Subskrybuj nasze media społecznościowe, aby otrzymywać szybkie posty
Technologia bezpośredniego pomiaru czasu przelotu (dTOF) to innowacyjne podejście do precyzyjnego pomiaru czasu przelotu światła z wykorzystaniem metody zliczania pojedynczych fotonów skorelowanych z czasem (TCSPC). Technologia ta jest integralną częścią różnorodnych zastosowań, od czujników zbliżeniowych w elektronice użytkowej po zaawansowane systemy LiDAR w zastosowaniach motoryzacyjnych. W swej istocie systemy dTOF składają się z kilku kluczowych komponentów, z których każdy odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu dokładnych pomiarów odległości.
Podstawowe elementy systemów dTOF
Sterownik lasera i laser
Sterownik lasera, kluczowa część obwodu nadajnika, generuje cyfrowe sygnały impulsowe w celu kontrolowania emisji lasera poprzez przełączanie MOSFET. Zwłaszcza laseryPionowe lasery emitujące powierzchnię wnękową(VCSEL) są preferowane ze względu na wąskie spektrum, wysoką energochłonność, możliwości szybkiej 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 w żądanym polu widzenia. Optyka odbiorcza, której zadaniem jest zbieranie światła w docelowym polu widzenia, wykorzystuje soczewki o niższej liczbie F i wyższym oświetleniu względnym, a także filtry wąskopasmowe eliminujące zewnętrzne zakłócenia światła.
Czujniki SPAD i SiPM
Głównymi czujnikami w systemach dTOF są jednofotonowe diody lawinowe (SPAD) i fotopowielacze krzemowe (SiPM). SPADy wyróżniają się zdolnością do reagowania na pojedyncze fotony, wyzwalając silny prąd lawinowy już za pomocą jednego fotonu, co czyni je idealnymi do precyzyjnych pomiarów. Jednak ich większy rozmiar piksela w porównaniu z tradycyjnymi czujnikami CMOS ogranicza rozdzielczość przestrzenną systemów dTOF.
Konwerter czasu na cyfrę (TDC)
Obwód TDC przekształca sygnały analogowe na sygnały cyfrowe reprezentowane przez czas, przechwytując dokładny moment zarejestrowania każdego impulsu fotonu. Dokładność ta jest kluczowa dla określenia położenia obiektu docelowego na podstawie histogramu zarejestrowanych impulsów.
Odkrywanie parametrów wydajności dTOF
Zasięg wykrywania i dokładność
Zasięg wykrywania systemu dTOF teoretycznie rozciąga się tak daleko, jak impulsy świetlne mogą przebyć drogę i zostać odbite z powrotem do czujnika, odróżniając się od szumu. W przypadku elektroniki użytkowej uwaga skupia się często na zasięgu 5 m przy wykorzystaniu VCSEL, podczas gdy zastosowania motoryzacyjne mogą wymagać zasięgu detekcji wynoszącego 100 m lub więcej, co wymaga zastosowania różnych technologii, takich jak EEL lublasery światłowodowe.
kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o produkcie
Maksymalny jednoznaczny zakres
Maksymalny zasięg bez dwuznaczności zależy od odstępu między emitowanymi impulsami i częstotliwości modulacji lasera. Na przykład przy częstotliwości modulacji 1 MHz jednoznaczny zasięg może sięgać nawet 150 m.
Precyzja i błąd
Precyzja w systemach dTOF jest z natury ograniczona przez szerokość impulsu lasera, podczas gdy błędy mogą wynikać z różnych niepewności komponentów, w tym sterownika lasera, odpowiedzi czujnika SPAD i dokładności obwodu TDC. Strategie takie jak wykorzystanie referencyjnego SPAD mogą pomóc w ograniczeniu tych błędów poprzez ustalenie punktu odniesienia dla czasu i odległości.
Odporność na hałas i zakłócenia
Systemy dTOF muszą radzić sobie z hałasem tła, szczególnie w warunkach silnego oświetlenia. Techniki takie jak użycie wielu pikseli SPAD o różnych poziomach tłumienia mogą pomóc w sprostaniu temu wyzwaniu. Dodatkowo zdolność dTOF do rozróżniania odbić bezpośrednich i wielościeżkowych zwiększa jego odporność na zakłócenia.
Rozdzielczość przestrzenna i zużycie energii
Postępy w technologii czujników SPAD, takie jak przejście z procesów oświetlenia przedniego (FSI) na procesy oświetlenia tylnego (BSI), znacząco poprawiły współczynnik absorpcji fotonów i wydajność czujnika. Postęp ten, w połączeniu z pulsacyjnym charakterem systemów dTOF, skutkuje niższym zużyciem energii w porównaniu z systemami o 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 czynią ją obiecującym kandydatem do przyszłych zastosowań w różnych dziedzinach. W miarę ciągłego rozwoju technologii czujników i projektowania obwodów elektronicznych systemy dTOF są gotowe do szerszego zastosowania, stymulując innowacje w elektronice użytkowej, bezpieczeństwie motoryzacyjnym 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)
- autor: Chao Guang
Zastrzeżenie:
- Oświadczamy, że niektóre obrazy prezentowane na naszej stronie pochodzą z Internetu i Wikipedii, w celu promowania edukacji i wymiany informacji. Szanujemy prawa własności intelektualnej wszystkich twórców. Wykorzystanie tych obrazów nie ma na celu osiągnięcia zysku komercyjnego.
- Jeśli uważasz, że jakakolwiek wykorzystana treść narusza Twoje prawa autorskie, skontaktuj się z nami. Jesteśmy więcej niż chętni do podjęcia odpowiednich działań, w tym usunięcia obrazów lub zapewnienia odpowiedniego przypisania, 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.cn. Zobowiązujemy się do podjęcia natychmiastowych działań po otrzymaniu powiadomienia i gwarantujemy 100% współpracę w rozwiązywaniu takich problemów.
Czas publikacji: 07 marca 2024 r