Die Kameras sind u.a. für den Einsatz im Industrie- und Consumer-Bereich für Gesten- und Gesichtserkennung sowie zur Erkennung von Bewegungen bestimmt. Sie sind für den Einsatz in Spielkonsolen und in Augmented Reality-Anwendungen geeignet. Auch Mensch-Maschinen-Schnittstellen im Industriebereich können die Kameras nutzen.

Es können auch Füllhöhen von Flüssigkeiten oder Volumen von Stückgut ermittelt werden. Beim Einsatz in selbstfahrenden Robotern können mit den Kameras Hindernisse oder Personen erkannt werden und die eingesetzte Software bietet dann Ausweichmöglichkeiten oder berechnet Alternativen.

Darüber hinaus können ToF-Kameras auch in der Medizintechnologie eingesetzt werden. In Mobiltelefonen werden die Kameras häufig zur Gesichtserkennung eingesetzt.

Wie funktioniert das?

ToF-Kameras messen mit Hilfe des Lichtzeitverfahrens (Time-of-Flight) Distanzen. Da bei dieser Technologie ein PMD-Sensor verwendet wird, spricht man in diesem Zusammenhang häufig auch von PMD-Kameras. Dabei wird die nahezu konstante Lichtgeschwindigkeit für die Generierung von Tiefeninformationen genutzt.

Ein Lichtpuls wird über einen Transmitter in die Umgebung geschickt. Trifft er auf ein oder mehrere Objekte, wird er reflektiert und von einem Detektor registriert. Mithilfe der Dauer, die der Lichtstrahl zum Objekt und zurück benötigt, wird die Entfernung des Objekts bestimmt. Die Kamera liefert somit für jeden Bildpunkt die Entfernung des darauf abgebildeten Objektes. Das Prinzip entspricht dem Laserscanning mit dem Vorteil, dass eine ganze Szene auf einmal aufgenommen wird und nicht abgetastet werden muss.

Man unterscheidet zwischen dem Einzel- und dem Mehrfachpulsbetrieb. Beim Einzelpulsbetrieb wird die Laufzeit eines einzelnen Lichtimpulses gemessen. Beim Mehrfachimpulsbetrieb wird die Phasenverschiebung zwischen ausgesendeten und empfangenen Lichtimpulsen gemessen. Diese Verschiebung ist ebenfalls proportional der Zeit. Mit Hilfe des Mehrfachimpulsbetriebes lassen sich nicht nur Entfernungen messen, sondern Gegenstände und Gesten erkennen. So sind komplexe Gerätesteuerungen möglich.

Im Gegensatz zu Laserscannern...

ist die Kamera einfach aufgebaut, da sie keine beweglichen Teile beinhaltet. Da die Beleuchtung und das Objektiv nahe beieinander liegen, ist der Platzbedarf gering und Abschattungen sind ausgeschlossen. Ein weiterer Vorteil liegt in der effizienten Datenauswertung. Über einen Distanzschwellwert werden nur die Pixel ausgewertet, die Informationen aus der näheren Umgebung liefern. ToF-Kameras liefern mit einer Aufnahme die gesamte Szenerie. Durch diesen Geschwindigkeitsvorteil von bis zu 160 Bildern pro Sekunde sind Echtzeitanwendungen möglich. Ebenso funktioniert die Technologie bei allen diffus reflektierenden Materialien sowie bei sich wiederholenden und uniformen Mustern.