Novinky - dTOF senzor: Princíp činnosti a kľúčové komponenty.

Prihláste sa na odber našich sociálnych médií a získajte rýchly príspevok

Technológia Direct Time-of-Flight (dTOF) je inovatívny prístup k presnému meraniu doby letu svetla pomocou metódy Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC). Táto technológia je neoddeliteľnou súčasťou rôznych aplikácií, od snímania blízkosti v spotrebnej elektronike až po pokročilé systémy LiDAR v automobilových aplikáciách. Vo svojom jadre sa systémy dTOF skladajú z niekoľkých kľúčových komponentov, z ktorých každý zohráva kľúčovú úlohu pri zabezpečovaní presných meraní vzdialenosti.

Hlavné komponenty systémov dTOF

Laserový ovládač a laser

Ovládač lasera, kľúčová časť obvodu vysielača, generuje digitálne impulzné signály na riadenie emisie lasera pomocou prepínania MOSFET. Najmä laseryLasery vyžarujúce vertikálny povrch dutín(VCSEL), sú obľúbené pre ich úzke spektrum, vysokú energetickú náročnosť, rýchle modulačné schopnosti a jednoduchosť integrácie. V závislosti od aplikácie sa vyberú vlnové dĺžky 850nm alebo 940nm, aby sa vyrovnali vrcholy absorpcie slnečného spektra a kvantová účinnosť senzora.

Vysielacia a prijímacia optika

Na vysielacej strane jednoduchá optická šošovka alebo kombinácia kolimačných šošoviek a difrakčných optických prvkov (DOE) smeruje laserový lúč cez požadované zorné pole. Prijímacia optika zameraná na zhromažďovanie svetla v cieľovom zornom poli využíva šošovky s nižším clonovým číslom a vyšším relatívnym osvetlením spolu s úzkopásmovými filtrami na elimináciu rušenia vonkajšieho svetla.

Senzory SPAD a SiPM

Jednofotónové lavínové diódy (SPAD) a kremíkové fotonásobiče (SiPM) sú primárne senzory v systémoch dTOF. SPAD sa vyznačujú schopnosťou reagovať na jednotlivé fotóny, spúšťaním silného lavínového prúdu len s jedným fotónom, vďaka čomu sú ideálne pre vysoko presné merania. Ich väčšia veľkosť pixelov v porovnaní s tradičnými CMOS snímačmi však obmedzuje priestorové rozlíšenie systémov dTOF.

Prevodník času na digitálny (TDC)

Obvod TDC prevádza analógové signály na digitálne signály reprezentované časom, pričom zachytáva presný okamih zaznamenaný každý fotónový impulz. Táto presnosť je rozhodujúca pre určenie polohy cieľového objektu na základe histogramu zaznamenaných impulzov.

Skúmanie parametrov výkonu dTOF

Rozsah a presnosť detekcie

Detekčný rozsah systému dTOF sa teoreticky rozširuje tak ďaleko, ako sa jeho svetelné impulzy môžu pohybovať a odrážať späť k senzoru, čo je zreteľne identifikované šumom. Pre spotrebnú elektroniku je zameranie často v rozsahu 5 m, pričom sa využívajú VCSEL, zatiaľ čo automobilové aplikácie môžu vyžadovať dosah detekcie 100 m alebo viac, čo si vyžaduje rôzne technológie, ako sú EEL alebovláknové lasery.

kliknite sem a dozviete sa viac o produkte

Maximálny jednoznačný rozsah

Maximálny dosah bez nejednoznačnosti závisí od intervalu medzi emitovanými impulzmi a modulačnej frekvencie lasera. Napríklad pri modulačnej frekvencii 1MHz môže jednoznačný dosah dosahovať až 150m.

Presnosť a chyba

Presnosť v systémoch dTOF je vo svojej podstate obmedzená šírkou impulzu lasera, zatiaľ čo chyby môžu vzniknúť z rôznych neistôt v komponentoch, vrátane ovládača lasera, odozvy senzora SPAD a presnosti obvodu TDC. Stratégie ako použitie referenčného SPAD môžu pomôcť zmierniť tieto chyby stanovením základnej línie pre načasovanie a vzdialenosť.

Odolnosť proti hluku a rušeniu

Systémy dTOF musia čeliť hluku pozadia, najmä v prostredí so silným svetlom. Techniky, ako je použitie viacerých pixelov SPAD s rôznymi úrovňami útlmu, môžu pomôcť zvládnuť túto výzvu. Okrem toho, schopnosť dTOF rozlišovať medzi priamymi a viaccestnými odrazmi zvyšuje jeho odolnosť voči rušeniu.

Priestorové rozlíšenie a spotreba energie

Pokroky v technológii senzorov SPAD, ako je prechod z procesov osvetlenia prednej strany (FSI) na procesy osvetlenia zadnej strany (BSI), výrazne zlepšili rýchlosť absorpcie fotónov a účinnosť senzora. Tento pokrok v kombinácii s pulzným charakterom systémov dTOF vedie k nižšej spotrebe energie v porovnaní so systémami s nepretržitou vlnou, ako je iTOF.

Budúcnosť technológie dTOF

Napriek vysokým technickým prekážkam a nákladom spojeným s technológiou dTOF, jej výhody v presnosti, dosahu a energetickej účinnosti z nej robia sľubného kandidáta pre budúce aplikácie v rôznych oblastiach. Ako sa technológia senzorov a dizajn elektronických obvodov neustále vyvíja, systémy dTOF sú pripravené na širšie prijatie, podporujúce inovácie v oblasti spotrebnej elektroniky, automobilovej bezpečnosti a ďalších.

Z webovej stránky02.02 TOF系统第二章 dTOF系统 - 超光 Rýchlejšie ako svetlo (faster-than-light.net)
od autora: Chao Guang

Vylúčenie zodpovednosti:

Týmto vyhlasujeme, že niektoré obrázky zobrazené na našej webovej stránke sú zhromaždené z internetu a Wikipédie s cieľom podporiť vzdelávanie a zdieľanie informácií. Rešpektujeme práva duševného vlastníctva všetkých tvorcov. Použitie týchto obrázkov nie je určené na komerčný zisk.
Ak sa domnievate, že akýkoľvek použitý obsah porušuje vaše autorské práva, kontaktujte nás. Sme viac než ochotní prijať vhodné opatrenia vrátane odstránenia obrázkov alebo poskytnutia riadneho uvedenia zdroja, aby sme zabezpečili súlad so zákonmi a nariadeniami o duševnom vlastníctve. Naším cieľom je udržiavať platformu, ktorá je bohatá na obsah, je spravodlivá a rešpektuje práva duševného vlastníctva iných.
Kontaktujte nás prosím na nasledujúcej e-mailovej adrese:sales@lumispot.cn. Zaväzujeme sa podniknúť okamžité kroky po prijatí akéhokoľvek oznámenia a garantujeme 100% spoluprácu pri riešení takýchto problémov.