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JSSC 2009第7期Other0.35μm CMOS

Single-Photon Synchronous Detection Cristiano Niclass Member IEEE Claudio Favi

提出一种全数字成像技术，同步检测光的相位和强度，用于重构场景深度图。
最大非线性误差低于12 cm，重复性误差3.8 cm
单光子检测同步检测深度图CMOS图像增强
▸创新点1：单光子同步检测技术（方法创新）：该技术首次实现了光相位和强度的同步检测，通过全数字成像技术，显著提高了光子检测的精度和效率，实验验证了相位预测的准确性。
▸创新点2：全集成摄像头设计（系统创新）：采用0.35μm CMOS工艺设计并制造了全集成摄像头，集成了调制光源和光子飞行时间捕获功能，实现了场景深度图的重建，最大非线性误差低于12cm。
▸创新点3：被动模式下的图像增强（方法创新）：在被动模式下，通过反射模式的差分图进行高级图像处理，显著提升了2D场景的图像质量，最大重复性误差仅为3.8cm。
▸创新点4：调制光源与光子飞行时间捕获（电路创新）：设计了调制光源和光子飞行时间捕获电路，实现了目标反射光子的独立捕获，为深度测量提供了高精度的数据支持。
Abstract
Phase and intensity of light are detected simulta- neously using a fully digital imaging technique: single-photon synchronous detection. This approach has been theoretically and experimentally investigated in this paper. We designed a fully integrated camera implementing the new technique that was fabricated in a 0.35 m CMOS technology. The camera demonstrator features a modulated light source, so as to inde- pendently capture the time-of-flight of the photons reflected by a target, thereby recons