Subskrybuj nasze media społecznościowe, aby otrzymywać szybkie posty
Technologia bezpośredniego pomiaru czasu przelotu (dTOF) to innowacyjne podejście do precyzyjnego pomiaru czasu przelotu światła, wykorzystujące metodę skorelowanego czasowo zliczania pojedynczych fotonów (TCSPC). Technologia ta jest integralną częścią wielu zastosowań, od czujników zbliżeniowych w elektronice użytkowej po zaawansowane systemy LiDAR w motoryzacji. Systemy dTOF składają się z kilku kluczowych komponentów, z których każdy odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu dokładnych pomiarów odległości.
Podstawowe komponenty systemów dTOF
Sterownik laserowy i laser
Sterownik lasera, kluczowy element układu nadawczego, generuje cyfrowe sygnały impulsowe, które sterują emisją lasera poprzez przełączanie tranzystorów 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 piki absorpcji widma słonecznego z wydajnością kwantową czujnika.
Optyka nadawcza i odbiorcza
Po stronie nadawczej, prosta soczewka optyczna lub kombinacja soczewek kolimacyjnych i dyfrakcyjnych elementów optycznych (DOE) kieruje wiązkę lasera w pożądanym polu widzenia. Optyka odbiorcza, której celem jest zbieranie światła w docelowym polu widzenia, korzysta z soczewek o niższych liczbach F i wyższym oświetleniu względnym, a także filtrów wąskopasmowych, które eliminują interferencje światła zewnętrznego.
Czujniki SPAD i SiPM
Pojedyncze fotonowe diody lawinowe (SPAD) i fotopowielacze krzemowe (SiPM) to główne czujniki w systemach dTOF. Diody SPAD wyróżniają się zdolnością do reagowania na pojedyncze fotony, wyzwalając silny prąd lawinowy zaledwie jednym fotonem, co czyni je idealnymi do pomiarów o wysokiej precyzji. Jednak większy rozmiar piksela w porównaniu z tradycyjnymi czujnikami CMOS ogranicza rozdzielczość przestrzenną systemów dTOF.
Konwerter czasu na sygnał cyfrowy (TDC)
Układ TDC przetwarza sygnały analogowe na sygnały cyfrowe reprezentowane przez czas, rejestrując dokładny moment zarejestrowania każdego impulsu fotonu. Ta dokładność jest kluczowa dla określenia położenia obiektu docelowego na podstawie histogramu zarejestrowanych impulsów.
Badanie parametrów wydajności dTOF
Zasięg i dokładność wykrywania
Zasięg detekcji systemu dTOF teoretycznie rozciąga się na tyle, na ile impulsy świetlne mogą dotrzeć i zostać odbite z powrotem do czujnika, odróżniając się od szumu. W przypadku elektroniki użytkowej, ogniskowanie często mieści się w zakresie 5 m, wykorzystując lasery VCSEL, podczas gdy zastosowania motoryzacyjne mogą wymagać zasięgów detekcji 100 m lub większych, co wymaga zastosowania 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 1 MHz, zasięg bez niejednoznaczności może sięgać do 150 m.
Precyzja i błąd
Precyzja w systemach dTOF jest z natury ograniczona szerokością impulsu lasera, a błędy mogą wynikać z różnych niepewności dotyczących komponentów, w tym sterownika lasera, odpowiedzi czujnika SPAD i dokładności obwodu TDC. Strategie takie jak zastosowanie referencyjnego SPAD mogą pomóc w ograniczeniu tych błędów poprzez ustalenie punktu odniesienia dla czasu i odległości.
Odporność na szumy i zakłócenia
Systemy dTOF muszą radzić sobie z szumem tła, szczególnie w warunkach silnego oświetlenia. Techniki takie jak użycie wielu pikseli SPAD o zróżnicowanym poziomie tłumienia mogą pomóc w radzeniu sobie z tym wyzwaniem. Dodatkowo, zdolność dTOF do rozróżniania odbić bezpośrednich i wielodrogowych 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), znacząco poprawił szybkość absorpcji fotonów i wydajność czujników. Ten postęp, w połączeniu z impulsową naturą systemów dTOF, przekłada się na niższe zużycie energii w porównaniu z systemami z falą ciągłą, takimi jak iTOF.
Przyszłość technologii dTOF
Pomimo wysokich barier technicznych i kosztów związanych z technologią dTOF, jej zalety w zakresie dokładności, zasięgu i efektywności energetycznej czynią ją obiecującym kandydatem do przyszłych zastosowań w różnych dziedzinach. Wraz z ciągłym rozwojem technologii czujników i projektowania układów elektronicznych, systemy dTOF są gotowe na szersze zastosowanie, 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 prezentowane na naszej stronie internetowej pochodzą z Internetu i Wikipedii, a ich celem jest promocja edukacji i dzielenie 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. Chętnie podejmiemy odpowiednie kroki, w tym usuniemy obrazy lub zapewnimy prawidłowe oznaczenie autorstwa, aby zapewnić zgodność z przepisami 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 następującym adresem e-mail:sales@lumispot.cnZobowiązujemy się do podjęcia natychmiastowych działań po otrzymaniu powiadomienia i gwarantujemy 100% współpracę w rozwiązywaniu wszelkich tego typu problemów.
Czas publikacji: 07-03-2024