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松下開發(fā)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(wǎng) 瀏覽量：
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近日，據(jù)外媒報道，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(jiān)控等多個領域。
　　近日，據(jù)外媒報道，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(jiān)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(fā)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(fā)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(tǒng)TOF傳感器和激光雷達而言都非常難實現(xiàn)。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(yōu)點和產(chǎn)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(tǒng)傳感器像素數(shù)的4倍。
 
　　傳統(tǒng)TOF傳感器等圖像傳感器會將一個已經(jīng)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(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(fā)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(xiàn)10厘米間隔的傳感器，是松下傳統(tǒng)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(fā)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(jīng)開發(fā)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(xiàn)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(jù)概率計算入射光子的數(shù)量。
 
　　在以前的基礎上，松下新研發(fā)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(shù)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(xiàn)測距精度為10厘米的3D遠程成像，而傳統(tǒng)的TOF傳感器和激光雷達很難達到。
 
　　該傳感器在實現(xiàn)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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