Die dreidimensionale optische Erfassung eines Messvolumens für die Positions- und Entfernungsmessung ist heutzutage unverzichtbar in der Wissenschaft und vielen technischen sowie nichttechnischen Anwendungsbereichen und besticht dabei durch die Möglichkeit, ein Messvolumen in kurzer Zeit mit einer hohen räumlichen Auflösung zu erfassen. Aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen der Anwendungsbereiche, werden in der Praxis eine Vielzahl unterschiedlicher Technologien und Messverfahren eingesetzt. Das Spektrum der Anwendungsbereiche der optischen Messverfahren reicht dabei beispielsweise von kostenoptimierten Systemen für die Verwendung in der Unterhaltungs- und Gebrauchselektronik bis hin zu Fahrerassistenzsysteme, in welchem diese Verfahren als Schlüsseltechnologie für den sicheren
Betrieb vollständig autonomer Fahrzeuge bezeichnet werden.

In dieser Arbeit wurde ein System und die dazugehörige Signalerfassung und -verarbeitung für die dreidimensionale Erfassung eines Messvolumens entwickelt, welches die Vorteile einer flexiblen Steuerung der Beleuchtung durch einen Mikrospiegel mit der hohen Sensitivität, der schaltungstechnischen Fremdlichtunterdrückung und dem zeitlichen und räumlichen Auflösungsvermögen eines SPAD-basierten Flächendetektors kombiniert. Eine Besonderheit dieses Systems ist die biaxiale Anordnung des Senders und des Empfängers, die es ermöglicht, in das Verfahren der optischen Pulslaufzeitmessung weitere Strategien für die Signalerfassung und -verarbeitung miteinzubeziehen. Die Notwendigkeit weiterer Strategien für
die Signalerfassung und -verarbeitung konnte dabei durch die Formulierung der Akquisitionsstatistik der SPADs bei der Verwendung einer scannenden Beleuchtung gezeigt werden und es wurde ein Klassifizierungsverfahren entwickelt, welches die geometrischen Abmessungen und optischen Eigenschaften des Systems sowie den aktuellen Scanwinkel des Mikrospiegels nutzt, um die signal- von den hintergrundgenerierten Ereignissen zu trennen. Durch einen theoretischen Vergleich der Performanz des Systems mit und ohne die Verwendung des erarbeiten Klassifizierungsverfahrens konnte dabei gezeigt werden, dass aus der Verwendung der Klassifizierung und dem Einbringen eines Basisabstandes zwischen dem Sender und dem Empfänger von wenigen Zentimetern eine deutliche Verbesserung erreicht werden kann. Darüber hinaus sind diese theoretischen Betrachtungen in den Entwurf, die Umsetzung und die
Charakterisierung eines Labordemonstrators eingeflossen, welcher es ermöglicht hat, die Funktionalität der Störlichtunterdrückung durch die Verwendung des Klassifizierungsverfahrens zu demonstrieren. Basierend auf den theoretischen Betrachtungen und den Erkenntnissen, welche aus dem Entwurf, der Umsetzung und der Charakterisierung des Labordemonstrators gewonnen werden konnten, konnten zum einen weitere Verbesserung der Performanz des Systems erreicht werden und zum anderen konnten mögliche Verbesserungen abgeleitet werden, welche es ermöglichen, die entwickelten Konzepte in einem breiten Anwendungsfeld einzusetzen.