Новини - Датчик dTOF: Принцип роботи та основні компоненти.

Підпишіться на наші соціальні мережі, щоб отримувати оперативні публікації

Технологія Direct Time-of-Flight (dTOF) — це інноваційний підхід до точного вимірювання часу польоту світла за допомогою методу корельованого підрахунку одного фотона (TCSPC).Ця технологія є невід’ємною частиною різноманітних додатків, від датчика наближення в споживчій електроніці до вдосконалених систем LiDAR в автомобільних додатках.За своєю суттю системи dTOF складаються з кількох ключових компонентів, кожен з яких відіграє вирішальну роль у забезпеченні точних вимірювань відстані.

Основні компоненти систем dTOF

Лазерний драйвер і лазер

Драйвер лазера, центральна частина схеми передавача, генерує цифрові імпульсні сигнали для керування випромінюванням лазера за допомогою комутації MOSFET.Лазери, зокремаПоверхнево випромінювальні лазери з вертикальним резонатором(VCSEL), віддають перевагу через їх вузький спектр, високу енергоємність, можливості швидкої модуляції та легкість інтеграції.Залежно від застосування вибираються довжини хвиль 850 нм або 940 нм, щоб забезпечити баланс між піками поглинання сонячного спектру та квантовою ефективністю датчика.

Передавальна та приймальна оптика

На стороні передачі проста оптична лінза або комбінація колімуючих лінз і дифракційних оптичних елементів (DOE) спрямовує лазерний промінь у потрібне поле зору.Приймаюча оптика, спрямована на збір світла в цільовому полі зору, виграє від лінз із нижчими F-числами та вищим відносним освітленням, а також вузькосмугових фільтрів для усунення сторонніх світлових перешкод.

Датчики SPAD і SiPM

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

Час-цифровий конвертер (TDC)

Схема TDC перетворює аналогові сигнали в цифрові сигнали, представлені часом, фіксуючи точний момент запису кожного імпульсу фотона.Ця точність має вирішальне значення для визначення положення цільового об'єкта на основі гістограми зареєстрованих імпульсів.

Вивчення параметрів продуктивності dTOF

Дальність і точність виявлення

Діапазон виявлення системи dTOF теоретично розширюється настільки далеко, наскільки її світлові імпульси можуть поширюватися та відбиватися назад до датчика, ідентифікованого окремо від шуму.Для споживчої електроніки фокус часто знаходиться в межах 5 м із використанням VCSEL, тоді як для автомобільних додатків може знадобитися діапазон виявлення 100 м або більше, що вимагає використання різних технологій, таких як EEL абоволоконних лазерів.

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 однозначний діапазон може досягати 150 м.

Точність і похибка

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

Стійкість до шуму та перешкод

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

Просторова роздільна здатність і енергоспоживання

Удосконалення технології датчиків SPAD, наприклад перехід від процесів переднього освітлення (FSI) до процесів зворотного освітлення (BSI), значно підвищили швидкість поглинання фотонів і ефективність датчика.Цей прогрес у поєднанні з імпульсним характером систем dTOF призводить до меншого споживання електроенергії 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 майбутніх застосувань у різноманітних галузях.Оскільки сенсорна технологія та дизайн 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)
від автора: Чао Гуан

Відмова від відповідальності:

Цим ми заявляємо, що деякі зображення, розміщені на нашому веб-сайті, зібрані з Інтернету та Вікіпедії з метою просування освіти та обміну інформацією.Ми поважаємо права інтелектуальної власності всіх творців.Використання цих зображень не призначене для отримання комерційної вигоди.
Якщо ви вважаєте, що будь-який із використаного вмісту порушує ваші авторські права, зв’яжіться з нами.Ми більш ніж готові вжити відповідних заходів, зокрема видалення зображень або надання належного посилання на джерело, щоб забезпечити дотримання законів і правил інтелектуальної власності.Наша мета полягає в тому, щоб підтримувати платформу з багатим вмістом, справедливу та поважати права інтелектуальної власності інших.
Будь ласка, зв'яжіться з нами за такою електронною адресою:sales@lumispot.cn.Ми зобов’язуємося вжити негайних заходів після отримання будь-якого повідомлення та гарантуємо 100% співпрацю у вирішенні будь-яких подібних проблем.