Die Sonne ist ein konkurrierender Emitter
Ein Time-of-Flight-Sensor funktioniert, indem er sein eigenes Infrarotlicht zurückkommen sieht. Sonnenlicht ist ein enorm starker Breitband-Emitter, der dieselben Infrarot-Wellenlängen enthält. Ein Außensensor versucht also, sein eigenes Echo zu hören, während er neben einem Wasserfall steht. Innen existiert dieses Problem kaum, weshalb ToF-Zählung an Innentüren unstrittig ist. Draußen muss die Physik konstruktiv umgangen werden, und dieser Beitrag erklärt wie.
Funktionieren Time-of-Flight-Sensoren im Außenbereich?
Ja, mit Konstruktionsmaßnahmen: Wellenlängenwahl um 940 nm, wo das Sonnenspektrum eine natürliche Delle hat, schmale optische Bandpassfilter, die nur die eigene Wellenlänge durchlassen, stärkere Emitter, gepulste Direkt-ToF-Architekturen, die ihr eigenes Signal statistisch herausfiltern, und eine Montage, die den Sensor vor direkter Sonne abschattet. Ein Innenraummodul auf eine sonnige Szene gerichtet verliert Reichweite und gewinnt Rauschen; ein außentaugliches Gerät hält seine Spezifikation.
Was Sonnenlicht mit der Messung macht
Umgebungs-Infrarot hebt das Grundrauschen jedes Pixels. Das zurückkehrende Signal des Sensors muss über diese Schwelle, also schrumpft die effektive Reichweite mit wachsendem Umgebungslicht: Ein Sensor, der im Korridor eine Person auf mehrere Meter auflöst, schafft in voller Sonne womöglich nur einen Bruchteil davon. Rauschen verbreitert außerdem die Streuung einzelner Distanzwerte, sodass Objektkanten flimmern und kleine Tiefenunterschiede verschwimmen. In der schlechtesten Geometrie, direkte Sonne in die Linse, sättigen Pixel und messen gar nichts.
Die Gegenmaßnahmen, geordnet
- Wellenlängenwahl. Wasserdampf in der Atmosphäre absorbiert einen Teil des solaren Infrarots um 940 nm, Emitter auf dieser Wellenlänge haben also weniger Konkurrenz als bei 850 nm. Die meisten außentauglichen Designs leben dort.
- Optische Filterung. Ein schmaler Bandpassfilter vor dem Detektor verwirft alles außer der eigenen Emitter-Wellenlänge. Je schmaler der Filter, desto weniger Sonne kommt durch.
- Architektur. Der Pulsbetrieb und die photonenzählenden Detektoren von direktem ToF trennen Signal von Umgebung statistisch, ein Grund für die dToF-Dominanz im Außenbereich. Die Trennung erklärt dToF vs. iToF.
- Leistung und Tastverhältnis. Mehr Emitterleistung hebt das Echo über das Rauschen, begrenzt durch die Augensicherheits-Zertifizierung, die jedem Design eine Obergrenze setzt.
- Mechanische Abschattung. Die unglamouröse Lösung, die echte Installationen rettet: ein Vordach, eine Nordmontage, ein Winkel, der direkte Sonne von der Optik fernhält.
Was das für Zählprojekte bedeutet
Innentüren: kein Thema, das Heimspiel der Technologie. Glasfronten mit tiefer Abendsonne: den Montagewinkel in der Standortbegehung planen. Vollständige Außentore, Plätze und Fußgängerzonen: außentaugliche Hardware spezifizieren und erwarten, dass die Standortbegehung so viel zählt wie die Gerätewahl. Die Anwendungsseite dieser Geschichte, einschließlich Schwachlicht, behandelt Personenzählung bei Schwachlicht und im Außenbereich.
Die Faustregel, die den Kontakt mit echten Standorten überlebt: Sonnenlicht ist eine lösbare Eingangsgröße, kein Ausschlusskriterium, aber gelöst wird sie bei der Spezifikation, nicht nach der Installation. Die Grundlagen darunter liefert der Grundlagenartikel.
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