timeofflightsensoren

TimeofFlightSensoren, kurz ToF-Sensoren, sind optische Sensoren, die Entfernungen zu Objekten durch Messung der Zeit berechnen, die Licht benötigt, um vom Sensor zum Objekt und wieder zurück zu gelangen. Dabei kommt häufig Infrarotlicht zum Einsatz, und die Messung erfolgt in Echtzeit. Die Distanz wird durch Auswertung der Laufzeit oder der Phasenverschiebung eines modulierten Lichtsignals bestimmt.

Man unterscheidet grob zwei Techniken: direkte Time-of-Flight (dToF), bei der die tatsächliche Laufzeit eines einzelnen Lichtimpuls gemessen wird, und phase-shift bzw. indirekte ToF, bei der ein moduliertes Lichtsignal genutzt wird und die Distanz aus der Phasenlage zwischen ausgesandtem und empfangenem Signal abgeleitet wird. Moderne ToF-Sensoren realisieren oft eine 2D- oder 3D-Tiefenbildkamera, bei der jedem Pixel eine Distanz zugeordnet wird. Die Wellenlänge des verwendeten Lichts liegt typischerweise im Nahinfrarotbereich (ungefähr 650 bis 940 Nanometer).

Anwendungen reichen von Tiefenmessung in Mobilgeräten (Porträtmodus, Augmented Reality, Objekterkennung) über Robotik und Industrieautomatisierung bis hin zu Fahrerassistenz- und Überwachungssystemen. Vorteile sind geringe Baugröße, schnelle Messung und vergleichsweise niedriger Energieverbrauch; Nachteile umfassen Beeinflussung durch Umgebungslicht, reflektierende oder dunkle Oberflächen, Mehrweg- oder Mehrpfadprobleme sowie begrenzte Reichweiten im Vergleich zu Laser-Distanzsensoren.

Typische Einsatzgebiete umfassen Smartphone-Tiefenkarten, Gestenerkennung, 3D-Scannen, Navigation von Robotern und sichere Distanzmessung in Fahrzeugen. Die Technologie entwickelt sich kontinuierlich weiter, um Reichweite, Genauigkeit und Robustheit zu verbessern.