Abonați-vă la rețelele noastre sociale pentru o postare promptă
Tehnologia Direct Time-of-Flight (dTOF) este o abordare inovatoare pentru a măsura cu precizie timpul de zbor al luminii, utilizând metoda Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC). Această tehnologie este parte integrantă a unei varietăți de aplicații, de la detectarea de proximitate în electronicele de larg consum până la sisteme avansate LiDAR în aplicații auto. În esență, sistemele dTOF constau din mai multe componente cheie, fiecare jucând un rol crucial în asigurarea unor măsurători precise ale distanțelor.
Componentele de bază ale sistemelor dTOF
Driver laser și laser
Driverul laser, o parte esențială a circuitului transmițător, generează semnale digitale de impuls pentru a controla emisia laserului prin comutarea MOSFET. Laserele, în specialLasere cu emisie de suprafață cu cavitate verticală(VCSEL), sunt favorizate pentru spectrul lor îngust, intensitatea ridicată a energiei, capacitățile de modulare rapidă și ușurința de integrare. În funcție de aplicație, sunt selectate lungimi de undă de 850 nm sau 940 nm pentru a echilibra vârfurile de absorbție a spectrului solar și eficiența cuantică a senzorului.
Optică de transmisie și recepție
Pe partea de transmisie, o lentilă optică simplă sau o combinație de lentile de colimare și elemente optice difractive (DOE) direcționează fasciculul laser peste câmpul vizual dorit. Optica de recepție, menită să adună lumina în câmpul de vedere țintă, beneficiază de lentile cu numere F mai mici și iluminare relativă mai mare, alături de filtre de bandă îngustă pentru a elimina interferența luminii străine.
Senzori SPAD și SiPM
Diodele de avalanșă cu un singur foton (SPAD) și fotomultiplicatorii de siliciu (SiPM) sunt senzorii principali în sistemele dTOF. SPAD-urile se disting prin capacitatea lor de a răspunde la un singur foton, declanșând un curent de avalanșă puternic cu un singur foton, făcându-le ideale pentru măsurători de înaltă precizie. Cu toate acestea, dimensiunea lor mai mare a pixelilor în comparație cu senzorii CMOS tradiționali limitează rezoluția spațială a sistemelor dTOF.
Convertor timp-digital (TDC)
Circuitul TDC traduce semnalele analogice în semnale digitale reprezentate de timp, captând momentul exact în care fiecare impuls fotonic este înregistrat. Această precizie este crucială pentru determinarea poziției obiectului țintă pe baza histogramei impulsurilor înregistrate.
Explorarea parametrilor de performanță dTOF
Interval de detectare și precizie
Raza de detectare a unui sistem dTOF se extinde teoretic în măsura în care impulsurile sale de lumină pot călători și pot fi reflectate înapoi la senzor, identificate distinct de zgomot. Pentru electronicele de larg consum, focalizarea se află adesea într-un interval de 5 m, utilizând VCSEL-uri, în timp ce aplicațiile auto pot necesita intervale de detectare de 100 m sau mai mult, necesitând tehnologii diferite precum EEL-uri saulasere cu fibră.
click aici pentru a afla mai multe despre produs
Interval maxim fără ambiguitate
Gama maximă fără ambiguitate depinde de intervalul dintre impulsurile emise și de frecvența de modulație a laserului. De exemplu, cu o frecvență de modulație de 1 MHz, intervalul clar poate ajunge până la 150 m.
Precizie și eroare
Precizia sistemelor dTOF este limitată în mod inerent de lățimea impulsului laserului, în timp ce erorile pot apărea din diverse incertitudini ale componentelor, inclusiv driverul laser, răspunsul senzorului SPAD și acuratețea circuitului TDC. Strategii precum utilizarea unui SPAD de referință pot ajuta la atenuarea acestor erori prin stabilirea unei linii de bază pentru sincronizare și distanță.
Rezistența la zgomot și interferență
Sistemele dTOF trebuie să facă față zgomotului de fundal, în special în medii cu lumină puternică. Tehnici precum utilizarea mai multor pixeli SPAD cu diferite niveluri de atenuare pot ajuta la gestionarea acestei provocări. În plus, capacitatea dTOF de a distinge între reflexiile directe și cele multiple îi sporește robustețea împotriva interferențelor.
Rezoluție spațială și consum de energie
Progresele în tehnologia senzorilor SPAD, cum ar fi tranziția de la procesele de iluminare frontală (FSI) la procesele de iluminare din spate (BSI), au îmbunătățit semnificativ ratele de absorbție a fotonilor și eficiența senzorului. Acest progres, combinat cu natura în impulsuri a sistemelor dTOF, are ca rezultat un consum mai mic de energie în comparație cu sistemele cu undă continuă precum iTOF.
Viitorul tehnologiei dTOF
În ciuda barierelor tehnice ridicate și a costurilor asociate cu tehnologia dTOF, avantajele sale în ceea ce privește precizia, raza de acțiune și eficiența energetică îl fac un candidat promițător pentru aplicații viitoare în diverse domenii. Pe măsură ce tehnologia senzorilor și designul circuitelor electronice continuă să evolueze, sistemele dTOF sunt pregătite pentru o adoptare mai largă, conducând inovații în electronica de larg consum, siguranța auto și nu numai.
- De pe pagina web02.02 TOF系统 第二章 dTOF系统 - 超光 Faster than light (faster-than-light.net)
- de autor: Chao Guang
Disclaimer:
- Declarăm prin prezenta că unele dintre imaginile afișate pe site-ul nostru sunt colectate de pe Internet și Wikipedia, cu scopul de a promova educația și schimbul de informații. Respectăm drepturile de proprietate intelectuală ale tuturor creatorilor. Utilizarea acestor imagini nu este destinată unui câștig comercial.
- Dacă considerați că oricare dintre conținutul utilizat vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să ne contactați. Suntem mai mult decât dispuși să luăm măsurile adecvate, inclusiv eliminarea imaginilor sau acordarea unei atribuiri adecvate, pentru a asigura conformitatea cu legile și reglementările privind proprietatea intelectuală. Scopul nostru este să menținem o platformă bogată în conținut, corectă și care respectă drepturile de proprietate intelectuală ale altora.
- Vă rugăm să ne contactați la următoarea adresă de e-mail:sales@lumispot.cn. Ne angajăm să luăm măsuri imediate la primirea oricărei notificări și să garantăm o cooperare de 100% în rezolvarea oricăror astfel de probleme.
Ora postării: Mar-07-2024