Đăng ký phương tiện truyền thông xã hội của chúng tôi để đăng bài nhanh chóng
Công nghệ Direct Time-of-Flight (dTOF) là một phương pháp tiếp cận sáng tạo để đo chính xác thời gian bay của ánh sáng, sử dụng phương pháp Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC). Công nghệ này là một phần không thể thiếu của nhiều ứng dụng, từ cảm biến tiệm cận trong thiết bị điện tử tiêu dùng đến hệ thống LiDAR tiên tiến trong các ứng dụng ô tô. Về bản chất, hệ thống dTOF bao gồm một số thành phần chính, mỗi thành phần đóng 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
Bộ điều khiển laser, một bộ phận quan trọng của mạch phát, tạo ra các tín hiệu xung kỹ thuật số để kiểm soát phát xạ của laser thông qua chuyển mạch MOSFET. Laser, đặc biệt làLaser phát xạ bề mặt khoang thẳng đứng(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 các đỉnh hấp thụ 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 của các thấu kính hội tụ và các thành phần quang học nhiễu xạ (DOE) sẽ hướng chùm tia laser qua trường nhìn mong muốn. Các thấu kính 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 rọi tương đối cao hơn, cùng với các bộ lọc băng hẹp để loại bỏ nhiễu ánh sáng bên ngoài.
Cảm biến SPAD và SiPM
Điốt tuyết lở photon đơn (SPAD) và bộ nhân quang silicon (SiPM) là các cảm biến chính trong hệ thống dTOF. SPAD được phân biệt bởi khả năng phản ứng với các photon đơn, kích hoạt dòng 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 điểm ảnh lớn hơn của chúng so với các cảm biến CMOS truyền thống hạn chế độ phân giải không gian của hệ thống dTOF.
Bộ chuyển đổi thời gian sang số (TDC)
Mạch TDC chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số được biểu diễn theo thời gian, ghi lại chính xác thời điểm mỗi xung photon được ghi lại. Độ chính xác này rất quan trọng để xác định vị trí của vật thể mục tiêu dựa trên biểu đồ xung được ghi lại.
Khám phá các thông số hiệu suất dTOF
Phạm vi phát hiện và độ chính xác
Phạm vi phát hiện của hệ thống dTOF về mặt lý thuyết mở rộng xa đến mức các xung ánh sáng của nó có thể truyền đi và được phản xạ trở lại cảm biến, được xác định rõ ràng từ tiếng ồn. 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 là 100m trở lên, đòi hỏi các công nghệ khác nhau như EEL hoặclaser sợi quang.
nhấp vào đây để tìm hiểu thêm về sản phẩm
Phạm vi không mơ hồ tối đa
Phạm vi tối đa không mơ hồ phụ thuộc vào khoảng cách giữa các xung phát ra và tần số điều chế của laser. Ví dụ, với tần số điều chế là 1MHz, phạm vi không mơ hồ 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 laser, trong khi lỗi có thể phát sinh từ nhiều yếu tố không chắc chắn trong các thành phần, bao gồm trình điều khiển laser, phản hồi cảm biến SPAD và độ chính xác của mạch TDC. Các chiến lược như sử dụng SPAD tham chiếu có thể giúp giảm thiểu các lỗi này bằng cách thiết lập đường cơ sở cho thời gian và khoảng cách.
Chống nhiễu 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 điểm ảnh SPAD với các mức 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.
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 chiếu sáng mặt trước (FSI) sang chiếu sáng mặt sau (BSI), đã cải thiện đáng kể tốc độ hấp thụ photon và hiệu suất cảm biến. Tiến bộ này, kết hợp với bản 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
Mặc dù có những rào cản kỹ thuật và chi phí cao liên quan đến công nghệ dTOF, nhưng những lợi thế về độ chính xác, phạm vi và hiệu quả năng lượng của nó khiến nó trở thành ứng cử viên đầy hứa hẹn 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, các hệ thống dTOF đã sẵn sàng để áp dụng rộng rãi hơn, thúc đẩy các cải tiến trong thiết bị 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 Guang
Tuyên bố miễn trừ 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 những người sáng tạo. Việc sử dụng những hình ảnh này không nhằm mục đích lợi nhuận thương mại.
- Nếu bạn tin rằng bất kỳ nội dung nào được sử dụng 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 có nội dung phong phú, 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 sẽ hành động ngay khi nhận được bất kỳ thông báo nào và đảm bảo hợp tác 100% để giải quyết mọi vấn đề như vậy.
Thời gian đăng: 07-03-2024