Abonați-vă la rețelele noastre sociale pentru postări prompte
Tehnologia Direct Time-of-Flight (dTOF) este o abordare inovatoare pentru măsurarea precisă a timpului 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 proximității în electronica de larg consum până la sistemele LiDAR avansate în aplicațiile auto. În esență, sistemele dTOF constau din mai multe componente cheie, fiecare jucând un rol crucial în asigurarea măsurătorilor precise ale distanței.
Componentele principale ale sistemelor dTOF
Driver laser și laser
Driverul laserului, o parte esențială a circuitului transmițătorului, generează semnale digitale de impuls pentru a controla emisia laserului prin comutare MOSFET. Laserele, în specialLasere cu emisie de suprafață în cavitate verticală(VCSEL) sunt preferate pentru spectrul lor îngust, intensitatea energetică ridicată, capacitățile de modulație rapidă și ușurința integrării. În funcție de aplicație, lungimile de undă de 850 nm sau 940 nm sunt selectate pentru a echilibra vârfurile de absorbție a spectrului solar și eficiența cuantică a senzorului.
Optica 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 pe câmpul vizual dorit. Optica receptorului, care vizează colectarea luminii în câmpul vizual țintă, beneficiază de lentile cu numere F mai mici și iluminare relativă mai mare, alături de filtre cu bandă îngustă pentru a elimina interferențele luminoase externe.
Senzori SPAD și SiPM
Diodele de avalanșă cu un singur foton (SPAD) și fotomultiplicatorii de siliciu (SiPM) sunt senzorii principali din sistemele dTOF. SPAD-urile se disting prin capacitatea lor de a răspunde la fotoni singulari, declanșând un curent de avalanșă puternic cu un singur foton, ceea ce le face ideale pentru măsurători de înaltă precizie. Cu toate acestea, dimensiunea mai mare a pixelilor lor 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 prin timp, captând momentul precis în care este înregistrat fiecare impuls fotonic. Această precizie este crucială pentru determinarea poziției obiectului țintă pe baza histogramei impulsurilor înregistrate.
Explorarea parametrilor de performanță dTOF
Interval de detecție și precizie
Teoretic, raza de detecție a unui sistem dTOF se extinde până la punctul în care impulsurile sale luminoase pot călători și pot fi reflectate înapoi către senzor, fiind identificate distinct de zgomot. Pentru electronica de larg consum, focalizarea este adesea într-o rază de 5 m, utilizând VCSEL-uri, în timp ce aplicațiile auto pot necesita raze de detecție de 100 m sau mai mult, necesitând tehnologii diferite, cum ar fi EEL-uri sau...lasere cu fibră.
faceți clic aici pentru a afla mai multe despre produs
Interval maxim neechivoc
Raza 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, raza neechivocă poate ajunge până la 150 m.
Precizie și eroare
Precizia în sistemele dTOF este limitată în mod inerent de lățimea impulsului laserului, în timp ce erorile pot apărea din diverse incertitudini ale componentelor, inclusiv driverul laserului, răspunsul senzorului SPAD și precizia circuitului TDC. Strategii precum utilizarea unui SPAD de referință pot ajuta la atenuarea acestor erori prin stabilirea unei linii de bază pentru temporizare și distanță.
Rezistență la zgomot și interferențe
Sistemele dTOF trebuie să facă față zgomotului de fundal, în special în medii cu lumină puternică. Tehnici precum utilizarea mai multor pixeli SPAD cu niveluri variabile de atenuare pot ajuta la gestionarea acestei provocări. În plus, capacitatea dTOF de a distinge între reflexiile directe și cele multipath îi sporește robustețea împotriva interferențelor.
Rezoluție spațială și consum de energie
Progresele în tehnologia senzorilor SPAD, cum ar fi trecerea de la iluminarea frontală (FSI) la iluminarea din spate (BSI), au îmbunătățit semnificativ ratele de absorbție a fotonilor și eficiența senzorilor. Acest progres, combinat cu natura pulsată a sistemelor dTOF, are ca rezultat un consum de energie mai mic în comparație cu sistemele cu undă continuă, cum ar fi 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 o fac un candidat promițător pentru aplicații viitoare în diverse domenii. Pe măsură ce tehnologia senzorilor și proiectarea circuitelor electronice continuă să evolueze, sistemele dTOF sunt pregătite pentru o adoptare mai largă, conducând la 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
Declinare de responsabilitate:
- Prin prezenta, declarăm că unele dintre imaginile afișate pe site-ul nostru web sunt colectate de pe internet și Wikipedia, cu scopul de a promova educația și partajarea informațiilor. Respectăm drepturile de proprietate intelectuală ale tuturor creatorilor. Utilizarea acestor imagini nu este destinată câștigurilor comerciale.
- Dacă considerați că oricare dintre conținuturile utilizate vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să ne contactați. Suntem mai mult decât dispuși să luăm măsuri adecvate, inclusiv eliminarea imaginilor sau furnizarea unei atribuiri corespunzătoare, pentru a asigura respectarea legilor și reglementărilor privind proprietatea intelectuală. Scopul nostru este de a menține 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.cnNe angajăm să luăm măsuri imediate la primirea oricărei notificări și garantăm cooperare 100% în rezolvarea oricăror astfel de probleme.
Data publicării: 07 martie 2024