隨著近幾年自動駕駛、人臉識別、3D建模、虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域?qū)?D成像技術(shù)的需求日漸增長,3D成像技術(shù)逐漸成為一個比較熱門的研究方向。在蘋果公司與OPPO公司相繼推出3D結(jié)構(gòu)光人臉識別手機之后,3D圖像傳感器市場變得更加火熱。在雙目視覺、結(jié)構(gòu)光、飛行時間測距（Time-Of-Flight,TOF）等眾多3D成像技術(shù)之中,飛行時間測距法以其在抗強環(huán)境光干擾、探測精度、探測距離、系統(tǒng)集成度和成本上的一系列優(yōu)勢而備受研究者們所青睞。飛行時間測距（Time-Of-Flight）又分直接式飛行時間測距（Direct Time-Of-Flight,D-TOF）和間接式飛行時間測距（Indirect Time-Of-Flight,I-TOF）,而間接式飛行時間測距法是采用發(fā)射光與反射光的相位差來計算距離信息,這種方法以其高精度和抗強環(huán)境光干擾的特點在人臉識別、3D建模、虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域應(yīng)用更加廣泛。本文在中芯國際SMIC 180nm CIS工藝上實現(xiàn)了基于SPAD的相位式測距系統(tǒng)。該測距系統(tǒng)采用單光子雪崩二極管作為I-TOF的像素結(jié)構(gòu),相比傳統(tǒng)PPD、CCD等像素結(jié)構(gòu)的I-TOF測距系統(tǒng)有更好的光子靈敏度和... 

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究目的與意義
    1.2 主流3D圖像采集方案對比
        1.2.1 雙目立體視覺
        1.2.2 結(jié)構(gòu)光
        1.2.3 飛行時間法
    1.3 基于SPAD的相位式深度探測器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究內(nèi)容與論文結(jié)構(gòu)安排
第2章 基于SPAD的相位式測距原理分析
    2.1 單光子雪崩二極管的物理結(jié)構(gòu)和工作原理
        2.1.1 SPAD的工作模式介紹
        2.1.2 SPAD的工作參數(shù)
    2.2 SPAD相位式測距原理
第3章 基于SPAD的相位式測距傳感器電路設(shè)計
    3.1 基于SPAD的相位式測距傳感器整體框架
    3.2 基于SPAD的相位式測距像素單元設(shè)計
        3.2.1 基于SPAD的相位式測距像素單元結(jié)構(gòu)
        3.2.2 SPAD像素設(shè)計
        3.2.3 淬滅電路設(shè)計
            3.2.3.1 淬滅電路原理
            3.2.3.2 淬滅電路分類
        3.2.4 同時觸發(fā)檢測電路設(shè)計
        3.2.5 MOD調(diào)制器設(shè)計
        3.2.6 帶清零脈沖計數(shù)器設(shè)計
        3.2.7 帶使能存儲器設(shè)計
        3.2.8 輸出緩沖器設(shè)計
    3.3 基于SPAD的相位式測距數(shù)字時序控制系統(tǒng)設(shè)計
        3.3.1 FSM Timing control頂層狀態(tài)機設(shè)計
        3.3.2 Modulator調(diào)制模塊設(shè)計
        3.3.3 Readout讀出時序控制模塊設(shè)計
    3.4 基于SPAD的相位式傳感器讀出電路設(shè)計
第4章 基于SPAD的相位式測距傳感器電路和版圖實現(xiàn)及仿真
    4.1 SPAD版圖設(shè)計
    4.2 淬滅電路實現(xiàn)及仿真
        4.2.1 SPAD電路仿真建模
        4.2.2 主動式淬滅電路實現(xiàn)和仿真
    4.3 同時觸發(fā)檢測電路實現(xiàn)及仿真
    4.4 MOD調(diào)制器實現(xiàn)及仿真
    4.5 帶清零數(shù)字計數(shù)器實現(xiàn)及仿真
    4.6 Memory實現(xiàn)及仿真
    4.7 輸出緩沖器實現(xiàn)及仿真
    4.8 像素單元整體仿真及版圖
    4.9 數(shù)字時序控制模塊實現(xiàn)及仿真
    4.10 讀出多路復(fù)用器實現(xiàn)及仿真
    4.11 基于SPAD相位式測距傳感器整體版圖和數(shù)模混仿
        4.11.1 數(shù)�；旆�
        4.11.2 傳感器整體版圖
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 后期工作展望
參考文獻
指導(dǎo)教師對研究生學(xué)位論文的學(xué)術(shù)評語
答辯委員會決議書
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]全視場外差干涉三維測量系統(tǒng)[J]. 尚萬祺,張文喜,伍洲,李楊,孔新新.  光學(xué)精密工程. 2019(10)
[2]SPAD單光子探測器的SPICE模型及其CQC淬火電路研究[J]. 于躍,劉雪蓮,單澤彪,王春陽,楊波.  紅外技術(shù). 2019(08)
[3]單光子探測器SPICE模型及主被動混合淬滅電路研究[J]. 王春陽,劉鑫,史紅偉,楊波.  半導(dǎo)體光電. 2018(04)
[4]一種簡化的線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器現(xiàn)場標(biāo)定方法[J]. 陳麗,梁曉琳,楊亞磊,王國斌.  中小企業(yè)管理與科技(上旬刊). 2017(05)
[5]單光子測距系統(tǒng)性能優(yōu)化研究和實現(xiàn)[J]. 沈姍姍,陳錢,何偉基,周萍,顧國華.  紅外與激光工程. 2016(02)
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碩士論文
[1]基于雙目立體視覺的遠距離測量系統(tǒng)[D]. 羅珺.西安電子科技大學(xué) 2018
[2]高探測效率單光子雪崩二極管探測器的像素單元設(shè)計與暗計數(shù)機理研究[D]. 向平.南京郵電大學(xué) 2017
[3]用于Tof-3D圖像傳感器的SPAD像素設(shè)計[D]. 張子龍.深圳大學(xué) 2017
[4]單光子探測器的研究與設(shè)計[D]. 張櫟存.北方工業(yè)大學(xué) 2017
[5]基于共n阱結(jié)構(gòu)的高密度單光子雪崩二極管探測器研究與設(shè)計[D]. 黃楊.南京郵電大學(xué) 2016
[6]SPAD相位解調(diào)測距技術(shù)的研究[D]. 楊佳.湘潭大學(xué) 2016
[7]基于PPD結(jié)構(gòu)的TOF測距圖像傳感器設(shè)計[D]. 劉維輝.湘潭大學(xué) 2016
[8]基于CMOS工藝SPAD的單光子探測技術(shù)研究[D]. 閆旭亮.重慶大學(xué) 2015
[9]大規(guī)模陣列SPAD淬滅電路設(shè)計[D]. 涂君虹.東南大學(xué) 2015
[10]相位式激光測距鑒相方法研究[D]. 李哲.西安電子科技大學(xué) 2014



本文編號：3664760