빠른 게시물을 위해 소셜 미디어를 구독하세요
직접 비행시간(dTOF) 기술은 시간 상관 단일 광자 계수(TCSPC) 방식을 활용하여 빛의 비행 시간을 정밀하게 측정하는 혁신적인 접근 방식입니다. 이 기술은 가전제품의 근접 감지부터 자동차 애플리케이션의 고급 LiDAR 시스템에 이르기까지 다양한 애플리케이션에 필수적입니다. dTOF 시스템은 핵심적으로 여러 핵심 구성 요소로 이루어져 있으며, 각 구성 요소는 정확한 거리 측정을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다.
dTOF 시스템의 핵심 구성 요소
레이저 드라이버 및 레이저
송신 회로의 핵심 부분인 레이저 드라이버는 MOSFET 스위칭을 통해 레이저 방출을 제어하는 디지털 펄스 신호를 생성합니다. 특히 레이저는수직 공동 표면 방출 레이저(VCSEL)은 좁은 스펙트럼, 높은 에너지 강도, 빠른 변조 성능, 그리고 집적화 용이성으로 인해 선호됩니다. 응용 분야에 따라 태양 스펙트럼 흡수 피크와 센서 양자 효율 간의 균형을 맞추기 위해 850nm 또는 940nm 파장이 선택됩니다.
송신 및 수신 광학
송신 측에서는 간단한 광학 렌즈 또는 콜리메이팅 렌즈와 회절 광학 소자(DOE)의 조합이 레이저 빔을 원하는 시야로 향하게 합니다. 대상 시야 내에서 빛을 모으는 수신 광학 장치는 낮은 F값과 높은 상대 조도를 가진 렌즈와 외부 빛 간섭을 제거하는 협대역 필터를 사용하는 것이 유리합니다.
SPAD 및 SiPM 센서
단일 광자 애벌랜치 다이오드(SPAD)와 실리콘 광전 증배관(SiPM)은 dTOF 시스템의 주요 센서입니다. SPAD는 단일 광자에 반응하여 단 하나의 광자만으로도 강력한 애벌랜치 전류를 발생시키는 특성이 있어 고정밀 측정에 이상적입니다. 그러나 기존 CMOS 센서에 비해 픽셀 크기가 커서 dTOF 시스템의 공간 분해능이 제한됩니다.
시간-디지털 변환기(TDC)
TDC 회로는 아날로그 신호를 시간으로 표현된 디지털 신호로 변환하여 각 광자 펄스가 기록되는 정확한 순간을 포착합니다. 이러한 정확도는 기록된 펄스의 히스토그램을 기반으로 대상 물체의 위치를 파악하는 데 매우 중요합니다.
dTOF 성능 매개변수 탐색
감지 범위 및 정확도
dTOF 시스템의 감지 범위는 이론적으로 광 펄스가 이동하여 센서로 반사되는 거리까지 확장되며, 노이즈와 명확하게 구분됩니다. 가전제품의 경우, 초점은 VCSEL을 활용하여 5m 범위 내에 있는 경우가 많지만, 자동차 애플리케이션은 100m 이상의 감지 범위가 필요할 수 있으므로 EEL이나파이버 레이저.
최대 명확 범위
모호성 없는 최대 거리는 방출되는 펄스 간격과 레이저의 변조 주파수에 따라 달라집니다. 예를 들어, 변조 주파수가 1MHz일 때 모호성 없는 최대 거리는 최대 150m에 달할 수 있습니다.
정밀도와 오차
dTOF 시스템의 정밀도는 본질적으로 레이저의 펄스 폭에 의해 제한되는 반면, 레이저 드라이버, SPAD 센서 응답, TDC 회로 정확도 등 부품의 다양한 불확실성으로 인해 오류가 발생할 수 있습니다. 기준 SPAD를 사용하는 것과 같은 전략은 타이밍과 거리에 대한 기준선을 설정하여 이러한 오류를 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다.
소음 및 간섭 저항
dTOF 시스템은 특히 강한 빛 환경에서 배경 잡음에 대처해야 합니다. 다양한 감쇠 레벨을 가진 여러 개의 SPAD 픽셀을 사용하는 등의 기술이 이러한 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한, dTOF는 직접 반사와 다중 경로 반사를 구분할 수 있어 간섭에 대한 견고성이 향상됩니다.
공간 해상도 및 전력 소비
전면 조사(FSI)에서 후면 조사(BSI) 공정으로의 전환과 같은 SPAD 센서 기술의 발전은 광자 흡수율과 센서 효율을 크게 향상시켰습니다. 이러한 발전은 dTOF 시스템의 펄스 특성과 결합하여 iTOF와 같은 연속파 시스템에 비해 전력 소비를 낮춥니다.
dTOF 기술의 미래
dTOF 기술은 높은 기술적 장벽과 비용에도 불구하고, 정확도, 거리, 전력 효율 측면에서의 장점 덕분에 다양한 분야의 미래 응용 분야에서 유망한 후보로 떠오르고 있습니다. 센서 기술과 전자 회로 설계가 끊임없이 발전함에 따라 dTOF 시스템은 더욱 폭넓게 채택될 것으로 예상되며, 가전제품, 자동차 안전 등 다양한 분야의 혁신을 주도할 것입니다.
- 웹 페이지에서02.02 TOF系统 第二章 dTOF系统 - 超光 Faster than light (faster-than-light.net)
- 저자: Chao Guang
부인 성명:
- 본 웹사이트에 게시된 일부 이미지는 교육 및 정보 공유를 목적으로 인터넷과 위키피디아에서 수집되었음을 명시합니다. 당사는 모든 제작자의 지적 재산권을 존중하며, 이러한 이미지의 사용은 상업적 이익을 위한 것이 아닙니다.
- 사용된 콘텐츠가 귀하의 저작권을 침해한다고 생각되시면 저희에게 연락해 주세요. 저희는 지적 재산권 관련 법률 및 규정을 준수하기 위해 이미지 삭제 또는 적절한 출처 표시를 포함한 적절한 조치를 기꺼이 취할 것입니다. 저희의 목표는 풍부한 콘텐츠와 공정성을 제공하며 타인의 지적 재산권을 존중하는 플랫폼을 유지하는 것입니다.
- 다음 이메일 주소로 문의해 주시기 바랍니다.sales@lumispot.cn당사는 어떠한 통지도 접수되는 즉시 조치를 취하고, 문제 해결을 위해 100% 협조할 것을 약속드립니다.
게시 시간: 2024년 3월 7일