CMOS图像传感器的TOF技术论文

简介：
本文探讨了在CMOS图像传感器中应用飞行时间（TOF）技术的相关原理与实现方法，分析其优势及面临的挑战，并展望该技术未来的发展趋势。 TOF CMOS图像传感器采用飞行时间（Time of Flight, TOF）原理来测量物体距离，并广泛应用于3D成像领域，如机器人视觉、自动导航及增强现实（AR）、虚拟现实（VR）。该技术通过发射光脉冲并计算其反射回的时间差以获取场景的深度信息。 本段落介绍了一款基于中心抽头（Center-Tap, CT）解调像素结构的256×256 TOF CMOS图像传感器。这种设计使传感器能够同时捕捉二维高速图像和三维深度数据，每个像素区域包含两个传输晶体管，并采用非均匀掺杂通道（Non-Uniformly Doped Channel, NUDC），以提高电子传输速度并减少成像拖尾现象。 该TOF传感器的像素尺寸为10微米×10微米，使用了0.18微米单片工艺制造。测试表明，在两种模式下分别可以达到430帧/秒和90帧/秒的速度捕捉强度图像与深度数据；在测量距离从1.0至7.5米的范围内，其非线性度小于3厘米，并且2.5米处的精度为4.0厘米，相对误差仅为1.6%。 CMOS技术制造的传感器因其低成本、低功耗和易于集成的特点而被广泛应用。深度图像含有距离信息，可用于三维重建或场景分析等任务；针孔光电二极管（Pinned Photodiode, PPD）则以其优秀的电荷存储能力和低噪声特性在该类型传感器中占有一席之地。 此外，视觉芯片是一种结合了图像感测器和大规模并行处理器的智能器件。虽然当前技术尚未完全模仿人类双眼的所有功能，但它们已在兴趣对象检测及高速物体识别等领域取得显著进展。 综上所述，本段落所讨论的TOF CMOS传感器在快速成像与深度数据捕捉方面表现出色，并且对于提升3D图像处理的速度、精度以及经济效益具有重要的研究意义和应用前景。随着技术的进步，未来基于该类传感器的产品有望实现更高的实时性及精确度表现。