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직접 비행 시간 (DTOF) 기술은 시간 상관 관계 단일 광자 계수 (TCSPC) 방법을 사용하여 빛의 비행 시간을 정확하게 측정하는 혁신적인 접근법입니다. 이 기술은 소비자 전자 제품의 근접 감지에서 자동차 응용 프로그램의 고급 리다 시스템에 이르기까지 다양한 응용 프로그램에 필수적입니다. DTOF 시스템은 핵심으로 여러 주요 구성 요소로 구성되며 각각 정확한 거리 측정을 보장하는 데 중요한 역할을합니다.
DTOF 시스템의 핵심 구성 요소
레이저 드라이버 및 레이저
송신기 회로의 중추적 인 부분 인 레이저 드라이버는 MOSFET 스위칭을 통해 레이저의 방출을 제어하기 위해 디지털 펄스 신호를 생성합니다. 특히 레이저수직 공동 표면 방출 레이저(VCSELS)는 좁은 스펙트럼, 고 에너지 강도, 빠른 변조 기능 및 통합 용이성에 선호됩니다. 적용에 따라 850nm 또는 940nm의 파장을 선택하여 태양 스펙트럼 흡수 피크와 센서 양자 효율 사이의 균형을 유지합니다.
광학 전송 및 수신
전송 측면에서, 간단한 광학 렌즈 또는 시준 렌즈 및 회절 광학 요소 (DO)의 조합은 원하는 시야를 가로 질러 레이저 빔을 지시합니다. 대상 시야 내에서 빛을 모으기위한 수신 광학은 좁은 대역 필터와 함께 F- 햄버가 낮고 상대적 조명이 높을 수있는 렌즈로부터 이점을 유지하여 외부 광 간섭을 제거합니다.
스파드 및 SIPM 센서
SPAD (Single-Photon Avalanche Diodes) 및 SIPM (Single-Photon Avalanche Diodes) 및 SIPM (Silicon Photomultipliers)은 DTOF 시스템의 주요 센서입니다. 스페이드는 단일 광자에 반응하는 능력으로 구별되어 하나의 광자만으로 강력한 눈사태 전류를 유발하여 고정밀 측정에 이상적입니다. 그러나 전통적인 CMOS 센서와 비교하여 더 큰 픽셀 크기는 DTOF 시스템의 공간 해상도를 제한합니다.
디지털 변환기 (TDC)
TDC 회로는 아날로그 신호를 시간으로 표시되는 디지털 신호로 변환하여 각 광자 펄스가 기록되는 정확한 모멘트를 캡처합니다. 이 정확도는 기록 된 펄스의 히스토그램을 기반으로 대상 객체의 위치를 결정하는 데 중요합니다.
DTOF 성능 매개 변수 탐색
탐지 범위 및 정확도
DTOF 시스템의 검출 범위는 이론적으로 광 펄스가 이동하여 소음과 뚜렷하게 식별 된 센서에 다시 반사 될 수있는 한 확장됩니다. 소비자 전자 제품의 경우 초점은 종종 5m 범위 내에서 VCSEL을 사용하는 반면 자동차 애플리케이션에는 100m 이상의 탐지 범위가 필요할 수 있으며 Eels 또는 Eleel 또는 Eleel 또는 Eleel과 같은 다양한 기술이 필요할 수 있습니다.섬유 레이저.
최대 명백한 범위
모호성이없는 최대 범위는 방출 된 펄스와 레이저의 변조 주파수 사이의 간격에 따라 다릅니다. 예를 들어, 변조 주파수가 1MHz의 경우, 명백한 범위는 최대 150m에 도달 할 수 있습니다.
정밀도 및 오류
DTOF 시스템의 정밀도는 레이저의 맥박 폭에 의해 본질적으로 제한되는 반면, 레이저 드라이버, 스파드 센서 응답 및 TDC 회로 정확도를 포함한 구성 요소의 다양한 불확실성으로 인해 오류가 발생할 수 있습니다. 참조 스파드를 사용하는 것과 같은 전략은 타이밍 및 거리의 기준을 설정하여 이러한 오류를 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다.
소음 및 간섭 저항
DTOF 시스템은 특히 강한 가벼운 환경에서 배경 노이즈와 경쟁해야합니다. 감쇠 수준이 다양한 다중 스파드 픽셀을 사용하는 것과 같은 기술은이 문제를 관리하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 DTOF의 직접 및 다중 경로 반사를 구별 할 수있는 능력은 간섭에 대한 견고성을 향상시킵니다.
공간 분해능 및 전력 소비
전방 조명 (FSI)에서 BSI (Back-Side Illumination) 로의 전환과 같은 스파드 센서 기술의 발전은 광자 흡수 속도와 센서 효율을 상당히 향상시켰다. DTOF 시스템의 펄스 특성과 결합 된 이러한 진행 상황은 ITOF와 같은 연속파 시스템에 비해 전력 소비가 낮아집니다.
DTOF 기술의 미래
DTOF 기술과 관련된 높은 기술적 장벽과 비용에도 불구하고 정확성, 범위 및 전력 효율성의 장점은 다양한 분야에서 향후 적용을위한 유망한 후보가됩니다. 센서 기술과 전자 회로 설계가 계속 발전함에 따라 DTOF 시스템은 더 넓은 채택을위한 준비가되어 있으며 소비자 전자 제품, 자동차 안전 및 그 이상의 혁신을 주도합니다.
- 웹 페이지에서02.
- 저자 : Chao Guang
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