6.7 A 160×120 Flash LiDAR Sensor with Fully Analog-Assisted In- Pixel Histogramming TDC Based on Self-Referenced SAR ADC

闪光灯(摄影) 像素 模数转换器 激光雷达 计算机科学 逐次逼近ADC 计算机视觉 遥感 电气工程 物理 光学 工程类 电容器 地理 比较器 电压
作者
Su-Hyun Han,Seonghyeok Park,Jung-Hoon Chun,Jaehyuk Choi,Seong‐Jin Kim
标识
DOI:10.1109/isscc49657.2024.10454470
摘要

Three-dimensional (3-D) mapping for recognizing surrounding objects plays a crucial role in realizing the metaverse and spatial computing on mobile devices. A LiDAR sensor based on direct time-of-flight (dToF) technology is one of the strong candidates to provide depth information in real time, and its development efforts have recently surged. Flash LiDAR systems are suitable for 3-D mapping within 20-to-30m ranges because all pixels simultaneously operate with diffused infrared light in a global-shutter manner, achieving cost-effective solutions with simple optical equipment [1]. However, a large-size in-pixel histogramming time-to-digital converter (hTDC) is inevitable to support the time-correlated single-photon counting method for acquiring a reliable depth map, still limiting their spatial resolutions to lower than QVGA $(320 \times 240)$ despite fabrication in an advanced 3-D stacked technology [2]. Two-step histogramming algorithms, such as partial histogramming [3], successive approximation (SA) [4], and quaternary searching [5], have been developed to reduce the size of hTDC and improve spatial resolution, but their power dissipation is also unacceptable for long-term usage with small energy sources, although analog counters [4] and a power duty cycling scheme [5] have been adopted.
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