松下開發(fā)具有高測(cè)距精度的遠(yuǎn)程TOF圖像傳感器

作者： 2020年04月13日 來源：中國(guó)儀表網(wǎng) 瀏覽量：
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近日，據(jù)外媒報(bào)道，日本松下公司宣布已經(jīng)研發(fā)出一種TOF圖像傳感器。該傳感器利用雪崩光電二極管(APD)像素，并且能夠根據(jù)物體的位置(距離最遠(yuǎn)250米)獲取高精度的3D信息，可應(yīng)用于車輛遠(yuǎn)程成像和廣域監(jiān)控等多個(gè)領(lǐng)域。
　　近日，據(jù)外媒報(bào)道，日本松下公司宣布已經(jīng)研發(fā)出一種TOF圖像傳感器。該傳感器利用雪崩光電二極管(APD)像素，并且能夠根據(jù)物體的位置(距離最遠(yuǎn)250米)獲取高精度的3D信息，可應(yīng)用于車輛遠(yuǎn)程成像和廣域監(jiān)控等多個(gè)領(lǐng)域。
 
　　本公告中描述的APD-TOF傳感器與2018年6月公布的傳感器之間的距離圖像比較
 
　　該款新研發(fā)的TOF圖像傳感器通過電子倍增器和電子存儲(chǔ)的垂直堆疊結(jié)構(gòu)，將APD像素的面積縮減至可集成100萬的像素。松下公司于2018年6月推出了采用APD像素的TOF圖像傳感器，而新款傳感器就是基于該技術(shù)打造而成。此外，除了配備松下公司研發(fā)的遠(yuǎn)程高分辨率3D遠(yuǎn)程成像技術(shù)之外，該傳感器還具有較高的測(cè)距精度，而這一點(diǎn)對(duì)于之前傳統(tǒng)TOF傳感器和激光雷達(dá)而言都非常難實(shí)現(xiàn)。該新型傳感器還能夠準(zhǔn)確地探測(cè)到遠(yuǎn)處被遮住的人和物體。
 
　　新款TOF圖像傳感器具有很明顯的優(yōu)點(diǎn)和產(chǎn)品特點(diǎn)。
 
　　首先，它是一款高分辨率、高靈敏度的TOF圖像傳感器，采用100萬像素的APD，是松下傳統(tǒng)傳感器像素?cái)?shù)的4倍。
 
　　傳統(tǒng)TOF傳感器等圖像傳感器會(huì)將一個(gè)已經(jīng)進(jìn)入其像素的單個(gè)光子轉(zhuǎn)化為一個(gè)電子，因此，由于信號(hào)光對(duì)噪聲的敏感性，當(dāng)信號(hào)光弱到接近單光子水平時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)靈敏度低的問題。傳統(tǒng)的APD傳感器稱為SPAD(單光子雪崩二極管)，它在一個(gè)像素內(nèi)倍增電子，具有較大的像素面積，因此難以小型化。
 
　　而新研發(fā)的垂直堆疊APD(VPAD)，通過將光電轉(zhuǎn)換器、電子倍增器和信號(hào)存儲(chǔ)器垂直堆疊，減小了面積，從而形成6μm的像素間距。從而讓圖像傳感器靈敏度信號(hào)放大10000倍，達(dá)到100萬像素的高分辨率。
 
　　其次，采用TOF獲取具有高測(cè)距精度的3D遠(yuǎn)程圖像，即使在10米至100米的遠(yuǎn)距離范圍內(nèi)，可能實(shí)現(xiàn)10厘米間隔的傳感器，是松下傳統(tǒng)傳感器測(cè)距精度的15倍。
 
　　一般而言，TOF測(cè)距通過測(cè)量光子從光源發(fā)射到物體、反射和返回的飛行時(shí)間來計(jì)算距離。松下先前已經(jīng)開發(fā)了一種3D遠(yuǎn)程成像技術(shù)，該技術(shù)使用一種獨(dú)特的短脈沖TOF方法，測(cè)距精度為1.5米間隔，最遠(yuǎn)可達(dá)250米距離。該技術(shù)基于弱光探測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，通過在所有APD像素中構(gòu)建獨(dú)特集成電路，可靠地捕獲單個(gè)光子的弱信號(hào)，從而可以根據(jù)概率計(jì)算入射光子的數(shù)量。
 
　　在以前的基礎(chǔ)上，松下新研發(fā)了一種光子積累和時(shí)間分割間接TOF技術(shù)，能夠?qū)⑷肷涔庾訑?shù)轉(zhuǎn)換為集成信號(hào)，并在短距離應(yīng)用間接TOF計(jì)算，從而可在長(zhǎng)距離范圍內(nèi)(10至100米)實(shí)現(xiàn)測(cè)距精度為10厘米的3D遠(yuǎn)程成像，而傳統(tǒng)的TOF傳感器和激光雷達(dá)很難達(dá)到。
 
　　該傳感器在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)量，具備高分辨率的同時(shí)，還具有較高的測(cè)距精度，即使在很遠(yuǎn)的距離，也能獲取3D遠(yuǎn)程圖像，此類圖像識(shí)別出了被遮住的人和小物體的位置和形狀。
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標(biāo)簽：松下 TOF圖像傳感器 雪崩光電二極管

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