelevant (in Bezug auf eine Kollision einer Tür 186 mit einem Objekt 195). Deshalb wird der Aktivierungsbereich 192 bei der hier beschriebenen Ausführungsform unabhängig von dem Betriebszustand der Türen 186 immer nur so überwacht, dass auf Kosten der Genauigkeit der Szenen erfassung eine möglichst gute Energieeffizienz gegeben ist.

Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Sensorsystem 100 in der Lage, eine Objekterkennung vorzunehmen. Dazu greift die

Datenverarbeitungseinrichtung 150 auf einen in der Datenbank 160 abgelegten Datensatz von Referenzobjekten zu, welche ausgewählten Objekten entsprechen, die autorisiert sind, die Öffnung 184 zu passieren. Dies bedeutet, dass bei einer geeigneten Annäherung des Objekts 195 an den Eingang 184 die Schiebetüren 186 lediglich dann geöffnet werden, wenn das erkannte Objekt 195 zumindest annähernd mit einem der hinterlegten Referenzobjekten übereinstimmt. Dies bedeutet anschaulich, dass bei der hier beschriebenen Verwendung des

Sensorsystems 100 eine objektbasierte Zugangskontrolle stattfindet.

Figur 2 zeigt ein Array von aus VCSEL ausgebildeten Einzellichtquellen 334a, die auf einem Halbleiterchip 334 realisiert sind. Jede dieser Einzellichtquellen 334a erzeugt einen Lichtstrahl von Beleuchtungslicht 331, der u.a. durch nicht zu vermeidende Beugungseffekte durch die optischen Begrenzungen des jeweiligen VCSEL Resonators eine gewisse Divergenz bzw. Aufweitung aufweist, die in Figur 2 jeweils durch einen Lichtkegel illustriert ist. Die optischen Achsen der

Lichtkegel sind in Figur 2 durch jeweils einen Pfeil illustriert.

Es wird angemerkt, dass der Begriff "aufweisen" nicht andere Elemente ausschließt und dass das "ein" nicht eine Mehrzahl ausschließt. Auch können Elemente, die in Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben sind, kombiniert werden. Es sollte auch angemerkt werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Schutzbereich der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.

BEZUGSZEICHEN :

100 Sensorsystem

110 TOF Messeinrichtung

120a Lichtempfangseinrichtung / erster Lichtempfänger

120b Lichtempfangseinrichtung / zweiter Lichtempfänger

125 Messeinheit

130a Beleuchtungseinrichtung / erste Beleuchtungseinheit

130b Beleuchtungseinrichtung / zweite Beleuchtungseinheit

131a Beleuchtungslicht

131b Beleuchtungslicht

132 Beleuchtungspunkte

133 Raster

135 Beleuchtungslicht-Steuereinrichtung

140 Lichtempfänger-Steuereinrichtung

150 Datenverarbeitungseinrichtung

151 Dateneingang

151a Eingangssignal

152 Datenausgang

152a Ausgangssignal

160 Datenbank

180 Eingangsstruktur

182 stationäre Haltestruktur

184 Öffnung

186 Verschließkörper / Schiebetür

187 Motor M

188 Encoder E

190 Szene

191 erster Teilbereich

192 zweiter Teilbereich

195 Objekt 196a Messlicht

196b Messlicht

331 Beleuchtungslicht 334 Chip

334a Einzellichtquellen