Novice - Senzor dTOF: Princip delovanja in ključne komponente.

Naročite se na naše družbene medije za hitro objavo

Tehnologija Direct Time-of-Flight (dTOF) je inovativen pristop za natančno merjenje časa leta svetlobe z uporabo metode Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC). Ta tehnologija je sestavni del različnih aplikacij, od zaznavanja bližine v potrošniški elektroniki do naprednih sistemov LiDAR v avtomobilskih aplikacijah. Sistemi dTOF so v svojem bistvu sestavljeni iz več ključnih komponent, od katerih ima vsaka ključno vlogo pri zagotavljanju natančnih meritev razdalje.

Osnovne komponente dTOF sistemov

Laserski gonilnik in laser

Gonilnik laserja, osrednji del vezja oddajnika, ustvarja digitalne impulzne signale za nadzor laserske emisije prek preklopa MOSFET. Zlasti laserjiPovršinsko oddajajoči laserji z navpično votlino(VCSEL), imajo prednost zaradi ozkega spektra, visoke energijske intenzivnosti, hitre modulacijske zmogljivosti in enostavne integracije. Odvisno od aplikacije so valovne dolžine 850 nm ali 940 nm izbrane za ravnovesje med vrhovi absorpcije sončnega spektra in kvantno učinkovitostjo senzorja.

Oddajna in sprejemna optika

Na oddajni strani preprosta optična leča ali kombinacija kolimacijskih leč in difrakcijskih optičnih elementov (DOE) usmerja laserski žarek čez želeno vidno polje. Sprejemna optika, namenjena zbiranju svetlobe v ciljnem vidnem polju, ima koristi od leč z nižjimi F-števili in večjo relativno osvetlitvijo, poleg ozkopasovnih filtrov za odpravo zunanjih svetlobnih motenj.

SPAD in SiPM senzorji

Enofotonske lavinske diode (SPAD) in silicijevi fotopomnoževalci (SiPM) so primarni senzorji v sistemih dTOF. SPAD se odlikujejo po zmožnosti odzivanja na posamezne fotone, s čimer sprožijo močan lavinski tok s samo enim fotonom, zaradi česar so idealni za visoko natančne meritve. Vendar njihova večja velikost slikovnih pik v primerjavi s tradicionalnimi senzorji CMOS omejuje prostorsko ločljivost sistemov dTOF.

Časovno-digitalni pretvornik (TDC)

Vezje TDC prevede analogne signale v digitalne signale, ki jih predstavlja čas, in zajame natančen trenutek, ko je zabeležen vsak fotonski impulz. Ta natančnost je ključnega pomena za določanje položaja ciljnega objekta na podlagi histograma zabeleženih impulzov.

Raziskovanje parametrov delovanja dTOF

Obseg zaznavanja in natančnost

Območje zaznavanja sistema dTOF se teoretično razteza tako daleč, kolikor lahko njegovi svetlobni impulzi potujejo in se odbijejo nazaj do senzorja, ki ga ločimo od hrupa. Za potrošniško elektroniko je fokus pogosto v območju 5 m z uporabo VCSEL, medtem ko lahko avtomobilske aplikacije zahtevajo dosege zaznavanja 100 m ali več, kar zahteva različne tehnologije, kot sta EEL alivlakneni laserji.

kliknite tukaj, če želite izvedeti več o izdelku

Največji nedvoumni obseg

Največji doseg brez dvoumnosti je odvisen od intervala med oddanimi impulzi in modulacijske frekvence laserja. Na primer, s frekvenco modulacije 1MHz lahko nedvoumen doseg doseže do 150m.

Natančnost in napaka

Natančnost v sistemih dTOF je sama po sebi omejena s širino impulza laserja, medtem ko lahko napake nastanejo zaradi različnih negotovosti v komponentah, vključno z gonilnikom laserja, odzivom senzorja SPAD in natančnostjo vezja TDC. Strategije, kot je uporaba referenčnega SPAD, lahko pomagajo ublažiti te napake z vzpostavitvijo izhodišča za čas in razdaljo.

Odpornost na hrup in motnje

Sistemi dTOF se morajo boriti s hrupom v ozadju, zlasti v okoljih z močno svetlobo. Tehnike, kot je uporaba več slikovnih pik SPAD z različnimi stopnjami dušenja, lahko pomagajo pri obvladovanju tega izziva. Poleg tega zmožnost dTOF za razlikovanje med neposrednimi in večpotnimi odboji povečuje njegovo odpornost proti motnjam.

Prostorska ločljivost in poraba energije

Napredek v senzorski tehnologiji SPAD, kot je prehod s sprednje osvetlitve (FSI) na zadnje stranske osvetlitve (BSI), je znatno izboljšal stopnje absorpcije fotonov in učinkovitost senzorja. Ta napredek v kombinaciji s pulzno naravo sistemov dTOF povzroči nižjo porabo energije v primerjavi s sistemi z neprekinjenim valovanjem, kot je iTOF.

Prihodnost tehnologije dTOF

Kljub visokim tehničnim oviram in stroškom, povezanim s tehnologijo dTOF, je zaradi njenih prednosti v natančnosti, dosegu in energetski učinkovitosti obetaven kandidat za prihodnje aplikacije na različnih področjih. Ker se tehnologija senzorjev in načrtovanje elektronskih vezij še naprej razvijata, so sistemi dTOF pripravljeni na širšo uporabo, spodbujajo inovacije v potrošniški elektroniki, avtomobilski varnosti in drugod.

S spletne strani02.02 TOF系统第二章 dTOF系统 - 超光 Hitrejši od svetlobe (faster-than-light.net)
avtor: Chao Guang

Zavrnitev odgovornosti:

S tem izjavljamo, da so nekatere slike, prikazane na naši spletni strani, zbrane iz interneta in Wikipedije z namenom spodbujanja izobraževanja in izmenjave informacij. Spoštujemo pravice intelektualne lastnine vseh ustvarjalcev. Uporaba teh slik ni namenjena komercialnemu dobičku.
Če menite, da katera od uporabljenih vsebin krši vaše avtorske pravice, nas kontaktirajte. Več kot pripravljeni smo sprejeti ustrezne ukrepe, vključno z odstranitvijo slik ali zagotavljanjem ustreznega pripisa, da zagotovimo skladnost z zakoni in predpisi o intelektualni lastnini. Naš cilj je vzdrževati platformo, ki je bogata z vsebino, poštena in spoštuje pravice intelektualne lastnine drugih.
Pišite nam na naslednji elektronski naslov:sales@lumispot.cn. Zavezujemo se, da bomo takoj ukrepali po prejemu kakršnega koli obvestila in zagotavljamo 100-odstotno sodelovanje pri reševanju takih težav.