Der vorgestellte integrierte Abstandssensor basiert auf dem Laufzeit-Prinzip (TOF). Die Abstandsinformation wird durch die Korrelation des elektrischen Sendereferenzsignals mit dem empfangenen optischen Signal gewonnen. Der Laboraufbau besteht aus einer sinusmodulierten Lichtquelle (LED), Optik, Sensorchip, Ansteuerlogik und Messauswertung. Die PIN-Brü ckenschaltung ermö glicht dabei eine Hintergrundlichtunterdrü ckung. Durch Mittelung wird fü r Abstä nde bis zu 3 m eine Genauigkeit von besser als 0,5% erreicht. Die Verwendung der LED als Lichtquelle ermö glicht die Anwendung dieses Messkonzepts in Multipixel-Sensoren (2D-und 3D-Anwendungen).Schlü sselwö rter: optische Abstandmessung; Laufzeitmessung; Sinusmodulation der LED; korrelierender SensorOptical distance measurement with sine-modulated LED light source and integrated correlation receiver.The presented integrated distance measurement sensor is based on the time-of-flight principle (TOF). The distance information is gathered by correlation of the transmission reference signal and the modulated received signal. The laboratory setup consists of a sinemodulated light source (LED), optics, sensor chip, controlling logic circuitry and measurement devices. The PIN bridge circuit eliminates the influence of background light. For distances up to 3 m it is possible to reach an accuracy better than 0.5% by averaging. The usage of a LED as light source allows applications with multi-pixel sensors (2D and 3D applications).
EinleitungSchnelle, genaue und kostengü nstige 3D-Messsysteme kö nnen als Massenanwendungen in Automobilen, Ü berwachungssystemen oder z. B. in Fertigungsanlagen zur optischen Entfernungsmessung eingesetzt werden. Als Anwendungsbeispiele seien die intelligente Airbagauslö sung in modernen Automobilen oder die Personenerkennung bei Sicherheitskontrollen erwä hnt. Es kö nnen drei verschiedene Arten von optischen Abstandsmesssystemen unterschieden werden. Bei den triangulationsbasierten Messsystemen (Marques, Nunes, de Almeida, 1998) wird die Abstandsinformation ü ber die Winkelverhä ltnisse zwischen gesendetem und empfangenem Lichtstrahl ermittelt. Wegen der teuren mechanischen Teile sind solche Systeme fü r kostengü nstige Massenanwendungen nicht geeignet. Die interferometrischen Abstandsmesssysteme nutzen die Kohä renzeigenschaften von Laserlicht zur hochgenauen Messung im SubWellenlä ngen-Bereich. Schließlich gibt es Messsysteme basierend auf dem so genannten Time-of-Flight-Prinzip (TOF), wobei die Laufzeit eines gesendeten Lichtsignals hin zum Objekt und zurü ck zum Detektor bestimmt wird. Im Wesentlichen werden dabei wiederum zwei verschiedene TOF-Methoden unterschieden.Bei gepulsten Laufzeitsystemen (Pulsed run time systems) (Palojä rvi, Mä ä ttä , Kostamovaara, 1997;Viarani et al., 2004) wird die Laufzeit eines gesendeten Lichtpulses direkt gemessen. In inkohä renten optischen Systemen (optical incoherent systems) wird das gesendete Licht intensitä tsmoduliert. Die Phasenverschiebung zwischen gesendetem und empfangenem Signal liefert dann die g...