Nieuws - dTOF-sensor: werkingsprincipe en belangrijkste componenten.

Abonneer u op onze sociale media voor snelle berichten

Direct Time-of-Flight (dTOF)-technologie is een innovatieve methode om de vluchttijd van licht nauwkeurig te meten met behulp van de Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC)-methode. Deze technologie is essentieel voor diverse toepassingen, van nabijheidsdetectie in consumentenelektronica tot geavanceerde LiDAR-systemen in de auto-industrie. dTOF-systemen bestaan in de kern uit verschillende belangrijke componenten, die elk een cruciale rol spelen bij het garanderen van nauwkeurige afstandsmetingen.

De kerncomponenten van dTOF-systemen

Laserdriver en laser

De laserdriver, een cruciaal onderdeel van het zendercircuit, genereert digitale pulssignalen om de emissie van de laser te regelen via MOSFET-schakeling. Lasers, in het bijzonderVerticale holte-oppervlakte-emitterende lasers(VCSEL's) zijn populair vanwege hun smalle spectrum, hoge energie-intensiteit, snelle modulatiemogelijkheden en eenvoudige integratie. Afhankelijk van de toepassing worden golflengten van 850 nm of 940 nm gekozen om een balans te vinden tussen absorptiepieken in het zonnespectrum en de kwantumefficiëntie van de sensor.

Zend- en ontvangstoptica

Aan de transmissiezijde richt een eenvoudige optische lens of een combinatie van collimatorlenzen en diffractieve optische elementen (DOE's) de laserstraal over het gewenste gezichtsveld. De ontvangende optiek, gericht op het verzamelen van licht binnen het doelgezichtsveld, profiteert van lenzen met lagere F-getallen en een hogere relatieve verlichting, naast smalbandfilters om externe lichtinterferentie te elimineren.

SPAD- en SiPM-sensoren

Enkelvoudige-foton-lawinediodes (SPAD's) en siliciumfotomultipliers (SiPM's) zijn de belangrijkste sensoren in dTOF-systemen. SPAD's onderscheiden zich door hun vermogen om te reageren op enkele fotonen, waarbij ze met slechts één foton een sterke lawinestroom opwekken, waardoor ze ideaal zijn voor zeer nauwkeurige metingen. Hun grotere pixelgrootte in vergelijking met traditionele CMOS-sensoren beperkt echter de ruimtelijke resolutie van dTOF-systemen.

Tijd-naar-digitaal-converter (TDC)

Het TDC-circuit vertaalt analoge signalen naar digitale signalen, weergegeven als tijd, en legt het precieze moment vast waarop elke fotonpuls wordt geregistreerd. Deze nauwkeurigheid is cruciaal voor het bepalen van de positie van het doelobject op basis van het histogram van de geregistreerde pulsen.

Verkennen van dTOF-prestatieparameters

Detectiebereik en nauwkeurigheid

Het detectiebereik van een dTOF-systeem strekt zich theoretisch uit tot zover de lichtpulsen zich kunnen verplaatsen en teruggekaatst kunnen worden naar de sensor, waarbij ze duidelijk worden herkend aan ruis. Voor consumentenelektronica ligt de focus vaak binnen een bereik van 5 meter, waarbij gebruik wordt gemaakt van VCSEL's, terwijl automobieltoepassingen detectiebereiken van 100 meter of meer vereisen, waarvoor andere technologieën nodig zijn, zoals EEL's ofvezellasers.

Klik hier om meer te weten te komen over het product

Maximaal ondubbelzinnig bereik

Het maximale bereik zonder ambiguïteit hangt af van de afstand tussen de uitgezonden pulsen en de modulatiefrequentie van de laser. Bij een modulatiefrequentie van 1 MHz kan het ondubbelzinnige bereik bijvoorbeeld oplopen tot 150 m.

Precisie en fout

De precisie van dTOF-systemen wordt inherent beperkt door de pulsbreedte van de laser. Bovendien kunnen fouten ontstaan door verschillende onzekerheden in de componenten, waaronder de laserdriver, de respons van de SPAD-sensor en de nauwkeurigheid van het TDC-circuit. Strategieën zoals het gebruik van een referentie-SPAD kunnen deze fouten helpen beperken door een basislijn voor timing en afstand vast te stellen.

Ruis- en interferentieweerstand

dTOF-systemen hebben te maken met achtergrondruis, met name in omgevingen met sterk licht. Technieken zoals het gebruik van meerdere SPAD-pixels met verschillende dempingsniveaus kunnen helpen bij het beheersen van deze uitdaging. Bovendien verbetert het vermogen van dTOF om onderscheid te maken tussen directe en multipath-reflecties de robuustheid tegen interferentie.

Ruimtelijke resolutie en stroomverbruik

Vooruitgang in SPAD-sensortechnologie, zoals de overgang van front-side illumination (FSI) naar back-side illumination (BSI), heeft de fotonabsorptiesnelheid en sensorefficiëntie aanzienlijk verbeterd. Deze vooruitgang, gecombineerd met de gepulseerde aard van dTOF-systemen, resulteert in een lager energieverbruik in vergelijking met continue-golfsystemen zoals iTOF.

De toekomst van dTOF-technologie

Ondanks de hoge technische barrières en kosten die gepaard gaan met dTOF-technologie, maken de voordelen ervan op het gebied van nauwkeurigheid, bereik en energie-efficiëntie het een veelbelovende kandidaat voor toekomstige toepassingen in diverse sectoren. Naarmate sensortechnologie en het ontwerp van elektronische schakelingen zich verder ontwikkelen, staan dTOF-systemen klaar voor bredere toepassing, wat innovaties in consumentenelektronica, autoveiligheid en meer stimuleert.

Vanaf de webpagina02.02 TOF系统第二章 dTOF系统 - 超光 Sneller dan licht (faster-than-light.net)
door de auteur: Chao Guang

Vrijwaring:

Wij verklaren hierbij dat sommige afbeeldingen op onze website afkomstig zijn van internet en Wikipedia, met als doel educatie en informatie-uitwisseling te bevorderen. Wij respecteren de intellectuele eigendomsrechten van alle makers. Het gebruik van deze afbeeldingen is niet bedoeld voor commercieel gewin.
Als u van mening bent dat de gebruikte content uw auteursrecht schendt, neem dan contact met ons op. We nemen graag passende maatregelen, zoals het verwijderen van afbeeldingen of het verstrekken van correcte bronvermelding, om te voldoen aan de wet- en regelgeving inzake intellectueel eigendom. Ons doel is om een platform te onderhouden dat rijk is aan content, eerlijk is en de intellectuele eigendomsrechten van anderen respecteert.
Neem contact met ons op via het volgende e-mailadres:sales@lumispot.cnWij verbinden ons ertoe om onmiddellijk actie te ondernemen na ontvangst van een melding en garanderen 100% medewerking bij het oplossen van dergelijke problemen.