一个短脉冲间接的ToF成像仪,使用六点点像素和背面照明结构来实现高速解调

科学领域:

• 光电子和传感器技术
• 光子学和光检测技术

背景情况:

• 飞行时间 (ToF) 传感器对于深度感知至关重要.
• 传统的前侧照明 (FSI) 传感器在性能上面临限制,特别是短脉冲.
• 像素设计的进步是必要的,以提高传感器的速度和准确性.

研究的目的:

• 为了评估后侧照明 (BSI) 在6点短脉冲间接飞行时间 (SP-iToF) 传感器中的有效性.
• 为了比较BSI像素与前侧照明 (FSI) 像素的性能.
• 量化响应时间和解调对比度的改善.

主要方法:

• 使用FSI和BSI结构制造6点的SP-iToF像素.
• 使用近红外 (NIR) 光在850 nm的脉冲响应测量.
• 调节对比度 (DC) 测量与不同的门脉冲宽度 (PW).

主要成果:

• 与FSI像素相比,BSI像素显示的时间常数大约是时间常数的一半 (0.35 ns峰值,0.93 ns尾数).
• BSI像素实现了比FSI像素更高的直流 (99.5%在10 ns PW,95.3%在3 ns PW) (97.0%在10 ns PW,80.0%在3 ns PW).
• 在BSI传感器中,较薄的基板被确定为性能提升的主要原因.

结论:

• 对于SP-iToF传感器来说,BSI结构提供了显著的优势,导致更快的光学响应.
• BSI像素的增强解调对比度确保了在不同的门脉冲宽度中更高的准确性.
• 开发的6点的ToF传感器展示了室内应用的卓越的深度线性和分辨率.