CMOS Bildsensoren mit Kurzzeitverschluß zur Tiefenerfassung nach dem Lichtlaufzeit-Meßprinzip

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Thema der Arbeit ist die Untersuchung, der Entwurf und die Realisierung von Bildsensoren in Standard-CMOS-Technologie mit schnellen CMOS-Schaltungen, die zur Erfassung von 3D-Bildern geeignet sind. Als Grundlage für die Entwicklung dient ein optisches Puls-Laufzeit-Messverfahren ("Multiple Double Short Time Integration" - MDSI), das robust gegen Hintergrundlichteinflüsse und weitgehend unabhängig von der Refflektivität der erfaßten Oberflächen eine besonders kostengünstige Realisierung auch im Hinblick auf eine spätere Serienfertigung verspricht. Hierzu wird das entwickelte Messprinzip sowohl auf Systemebene wie auch im Hinblick auf prinzipbedingte und technologische Einflüsse diskutiert und analysiert. Eine Randbedingung ist der avisierte Einsatz für vielerlei Anwendungen im menschlichen Umfeld. Hierdurch ist die erlaubte Leistung der Pulslichtquelle sehr eingeschränkt. Weil die Laufzeit (~10ns) von Lichtpulsen auf geringen Distanzen von einigen Metern bei begrenzter Beleuchtungsstärke nach Maßgaben der Augensicherheit vermessen wird sind in den Bildsensoren entsprechend schnelle und gleichzeitig empfindliche Akquisitions-schaltungen notwendig. In dieser Arbeit wird aufgezeigt, wie basierend auf der o.g. Analyse mit schaltungstechnischen Mitteln den verschiedenen Störeinflüssen begegnet werden kann und eine effiziente Umsetzung des Messverfahrens in integrierte Bildsensoren möglich ist. Die Realisierbarkeit wird anhand von drei im Rahmen dieser Arbeit in einer 0,5µm Standard CMOS-Technik entwickelter Zeilen- bzw. Bildsensoren demonstriert, die abschließend diskutiert und mit den erreichten Leistungsdaten vorgestellt werden.
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Dokumententyp:
Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Fakultät / Institut:
Fakultät für Ingenieurwissenschaften » Elektrotechnik und Informationstechnik
Dewey Dezimal-Klassifikation:
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 620 Ingenieurwissenschaften
Stichwörter:
3D, Bildsensor, CMOS-Bildsensor, tiefe, Laufzeit, dreidimensional, Abbildung, MDSI, TOF, Pixel, Array, Zeile
Beitragende:
Prof. Ph. D. Hosticka, Bedrich J. [Betreuer(in), Doktorvater]
Prof. Dr.-Ing. Timmermann, Dirk [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Sprache:
Deutsch
Kollektion / Status:
Dissertationen / Dokument veröffentlicht
Datum der Promotion:
22.07.2009
Dokument erstellt am:
18.12.2009
Promotionsantrag am:
05.11.2004
Dateien geändert am:
18.12.2009
Medientyp:
Text