[实用新型]集成激光器驱动电路的TOF 3D深度图像传感芯片

说明书

集成激光器驱动电路的TOF 3D深度图像传感芯片，包括深度传感器芯片以及激光器驱动电路，所述激光器驱动电路集成于深度传感器芯片内，所述深度传感器芯片包括飞行时间控制器、像素阵列，所述激光器驱动电路包括主动光脉冲调制模块、前置驱动器、输出驱动模块，飞行时间控制器与主动光脉冲调制模块连接，主动光脉冲调制模块接3D成像系统同源时钟，同时依次连接前置驱动器、输出驱动模块后输出驱动光源发出主动光至待测物体，像素阵列接收待测物体的反射光、并发射电信号返回至飞行时间控制器。本实用新型解决TOF 3D成像系统中对于主动光脉冲与接收单元的精确同步控制，提高集成度与可靠性、降低系统硬件复杂度与研发成本。

技术领域

本实用新型涉及3D深度成像技术领域，具体涉及一种集成激光器驱动电路的TOF3D深度图像传感芯片。

背景技术

3D可测深度成像是目前在技术和应用两方面同时蓬勃发展的领域，在手机、人脸识别、无人机、扫地机器人等不同场景下得到广泛应用。目前主流的3D深度摄像主流有三种方案：结构光、TOF飞行时间测量、双目成像。其中基于TOF飞行时间的3D成像技术由于其适配较广的环境光情景、快速的响应时间、适中的分辨率与工作距离、适中的复杂度与硬件成本等特点，成为3D成像领域的一个重要技术分支。

基于TOF飞行时间的3D成像系统是一种主动光探测方式的光雷达系统，通过向对象发射光脉冲，接收器则可通过计算光脉冲从发射器到对象，再以像素格式返回到接收器的运行时间来确定被测量对象的距离。其系统部件与普通机器视觉成像过程类似，均由光源、光学部件、接收传感器、控制电路以及处理电路等几部单元组成，特殊之处在于系统发送的光脉冲信号一般为850nm的近红外光，并根据不同的飞行时间测量原理，往往需要对主动发出的光脉冲信号进行高频调制。同时主动发出的光脉冲信号与接收传感器需要由严格精确的同步信号控制，才能达到足够的深度测量精度。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有TOF 3D成像系统存在的上述不足，提供一种集成激光器驱动电路的TOF 3D深度图像传感芯片，解决TOF 3D成像系统中对于主动光脉冲与接收单元的精确同步控制，提高集成度与可靠性、降低系统硬件复杂度与研发成本。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

集成激光器驱动电路的TOF 3D深度图像传感芯片，包括深度传感器芯片以及激光器驱动电路(发射光源的驱动芯片)，所述激光器驱动电路集成于深度传感器芯片内，所述深度传感器芯片包括飞行时间控制器、像素阵列，所述激光器驱动电路包括主动光脉冲调制模块、前置驱动器、输出驱动模块，飞行时间控制器与主动光脉冲调制模块连接，主动光脉冲调制模块接3D成像系统同源时钟，同时依次连接前置驱动器、输出驱动模块后输出驱动光源发出主动光至待测物体，像素阵列接收待测物体的反射光、并发射电信号返回至飞行时间控制器。

本实用新型的工作原理：将常规的TOF 3D成像系统中发射光源的驱动芯片即激光器驱动电路，集成于深度传感器芯片之中，使得整套系统的收发时序控制在一个芯片内实现同源、同步并精确控制；对于采用相位调制技术测量飞行时间的TOF系统来说，光源部分往往需要高频调制，同时与接收部件工作互相配合，将光源的驱动部件与接收部件集成于一个芯片之中，可以更方便地实现复杂灵活的调制方式，与接收部件深度定制结合，实现精度更高、成本更低、集成度可靠性更高的3D成像系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1、本实用新型将TOF 3D成像系统中的光源驱动芯片与3D深度成像芯片相结合，以实现系统更高的集成度、提高可靠性、降低3D成像系统研发成本与硬件复杂度；

2、TOF 3D成像系统中光源驱动与接收成像芯片直接集成，在同一个芯片内更有利于发送/接收高速控制信号的同源同步，提升深度分辨率；