自定义固态图像传感器实现的3D飞行时间测距技术

"这篇文章主要探讨了使用定制的固态图像传感器在CMOS/CCD技术中进行3D时间飞行距离测量的方法，这是激光雷达（LiDAR）技术的一个重要方面，特别是基于iTOF（时间飞行）原理的系统。作者Robert Lange在论文中详细阐述了这一技术，并成功提交给了Siegen大学电气工程与计算机科学系，以获得技术科学博士学位。" 3D时间飞行距离测量是一种利用光信号往返时间来确定物体距离的技术，它在各种应用中，尤其是自动驾驶汽车、机器人导航、环境测绘和工业自动化等领域具有广泛的用途。在本文中，作者专注于利用定制的固态图像传感器，这些传感器能够捕捉并处理光脉冲的时间信息，以创建高精度的3D空间映射。 CMOS（互补金属氧化物半导体）和CCD（电荷耦合器件）是两种常见的图像传感器技术。CMOS传感器因其成本效益、低功耗和集成度高而被广泛采用，而CCD则以其出色的光敏性和信噪比著称。在3D时间飞行系统中，这两种技术可以结合使用，以实现更高效、更精确的距离测量。 iTOF（间接时间飞行）是LiDAR的一种方法，它通过发射短脉冲激光，然后测量光脉冲从发射到返回传感器的时间来计算目标的距离。由于光速是已知的，因此可以通过测量时间来精确地计算出距离。然而，实现高精度的iTOF系统需要解决一系列挑战，包括快速和准确的光子计数、背景噪声抑制以及精确的时间分辨率。 在Robert Lange的论文中，他可能详细讨论了以下关键点： 1. **光子检测与计数**：如何设计和优化固态图像传感器以有效地检测并计数从目标反射回来的光子，这对于提高测量精度至关重要。 2. **时间分辨率**：如何实现纳秒甚至皮秒级的时间分辨率，以区分非常接近的物体。 3. **信号处理**：处理和分析返回的光信号，以减少噪声干扰并提取有用的距离信息。 4. **系统集成**：将这些传感器与控制电路和其他电子元件集成，以构建一个完整的3D LiDAR系统。 5. **性能评估**：通过实验验证和比较不同设计的性能，包括范围、精度、速度和功耗等指标。 这篇论文深入探讨了3D时间飞行距离测量技术的核心要素，为理解并改进基于iTOF的激光雷达系统提供了宝贵的理论基础和技术指导。通过这样的研究，我们可以期待未来的LiDAR系统将更加可靠、高效且具有更高的三维空间感知能力。