本文關(guān)鍵詞：SPAD相位解調(diào)測距技術(shù)的研究

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【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,我們?nèi)粘Ｉ钪�、工業(yè)界、軍事等領(lǐng)域的應(yīng)用中越來越多需要使用三維(3D)成像技術(shù)。按照應(yīng)用的方式劃分,三維測距技術(shù)的應(yīng)用又可分為自動(dòng)化的應(yīng)用和非自動(dòng)化應(yīng)用。自動(dòng)化的應(yīng)用主要包括:停車輔助后方視覺測量防碰撞、自動(dòng)控制、對(duì)安全航線的盲點(diǎn)檢測、航線啟程警告、無人駕駛、適應(yīng)巡航等仿生視覺的應(yīng)用;非自動(dòng)化應(yīng)用主要涵蓋:在游戲設(shè)備中提供人與計(jì)算機(jī)的信息交換傳遞,讓玩家有身臨其境感覺體驗(yàn)游戲,也可以用于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件等等。然而,這些領(lǐng)域中應(yīng)用時(shí)涉及的關(guān)鍵技術(shù)之一就是三維距離測量技術(shù),因此如何高效率和高精度地對(duì)距離信息實(shí)施測量,已成為目前三維應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵問題之一,所以光學(xué)測距技術(shù)的研究變得非常有意義。本文工作是基于標(biāo)準(zhǔn)0.18-μm CMOS工藝,采用單光子雪崩二極管(Single Photon Avalanche Diode,SPAD)作為光電檢測器件,同時(shí)利用相位解調(diào)測距原理設(shè)計(jì)了一款SPAD相位解調(diào)測距芯片。本文主要從事相位解調(diào)測距技術(shù)的研究,目的是為了適應(yīng)當(dāng)前時(shí)代電子產(chǎn)品的簡單化、低功耗、便攜式等發(fā)展需求,開創(chuàng)更有意義的設(shè)計(jì)。本文將從以下幾個(gè)方面來對(duì)三維測距技術(shù)進(jìn)行了研究:(1)首先分析目前存在TOF(Time-of-flight)三維測距技術(shù),通過對(duì)比這些方法的優(yōu)缺點(diǎn),綜合考慮對(duì)比選擇SPAD相位解調(diào)測距方法,并重點(diǎn)分析說明了該技術(shù)的相關(guān)原理,隨后對(duì)SPAD相位解調(diào)測距系統(tǒng)存在的相關(guān)誤差進(jìn)行了分析。(2)簡述SPAD器件結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史,分析討論SPAD設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)。結(jié)合當(dāng)前深亞微米CMOS工藝選擇設(shè)計(jì)了幾種結(jié)構(gòu),并對(duì)這些結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析討論,最后基于0.18-μm標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝完成其版圖設(shè)計(jì)。(3)在完成SPAD器件的設(shè)計(jì)后,我們將重點(diǎn)分析SPAD的淬滅及再充電電路。首先,分析已經(jīng)存在的相關(guān)SPAD淬滅和再充電電路技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì),隨后提出本文采用的被動(dòng)淬滅和主動(dòng)再充電電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);其次,將對(duì)相關(guān)的相位解調(diào)像素電路設(shè)計(jì)分析和像素的版圖設(shè)計(jì);最后,結(jié)合相關(guān)的輔助電路搭建整個(gè)相位解調(diào)測距芯片系統(tǒng)。最終完成芯片的相關(guān)設(shè)計(jì)。
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH71;TN312.7
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本文編號(hào)：1212092