Nieuws - dTOF-sensor: werkingsprincipe en belangrijkste componenten.

Volg ons op sociale media voor snelle updates.

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

De kerncomponenten van dTOF-systemen

Laserstuurprogramma en laser

De laserstuurinrichting, een cruciaal onderdeel van het zendercircuit, genereert digitale pulssignalen om de laseremissie te regelen via MOSFET-schakeling. Lasers, met nameVerticale holte-oppervlakte-emitterende lasers(VCSELs) worden geprefereerd 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 de absorptiepieken van het zonnespectrum en de kwantumefficiëntie van de sensor.

Zend- en ontvangstoptiek

Aan de zendzijde richt een eenvoudige optische lens, of een combinatie van collimatielenzen en diffractieve optische elementen (DOE's), de laserstraal over het gewenste gezichtsveld. De ontvangende optiek, die is ontworpen om licht binnen het beoogde gezichtsveld op te vangen, profiteert van lenzen met lagere F-waarden en een hogere relatieve belichting, in combinatie met smalbandfilters om storende lichtinterferentie te elimineren.

SPAD- en SiPM-sensoren

Single-photon avalanche diodes (SPAD's) en siliciumfotomultipliers (SiPM's) zijn de belangrijkste sensoren in dTOF-systemen. SPAD's onderscheiden zich door hun vermogen om te reageren op individuele 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-omzetter (TDC)

Het TDC-circuit zet analoge signalen om in digitale signalen die de tijd weergeven, waardoor het exacte moment waarop elke fotonpuls wordt geregistreerd, wordt vastgelegd. Deze nauwkeurigheid is cruciaal voor het bepalen van de positie van het doelobject op basis van het histogram van de geregistreerde pulsen.

Onderzoek naar de prestatieparameters van dTOF

Detectiebereik en nauwkeurigheid

Het detectiebereik van een dTOF-systeem reikt theoretisch zo ver als de lichtpulsen kunnen reizen en teruggekaatst kunnen worden naar de sensor, waar ze duidelijk van ruis worden onderscheiden. Voor consumentenelektronica ligt de focus vaak op een bereik van 5 meter, waarbij VCSELs worden gebruikt, terwijl automobieltoepassingen detectiebereiken van 100 meter of meer vereisen, wat andere technologieën zoals EELs ofvezellasers.

Klik hier voor meer informatie over het product.

Maximale ondubbelzinnige afstand

Het maximale bereik zonder ambiguïteit hangt af van het interval tussen de uitgezonden pulsen en de modulatiefrequentie van de laser. Bijvoorbeeld, met een modulatiefrequentie van 1 MHz kan het bereik zonder ambiguïteit oplopen tot 150 meter.

Nauwkeurigheid en foutmarge

De precisie van dTOF-systemen wordt inherent beperkt door de pulsbreedte van de laser, terwijl fouten kunnen ontstaan door diverse 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 verminderen door een basislijn voor timing en afstand vast te stellen.

Ruis- en interferentiebestendigheid

dTOF-systemen moeten rekening houden met achtergrondruis, met name in omgevingen met veel licht. Technieken zoals het gebruik van meerdere SPAD-pixels met verschillende dempingsniveaus kunnen helpen dit probleem aan te pakken. Bovendien verbetert het vermogen van dTOF om onderscheid te maken tussen directe en meervoudige reflecties de robuustheid tegen interferentie.

Ruimtelijke resolutie en energieverbruik

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

De toekomst van dTOF-technologie

Ondanks de hoge technische drempels en kosten die verbonden zijn aan dTOF-technologie, maken de voordelen op het gebied van nauwkeurigheid, bereik en energie-efficiëntie het een veelbelovende kandidaat voor toekomstige toepassingen in uiteenlopende sectoren. Naarmate sensortechnologie en het ontwerp van elektronische circuits zich verder ontwikkelen, zullen dTOF-systemen naar verwachting breder worden toegepast, wat innovaties zal stimuleren in consumentenelektronica, autoveiligheid en daarbuiten.

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

Vrijwaring:

Wij verklaren hierbij dat een deel van de afbeeldingen op onze website afkomstig is van internet en Wikipedia, met als doel het bevorderen van educatie en het delen van informatie. 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 inhoud uw auteursrecht schendt, neem dan contact met ons op. We zijn graag bereid passende maatregelen te nemen, zoals het verwijderen van afbeeldingen of het correct vermelden van de bron, om te zorgen dat de wet- en regelgeving inzake intellectueel eigendom wordt nageleefd. Ons doel is een platform te bieden dat rijk is aan inhoud, eerlijk is en de intellectuele eigendomsrechten van anderen respecteert.
U kunt contact met ons opnemen via het volgende e-mailadres:sales@lumispot.cnWij verbinden ons ertoe onmiddellijk actie te ondernemen na ontvangst van een melding en garanderen 100% medewerking bij het oplossen van dergelijke problemen.