Новости - Датчик dTOF: Принцип работы и ключевые компоненты.

Подпишитесь на наши социальные сети, чтобы получать быстрые публикации

Технология прямого времени пролета (dTOF) — это инновационный подход к точному измерению времени полета света с использованием метода подсчета одиночных фотонов, коррелированного по времени (TCSPC). Эта технология является неотъемлемой частью множества приложений: от обнаружения приближения в бытовой электронике до передовых систем LiDAR в автомобильной промышленности. По своей сути системы dTOF состоят из нескольких ключевых компонентов, каждый из которых играет решающую роль в обеспечении точных измерений расстояний.

Основные компоненты систем dTOF

Лазерный драйвер и лазер

Драйвер лазера, основная часть схемы передатчика, генерирует цифровые импульсные сигналы для управления излучением лазера посредством переключения MOSFET. Лазеры, особенноЛазеры поверхностного излучения с вертикальным резонатором(VCSEL) отличаются узким спектром, высокой энергоемкостью, возможностями быстрой модуляции и простотой интеграции. В зависимости от применения выбираются длины волн 850 или 940 нм, чтобы сбалансировать пики поглощения солнечного спектра и квантовую эффективность датчика.

Передающая и приемная оптика

На передающей стороне простая оптическая линза или комбинация коллимирующих линз и дифракционных оптических элементов (ДОЭ) направляет лазерный луч через желаемое поле зрения. Приемная оптика, предназначенная для сбора света в целевом поле зрения, оснащена линзами с меньшим числом F и более высокой относительной освещенностью, а также узкополосными фильтрами для устранения посторонних световых помех.

Датчики SPAD и SiPM

Однофотонные лавинные диоды (SPAD) и кремниевые фотоумножители (SiPM) являются основными датчиками в системах dTOF. SPAD отличаются своей способностью реагировать на одиночные фотоны, вызывая сильный лавинный ток всего одним фотоном, что делает их идеальными для высокоточных измерений. Однако их больший размер пикселей по сравнению с традиционными КМОП-сенсорами ограничивает пространственное разрешение систем dTOF.

Временно-цифровой преобразователь (TDC)

Схема TDC преобразует аналоговые сигналы в цифровые сигналы, представленные временем, фиксируя точный момент регистрации каждого фотонного импульса. Эта точность имеет решающее значение для определения положения целевого объекта на основе гистограммы зарегистрированных импульсов.

Изучение параметров производительности dTOF

Дальность обнаружения и точность

Диапазон обнаружения системы dTOF теоретически простирается настолько, насколько могут распространяться ее световые импульсы и отражаться обратно к датчику, четко идентифицируемому по шуму. Для бытовой электроники фокус часто находится в пределах 5 м при использовании VCSEL, в то время как автомобильные приложения могут требовать дальности обнаружения 100 м или более, что требует использования различных технологий, таких как EEL или EEL.волоконные лазеры.

нажмите здесь, чтобы узнать больше о продукте

Максимальный однозначный диапазон

Максимальная дальность однозначно зависит от интервала между излучаемыми импульсами и частоты модуляции лазера. Например, при частоте модуляции 1МГц однозначная дальность может достигать до 150м.

Точность и ошибка

Точность в системах dTOF по своей сути ограничена шириной импульса лазера, в то время как ошибки могут возникать из-за различных неопределенностей в компонентах, включая драйвер лазера, реакцию датчика SPAD и точность схемы TDC. Такие стратегии, как использование эталонного SPAD, могут помочь смягчить эти ошибки, установив базовые показатели времени и расстояния.

Шумо- и помехоустойчивость

Системы dTOF должны бороться с фоновым шумом, особенно в условиях яркого освещения. Такие методы, как использование нескольких пикселей SPAD с различными уровнями затухания, могут помочь справиться с этой проблемой. Кроме того, способность dTOF различать прямые и многолучевые отражения повышает его устойчивость к помехам.

Пространственное разрешение и энергопотребление

Достижения в технологии датчиков SPAD, такие как переход от процессов переднего освещения (FSI) к заднему освещению (BSI), значительно улучшили скорость поглощения фотонов и эффективность датчиков. Этот прогресс в сочетании с импульсным характером систем dTOF приводит к более низкому энергопотреблению по сравнению с системами непрерывного действия, такими как iTOF.

Будущее технологии dTOF

Несмотря на высокие технические барьеры и затраты, связанные с технологией dTOF, ее преимущества в точности, дальности и энергоэффективности делают ее многообещающим кандидатом для будущих приложений в различных областях. Поскольку сенсорные технологии и проектирование электронных схем продолжают развиваться, системы dTOF готовы к более широкому внедрению, стимулируя инновации в бытовой электронике, автомобильной безопасности и не только.

С веб-страницы02.02 TOF系统第二章 dTOF系统 - 超光 Быстрее света (faster-than-light.net)
автор: Чао Гуан

Отказ от ответственности:

Настоящим мы заявляем, что некоторые изображения, представленные на нашем веб-сайте, взяты из Интернета и Википедии с целью содействия образованию и обмену информацией. Мы уважаем права интеллектуальной собственности всех авторов. Использование этих изображений не преследует цели коммерческой выгоды.
Если вы считаете, что какой-либо используемый контент нарушает ваши авторские права, свяжитесь с нами. Мы более чем готовы принять соответствующие меры, включая удаление изображений или указание правильного указания авторства, чтобы обеспечить соблюдение законов и правил об интеллектуальной собственности. Наша цель — поддерживать платформу, богатую контентом, справедливую и уважающую права интеллектуальной собственности других.
Пожалуйста, свяжитесь с нами по следующему адресу электронной почты:sales@lumispot.cn. Мы обязуемся принять немедленные меры при получении любого уведомления и гарантируем 100% сотрудничество в решении любых подобных проблем.