SPAD相位解調(diào)測距技術(shù)的研究.pdf

1、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)用又可分為自動化的應(yīng)用和非自動化應(yīng)用。自動化的應(yīng)用主要包括：停車輔助后方視覺測量防碰撞、自動控制、對安全航線的盲點(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，

2、這些領(lǐng)域中應(yīng)用時涉及的關(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

3、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)。本文將從以下幾個方面來對三維測距技術(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)，通過對比這些方法的優(yōu)缺點(diǎn)，綜合考慮對比選擇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

4、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)勢與劣勢，隨后提出本文采用的被動淬滅和主動再充電電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；其次，將對相關(guān)的相位解調(diào)像素電路設(shè)計(jì)分