Новини - dTOF-сенсор: принцип роботи та ключові компоненти.

Підпишіться на наші соціальні мережі для оперативної публікації

Технологія прямого вимірювання часу прольоту (dTOF) – це інноваційний підхід до точного вимірювання часу прольоту світла, що використовує метод корельованого з часом підрахунку окремих фотонів (TCSPC). Ця технологія є невід'ємною частиною різноманітних застосувань, від датчиків близькості в побутовій електроніці до передових систем LiDAR в автомобільних системах. По суті, системи dTOF складаються з кількох ключових компонентів, кожен з яких відіграє вирішальну роль у забезпеченні точних вимірювань відстані.

Основні компоненти систем dTOF

Лазерний драйвер та лазер

Драйвер лазера, ключова частина схеми передавача, генерує цифрові імпульсні сигнали для керування випромінюванням лазера за допомогою перемикання MOSFET. Лазери, зокремаВертикальні резонаторні поверхневі випромінювальні лазери(VCSEL) є популярними завдяки вузькому спектру, високій енергоємності, можливостям швидкої модуляції та легкості інтеграції. Залежно від застосування, довжини хвиль 850 нм або 940 нм вибираються для балансу між піками поглинання сонячного спектру та квантовою ефективністю сенсора.

Передавальна та приймальна оптика

На передавальному боці проста оптична лінза або комбінація коліматорних лінз та дифракційних оптичних елементів (ДОЕ) спрямовує лазерний промінь через потрібне поле зору. Приймальна оптика, спрямована на збирання світла в межах цільового поля зору, використовує лінзи з нижчими діафрагмовими числами та вищою відносною освітленістю, а також вузькосмугові фільтри для усунення сторонніх світлових перешкод.

Датчики SPAD та SiPM

Однофотонні лавинні діоди (SPAD) та кремнієві фотопомножувачі (SiPM) є основними датчиками в dTOF-системах. SPAD вирізняються своєю здатністю реагувати на окремі фотони, запускаючи сильний лавинний струм лише одним фотоном, що робить їх ідеальними для високоточних вимірювань. Однак, більший розмір пікселя порівняно з традиційними CMOS-сенсорами обмежує просторову роздільну здатність dTOF-систем.

Часово-цифровий перетворювач (TDC)

Схема TDC перетворює аналогові сигнали на цифрові сигнали, представлені часом, фіксуючи точний момент реєстрації кожного імпульсу фотона. Ця точність є критично важливою для визначення положення цільового об'єкта на основі гістограми записаних імпульсів.

Дослідження параметрів продуктивності dTOF

Дальність виявлення та точність

Діапазон виявлення системи dTOF теоретично поширюється настільки далеко, наскільки можуть поширюватися її світлові імпульси та відбиватися назад до датчика, чітко ідентифікуючись серед шуму. Для побутової електроніки фокус часто знаходиться в межах 5 м, використовуючи VCSEL, тоді як для автомобільних застосувань може знадобитися діапазон виявлення 100 м або більше, що вимагає використання різних технологій, таких як EEL абоволоконні лазери.

натисніть тут, щоб дізнатися більше про продукт

Максимальний однозначний діапазон

Максимальна дальність без неоднозначності залежить від інтервалу між випромінюваними імпульсами та частоти модуляції лазера. Наприклад, при частоті модуляції 1 МГц однозначна дальність може сягати 150 м.

Точність і похибка

Точність у системах dTOF за своєю суттю обмежена шириною імпульсу лазера, тоді як помилки можуть виникати через різні невизначеності в компонентах, включаючи драйвер лазера, реакцію датчика SPAD та точність схеми TDC. Такі стратегії, як використання опорного SPAD, можуть допомогти зменшити ці помилки, встановивши базову лінію для часу та відстані.

Стійкість до шуму та перешкод

Системи dTOF повинні справлятися з фоновим шумом, особливо в умовах сильного освітлення. Такі методи, як використання кількох пікселів SPAD з різними рівнями ослаблення, можуть допомогти впоратися з цією проблемою. Крім того, здатність dTOF розрізняти прямі та багатопроменеві відбиття підвищує його стійкість до перешкод.

Просторова роздільна здатність та споживання енергії

Досягнення в технології SPAD-сенсорів, такі як перехід від процесів освітлення спереду (FSI) до освітлення ззаду (BSI), значно покращили швидкість поглинання фотонів та ефективність сенсора. Цей прогрес, у поєднанні з імпульсною природою систем dTOF, призводить до зниження енергоспоживання порівняно з системами безперервної хвилі, такими як iTOF.

Майбутнє технології dTOF

Незважаючи на високі технічні бар'єри та витрати, пов'язані з технологією dTOF, її переваги в точності, діапазоні та енергоефективності роблять її перспективним кандидатом для майбутнього застосування в різних галузях. Оскільки сенсорні технології та розробка електронних схем продовжують розвиватися, системи dTOF готові до ширшого впровадження, стимулюючи інновації в побутовій електроніці, автомобільній безпеці тощо.

З веб-сторінки02.02 TOF系统第二章 dTOF系统 - 超光 Швидше за світло (faster-than-light.net)
автор: Чао Гуан

Застереження:

Цим ми заявляємо, що деякі зображення, що відображаються на нашому веб-сайті, зібрані з Інтернету та Вікіпедії з метою сприяння освіті та обміну інформацією. Ми поважаємо права інтелектуальної власності всіх авторів. Використання цих зображень не має на меті отримання комерційної вигоди.
Якщо ви вважаєте, що будь-який використаний контент порушує ваші авторські права, будь ласка, зв’яжіться з нами. Ми більш ніж готові вжити відповідних заходів, включаючи видалення зображень або належне посилання на авторство, щоб забезпечити дотримання законів та правил щодо інтелектуальної власності. Наша мета — підтримувати платформу, яка є багатою на контент, справедливою та поважає права інтелектуальної власності інших осіб.
Будь ласка, зв’яжіться з нами за наступною електронною адресою:sales@lumispot.cnМи зобов’язуємося вживати негайних заходів після отримання будь-якого повідомлення та гарантуємо 100% співпрацю у вирішенні будь-яких таких проблем.