Aktualności - Czujnik dTOF: zasada działania i główne komponenty.

Subskrybuj nasze media społecznościowe, aby otrzymywać szybkie posty

Technologia Direct Time-of-Flight (dTOF) to innowacyjne podejście do precyzyjnego pomiaru czasu przelotu światła, wykorzystujące metodę Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC). Technologia ta jest integralną częścią wielu zastosowań, od wykrywania zbliżeniowego w elektronice użytkowej po zaawansowane systemy LiDAR w zastosowaniach motoryzacyjnych. W swojej istocie systemy dTOF składają się z kilku kluczowych komponentów, z których każdy odgrywa kluczową rolę w zapewnianiu dokładnych pomiarów odległości.

Podstawowe komponenty systemów dTOF

Sterownik laserowy i laser

Sterownik lasera, kluczowa część obwodu nadajnika, generuje cyfrowe sygnały impulsowe, aby kontrolować emisję lasera za pomocą przełączania MOSFET. Lasery, szczególnieLasery emitujące powierzchnię z pionową wnęką(VCSEL) są preferowane ze względu na wąskie widmo, wysoką intensywność energetyczną, szybkie możliwości modulacji i łatwość integracji. W zależności od zastosowania wybiera się długości fal 850 nm lub 940 nm, aby zrównoważyć szczyty absorpcji widma słonecznego i wydajność kwantową czujnika.

Optyka nadawcza i odbiorcza

Po stronie nadawczej prosta soczewka optyczna lub kombinacja soczewek kolimacyjnych i dyfrakcyjnych elementów optycznych (DOE) kieruje wiązkę lasera przez pożądane pole widzenia. Optyka odbiorcza, której celem jest zbieranie światła w polu widzenia docelowym, korzysta z soczewek o niższych liczbach F i wyższym względnym oświetleniu, a także z filtrów wąskopasmowych, aby wyeliminować zewnętrzne zakłócenia światła.

Czujniki SPAD i SiPM

Diody lawinowe pojedynczego fotonu (SPAD) i fotopowielacze krzemowe (SiPM) są głównymi czujnikami w systemach dTOF. SPAD-y wyróżniają się zdolnością do reagowania na pojedyncze fotony, wyzwalając silny prąd lawinowy za pomocą tylko jednego fotonu, co czyni je idealnymi do pomiarów o wysokiej precyzji. Jednak ich większy rozmiar piksela w porównaniu z tradycyjnymi czujnikami CMOS ogranicza rozdzielczość przestrzenną systemów dTOF.

Konwerter czasu na sygnał cyfrowy (TDC)

Układ TDC tłumaczy sygnały analogowe na sygnały cyfrowe reprezentowane przez czas, rejestrując dokładny moment, w którym rejestrowany jest każdy impuls fotonu. Ta dokładność jest kluczowa dla określenia położenia obiektu docelowego na podstawie histogramu zarejestrowanych impulsów.

Eksploracja parametrów wydajności dTOF

Zasięg i dokładność wykrywania

Zasięg wykrywania systemu dTOF teoretycznie rozciąga się tak daleko, jak daleko mogą dotrzeć jego impulsy świetlne i zostać odbite z powrotem do czujnika, wyraźnie oddzielone od szumu. W przypadku elektroniki użytkowej ogniskowanie często mieści się w zakresie 5 m, wykorzystując VCSEL, podczas gdy zastosowania motoryzacyjne mogą wymagać zakresów wykrywania wynoszących 100 m lub więcej, co wymaga różnych technologii, takich jak EEL lublasery światłowodowe.

kliknij tutaj aby dowiedzieć się więcej o produkcie

Maksymalny jednoznaczny zakres

Maksymalny zasięg bez niejednoznaczności zależy od odstępu między emitowanymi impulsami i częstotliwości modulacji lasera. Na przykład przy częstotliwości modulacji 1MHz, jednoznaczny zasięg może sięgać do 150m.

Precyzja i błąd

Precyzja w systemach dTOF jest z natury ograniczona szerokością impulsu lasera, podczas gdy błędy mogą wynikać z różnych niepewności w komponentach, w tym sterownika lasera, odpowiedzi czujnika SPAD i dokładności obwodu TDC. Strategie takie jak stosowanie referencyjnego SPAD mogą pomóc złagodzić te błędy poprzez ustalenie punktu odniesienia dla czasu i odległości.

Odporność na szumy i zakłócenia

Systemy dTOF muszą radzić sobie z szumem tła, szczególnie w środowiskach o silnym świetle. Techniki takie jak używanie wielu pikseli SPAD o różnych poziomach tłumienia mogą pomóc w radzeniu sobie z tym wyzwaniem. Ponadto zdolność dTOF do rozróżniania odbić bezpośrednich i wielodrożnych zwiększa jego odporność na zakłócenia.

Rozdzielczość przestrzenna i zużycie energii

Postęp w technologii czujników SPAD, taki jak przejście z oświetlenia front-side (FSI) na oświetlenie back-side (BSI), znacznie poprawił współczynniki absorpcji fotonów i wydajność czujników. Ten postęp, w połączeniu z pulsacyjną naturą systemów dTOF, skutkuje niższym zużyciem energii w porównaniu z systemami fali ciągłej, takimi jak iTOF.

Przyszłość technologii dTOF

Pomimo wysokich barier technicznych i kosztów związanych z technologią dTOF, jej zalety w zakresie dokładności, zasięgu i wydajności energetycznej sprawiają, że jest ona obiecującym kandydatem do przyszłych zastosowań w różnych dziedzinach. W miarę rozwoju technologii czujników i projektowania obwodów elektronicznych systemy dTOF są gotowe na szerszą adopcję, napędzając innowacje w elektronice użytkowej, bezpieczeństwie samochodowym i nie tylko.

Ze strony internetowej02.02 TOF系统第二章 dTOF系统 - 超光 Szybciej niż światło (szybciej niż światło.net)
przez autora: Chao Guang

Zastrzeżenie:

Niniejszym oświadczamy, że niektóre obrazy wyświetlane na naszej stronie internetowej są zbierane z Internetu i Wikipedii, w celu promowania edukacji i dzielenia się informacjami. Szanujemy prawa własności intelektualnej wszystkich twórców. Wykorzystanie tych obrazów nie ma na celu osiągnięcia korzyści komercyjnych.
Jeśli uważasz, że jakakolwiek wykorzystana treść narusza Twoje prawa autorskie, skontaktuj się z nami. Jesteśmy bardziej niż skłonni podjąć odpowiednie środki, w tym usunąć obrazy lub podać właściwe przypisania, aby zapewnić zgodność z prawami i regulacjami dotyczącymi własności intelektualnej. Naszym celem jest utrzymanie platformy bogatej w treści, uczciwej i szanującej prawa własności intelektualnej innych osób.
Prosimy o kontakt pod poniższym adresem e-mail:sales@lumispot.cn. Zobowiązujemy się do podjęcia natychmiastowych działań po otrzymaniu jakiegokolwiek powiadomienia i gwarantujemy 100% współpracę w rozwiązywaniu wszelkich takich problemów.