松下開發具有高測距精度的遠程TOF圖像傳感器
作者： 2020年04月13日 來源：中國儀表網 瀏覽量：
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近日，據外媒報道，日本松下公司宣布已經研發出一種TOF圖像傳感器。該傳感器利用雪崩光電二極管(APD)像素，并且能夠根據物體的位置(距離最遠250米)獲取高精度的3D信息，可應用于車輛遠程成像和廣域監控等多個領域。
近日，據外媒報道，日本松下公司宣布已經研發出一種TOF圖像傳感器。該傳感器利用雪崩光電二極管(APD)像素，并且能夠根據物體的位置(距離最遠250米)獲取高精度的3D信息，可應用于車輛遠程成像和廣域監控等多個領域。
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
該款新研發的TOF圖像傳感器通過電子倍增器和電子存儲的垂直堆疊結構，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打造而成。此外，除了配備松下公司研發的遠程高分辨率3D遠程成像技術之外，該傳感器還具有較高的測距精度，而這一點對于之前傳統TOF傳感器和激光雷達而言都非常難實現。該新型傳感器還能夠準確地探測到遠處被遮住的人和物體。
新款TOF圖像傳感器具有很明顯的優點和產品特點。
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，是松下傳統傳感器像素數的4倍。
傳統TOF傳感器等圖像傳感器會將一個已經進入其像素的單個光子轉化為一個電子，因此，由于信號光對噪聲的敏感性，當信號光弱到接近單光子水平時，就會出現靈敏度低的問題。傳統的APD傳感器稱為SPAD(單光子雪崩二極管)，它在一個像素內倍增電子，具有較大的像素面積，因此難以小型化。
而新研發的垂直堆疊APD(VPAD)，通過將光電轉換器、電子倍增器和信號存儲器垂直堆疊，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放大10000倍，達到100萬像素的高分辨率。
其次，采用TOF獲取具有高測距精度的3D遠程圖像，即使在10米至100米的遠距離范圍內，可能實現10厘米間隔的傳感器，是松下傳統傳感器測距精度的15倍。
一般而言，TOF測距通過測量光子從光源發射到物體、反射和返回的飛行時間來計算距離。松下先前已經開發了一種3D遠程成像技術，該技術使用一種獨特的短脈沖TOF方法，測距精度為1.5米間隔，最遠可達250米距離。該技術基于弱光探測技術實現的，通過在所有APD像素中構建獨特集成電路，可靠地捕獲單個光子的弱信號，從而可以根據概率計算入射光子的數量。
在以前的基礎上，松下新研發了一種光子積累和時間分割間接TOF技術，能夠將入射光子數轉換為集成信號，并在短距離應用間接TOF計算，從而可在長距離范圍內(10至100米)實現測距精度為10厘米的3D遠程成像，而傳統的TOF傳感器和激光雷達很難達到。
該傳感器在實現遠程測量，具備高分辨率的同時，還具有較高的測距精度，即使在很遠的距離，也能獲取3D遠程圖像，此類圖像識別出了被遮住的人和小物體的位置和形狀。
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