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4 Die 3D-CMOS-Kamera
4.1 Aufbau und Wirkungsweise
Die Optik, das Laserdiodenmodul und der Bildsensor mit Photodioden und
elektronischem Integrationsfenster bilden die Hauptbestandteile des Entfernungsmesssystems,
3D-CMOS-Kamera, siehe Abb. 29.
Die Laserdiode (LD) bestrahlt die Szene mit einem Laserpuls (LP) des nahen
Infrarotbereichs (≈ 900nm). Die bestrahlte Szenenoberfläche AIll reflektiert
den Laserpuls. Durch die Reflektivität der Szene, der diffusen Strahlung in
den Halbraum und der Flugzeit τ trifft ein amplitudenreduzierter und zeitverzögerter
LP auf die PD und schließlich in dem elektronischen Integrationsfenster
ein. LP und Integrationsfenster sind zeitsynchronisiert.
Das Hintergrundlicht stellt einen zusätzlichen Bestrahlungsanteil dar. Das
elektronische Integrationsfenster erfasst beide Bestrahlungsanteile und wandelt
sie einem Pixel zugeordneten Spannungswert um.
5 � A � A
) E � �
� F J E � � = � A H =
Abbildung 29: Entfernungsmessprinzip der
3D-CMOS-Kamera
@
� ,
2 ,
� 2
J
1 � J A C H = J E � � I �
B A � I J A H
Die signalverarbeitende CDS-Schaltkreisstufe ermöglicht ein Akkumulieren
von mehreren LP’en und subtrahiert den Signalanteil des Hintergrundlichts.
Der Auswertealgorithmus ermittelt die Flugzeit τ. Er benutzt eine für den
Auswertealgorithmus (MDSI, CSI, DCSI) spezifische Anzahl von Einzelmessungen.
τ ist dem zurückgelegten Weg proportional. Aus der Flugzeit kann
über die konstante Lichtgeschwindigkeit c und den Zusammenhang aus Gl. 2
auf die Distanz d zwischen Ortspunkt der Szene und Bildsensor geschlossen
werden (Messprinzip der Time-of-Flight).
J
J
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