與普通相機(jī)類似，TOF相機(jī)芯片前端需要一個搜集光線的鏡頭。不過與普通光學(xué)鏡頭不同的是這里需要加一個帶通濾光片來只有與照明光源波長相同的光才能進(jìn)入。同時由于光學(xué)成像系統(tǒng)具有透視效果，不同距離的場景為各個不同直徑的同心球面，而非平行平面，所以在實際使用時，需要后續(xù)處理單元對這個誤差進(jìn)行校正。
作為TOF的相機(jī)的核心，TOF芯片每一個像元對入射光往返相機(jī)與物體之間的相位分別進(jìn)行紀(jì)錄。該傳感器結(jié)構(gòu)與普通圖像傳感器類似，但比圖像傳感器更復(fù)雜，它包含2個或者更多快門，用來在不同時間采樣反射光線。
因為這種原因，TOF芯片像素比一般圖像傳感器像素尺寸要大得多，一般100um左右。照射單元和TOF傳感器都需要高速信號控制，這樣才能達(dá)到高的深度測量精度。比如，照射光與TOF傳感器之間同步信號發(fā)生10ps的偏移，就相當(dāng)于1.5mm的位移。而當(dāng)前的CPU 可到3GHz，相應(yīng)得時鐘周期是300ps，則相應(yīng)得深度分辨率為45mm。運(yùn)算單元主要是完成數(shù)據(jù)校正和計算工作，通過計算入射光與反射光相對相移關(guān)系，即可求取距離信息。
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