Novice - dTOF senzor: Načelo delovanja in ključne komponente.

Naročite se na naša družbena omrežja za hitre objave

Tehnologija direktnega merjenja časa preleta svetlobe (dTOF) je inovativen pristop k natančnemu merjenju časa preleta svetlobe z uporabo metode časovno koreliranega štetja posameznih fotonov (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.

Ključne komponente dTOF sistemov

Laserski gonilnik in laser

Laserski gonilnik, ključni del oddajnega vezja, generira digitalne impulzne signale za nadzor laserske emisije prek preklapljanja MOSFET. Laserji, zlastiVertikalni votlinski površinski oddajni laserji(VCSEL) so priljubljeni zaradi ozkega spektra, visoke energijske intenzivnosti, hitrih modulacijskih zmogljivosti in enostavne integracije. Glede na uporabo se za uravnoteženje med absorpcijskimi vrhovi sončnega spektra in kvantno učinkovitostjo senzorja izberejo valovne dolžine 850 nm ali 940 nm.

Oddajna in sprejemna optika

Na oddajni strani preprosta optična leča ali kombinacija kolimatorskih leč in difraktivnih optičnih elementov (DOE) usmeri laserski žarek čez želeno vidno polje. Sprejemna optika, namenjena zbiranju svetlobe znotraj ciljnega vidnega polja, ima koristi od leč z nižjimi F-števili in višjo relativno osvetljenostjo, skupaj z ozkopasovnimi filtri za odpravo motenj zaradi zunanje svetlobe.

Senzorji SPAD in SiPM

Enofotonske lavinske diode (SPAD) in silicijevi fotomultiplikatorji (SiPM) so primarni senzorji v dTOF sistemih. SPAD-i se odlikujejo po svoji sposobnosti odzivanja na posamezne fotone, ki sprožijo močan lavinski tok že z enim samim fotonom, zaradi česar so idealni za visoko natančne meritve. Vendar pa njihova večja velikost slikovnih pik v primerjavi s tradicionalnimi CMOS senzorji omejuje prostorsko ločljivost dTOF sistemov.

CMOS senzor v primerjavi s SPAD senzorjem

Časovno-digitalni pretvornik (TDC)

Vezje TDC pretvarja analogne signale v digitalne signale, predstavljene s časom, in zajame natančen trenutek, ko je vsak fotonski impulz posnet. Ta natančnost je ključna za določanje položaja ciljnega objekta na podlagi histograma posnetih impulzov.

Raziskovanje parametrov delovanja dTOF

Območje in natančnost zaznavanja

Doseg zaznavanja sistema dTOF teoretično sega tako daleč, kot lahko potujejo njegovi svetlobni impulzi in se odbijejo nazaj do senzorja, kjer se jasno ločijo od šuma. Pri potrošniški elektroniki je fokus pogosto v dosegu 5 m, pri čemer se uporabljajo VCSEL-i, medtem ko lahko avtomobilske aplikacije zahtevajo doseg zaznavanja 100 m ali več, kar zahteva različne tehnologije, kot so EEL-i alivlakenski laserji.

kliknite tukaj, če želite izvedeti več o izdelku

Največji nedvoumen doseg

Največji doseg brez dvoumnosti je odvisen od intervala med oddajanimi impulzi in modulacijske frekvence laserja. Na primer, pri modulacijski frekvenci 1 MHz lahko nedvoumen doseg doseže do 150 m.

Natančnost in napaka

Natančnost v dTOF sistemih je sama po sebi omejena s širino impulza laserja, napake pa lahko nastanejo zaradi različnih negotovosti v komponentah, vključno z laserskim gonilnikom, odzivom senzorja SPAD in natančnostjo vezja TDC. Strategije, kot je uporaba referenčnega SPAD-a, lahko pomagajo ublažiti te napake z določitvijo osnovne vrednosti za čas in razdaljo.

Odpornost proti šumu in motnjam

Sistemi dTOF se morajo spopadati s šumom v ozadju, zlasti v okoljih z močno svetlobo. Tehnike, kot je uporaba več slikovnih pik SPAD z različnimi stopnjami slabljenja, lahko pomagajo pri obvladovanju tega izziva. Poleg tega sposobnost dTOF-a, da razlikuje med neposrednimi in večpotnimi odboji, poveča njegovo odpornost proti motnjam.

Prostorska ločljivost in poraba energije

Napredek v tehnologiji senzorjev SPAD, kot je prehod s procesov osvetlitve sprednje strani (FSI) na osvetlitev zadnje strani (BSI), je znatno izboljšal stopnje absorpcije fotonov in učinkovitost senzorjev. Ta napredek v kombinaciji s pulzno naravo sistemov dTOF ima za posledico manjšo 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, so njene prednosti v natančnosti, dosegu in energetski učinkovitosti obetaven kandidat za prihodnje aplikacije na različnih področjih. Ker se tehnologija senzorjev in zasnova elektronskih vezij nenehno razvijata, so sistemi dTOF pripravljeni na širšo uporabo, kar bo spodbudilo 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

Izjava o omejitvi odgovornosti:

S tem izjavljamo, da so nekatere slike, prikazane na naši spletni strani, zbrane z 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 koli uporabljena vsebina krši vaše avtorske pravice, nas prosimo kontaktirajte. Z veseljem bomo sprejeli ustrezne ukrepe, vključno z odstranitvijo slik ali ustrezno navedbo avtorstva, da zagotovimo skladnost z zakoni in predpisi o intelektualni lastnini. Naš cilj je ohraniti platformo, ki je bogata z vsebino, poštena in spoštuje pravice intelektualne lastnine drugih.
Prosimo, kontaktirajte nas na naslednjem e-poštnem naslovu:sales@lumispot.cnZavezujemo se, da bomo po prejemu kakršnega koli obvestila nemudoma ukrepali in zagotavljamo 100-odstotno sodelovanje pri reševanju takšnih težav.