Новости - dTOF-датчик: принцип работы и основные компоненты.

Подпишитесь на наши страницы в социальных сетях, чтобы получать оперативные публикации.

Технология прямого измерения времени пролета (dTOF) — это инновационный подход к точному измерению времени пролета света с использованием метода времякоррелированного счета одиночных фотонов (TCSPC). Эта технология является неотъемлемой частью множества приложений, от датчиков приближения в бытовой электронике до передовых систем LiDAR в автомобильной промышленности. В основе систем dTOF лежат несколько ключевых компонентов, каждый из которых играет решающую роль в обеспечении точных измерений расстояния.

Основные компоненты систем dTOF

Драйвер лазера и лазер

Драйвер лазера, ключевой элемент передающей схемы, генерирует цифровые импульсные сигналы для управления излучением лазера посредством переключения на МОП-транзисторах. Лазеры, в частности,Лазеры с вертикальным резонатором и поверхностным излучениемVCSEL-лазеры (VCSEL) предпочтительны благодаря узкому спектру излучения, высокой интенсивности энергии, быстрой модуляции и простоте интеграции. В зависимости от области применения выбираются длины волн 850 нм или 940 нм для баланса между пиками поглощения в солнечном спектре и квантовой эффективностью сенсора.

Передающая и принимающая оптика

На передающей стороне простая оптическая линза или комбинация коллимирующих линз и дифракционных оптических элементов (ДОЭ) направляет лазерный луч по желаемому полю зрения. Приемная оптика, предназначенная для сбора света в целевом поле зрения, использует линзы с меньшими значениями диафрагменного числа (F-числа) и большей относительной освещенностью, а также узкополосные фильтры для устранения посторонних световых помех.

SPAD и SiPM-датчики

В системах dTOF основными датчиками 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 CMOS-датчиками ограничивает пространственное разрешение систем dTOF.

Преобразователь времени в цифровой код (TDC)

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

Изучение параметров производительности dTOF

Диапазон обнаружения и точность

Теоретически, дальность обнаружения системы dTOF простирается до тех пор, пока световые импульсы могут распространяться и отражаться обратно к датчику, четко отличаясь от шума. В бытовой электронике фокус часто находится в диапазоне 5 м с использованием VCSEL, в то время как в автомобильной промышленности 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.

Максимальная однозначная дальность

Максимальная дальность однозначного определения 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 по своей природе ограничена шириной импульса лазера, в то время как ошибки могут возникать из-за различных неопределенностей в компонентах, включая драйвер лазера, отклик SPAD-датчика и точность схемы TDC. Такие стратегии, как использование эталонного SPAD-датчика, могут помочь уменьшить эти ошибки, устанавливая базовый уровень для времени и расстояния.

Устойчивость к шуму и помехам

Системы dTOF должны справляться с фоновым шумом, особенно в условиях яркого освещения. Такие методы, как использование нескольких пикселей SPAD с различными уровнями ослабления, могут помочь решить эту проблему. Кроме того, способность dTOF различать прямые и многолучевые отражения повышает его устойчивость к помехам.

Пространственное разрешение и энергопотребление

Усовершенствования в технологии SPAD-сенсоров, такие как переход от фронтального освещения (FSI) к тыльному освещению (BSI), значительно улучшили скорость поглощения фотонов и эффективность сенсора. Этот прогресс в сочетании с импульсным характером систем dTOF приводит к снижению энергопотребления 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 действия и энергоэффективности делают ее 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 потребительской электронике, 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

Предупреждение:

Настоящим заявляем, что некоторые изображения, размещенные на нашем веб-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 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 источника, для обеспечения соблюдения законов и правил об интеллектуальной собственности. Наша цель — поддерживать платформу, богатую контентом, справедливую и уважающую права интеллектуальной собственности других лиц.
Пожалуйста, свяжитесь с нами по следующему адресу электронной почты:sales@lumispot.cnМы обязуемся незамедлительно принимать меры после получения любого уведомления и гарантируем 100% сотрудничество в решении любых подобных проблем.