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Labor für Optoelektronik und Lichttechnik

Optische Sensorsysteme

Optische Sensorsysteme wird als Pflichtmodul der Master-Studiengänge FA (Fahrerassistenzsysteme) und AR (Automatisierungstechnik und Robotik) im 1./2. Semester (ausschließlich im Sommersemester) angeboten. Die Vorlesung wird wöchentlich mit 3 SWS, das Praktikum / Übung mit 1 SWS gehalten.

Die Lehrveranstaltung betrachtet physikalische und technische Grundlagen optischer Sensorsysteme und die praktische Verwendung in der Umfelderkennung für Fahrerassistenzsysteme und in der Automatisierungstechnik. Der Schwerpunkt liegt auf Bildwandlersysteme für den sichtbaren und infraroten Spektralbereich.


Vorlesungs-Inhalt:

  • Licht, Polarisation, Radiometrie, menschliches Sehvermögen, Fotometrie, Quellen optischer Strahlung, Fotodetektoren, Überprüfung radiometrischer und fotometrischer Gesetzmäßigkeiten durch praktische Messungen auf der optischen Bank
  • Optische Abbildung, Stereokamera, Matrix-Beschreibung optischer Systeme, Blenden und Pupillen, Schärfentiefe, Gesichtsfeld und Perspektive, Telezentrische Optik, Verzeichnung, Fisheye, MTF, Verifikation von Abbildungsgesetzen und Charakterisierung von Objektiveigenschaften im Praktikum
  • CCD- und CMOS-Bildwandler, Aufbau und Wirkungsweise, Kenngrößen, Anwendung, Kamerakalibrierung, Stereokamera, Überprüfung der fundamentalen Zusammenhänge der Stereometrie durch praktische Messungen mit einem Stereokamerasystem
  • Laufzeitverfahren zur optischen Umfelderkennung, LIDAR, TOF-Kamera

 
Praktikumsversuche:

  • Optoelektronik Versuch 1 - Grundlagen:

                                         

In Versuch 1 werden die Grundlagen optischer Sensorsysteme: Radio- und Fotometrie, Rückstreuung an Oberflächen, Abstrahlcharakteristik und Lichtausbeute von LEDs sowie das elektrische Verhalten des beleuchteten pn-Übergangs (Fotodiode) behandelt.

 

  • Optoelektronik Versuch 2 - Optische Abbildung:

                                            

In Versuch 2 werden Eigenschaften der optischen Abbildung untersucht: Abbildungsgleichung und Abbildungsfehler einer einfachen Linse, Charakterisierung eines Objektivs mittels Brennweite und Hauptebenen, Schärfentiefe und Problematik der Abstandsmessung mit entozentrischen Optiken, Verzeichnung von Objektiven, Abbildungseigenschaften eines Fisheye-Objektivs mit einer kommerziellen Spiegelreflexkamera.

 

  • Optoelektronik Versuch 3 - Stereoskopie:

                                                           

In Versuch 3 werden Eigenschaften einer Stereokamera untersucht. Lagebestimmung bei bekannter innerer Orientierung der Kameras, Probleme der Bestimmung der Parameter der inneren Orientierung.

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