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3.3.2 Rauschverhalten des MOS-Transistors . . . . . . . . . 44
3.4 Der Analog-Digitalumsetzer (ADU) . . . . . . . . . . . . . . 46
4 Die 3D-CMOS-Kamera 49
4.1 Aufbau und Wirkungsweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.2 Voruntersuchung des Kamerasystems . . . . . . . . . . . . . 52
4.2.1 Verstärkung einzelner Baugruppen . . . . . . . . . . 53
4.2.2 Ausgewählte Signalverläufe . . . . . . . . . . . . . . 55
4.3 Der optische Signalpfad der Kamera . . . . . . . . . . . . . . 60
4.3.1 Leistungsumsatz zwischen Lasermodul und Sensor . . 60
4.3.2 Bildentstehung und -diskretisierung . . . . . . . . . . 64
4.4 Der elektrische Signalpfad der Kamera . . . . . . . . . . . . 71
4.4.1 Funktionsprinzip des Pixelschaltkreises . . . . . . . . 71
4.4.2 Integrationsvorgang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4.4.3 Sample-and-Hold-Stufe (S&H) . . . . . . . . . . . . . 78
4.4.4 CDS-Stufe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.4.5 Quantisieren der Pixelspannung . . . . . . . . . . . . 83
4.5 Das deterministische Signalmodell der Kamera . . . . . . . . 85
4.5.1 Ideale Signalfunktionen und Signaloperationen . . . . 85
4.5.2 Ableiten des idealen Integrationsfensters . . . . . . . 88
4.5.3 Bestimmen des realen Integrationsfensters . . . . . . 91
4.5.4 Signalmodell für ideale und reale Signalfunktionen . . 99
4.5.5 Messtechnische Bestätigung des Signalmodells . . . . 105
4.6 Rauschprozesse im Pixelschaltkreis . . . . . . . . . . . . . . 109
4.6.1 Rauschen bei unverzögertem Laserpuls . . . . . . . . 109
4.6.2 Rauschen bei verzögertem Laserpuls . . . . . . . . . 112
4.6.3 Das SNR der Quantisierungsspannung . . . . . . . . 116
4.7 Das MDSI-Auswerteverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
4.7.1 Grundzüge des MDSI-Auswerteverfahrens . . . . . . 121
4.7.2 Das Verhältnis der quantisierten Spannungswerte . . 126
4.7.3 Messbereichserweiterung . . . . . . . . . . . . . . . . 130
5 Zusammenfassung und Ausblick 136
Literatur 140
II