松下新研發(fā)TOF圖像傳感器，可應(yīng)用于車輛遠(yuǎn)程成像和廣域監(jiān)控

3月30日訊，據(jù)外媒報道，日本松下公司宣布已經(jīng)研發(fā)出一種飛行時間圖像傳感器。該傳感器利用雪崩光電二極管（APD）像素，能夠根據(jù)物體的位置（最遠(yuǎn) 200 米）獲取高精度的 3D 信息，可應(yīng)用于車輛遠(yuǎn)程成像和廣域監(jiān)控等多個領(lǐng)域。該款新研發(fā)的 TOF 圖像傳感器通過電子乘法器的垂直堆疊結(jié)構(gòu)和電子存儲，將 APD 像素區(qū)縮減，讓其可集成 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(shù)打造而成。

除了配備松下公司研發(fā)的遠(yuǎn)程高分辨率 3D 遠(yuǎn)程成像技術(shù)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(dá)而言都非常難實現(xiàn)。該新型傳感器還能夠準(zhǔn)確地探測到遠(yuǎn)處被遮住的人和物。

新款傳感器具有以下優(yōu)點：

1. 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(jìn)入其像素的單個光子轉(zhuǎn)化為一個電子，因此，由于信號光對噪聲的敏感性，當(dāng)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(nèi)倍增電子，具有較大的像素面積，因此難以小型化。新研發(fā)的垂直堆疊 APD（VPAD），通過將光電轉(zhuǎn)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(dá)到 100 萬像素的高分辨率。

2. 采用 TOF 獲取具有高測距精度的 3D 遠(yuǎn)程圖像，即使在 10 米至 100 米的遠(yuǎn)距離范圍內(nèi)，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(yuǎn)程成像技術(shù)，該技術(shù)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(yuǎn)可達(dá) 250 米距離。該技術(shù)基于弱光探測技術(shù)實現(xiàn)的，通過在所有 APD 像素中構(gòu)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。

松下新研發(fā)了一種光子積累和時間分割間接 TOF 技術(shù)，能夠?qū)⑷肷涔庾訑?shù)轉(zhuǎn)換為集成信號，并在短距離應(yīng)用間接 TOF 計算，從而可在長距離范圍內(nèi)（10 至 100 米）實現(xiàn)測距精度為 10 厘米的 3D 遠(yuǎn)程成像，而傳統(tǒng)的 TOF 傳感器和激光雷達(dá)很難達(dá)到。

該傳感器在實現(xiàn)遠(yuǎn)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(yuǎn)的距離，也能獲取 3D 遠(yuǎn)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。

責(zé)任編輯：高通