Подпишитесь на наши социальные сети для получения быстрых публикаций
Технология прямого измерения времени пролёта (dTOF) — это инновационный подход к точному измерению времени прохождения света с использованием метода коррелированного по времени подсчёта одиночных фотонов (TCSPC). Эта технология находит применение в самых разных областях: от датчиков приближения в бытовой электронике до современных систем LiDAR в автомобильной промышленности. В основе систем dTOF лежит несколько ключевых компонентов, каждый из которых играет решающую роль в обеспечении точного измерения расстояния.
Основные компоненты систем dTOF
Лазерный драйвер и лазер
Драйвер лазера, ключевой элемент схемы передатчика, генерирует цифровые импульсные сигналы для управления излучением лазера посредством переключения МОП-транзисторов. Лазеры, в частности,Поверхностно-излучающие лазеры с вертикальным резонатором(VCSEL) пользуются популярностью благодаря своему узкому спектру, высокой интенсивности излучения, быстрой модуляции и простоте интеграции. В зависимости от области применения, выбираются длины волн 850 нм или 940 нм для достижения баланса между пиками поглощения солнечного спектра и квантовой эффективностью сенсора.
Передающая и приемная оптика
На передающей стороне простая оптическая линза или комбинация коллимирующих линз и дифракционных оптических элементов (ДОЭ) направляет лазерный луч через требуемое поле зрения. Приёмная оптика, предназначенная для сбора света в заданном поле зрения, использует линзы с меньшими числами F и большей относительной освещённостью, а также узкополосные фильтры для устранения помех от посторонних источников света.
Датчики SPAD и SiPM
Основными датчиками в системах dTOF являются однофотонные лавинные диоды (SPAD) и кремниевые фотоумножители (SiPM). SPAD отличаются способностью реагировать на одиночные фотоны, вызывая сильный лавинный ток всего одним фотоном, что делает их идеальными для высокоточных измерений. Однако больший размер пикселя по сравнению с традиционными КМОП-датчиками ограничивает пространственное разрешение систем dTOF.
Время-цифровой преобразователь (TDC)
Схема TDC преобразует аналоговые сигналы в цифровые, представленные во времени, фиксируя точный момент регистрации каждого фотонного импульса. Эта точность критически важна для определения положения целевого объекта на основе гистограммы зарегистрированных импульсов.
Изучение параметров производительности dTOF
Дальность и точность обнаружения
Дальность обнаружения системы dTOF теоретически ограничена расстоянием, на которое могут распространяться световые импульсы, отражаясь от датчика и выделяясь на фоне шума. В бытовой электронике фокус часто находится в пределах 5 м при использовании VCSEL, в то время как в автомобильных приложениях может потребоваться дальность обнаружения 100 м и более, что требует применения других технологий, таких как EEL иливолоконные лазеры.
нажмите здесь, чтобы узнать больше о продукте
Максимальный однозначный диапазон
Максимальная дальность однозначного определения зависит от интервала между излучаемыми импульсами и частоты модуляции лазера. Например, при частоте модуляции 1 МГц дальность однозначного определения может достигать 150 м.
Точность и погрешность
Точность систем dTOF изначально ограничена шириной импульса лазера, а 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 снизить эти ошибки, устанавливая базовые параметры времени и расстояния.
Устойчивость к шумам и помехам
Системы dTOF должны бороться с фоновым шумом, особенно в условиях яркой освещённости. Такие методы, как использование нескольких пикселей SPAD с различным уровнем 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 фронтальной (FSI) к обратной (BSI) подсветке, значительно улучшили показатели поглощения фотонов и эффективность сенсора. Этот прогресс в сочетании с импульсным характером систем dTOF приводит к снижению энергопотребления по сравнению с системами непрерывной генерации, такими как iTOF.
Будущее технологии dTOF
Несмотря на высокие технические барьеры и затраты, связанные с технологией dTOF, её преимущества в точности, дальности и энергоэффективности делают её перспективным кандидатом для будущих применений в различных областях. По мере развития сенсорных технологий и проектирования электронных схем системы dTOF готовы к более широкому внедрению, стимулируя инновации в области потребительской электроники, автомобильной безопасности и других областях.
- 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 сайте, собраны из Интернета и Википедии в целях развития образования и обмена информацией. Мы уважаем права интеллектуальной собственности всех создателей. Использование этих изображений не предназначено для получения коммерческой выгоды.
- Если вы считаете, что какой-либо из использованных материалов нарушает ваши авторские права, пожалуйста, свяжитесь с нами. Мы готовы принять соответствующие меры, включая удаление изображений или указание авторства, для обеспечения соблюдения законов и норм в области интеллектуальной собственности. Наша цель — поддерживать платформу с богатым контентом, справедливым подходом и уважением прав интеллектуальной собственности других лиц.
- Пожалуйста, свяжитесь с нами по следующему адресу электронной почты:sales@lumispot.cnМы обязуемся принимать немедленные меры при получении любого уведомления и гарантируем 100% сотрудничество в решении любых подобных проблем.
Время публикации: 07 марта 2024 г.