ઝડપી પોસ્ટ માટે અમારા સોશિયલ મીડિયા પર સબ્સ્ક્રાઇબ કરો
આ શ્રેણીનો ઉદ્દેશ્ય વાચકોને ટાઇમ ઓફ ફ્લાઇટ (TOF) સિસ્ટમની ઊંડાણપૂર્વક અને પ્રગતિશીલ સમજ પૂરી પાડવાનો છે. આ સામગ્રી TOF સિસ્ટમ્સની વ્યાપક ઝાંખી આવરી લે છે, જેમાં પરોક્ષ TOF (iTOF) અને ડાયરેક્ટ TOF (dTOF) બંનેની વિગતવાર સમજૂતીનો સમાવેશ થાય છે. આ વિભાગો સિસ્ટમ પરિમાણો, તેમના ફાયદા અને ગેરફાયદા અને વિવિધ અલ્ગોરિધમ્સનો અભ્યાસ કરે છે. આ લેખ TOF સિસ્ટમના વિવિધ ઘટકો, જેમ કે વર્ટિકલ કેવિટી સરફેસ એમિટિંગ લેસર્સ (VCSELs), ટ્રાન્સમિશન અને રિસેપ્શન લેન્સ, CIS, APD, SPAD, SiPM જેવા રિસીવિંગ સેન્સર અને ASICs જેવા ડ્રાઇવર સર્કિટની પણ શોધ કરે છે.
TOF (ફ્લાઇટનો સમય) નો પરિચય
મૂળભૂત સિદ્ધાંતો
TOF, જેનો અર્થ થાય છે ઉડાનનો સમય, એ એક પદ્ધતિ છે જેનો ઉપયોગ પ્રકાશને માધ્યમમાં ચોક્કસ અંતર કાપવા માટે લાગતા સમયની ગણતરી કરીને અંતર માપવા માટે થાય છે. આ સિદ્ધાંત મુખ્યત્વે ઓપ્ટિકલ TOF દૃશ્યોમાં લાગુ પડે છે અને તે પ્રમાણમાં સરળ છે. આ પ્રક્રિયામાં પ્રકાશ સ્ત્રોત પ્રકાશના કિરણનું ઉત્સર્જન કરે છે, જેમાં ઉત્સર્જનનો સમય રેકોર્ડ કરવામાં આવે છે. આ પ્રકાશ પછી લક્ષ્ય પરથી પ્રતિબિંબિત થાય છે, રીસીવર દ્વારા કેપ્ચર કરવામાં આવે છે, અને સ્વાગતનો સમય નોંધવામાં આવે છે. આ સમયમાં તફાવત, t તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે, તે અંતર નક્કી કરે છે (d = પ્રકાશની ગતિ (c) × t / 2).
ToF સેન્સરના પ્રકારો
ToF સેન્સરના બે મુખ્ય પ્રકાર છે: ઓપ્ટિકલ અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક. ઓપ્ટિકલ ToF સેન્સર, જે વધુ સામાન્ય છે, તે અંતર માપવા માટે પ્રકાશના પલ્સનો ઉપયોગ કરે છે, સામાન્ય રીતે ઇન્ફ્રારેડ રેન્જમાં. આ પલ્સ સેન્સરમાંથી ઉત્સર્જિત થાય છે, કોઈ વસ્તુને પ્રતિબિંબિત કરે છે અને સેન્સર પર પાછા ફરે છે, જ્યાં મુસાફરીનો સમય માપવામાં આવે છે અને તેનો ઉપયોગ અંતરની ગણતરી કરવા માટે થાય છે. તેનાથી વિપરીત, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ToF સેન્સર અંતર માપવા માટે રડાર અથવા લિડાર જેવા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોનો ઉપયોગ કરે છે. તેઓ સમાન સિદ્ધાંત પર કાર્ય કરે છે પરંતુ અંતર માપવા માટે અલગ માધ્યમનો ઉપયોગ કરે છે.અંતર માપન.
ToF સેન્સરના ઉપયોગો
ToF સેન્સર બહુમુખી છે અને વિવિધ ક્ષેત્રોમાં સંકલિત કરવામાં આવ્યા છે:
રોબોટિક્સ:અવરોધ શોધ અને નેવિગેશન માટે વપરાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, રુમ્બા અને બોસ્ટન ડાયનેમિક્સના એટલાસ જેવા રોબોટ્સ તેમની આસપાસના વિસ્તારોનું મેપિંગ કરવા અને ગતિવિધિઓનું આયોજન કરવા માટે ToF ડેપ્થ કેમેરાનો ઉપયોગ કરે છે.
સુરક્ષા સિસ્ટમો:ઘુસણખોરોને શોધવા, એલાર્મ ટ્રિગર કરવા અથવા કેમેરા સિસ્ટમ્સને સક્રિય કરવા માટે મોશન સેન્સર્સમાં સામાન્ય.
ઓટોમોટિવ ઉદ્યોગ:અનુકૂલનશીલ ક્રુઝ નિયંત્રણ અને અથડામણ ટાળવા માટે ડ્રાઇવર-સહાયક પ્રણાલીઓમાં સમાવિષ્ટ, નવા વાહન મોડેલોમાં વધુને વધુ પ્રચલિત બની રહ્યું છે.
તબીબી ક્ષેત્ર: ઓપ્ટિકલ કોહેરેન્સ ટોમોગ્રાફી (OCT) જેવા નોન-ઇન્વેસિવ ઇમેજિંગ અને ડાયગ્નોસ્ટિક્સમાં કાર્યરત, ઉચ્ચ-રિઝોલ્યુશન ટીશ્યુ ઇમેજ ઉત્પન્ન કરે છે.
કન્ઝ્યુમર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ: ચહેરાની ઓળખ, બાયોમેટ્રિક પ્રમાણીકરણ અને હાવભાવ ઓળખ જેવી સુવિધાઓ માટે સ્માર્ટફોન, ટેબ્લેટ અને લેપટોપમાં સંકલિત.
ડ્રોન:નેવિગેશન, અથડામણ ટાળવા અને ગોપનીયતા અને ઉડ્ડયન ચિંતાઓને સંબોધવા માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે.
TOF સિસ્ટમ આર્કિટેક્ચર
વર્ણવ્યા મુજબ અંતર માપન પ્રાપ્ત કરવા માટે એક લાક્ષણિક TOF સિસ્ટમમાં ઘણા મુખ્ય ઘટકો હોય છે:
· ટ્રાન્સમીટર (Tx):આમાં લેસર પ્રકાશ સ્ત્રોતનો સમાવેશ થાય છે, મુખ્યત્વે એવીસીએસઇએલ, લેસર ચલાવવા માટે ડ્રાઇવર સર્કિટ ASIC, અને બીમ નિયંત્રણ માટે ઓપ્ટિકલ ઘટકો જેમ કે કોલિમેટીંગ લેન્સ અથવા ડિફ્રેક્ટિવ ઓપ્ટિકલ તત્વો, અને ફિલ્ટર્સ.
· રીસીવર (Rx):આમાં રીસીવર છેડે લેન્સ અને ફિલ્ટર્સ, TOF સિસ્ટમ પર આધાર રાખીને CIS, SPAD અથવા SiPM જેવા સેન્સર અને રીસીવર ચિપમાંથી મોટી માત્રામાં ડેટા પ્રોસેસ કરવા માટે ઇમેજ સિગ્નલ પ્રોસેસર (ISP)નો સમાવેશ થાય છે.
·પાવર મેનેજમેન્ટ:સ્ટેબલનું સંચાલનVCSEL માટે વર્તમાન નિયંત્રણ અને SPAD માટે ઉચ્ચ વોલ્ટેજ મહત્વપૂર્ણ છે, જેના માટે મજબૂત પાવર મેનેજમેન્ટની જરૂર છે.
· સોફ્ટવેર સ્તર:આમાં ફર્મવેર, SDK, OS અને એપ્લિકેશન લેયરનો સમાવેશ થાય છે.
આ આર્કિટેક્ચર દર્શાવે છે કે કેવી રીતે લેસર બીમ, જે VCSEL માંથી ઉદ્ભવે છે અને ઓપ્ટિકલ ઘટકો દ્વારા સંશોધિત થાય છે, તે અવકાશમાં પ્રવાસ કરે છે, કોઈ વસ્તુને પ્રતિબિંબિત કરે છે અને રીસીવર પર પાછું ફરે છે. આ પ્રક્રિયામાં સમય વિરામની ગણતરી અંતર અથવા ઊંડાઈની માહિતી દર્શાવે છે. જો કે, આ આર્કિટેક્ચર સૂર્યપ્રકાશથી પ્રેરિત અવાજ અથવા પ્રતિબિંબમાંથી મલ્ટી-પાથ અવાજ જેવા અવાજના માર્ગોને આવરી લેતું નથી, જેની શ્રેણીમાં પછીથી ચર્ચા કરવામાં આવશે.
TOF સિસ્ટમ્સનું વર્ગીકરણ
TOF સિસ્ટમોને મુખ્યત્વે તેમની અંતર માપન તકનીકો દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે: ડાયરેક્ટ TOF (dTOF) અને ઇનડાયરેક્ટ TOF (iTOF), દરેક અલગ હાર્ડવેર અને અલ્ગોરિધમિક અભિગમો સાથે. શ્રેણી શરૂઆતમાં તેમના ફાયદા, પડકારો અને સિસ્ટમ પરિમાણોના તુલનાત્મક વિશ્લેષણમાં ડૂબકી લગાવતા પહેલા તેમના સિદ્ધાંતોની રૂપરેખા આપે છે.
TOF ના સરળ સિદ્ધાંત - પ્રકાશ પલ્સ ઉત્સર્જિત કરવા અને અંતરની ગણતરી કરવા માટે તેના વળતરને શોધી કાઢવા - છતાં જટિલતા એ પરત આવતા પ્રકાશને આસપાસના પ્રકાશથી અલગ પાડવામાં રહેલી છે. ઉચ્ચ સિગ્નલ-ટુ-નોઇઝ રેશિયો પ્રાપ્ત કરવા માટે પૂરતા તેજસ્વી પ્રકાશનું ઉત્સર્જન કરીને અને પર્યાવરણીય પ્રકાશ હસ્તક્ષેપ ઘટાડવા માટે યોગ્ય તરંગલંબાઇ પસંદ કરીને આનો ઉકેલ લાવવામાં આવે છે. બીજો અભિગમ એ છે કે ઉત્સર્જિત પ્રકાશને એન્કોડ કરીને તેને પરત ફરતી વખતે અલગ કરી શકાય, જે ફ્લેશલાઇટ સાથે SOS સિગ્નલોની જેમ છે.
આ શ્રેણી dTOF અને iTOF ની તુલના કરવા માટે આગળ વધે છે, તેમના તફાવતો, ફાયદા અને પડકારોની વિગતવાર ચર્ચા કરે છે, અને 1D TOF થી 3D TOF સુધીની માહિતીની જટિલતાના આધારે TOF સિસ્ટમોને વધુ વર્ગીકૃત કરે છે.
ડીટીઓએફ
ડાયરેક્ટ TOF ફોટોનના ઉડાન સમયને સીધો માપે છે. તેનો મુખ્ય ઘટક, સિંગલ ફોટોન એવલાન્ચ ડાયોડ (SPAD), સિંગલ ફોટોન શોધવા માટે પૂરતો સંવેદનશીલ છે. dTOF ફોટોનના આગમનના સમયને માપવા માટે ટાઇમ કોરેટેડ સિંગલ ફોટોન કાઉન્ટિંગ (TCSPC) નો ઉપયોગ કરે છે, ચોક્કસ સમય તફાવતની સૌથી વધુ આવર્તનના આધારે સૌથી સંભવિત અંતર કાઢવા માટે હિસ્ટોગ્રામ બનાવે છે.
આઇટીઓએફ
પરોક્ષ TOF ઉત્સર્જિત અને પ્રાપ્ત તરંગસ્વરૂપો વચ્ચેના તબક્કાના તફાવતના આધારે ફ્લાઇટ સમયની ગણતરી કરે છે, સામાન્ય રીતે સતત તરંગ અથવા પલ્સ મોડ્યુલેશન સિગ્નલોનો ઉપયોગ કરે છે. iTOF પ્રમાણભૂત ઇમેજ સેન્સર આર્કિટેક્ચરનો ઉપયોગ કરી શકે છે, જે સમય જતાં પ્રકાશની તીવ્રતા માપે છે.
iTOF ને આગળ સતત તરંગ મોડ્યુલેશન (CW-iTOF) અને પલ્સ મોડ્યુલેશન (Pulsed-iTOF) માં વિભાજિત કરવામાં આવે છે. CW-iTOF ઉત્સર્જિત અને પ્રાપ્ત સાઇનુસોઇડલ તરંગો વચ્ચેના તબક્કા શિફ્ટને માપે છે, જ્યારે પલ્સ્ડ-iTOF ચોરસ તરંગ સંકેતોનો ઉપયોગ કરીને તબક્કા શિફ્ટની ગણતરી કરે છે.
વધુ વાંચન:
- વિકિપીડિયા. (nd). ફ્લાઇટનો સમય. અહીંથી મેળવેલhttps://en.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
- સોની સેમિકન્ડક્ટર સોલ્યુશન્સ ગ્રુપ. (nd). ToF (ફ્લાઇટનો સમય) | છબી સેન્સર્સની સામાન્ય ટેકનોલોજી. અહીંથી મેળવેલhttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
- માઈક્રોસોફ્ટ. (૨૦૨૧, ૪ ફેબ્રુઆરી). માઈક્રોસોફ્ટ ટાઈમ ઓફ ફ્લાઇટ (ToF) નો પરિચય - એઝ્યુર ડેપ્થ પ્લેટફોર્મ. અહીંથી મેળવેલhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
- ESCATEC. (2023, માર્ચ 2). ફ્લાઇટનો સમય (TOF) સેન્સર્સ: એક ઊંડાણપૂર્વકનું વિહંગાવલોકન અને એપ્લિકેશન્સ. અહીંથી મેળવેલhttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications
વેબ પેજ પરથીhttps://faster-than-light.net/TOFSystem_C1/
લેખક દ્વારા: ચાઓ ગુઆંગ
અસ્વીકરણ:
અમે અહીં જાહેર કરીએ છીએ કે અમારી વેબસાઇટ પર પ્રદર્શિત કેટલીક છબીઓ ઇન્ટરનેટ અને વિકિપીડિયા પરથી એકત્રિત કરવામાં આવી છે, જેનો ઉદ્દેશ્ય શિક્ષણ અને માહિતી શેરિંગને પ્રોત્સાહન આપવાનો છે. અમે બધા સર્જકોના બૌદ્ધિક સંપદા અધિકારોનો આદર કરીએ છીએ. આ છબીઓનો ઉપયોગ વ્યાપારી લાભ માટે નથી.
જો તમને લાગે કે ઉપયોગમાં લેવાયેલી કોઈપણ સામગ્રી તમારા કૉપિરાઇટનું ઉલ્લંઘન કરે છે, તો કૃપા કરીને અમારો સંપર્ક કરો. બૌદ્ધિક સંપદા કાયદા અને નિયમોનું પાલન સુનિશ્ચિત કરવા માટે અમે યોગ્ય પગલાં લેવા તૈયાર છીએ, જેમાં છબીઓ દૂર કરવી અથવા યોગ્ય એટ્રિબ્યુશન પૂરું પાડવું શામેલ છે. અમારું લક્ષ્ય એક એવું પ્લેટફોર્મ જાળવવાનું છે જે સામગ્રીથી સમૃદ્ધ, ન્યાયી અને અન્ય લોકોના બૌદ્ધિક સંપદા અધિકારોનો આદર કરે.
કૃપા કરીને નીચેના ઇમેઇલ સરનામાં પર અમારો સંપર્ક કરો:sales@lumispot.cn. અમે કોઈપણ સૂચના મળતાં જ તાત્કાલિક પગલાં લેવા માટે પ્રતિબદ્ધ છીએ અને આવી કોઈપણ સમસ્યાઓના ઉકેલમાં 100% સહકારની ખાતરી આપીએ છીએ.
પોસ્ટ સમય: ડિસેમ્બર-૧૮-૨૦૨૩