Prihláste sa na odber našich sociálnych médií a získajte rýchle príspevky
Technológia priameho merania času letu (dTOF) je inovatívny prístup k presnému meraniu času letu svetla s využitím metódy časovo korelovaného počítania jednotlivých fotónov (TCSPC). Táto technológia je neoddeliteľnou súčasťou rôznych aplikácií, od snímania blízkosti v spotrebnej elektronike až po pokročilé systémy LiDAR v automobilových aplikáciách. Systémy dTOF sa vo svojej podstate skladajú z niekoľkých kľúčových komponentov, z ktorých každý hrá kľúčovú úlohu pri zabezpečovaní presného merania vzdialenosti.
Základné komponenty systémov dTOF
Laserový ovládač a laser
Laserový budič, kľúčová súčasť vysielacieho obvodu, generuje digitálne impulzné signály na riadenie emisie laseru prostredníctvom prepínania MOSFET. Lasery, najmäVertikálne dutinové povrchové emitujúce lasery(VCSEL) sú uprednostňované pre svoje úzke spektrum, vysokú energetickú intenzitu, rýchle modulačné schopnosti a jednoduchú integráciu. V závislosti od aplikácie sa volia vlnové dĺžky 850 nm alebo 940 nm, aby sa vyvážili 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 nižšími clonovými číslami a vyšším relatívnym osvetlením spolu s úzkopásmovými filtrami na elimináciu rušenia vonkajším svetlom.
Snímače SPAD a SiPM
Jednofotónové lavínové diódy (SPAD) a kremíkové fotonásobiče (SiPM) sú primárnymi senzormi v dTOF systémoch. SPAD sa vyznačujú schopnosťou reagovať na jednotlivé fotóny a spúšťať silný lavínový prúd už s jedným fotónom, vďaka čomu sú ideálne pre vysoko presné merania. Ich väčšia veľkosť pixelu v porovnaní s tradičnými CMOS senzormi však obmedzuje priestorové rozlíšenie dTOF systémov.
Časovo-digitálny prevodník (TDC)
Obvod TDC prekladá analógové signály na digitálne signály reprezentované časom a zachytáva presný okamih, kedy je každý fotónový impulz zaznamenaný. Táto presnosť je kľúčová pre určenie polohy cieľového objektu na základe histogramu zaznamenaných impulzov.
Preskúmanie výkonnostných parametrov dTOF
Dosah a presnosť detekcie
Detekčný dosah systému dTOF teoreticky siaha tak ďaleko, ako sa jeho svetelné impulzy dokážu dostať a odraziť späť k senzoru, kde sú odlišné od šumu. V prípade spotrebnej elektroniky je zaostrenie často v dosahu 5 m s využitím VCSEL, zatiaľ čo automobilové aplikácie môžu vyžadovať detekčný dosah 100 m alebo viac, čo si vyžaduje rôzne technológie, ako sú EEL alebo...vláknové lasery.
kliknite sem a dozviete sa viac o produkte
Maximálny jednoznačný dosah
Maximálny dosah bez nejednoznačnosti závisí od intervalu medzi emitovanými impulzmi a modulačnej frekvencie laseru. Napríklad pri modulačnej frekvencii 1 MHz môže jednoznačný dosah dosiahnuť až 150 m.
Presnosť a chyba
Presnosť v systémoch dTOF je inherentne obmedzená šírkou impulzu lasera, zatiaľ čo chyby môžu vznikať z rôznych neistôt v komponentoch vrátane laserového budiča, odozvy senzora SPAD a presnosti obvodu TDC. Stratégie, ako je použitie referenčného SPAD, môžu pomôcť zmierniť tieto chyby stanovením základnej línie pre časovanie a vzdialenosť.
Odolnosť proti šumu a rušeniu
Systémy dTOF sa musia vyrovnať s hlukom pozadia, najmä v prostredí so silným osvetlením. Techniky, ako je použitie viacerých SPAD pixelov s rôznymi úrovňami útlmu, môžu pomôcť zvládnuť tento problém. Schopnosť dTOF rozlišovať medzi priamymi a viaccestnými odrazmi navyše zvyšuje jeho odolnosť voči rušeniu.
Priestorové rozlíšenie a spotreba energie
Pokroky v technológii senzorov SPAD, ako napríklad prechod z procesov osvetlenia spredu (FSI) na osvetlenie zozadu (BSI), výrazne zlepšili mieru absorpcie fotónov a účinnosť senzorov. Tento pokrok v kombinácii s pulznou povahou systémov dTOF vedie k nižšej spotrebe energie v porovnaní so systémami s kontinuálnou vlnou, ako je iTOF.
Budúcnosť technológie dTOF
Napriek vysokým technickým bariéram 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. S neustálym vývojom senzorovej technológie a návrhu elektronických obvodov sú systémy dTOF pripravené na širšie prijatie, čo poháňa inovácie v spotrebnej elektronike, automobilovej bezpečnosti a ďalších oblastiach.
- 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
Vyhlásenie o odmietnutí zodpovednosti:
- Týmto vyhlasujeme, že niektoré obrázky zobrazené na našej webovej stránke sú zhromaždené z internetu a Wikipédie s cieľom podporovať vzdelávanie a zdieľanie informácií. Rešpektujeme práva duševného vlastníctva všetkých tvorcov. Použitie týchto obrázkov nie je určené na komerčný zisk.
- Ak sa domnievate, že niektorý z použitých obsahov porušuje vaše autorské práva, kontaktujte nás. Sme viac než ochotní prijať vhodné opatrenia vrátane odstránenia obrázkov alebo uvedenia zdroja, aby sme zabezpečili súlad so zákonmi a predpismi 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.cnZaväzujeme sa, že po prijatí akéhokoľvek oznámenia okamžite podnikneme kroky a garantujeme 100 % spoluprácu pri riešení akýchkoľvek takýchto problémov.
Čas uverejnenia: 7. marca 2024