Đăng ký phương tiện truyền thông xã hội của chúng tôi để đăng bài nhanh chóng
Công nghệ Thời gian bay trực tiếp (dTOF) là một phương pháp đổi mới để đo chính xác thời gian bay của ánh sáng, sử dụng phương pháp Đếm photon đơn tương quan thời gian (TCSPC). Công nghệ này không thể thiếu trong nhiều ứng dụng, từ cảm biến tiệm cận trong thiết bị điện tử tiêu dùng đến hệ thống LiDAR tiên tiến trong ứng dụng ô tô. Về cốt lõi, hệ thống dTOF bao gồm một số thành phần chính, mỗi thành phần đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo các phép đo khoảng cách chính xác.
Các thành phần cốt lõi của hệ thống dTOF
Trình điều khiển Laser và Laser
Trình điều khiển laser, một phần quan trọng của mạch phát, tạo ra các tín hiệu xung kỹ thuật số để kiểm soát sự phát xạ của laser thông qua chuyển mạch MOSFET. Laser, đặc biệt làLaser phát ra bề mặt khoang dọc(VCSEL), được ưa chuộng vì phổ hẹp, cường độ năng lượng cao, khả năng điều chế nhanh và dễ tích hợp. Tùy thuộc vào ứng dụng, bước sóng 850nm hoặc 940nm được chọn để cân bằng giữa đỉnh hấp thụ quang phổ mặt trời và hiệu suất lượng tử của cảm biến.
Truyền và nhận quang học
Về phía truyền, một thấu kính quang học đơn giản hoặc sự kết hợp giữa thấu kính chuẩn trực và Bộ phận quang học nhiễu xạ (DOE) hướng chùm tia laser qua trường nhìn mong muốn. Hệ thống quang học thu, nhằm mục đích thu thập ánh sáng trong trường nhìn mục tiêu, được hưởng lợi từ các thấu kính có số F thấp hơn và độ chiếu sáng tương đối cao hơn, cùng với các bộ lọc băng hẹp để loại bỏ nhiễu ánh sáng không liên quan.
Cảm biến SPAD và SiPM
Điốt tuyết lở đơn photon (SPAD) và bộ nhân quang Silicon (SiPM) là những cảm biến chính trong hệ thống dTOF. SPAD nổi bật nhờ khả năng phản ứng với các photon đơn lẻ, kích hoạt dòng điện tuyết lở mạnh chỉ với một photon, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các phép đo có độ chính xác cao. Tuy nhiên, kích thước pixel lớn hơn của chúng so với cảm biến CMOS truyền thống sẽ hạn chế độ phân giải không gian của hệ thống dTOF.
Bộ chuyển đổi thời gian sang số (TDC)
Mạch TDC chuyển tín hiệu tương tự thành tín hiệu số được biểu thị bằng thời gian, ghi lại thời điểm chính xác mà mỗi xung photon được ghi lại. Độ chính xác này rất quan trọng để xác định vị trí của đối tượng mục tiêu dựa trên biểu đồ của các xung được ghi lại.
Khám phá các thông số hiệu suất dTOF
Phạm vi phát hiện và độ chính xác
Về mặt lý thuyết, phạm vi phát hiện của hệ thống dTOF mở rộng đến mức các xung ánh sáng của nó có thể truyền đi và phản xạ trở lại cảm biến, được xác định rõ ràng khỏi nhiễu. Đối với thiết bị điện tử tiêu dùng, tiêu điểm thường nằm trong phạm vi 5m, sử dụng VCSEL, trong khi các ứng dụng ô tô có thể yêu cầu phạm vi phát hiện từ 100m trở lên, đòi hỏi các công nghệ khác nhau như EEL hoặclaser sợi quang.
bấm vào đây để tìm hiểu thêm về sản phẩm
Phạm vi rõ ràng tối đa
Phạm vi tối đa không có sự mơ hồ phụ thuộc vào khoảng thời gian giữa các xung phát ra và tần số điều chế của tia laser. Ví dụ: với tần số điều chế là 1 MHz, phạm vi rõ ràng có thể đạt tới 150m.
Độ chính xác và lỗi
Độ chính xác trong hệ thống dTOF vốn bị giới hạn bởi độ rộng xung của tia laser, trong khi lỗi có thể phát sinh do sự không chắc chắn khác nhau trong các thành phần, bao gồm trình điều khiển laser, phản hồi của cảm biến SPAD và độ chính xác của mạch TDC. Các chiến lược như sử dụng SPAD tham chiếu có thể giúp giảm thiểu những lỗi này bằng cách thiết lập đường cơ sở về thời gian và khoảng cách.
Chống ồn và nhiễu
Hệ thống dTOF phải đối mặt với nhiễu nền, đặc biệt là trong môi trường ánh sáng mạnh. Các kỹ thuật như sử dụng nhiều pixel SPAD với mức độ suy giảm khác nhau có thể giúp giải quyết thách thức này. Ngoài ra, khả năng phân biệt giữa phản xạ trực tiếp và phản xạ đa đường của dTOF giúp tăng cường khả năng chống nhiễu mạnh mẽ của nó.
Độ phân giải không gian và mức tiêu thụ điện năng
Những tiến bộ trong công nghệ cảm biến SPAD, chẳng hạn như quá trình chuyển đổi từ quy trình chiếu sáng mặt trước (FSI) sang quy trình chiếu sáng mặt sau (BSI), đã cải thiện đáng kể tốc độ hấp thụ photon và hiệu suất của cảm biến. Tiến trình này, kết hợp với tính chất xung của hệ thống dTOF, dẫn đến mức tiêu thụ điện năng thấp hơn so với các hệ thống sóng liên tục như iTOF.
Tương lai của công nghệ dTOF
Bất chấp các rào cản kỹ thuật cao và chi phí liên quan đến công nghệ dTOF, ưu điểm của nó về độ chính xác, phạm vi hoạt động và hiệu quả sử dụng năng lượng khiến nó trở thành ứng cử viên đầy triển vọng cho các ứng dụng trong tương lai trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Khi công nghệ cảm biến và thiết kế mạch điện tử tiếp tục phát triển, hệ thống dTOF sẵn sàng được áp dụng rộng rãi hơn, thúc đẩy đổi mới trong lĩnh vực điện tử tiêu dùng, an toàn ô tô và hơn thế nữa.
- Từ trang web02.02 TOF系统 第二章 dTOF系统 - 超光 Nhanh hơn ánh sáng (faster-than-light.net)
- của tác giả: Chao Quang
Tuyên bố từ chối trách nhiệm:
- Chúng tôi xin tuyên bố rằng một số hình ảnh hiển thị trên trang web của chúng tôi được thu thập từ Internet và Wikipedia, với mục đích thúc đẩy giáo dục và chia sẻ thông tin. Chúng tôi tôn trọng quyền sở hữu trí tuệ của tất cả người sáng tạo. Việc sử dụng những hình ảnh này không nhằm mục đích thu lợi thương mại.
- Nếu bạn cho rằng bất kỳ nội dung nào được sử dụng đều vi phạm bản quyền của bạn, vui lòng liên hệ với chúng tôi. Chúng tôi rất sẵn lòng thực hiện các biện pháp thích hợp, bao gồm xóa hình ảnh hoặc cung cấp thông tin ghi nhận phù hợp, để đảm bảo tuân thủ luật và quy định về sở hữu trí tuệ. Mục tiêu của chúng tôi là duy trì một nền tảng giàu nội dung, công bằng và tôn trọng quyền sở hữu trí tuệ của người khác.
- Vui lòng liên hệ với chúng tôi theo địa chỉ email sau:sales@lumispot.cn. Chúng tôi cam kết thực hiện hành động ngay lập tức khi nhận được bất kỳ thông báo nào và đảm bảo hợp tác 100% trong việc giải quyết mọi vấn đề như vậy.
Thời gian đăng: Mar-07-2024