Подпишитесь на наши социальные сети для получения оперативных публикаций
Технология Direct Time-of-Flight (dTOF) — это инновационный подход к точному измерению времени пролета света с использованием метода Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC). Эта технология является неотъемлемой частью множества приложений: от датчиков приближения в потребительской электронике до современных систем LiDAR в автомобильной промышленности. По своей сути системы dTOF состоят из нескольких ключевых компонентов, каждый из которых играет важную роль в обеспечении точных измерений расстояния.
Основные компоненты систем dTOF
Лазерный драйвер и лазер
Драйвер лазера, центральная часть схемы передатчика, генерирует цифровые импульсные сигналы для управления излучением лазера с помощью переключения MOSFET. Лазеры, в частности,Вертикальные лазеры с поверхностным излучением(VCSEL) пользуются популярностью из-за своего узкого спектра, высокой интенсивности энергии, возможностей быстрой модуляции и простоты интеграции. В зависимости от применения выбираются длины волн 850 нм или 940 нм для баланса между пиками поглощения солнечного спектра и квантовой эффективностью 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, нацеленная на сбор света в целевом поле зрения, выигрывает от линз с меньшими числами F и более высокой относительной освещенностью, а также узкополосных фильтров 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 пикселя по сравнению с традиционными датчиками CMOS ограничивает пространственное разрешение систем dTOF.
Преобразователь времени в цифровой формат (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 и точность обнаружения
Диапазон обнаружения системы dTOF теоретически простирается настолько далеко, насколько могут распространяться ее световые импульсы и отражаться обратно на датчик, идентифицируясь отдельно от шума. Для бытовой электроники фокус часто находится в пределах 5 м, используя VCSEL, в то время как автомобильные приложения могут потребовать диапазон обнаружения 100 м или более, что требует применения других технологий, таких как EEL иливолоконные лазеры.
нажмите здесь, чтобы узнать больше о продукте
Максимальный однозначный диапазон
Максимальная дальность без неоднозначности зависит от интервала между излучаемыми импульсами и частоты модуляции лазера. Например, при частоте модуляции 1 МГц однозначная дальность может достигать 150 м.
Точность и погрешность
Точность в системах dTOF изначально 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 базовую линию для времени и расстояния.
Устойчивость к шумам и помехам
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 сенсоров SPAD, такие как переход от фронтального освещения (FSI) к процессам тыльного освещения (BSI), значительно улучшили показатели поглощения фотонов и эффективность сенсора. Этот прогресс в сочетании с импульсной природой систем dTOF приводит к снижению энергопотребления по сравнению с системами непрерывной волны, такими как iTOF.
Будущее технологии dTOF
Несмотря на высокие технические барьеры и затраты, связанные с технологией dTOF, ее преимущества в точности, диапазоне и энергоэффективности делают ее перспективным кандидатом для будущих применений в различных областях. Поскольку сенсорные технологии и проектирование электронных схем продолжают развиваться, системы dTOF готовы к более широкому внедрению, стимулируя инновации в потребительской 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 из изображений, представленных на нашем сайте, собраны из Интернета и Википедии с целью содействия образованию и обмену информацией. Мы уважаем права интеллектуальной собственности всех создателей. Использование этих изображений не предназначено для коммерческой выгоды.
- Если вы считаете, что какой-либо из использованных материалов нарушает ваши авторские права, свяжитесь с нами. Мы более чем готовы принять соответствующие меры, включая удаление изображений или предоставление надлежащей атрибуции, чтобы обеспечить соблюдение законов и правил в области интеллектуальной собственности. Наша цель — поддерживать платформу, богатую контентом, честную и уважающую права интеллектуальной собственности других лиц.
- Пожалуйста, свяжитесь с нами по следующему адресу электронной почты:sales@lumispot.cn. Мы обязуемся немедленно принять меры при получении любого уведомления и гарантируем 100% сотрудничество в решении любых подобных проблем.
Время публикации: 07-03-2024