Novinky - dTOF senzor: Princip činnosti a klíčové komponenty.

Přihlaste se k odběru našich sociálních sítí a získejte rychlý příspěvek

Technologie dTOF (Direct Time-of-Flight) je inovativní přístup k přesnému měření doby letu světla využívající metodu Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC). Tato technologie je nedílnou součástí různých aplikací, od snímání blízkosti ve spotřební elektronice až po pokročilé systémy LiDAR v automobilových aplikacích. V jádru se systémy dTOF skládají z několika klíčových součástí, z nichž každá hraje klíčovou roli při zajišťování přesných měření vzdálenosti.

Základní součásti systémů dTOF

Laserový ovladač a laser

Ovladač laseru, klíčová část obvodu vysílače, generuje digitální pulzní signály pro řízení vyzařování laseru pomocí přepínání MOSFET. Zejména laseryLasery emitující povrch s vertikální dutinou(VCSEL), jsou oblíbené pro své úzké spektrum, vysokou energetickou náročnost, rychlé modulační schopnosti a snadnou integraci. V závislosti na aplikaci se volí vlnové délky 850nm nebo 940nm tak, aby vyvážily špičky absorpce slunečního spektra a kvantovou účinnost senzoru.

Vysílací a přijímací optika

Na vysílací straně jednoduchá optická čočka nebo kombinace kolimačních čoček a difrakčních optických prvků (DOE) směřuje laserový paprsek přes požadované zorné pole. Přijímací optika zaměřená na shromažďování světla v cílovém zorném poli těží z čoček s nižšími F-čísly a vyšším relativním osvětlením spolu s úzkopásmovými filtry, které eliminují vnější interferenci světla.

Senzory SPAD a SiPM

Primárními senzory v systémech dTOF jsou jednofotonové lavinové diody (SPAD) a křemíkové fotonásobiče (SiPM). SPADy se vyznačují schopností reagovat na jednotlivé fotony a spouštět silný lavinový proud pouze jedním fotonem, díky čemuž jsou ideální pro vysoce přesná měření. Jejich větší velikost pixelů ve srovnání s tradičními snímači CMOS však omezuje prostorové rozlišení systémů dTOF.

Time-to-Digital Converter (TDC)

Obvod TDC převádí analogové signály na digitální signály reprezentované časem a zachycuje přesný okamžik, kdy je každý fotonový puls zaznamenán. Tato přesnost je klíčová pro určení polohy cílového objektu na základě histogramu zaznamenaných pulzů.

Zkoumání parametrů výkonu dTOF

Rozsah a přesnost detekce

Detekční rozsah systému dTOF teoreticky sahá tak daleko, jak daleko mohou jeho světelné pulsy cestovat a odrážet se zpět k senzoru, což je jasně identifikováno šumem. U spotřební elektroniky je ohnisko často v dosahu 5 m s využitím VCSEL, zatímco automobilové aplikace mohou vyžadovat dosah detekce 100 m nebo více, což vyžaduje různé technologie, jako jsou EEL nebovláknové lasery.

klikněte zde a dozvíte se více o produktu

Maximální jednoznačný rozsah

Maximální dosah bez dvojznačnosti závisí na intervalu mezi emitovanými pulzy a modulační frekvenci laseru. Například při modulační frekvenci 1MHz může jednoznačný dosah dosahovat až 150m.

Přesnost a chyba

Přesnost v systémech dTOF je ze své podstaty omezena šířkou pulzu laseru, zatímco chyby mohou vznikat z různých nejistot v součástech, včetně ovladače laseru, odezvy senzoru SPAD a přesnosti obvodu TDC. Strategie jako použití referenčního SPADu mohou pomoci zmírnit tyto chyby stanovením základní linie pro načasování a vzdálenost.

Odolnost proti hluku a rušení

Systémy dTOF se musí potýkat s hlukem na pozadí, zejména v prostředí se silným světlem. Techniky, jako je použití více pixelů SPAD s různými úrovněmi útlumu, mohou pomoci zvládnout tento problém. Schopnost dTOF rozlišovat mezi přímými a vícecestnými odrazy navíc zvyšuje jeho odolnost vůči rušení.

Prostorové rozlišení a spotřeba energie

Pokroky v technologii senzorů SPAD, jako je přechod z procesů předního osvětlení (FSI) na procesy zadního osvětlení (BSI), výrazně zlepšily rychlost absorpce fotonů a účinnost senzoru. Tento pokrok v kombinaci s pulzní povahou systémů dTOF vede k nižší spotřebě energie ve srovnání se systémy s kontinuálními vlnami, jako je iTOF.

Budoucnost technologie dTOF

Navzdory vysokým technickým překážkám a nákladům spojeným s technologií dTOF, její výhody v přesnosti, dosahu a energetické účinnosti z ní činí slibného kandidáta pro budoucí aplikace v různých oblastech. Vzhledem k tomu, že technologie senzorů a návrh elektronických obvodů se neustále vyvíjejí, jsou systémy dTOF připraveny pro širší přijetí a podporují inovace v oblasti spotřební elektroniky, automobilové bezpečnosti a dalších.

Z webové stránky02.02 TOF系统第二章 dTOF系统 - 超光 Rychlejší než světlo (faster-than-light.net)
od autora: Chao Guang

Vyloučení odpovědnosti:

Tímto prohlašujeme, že některé obrázky zobrazené na našich webových stránkách jsou shromážděny z internetu a Wikipedie s cílem propagovat vzdělávání a sdílení informací. Respektujeme práva duševního vlastnictví všech tvůrců. Použití těchto obrázků není určeno pro komerční zisk.
Pokud se domníváte, že jakýkoli použitý obsah porušuje vaše autorská práva, kontaktujte nás. Jsme více než ochotni přijmout vhodná opatření, včetně odstranění obrázků nebo poskytnutí řádného uvedení zdroje, abychom zajistili soulad se zákony a předpisy o duševním vlastnictví. Naším cílem je udržovat platformu, která je bohatá na obsah, je spravedlivá a respektuje práva duševního vlastnictví ostatních.
Kontaktujte nás prosím na následující e-mailové adrese:sales@lumispot.cn. Zavazujeme se podniknout okamžité kroky po obdržení jakéhokoli oznámení a garantujeme 100% spolupráci při řešení jakýchkoli takových problémů.