สมัครสมาชิกโซเชียลมีเดียของเราเพื่อรับโพสต์ทันที
เทคโนโลยี Direct Time-of-Flight (dTOF) เป็นนวัตกรรมใหม่ในการวัดระยะเวลาการบินของแสงอย่างแม่นยำ โดยใช้วิธีการนับโฟตอนเดี่ยวแบบสัมพันธ์เวลา (TCSPC) เทคโนโลยีนี้เป็นส่วนสำคัญในการประยุกต์ใช้งานที่หลากหลาย ตั้งแต่การตรวจจับระยะใกล้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค ไปจนถึงระบบ LiDAR ขั้นสูงในยานยนต์ โดยพื้นฐานแล้ว ระบบ dTOF ประกอบด้วยส่วนประกอบสำคัญหลายส่วน ซึ่งแต่ละส่วนมีบทบาทสำคัญในการรับรองการวัดระยะทางที่แม่นยำ
ส่วนประกอบหลักของระบบ dTOF
ไดรเวอร์เลเซอร์และเลเซอร์
ไดรเวอร์เลเซอร์ ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของวงจรส่งสัญญาณ จะสร้างสัญญาณพัลส์ดิจิทัลเพื่อควบคุมการปล่อยของเลเซอร์ผ่านการสลับ MOSFET เลเซอร์โดยเฉพาะเลเซอร์เปล่งแสงพื้นผิวโพรงแนวตั้ง(VCSEL) ได้รับความนิยมเนื่องจากมีสเปกตรัมแคบ ความเข้มพลังงานสูง ความสามารถในการมอดูเลตที่รวดเร็ว และง่ายต่อการผสานรวม ความยาวคลื่น 850 นาโนเมตรหรือ 940 นาโนเมตร จะถูกเลือกขึ้นอยู่กับการใช้งาน เพื่อสร้างสมดุลระหว่างจุดสูงสุดของการดูดกลืนสเปกตรัมแสงอาทิตย์และประสิทธิภาพควอนตัมของเซ็นเซอร์
ออปติกการส่งและรับสัญญาณ
ในด้านส่งสัญญาณ เลนส์ออปติกแบบธรรมดาหรือเลนส์รวมแสงแบบปรับลำแสงและองค์ประกอบแสงแบบกระจายแสง (DOE) จะทำหน้าที่นำลำแสงเลเซอร์ไปยังขอบเขตการมองเห็นที่ต้องการ เลนส์รับแสงซึ่งมุ่งเป้าไปที่การรวบรวมแสงภายในขอบเขตการมองเห็นเป้าหมาย จะได้รับประโยชน์จากเลนส์ที่มีค่า F-number ต่ำและให้ความสว่างสัมพัทธ์สูงกว่า ควบคู่ไปกับฟิลเตอร์แบนด์แคบเพื่อกำจัดสัญญาณรบกวนจากแสงภายนอก
เซ็นเซอร์ SPAD และ SiPM
ไดโอดอะวาแลนช์โฟตอนเดี่ยว (SPAD) และซิลิคอนโฟโตมัลติพลายเออร์ (SiPM) เป็นเซ็นเซอร์หลักในระบบ dTOF SPAD โดดเด่นด้วยความสามารถในการตอบสนองต่อโฟตอนเดี่ยว ทำให้เกิดกระแสอะวาแลนช์ที่รุนแรงด้วยโฟตอนเพียงตัวเดียว ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการวัดที่มีความแม่นยำสูง อย่างไรก็ตาม ขนาดพิกเซลที่ใหญ่กว่าเมื่อเทียบกับเซ็นเซอร์ CMOS ทั่วไป ทำให้ความละเอียดเชิงพื้นที่ของระบบ dTOF มีจำกัด
ตัวแปลงเวลาเป็นดิจิทัล (TDC)
วงจร TDC จะแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นสัญญาณดิจิทัลที่แสดงด้วยเวลา โดยบันทึกช่วงเวลาที่บันทึกพัลส์โฟตอนแต่ละพัลส์ได้อย่างแม่นยำ ความแม่นยำนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการระบุตำแหน่งของวัตถุเป้าหมายโดยอ้างอิงจากฮิสโทแกรมของพัลส์ที่บันทึกไว้
การสำรวจพารามิเตอร์ประสิทธิภาพของ dTOF
ระยะการตรวจจับและความแม่นยำ
ในทางทฤษฎีแล้ว ระยะการตรวจจับของระบบ dTOF จะครอบคลุมได้ไกลสุดเท่าที่พัลส์แสงสามารถเดินทางได้และสะท้อนกลับไปยังเซ็นเซอร์ ซึ่งแยกความแตกต่างจากสัญญาณรบกวนได้อย่างชัดเจน สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค ระยะโฟกัสมักจะอยู่ภายในระยะ 5 เมตร โดยใช้ VCSEL ในขณะที่การใช้งานในยานยนต์อาจต้องใช้ระยะการตรวจจับ 100 เมตรหรือมากกว่า ซึ่งจำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีอื่นๆ เช่น EEL หรือไฟเบอร์เลเซอร์.
คลิกที่นี่เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์
ช่วงสูงสุดที่ชัดเจน
ช่วงสูงสุดที่ปราศจากความกำกวมขึ้นอยู่กับช่วงห่างระหว่างพัลส์ที่ปล่อยออกมาและความถี่การมอดูเลตของเลเซอร์ ตัวอย่างเช่น ด้วยความถี่การมอดูเลต 1MHz ช่วงที่ชัดเจนสามารถสูงถึง 150 เมตร
ความแม่นยำและข้อผิดพลาด
ความแม่นยำในระบบ dTOF ถูกจำกัดโดยความกว้างพัลส์ของเลเซอร์ ในขณะที่ข้อผิดพลาดอาจเกิดขึ้นได้จากความไม่แน่นอนต่างๆ ในส่วนประกอบต่างๆ รวมถึงไดรเวอร์เลเซอร์ การตอบสนองของเซ็นเซอร์ SPAD และความแม่นยำของวงจร TDC กลยุทธ์ต่างๆ เช่น การใช้ SPAD อ้างอิง สามารถช่วยลดข้อผิดพลาดเหล่านี้ได้โดยการกำหนดเส้นฐานสำหรับเวลาและระยะทาง
ความต้านทานต่อเสียงรบกวนและการรบกวน
ระบบ dTOF ต้องรับมือกับสัญญาณรบกวนพื้นหลัง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีแสงจ้า เทคนิคต่างๆ เช่น การใช้พิกเซล SPAD หลายพิกเซลที่มีระดับการลดทอนสัญญาณที่แตกต่างกัน สามารถช่วยจัดการกับความท้าทายนี้ได้ นอกจากนี้ ความสามารถของ dTOF ในการแยกแยะระหว่างการสะท้อนโดยตรงและการสะท้อนหลายเส้นทางยังช่วยเพิ่มความทนทานต่อการรบกวนอีกด้วย
ความละเอียดเชิงพื้นที่และการใช้พลังงาน
ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ SPAD เช่น การเปลี่ยนจากกระบวนการส่องสว่างด้านหน้า (FSI) ไปสู่กระบวนการส่องสว่างด้านหลัง (BSI) ได้ช่วยปรับปรุงอัตราการดูดซับโฟตอนและประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์อย่างมีนัยสำคัญ ความก้าวหน้านี้ เมื่อรวมกับลักษณะการทำงานแบบพัลส์ของระบบ dTOF ส่งผลให้การใช้พลังงานลดลงเมื่อเทียบกับระบบคลื่นต่อเนื่องอย่าง iTOF
อนาคตของเทคโนโลยี dTOF
แม้จะมีอุปสรรคทางเทคนิคและต้นทุนที่สูงที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยี dTOF แต่ข้อได้เปรียบด้านความแม่นยำ ระยะการทำงาน และประสิทธิภาพการใช้พลังงานทำให้เทคโนโลยีนี้เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับการใช้งานในอนาคตในหลากหลายสาขา ในขณะที่เทคโนโลยีเซ็นเซอร์และการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ระบบ dTOF ก็พร้อมสำหรับการใช้งานในวงกว้างมากขึ้น ซึ่งจะผลักดันให้เกิดนวัตกรรมด้านอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค ความปลอดภัยยานยนต์ และอื่นๆ
- จากหน้าเว็บไซต์02.02 TOF系统 第二章 dTOF系统 - 超光 เร็วกว่าแสง (faster-than-light.net)
- โดยผู้แต่ง: เฉา กวง
คำเตือน:
- เราขอประกาศ ณ ที่นี้ว่ารูปภาพบางส่วนที่แสดงบนเว็บไซต์ของเราได้รับการรวบรวมจากอินเทอร์เน็ตและวิกิพีเดีย โดยมีจุดมุ่งหมายเพื่อส่งเสริมการศึกษาและการแบ่งปันข้อมูล เราเคารพในสิทธิในทรัพย์สินทางปัญญาของผู้สร้างทุกท่าน การใช้รูปภาพเหล่านี้ไม่ได้มีวัตถุประสงค์เพื่อแสวงหาผลกำไรเชิงพาณิชย์
- หากคุณเชื่อว่าเนื้อหาใดๆ ที่ใช้ละเมิดลิขสิทธิ์ของคุณ โปรดติดต่อเรา เรายินดีอย่างยิ่งที่จะใช้มาตรการที่เหมาะสม ซึ่งรวมถึงการลบรูปภาพหรือระบุแหล่งที่มาที่ถูกต้อง เพื่อให้มั่นใจว่าเป็นไปตามกฎหมายและข้อบังคับเกี่ยวกับทรัพย์สินทางปัญญา เป้าหมายของเราคือการรักษาแพลตฟอร์มที่มีเนื้อหาครบถ้วน เป็นธรรม และเคารพสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญาของผู้อื่น
- กรุณาติดต่อเราได้ที่อีเมล์ต่อไปนี้:sales@lumispot.cnเรามุ่งมั่นที่จะดำเนินการทันทีเมื่อได้รับการแจ้งเตือนใดๆ และรับประกันความร่วมมือ 100% ในการแก้ไขปัญหาใดๆ ดังกล่าว
เวลาโพสต์: 07 มี.ค. 2567