สมัครรับข่าวสารจากโซเชียลมีเดียของเรา
เทคโนโลยี Direct Time-of-Flight (dTOF) เป็นแนวทางใหม่ในการวัดระยะเวลาการบินของแสงอย่างแม่นยำ โดยใช้หลักการนับโฟตอนเดี่ยวแบบสัมพันธ์เวลา (TCSPC) เทคโนโลยีนี้เป็นส่วนสำคัญของแอปพลิเคชันต่างๆ ตั้งแต่การตรวจจับระยะใกล้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคไปจนถึงระบบ LiDAR ขั้นสูงในแอปพลิเคชันยานยนต์ โดยพื้นฐานแล้ว ระบบ dTOF ประกอบด้วยส่วนประกอบสำคัญหลายส่วน โดยแต่ละส่วนมีบทบาทสำคัญในการรับรองการวัดระยะทางที่แม่นยำ
ส่วนประกอบหลักของระบบ dTOF
เลเซอร์ไดร์เวอร์และเลเซอร์
ไดรเวอร์เลเซอร์ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของวงจรเครื่องส่งสัญญาณจะสร้างสัญญาณพัลส์ดิจิทัลเพื่อควบคุมการปล่อยเลเซอร์ผ่านการสลับ MOSFET เลเซอร์โดยเฉพาะเลเซอร์ปล่อยแสงพื้นผิวโพรงแนวตั้ง(VCSEL) ได้รับความนิยมเนื่องจากมีสเปกตรัมที่แคบ ความเข้มข้นของพลังงานสูง ความสามารถในการปรับเปลี่ยนอย่างรวดเร็ว และง่ายต่อการผสานรวม ขึ้นอยู่กับการใช้งาน ความยาวคลื่น 850 นาโนเมตรหรือ 940 นาโนเมตรจะถูกเลือกเพื่อสร้างสมดุลระหว่างจุดสูงสุดของการดูดซับสเปกตรัมแสงอาทิตย์และประสิทธิภาพควอนตัมของเซ็นเซอร์
การส่งและการรับสัญญาณออปติก
ในด้านการส่งแสง เลนส์ออปติกธรรมดาหรือการรวมกันของเลนส์ปรับลำแสงและองค์ประกอบออปติกแบบเลี้ยวเบนแสง (DOE) จะทำหน้าที่ส่งลำแสงเลเซอร์ไปตามระยะการมองเห็นที่ต้องการ เลนส์รับแสงซึ่งมุ่งเป้าไปที่การรวบรวมแสงภายในระยะการมองเห็นเป้าหมายจะได้รับประโยชน์จากเลนส์ที่มีค่า F-number ต่ำกว่าและการส่องสว่างสัมพัทธ์สูงกว่า ควบคู่ไปกับฟิลเตอร์แบนด์แคบเพื่อกำจัดการรบกวนจากแสงภายนอก
เซ็นเซอร์ SPAD และ SiPM
ไดโอดอะวาแลนช์โฟตอนเดี่ยว (SPAD) และโฟโตมัลติพลายเออร์ซิลิคอน (SiPM) เป็นเซนเซอร์หลักในระบบ dTOF โดย SPAD โดดเด่นด้วยความสามารถในการตอบสนองต่อโฟตอนเดี่ยว โดยกระตุ้นกระแสอะวาแลนช์ที่รุนแรงด้วยโฟตอนเพียงตัวเดียว ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการวัดที่มีความแม่นยำสูง อย่างไรก็ตาม ขนาดพิกเซลที่ใหญ่กว่าเมื่อเทียบกับเซนเซอร์ CMOS ทั่วไปทำให้ความละเอียดเชิงพื้นที่ของระบบ dTOF มีจำกัด
ตัวแปลงเวลาเป็นดิจิตอล (TDC)
วงจร TDC จะแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นสัญญาณดิจิทัลที่แสดงด้วยเวลา โดยจะบันทึกช่วงเวลาที่แม่นยำของพัลส์โฟตอนแต่ละพัลส์ ความแม่นยำนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการกำหนดตำแหน่งของวัตถุเป้าหมายโดยอิงจากฮิสโทแกรมของพัลส์ที่บันทึกไว้
การสำรวจพารามิเตอร์ประสิทธิภาพของ dTOF
ระยะการตรวจจับและความแม่นยำ
ในทางทฤษฎีแล้ว ระยะการตรวจจับของระบบ dTOF จะขยายออกไปได้ไกลเท่าที่พัลส์แสงสามารถเดินทางได้และสะท้อนกลับมายังเซ็นเซอร์ ซึ่งจะระบุได้อย่างชัดเจนจากสัญญาณรบกวน สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค โฟกัสมักจะอยู่ภายในระยะ 5 เมตร โดยใช้ VCSEL ในขณะที่การใช้งานในยานยนต์อาจต้องใช้ระยะการตรวจจับ 100 เมตรขึ้นไป ซึ่งจำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกัน เช่น EEL หรือไฟเบอร์เลเซอร์.
คลิกที่นี่เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์
ช่วงสูงสุดที่ชัดเจน
ระยะสูงสุดที่ไม่มีการคลุมเครือขึ้นอยู่กับช่วงระหว่างพัลส์ที่ปล่อยออกมาและความถี่การมอดูเลตของเลเซอร์ ตัวอย่างเช่น ด้วยความถี่การมอดูเลต 1MHz ระยะที่ชัดเจนสามารถไปถึง 150 เมตรได้
ความแม่นยำและข้อผิดพลาด
ความแม่นยำในระบบ dTOF ถูกจำกัดโดยความกว้างพัลส์ของเลเซอร์โดยเนื้อแท้ ในขณะที่ข้อผิดพลาดอาจเกิดขึ้นจากความไม่แน่นอนต่างๆ ในส่วนประกอบต่างๆ รวมถึงไดรเวอร์เลเซอร์ การตอบสนองของเซนเซอร์ SPAD และความแม่นยำของวงจร TDC กลยุทธ์ต่างๆ เช่น การใช้ SPAD อ้างอิงสามารถช่วยลดข้อผิดพลาดเหล่านี้ได้โดยการกำหนดค่าพื้นฐานสำหรับเวลาและระยะทาง
ความต้านทานต่อเสียงรบกวนและการรบกวน
ระบบ dTOF ต้องรับมือกับสัญญาณรบกวนพื้นหลัง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีแสงจ้า เทคนิคต่างๆ เช่น การใช้พิกเซล SPAD หลายพิกเซลที่มีระดับการลดทอนสัญญาณต่างกัน สามารถช่วยจัดการกับความท้าทายนี้ได้ นอกจากนี้ ความสามารถของ dTOF ที่จะแยกแยะระหว่างการสะท้อนแบบตรงและแบบหลายเส้นทางยังช่วยเพิ่มความทนทานต่อการรบกวนอีกด้วย
ความละเอียดเชิงพื้นที่และการใช้พลังงาน
ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ SPAD เช่น การเปลี่ยนจากกระบวนการส่องสว่างด้านหน้า (FSI) ไปสู่การส่องสว่างด้านหลัง (BSI) ช่วยปรับปรุงอัตราการดูดซับโฟตอนและประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์ได้อย่างมาก ความก้าวหน้านี้เมื่อรวมกับลักษณะการทำงานแบบพัลส์ของระบบ dTOF ส่งผลให้ใช้พลังงานน้อยลงเมื่อเทียบกับระบบคลื่นต่อเนื่อง เช่น iTOF
อนาคตของเทคโนโลยี dTOF
แม้จะมีอุปสรรคทางเทคนิคและต้นทุนสูงที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยี dTOF แต่ข้อได้เปรียบในด้านความแม่นยำ ระยะทาง และประสิทธิภาพการใช้พลังงานทำให้เทคโนโลยีนี้เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับการใช้งานในอนาคตในสาขาต่างๆ ในขณะที่เทคโนโลยีเซ็นเซอร์และการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ยังคงพัฒนาต่อไป ระบบ dTOF ก็พร้อมสำหรับการนำไปใช้งานในวงกว้างมากขึ้น ซึ่งจะผลักดันให้เกิดนวัตกรรมใหม่ๆ ในด้านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค ความปลอดภัยของยานยนต์ และอื่นๆ
- จากหน้าเว็บไซต์02.02 TOF系统 第二章 dTOF系统 - 超光 เร็วกว่าแสง (faster-than-light.net)
- โดยผู้แต่ง : เฉา กวง
ข้อสงวนสิทธิ์:
- เราขอประกาศว่ารูปภาพบางส่วนที่แสดงบนเว็บไซต์ของเราได้รับการรวบรวมจากอินเทอร์เน็ตและวิกิพีเดีย โดยมีจุดมุ่งหมายเพื่อส่งเสริมการศึกษาและการแบ่งปันข้อมูล เราเคารพสิทธิในทรัพย์สินทางปัญญาของผู้สร้างทั้งหมด การใช้รูปภาพเหล่านี้ไม่ได้มีวัตถุประสงค์เพื่อแสวงหากำไรทางการค้า
- หากคุณเชื่อว่าเนื้อหาใด ๆ ที่ใช้ละเมิดลิขสิทธิ์ของคุณ โปรดติดต่อเรา เราเต็มใจอย่างยิ่งที่จะใช้มาตรการที่เหมาะสม รวมถึงการลบรูปภาพหรือระบุแหล่งที่มาที่ถูกต้อง เพื่อให้เป็นไปตามกฎหมายและข้อบังคับเกี่ยวกับทรัพย์สินทางปัญญา เป้าหมายของเราคือการรักษาแพลตฟอร์มที่มีเนื้อหามากมาย ยุติธรรม และเคารพสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญาของผู้อื่น
- กรุณาติดต่อเราได้ที่อีเมล์ต่อไปนี้:sales@lumispot.cnเรามุ่งมั่นที่จะดำเนินการทันทีเมื่อได้รับการแจ้งเตือนใดๆ และรับประกันความร่วมมือ 100% ในการแก้ไขปัญหาใดๆ ดังกล่าว
เวลาโพสต์ : 07 มี.ค. 2567