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A tecnulugia Direct Time-of-Flight (dTOF) hè un approcciu innovativu per misurà precisamente u tempu di volu di a luce, utilizendu u metudu Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC). Sta tecnulugia hè integrale à una varietà di applicazioni, da a sensazione di prossimità in l'elettronica di u cunsumu à i sistemi LiDAR avanzati in l'applicazioni automobilistiche. In u so core, i sistemi dTOF sò custituiti da parechji cumpunenti chjave, ognunu ghjucanu un rolu cruciale per assicurà e misurazioni precise di distanza.
I cumpunenti core di i sistemi dTOF
Laser Driver è Laser
U driver laser, una parte pivotale di u circuitu di trasmettitore, genera segnali di impulsu digitale per cuntrullà l'emissione di u laser via a commutazione MOSFET. I laser, in particulareLaser à emissione di superfici à cavità verticale(VCSEL), sò favuriti per u so spettru strettu, alta intensità energetica, capacità di modulazione veloce è facilità d'integrazione. Sicondu l'applicazione, lunghezze d'onda di 850nm o 940nm sò scelti per equilibriu trà i picchi di assorbimentu di u spettru solare è l'efficienza quantum di u sensoru.
Ottica di trasmissione è ricezione
Da u latu di trasmissione, una lente ottica simplice o una cumminazione di lenti collimanti è Elementi ottici diffrattivi (DOE) dirige u fasciu laser à traversu u campu di vista desideratu. L'ottica di ricezione, destinata à cullà a luce in u campu di vista di destinazione, benefiziu di lenti cù numeri F più bassi è illuminazione relativa più alta, à fiancu di filtri di banda stretta per eliminà l'interferenza di luce estranea.
Sensori SPAD è SiPM
I diodi di avalanche à fotoni unicu (SPAD) è i fotomultiplicatori di siliciu (SiPM) sò i sensori primari in i sistemi dTOF. I SPAD sò distinti per a so capacità di risponde à i fotoni singuli, inducendu una forte corrente di valanga cù un solu fotonu, facendu ideali per misure d'alta precisione. Tuttavia, a so dimensione di pixel più grande paragunata à i sensori CMOS tradiziunali limita a risoluzione spaziale di i sistemi dTOF.
Convertitore di tempu à digitale (TDC)
U circuitu TDC traduce i signali analogichi in signali digitale rapprisentati da u tempu, catturà u mumentu precisu chì ogni impulsu di fotoni hè registratu. Questa precisione hè cruciale per determinà a pusizione di l'ughjettu di destinazione basatu annantu à l'histogramma di impulsi registrati.
Esplora i parametri di prestazione dTOF
Gamma di rilevazione è precisione
A gamma di rilevazione di un sistema dTOF si estende teoricamente finu à chì i so impulsi luminosi ponu viaghjà è esse riflessi à u sensoru, identificatu distintamente da u rumore. Per l'elettronica di u cunsumu, u focusu hè spessu in un intervallu di 5 m, utilizendu VCSEL, mentre chì l'applicazioni automobilistiche ponu esse bisognu di intervalli di rilevazione di 100 m o più, chì necessitanu diverse tecnulugia cum'è EEL olaser di fibra.
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Gamma massima senza ambiguità
A gamma massima senza ambiguità dipende da l'intervallu trà impulsi emessi è a frequenza di modulazione di u laser. Per esempiu, cù una frequenza di modulazione di 1MHz, a gamma senza ambiguità pò ghjunghje sin'à 150m.
Precisione è Errore
A precisione in i sistemi dTOF hè intrinsecamente limitata da a larghezza di l'impulsu di u laser, mentre chì l'errori ponu nasce da diverse incertezze in i cumpunenti, cumpresu u driver laser, a risposta di u sensor SPAD è a precisione di u circuitu TDC. Strategie cum'è l'impiegazione di un SPAD di riferimentu ponu aiutà à mitigà questi errori stabilendu una linea di basa per u timing è a distanza.
Resistenza à u rumore è à l'interferenza
I sistemi dTOF anu da cuntrullà cù u rumore di fondo, in particulare in ambienti luminosi forti. Tecniche cum'è l'usu di più pixel SPAD cù diversi livelli di attenuazione ponu aiutà à gestisce sta sfida. Inoltre, a capacità di dTOF di distingue trà riflessioni diretti è multipath aumenta a so robustezza contr'à l'interferenza.
Risoluzione spaziale è cunsumu di energia
L'avanzamenti in a tecnulugia di sensori SPAD, cum'è a transizione da l'illuminazione frontale (FSI) à i prucessi di illuminazione posteriore (BSI), anu migliuratu significativamente i tassi di assorbimentu di fotoni è l'efficienza di u sensoru. Stu prugressu, cumminatu cù a natura pulsata di i sistemi dTOF, si traduce in un cunsumu di energia più bassu cumparatu cù i sistemi d'onda cuntinuu cum'è iTOF.
U futuru di a tecnulugia dTOF
Malgradu l'alte barriere tecniche è i costi associati à a tecnulugia dTOF, i so vantaghji in precisione, gamma è efficienza energetica facenu un candidatu promettente per applicazioni future in diversi campi. Siccomu a tecnulugia di sensori è u disignu di i circuiti elettronichi cuntinueghjanu à evoluzione, i sistemi dTOF sò pronti per una adopzione più larga, guidà l'innuvazioni in l'elettronica di u cunsumu, a sicurità di l'automobile è oltre.
- Da a pagina web02.02 TOF系统 第二章 dTOF系统 - 超光 Faster than light (faster-than-light.net)
- da l'autore: Chao Guang
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Tempu di Postu: Mar-07-2024