← 返回 JSSC 论文列表JSSC 2013第2期Image Sensors0.18μm
A 100-m Range 10-Frames 340 96-Pixel Time-of-Flight Depth Sensor in 018- mC M O
本文介绍了一种基于光子时空相关性的单光子检测技术，实现了100米距离的深度成像。
100米范围，340x96像素，10帧/秒，0.18μm CMOS
单光子检测时间飞行深度成像CMOS光子相关性
▸创新点1：单光子检测技术采用32个宏像素的单光子雪崩二极管阵列，光学填充因子高达70%，在0.18微米CMOS工艺中实现，显著提高了光子检测效率和灵敏度，支持100米范围内的深度成像。
▸创新点2：时空相关性光子处理技术通过32个电路阵列生成精确触发信号并采样每个相关事件中的光子数量，有效抑制强太阳背景光（80 klux）下的噪声，实现重复性误差小于10厘米的高精度测距。
▸创新点3：高精度时间数字转换器（TDC）阵列具有12位分辨率，差分非线性（DNL）和积分非线性（INL）分别为0.52 LSB和0.73 LSB，确保了时间测量的高精度和低误差，相对非线性误差仅为0.37%。
▸创新点4：系统级创新体现在10帧/秒的340x96像素深度成像能力，结合单光子检测和TDC技术，在真实交通场景中验证了方案的实用性和可靠性，展示了其在复杂环境中的高性能表现。
Abstract
This paper introduces a single-photon detection tech-
nique for time-of- flight distance ranging based on the temporal
and spatial correlation of photons. A proof-of-concept prototype
achieving depth imaging up to 100 meters with a resolution of
340
96 pixels at 10 frames/s was implemented. At the core of
the system, a sensor chip compris ing 32 macro-pixels based on an
array of single-photon avalanche d iodes featuring an optical fill
factor of 70% was fabricated in a 0.18- mC M O S .T h ec h i p