પ્રોમ્પ્ટ પોસ્ટ માટે અમારા સોશિયલ મીડિયા પર સબ્સ્ક્રાઇબ કરો
આ શ્રેણીનો ઉદ્દેશ વાચકોને ટાઈમ ઓફ ફ્લાઈટ (TOF) સિસ્ટમની ઊંડાણપૂર્વક અને પ્રગતિશીલ સમજ આપવાનો છે. સામગ્રી TOF સિસ્ટમ્સની વ્યાપક ઝાંખીને આવરી લે છે, જેમાં પરોક્ષ TOF (iTOF) અને ડાયરેક્ટ TOF (dTOF) બંનેના વિગતવાર ખુલાસાઓનો સમાવેશ થાય છે. આ વિભાગો સિસ્ટમ પરિમાણો, તેમના ફાયદા અને ગેરફાયદા અને વિવિધ અલ્ગોરિધમનો અભ્યાસ કરે છે. આ લેખ TOF સિસ્ટમ્સના વિવિધ ઘટકોની પણ શોધ કરે છે, જેમ કે વર્ટિકલ કેવિટી સરફેસ એમિટિંગ લેસર્સ (VCSELs), ટ્રાન્સમિશન અને રિસેપ્શન લેન્સ, CIS, APD, SPAD, SiPM અને ASICs જેવા ડ્રાઈવર સર્કિટ પ્રાપ્ત કરતા સેન્સર.
TOF (ફ્લાઇટનો સમય) નો પરિચય
મૂળભૂત સિદ્ધાંતો
TOF, ફ્લાઇટના સમય માટે ઊભી છે, એક માધ્યમમાં ચોક્કસ અંતરની મુસાફરી કરવા માટે પ્રકાશને જે સમય લાગે છે તેની ગણતરી કરીને અંતર માપવા માટે વપરાતી પદ્ધતિ છે. આ સિદ્ધાંત મુખ્યત્વે ઓપ્ટિકલ TOF દૃશ્યોમાં લાગુ થાય છે અને પ્રમાણમાં સીધો છે. પ્રક્રિયામાં પ્રકાશના કિરણને ઉત્સર્જિત કરતા પ્રકાશ સ્ત્રોતનો સમાવેશ થાય છે, જેમાં ઉત્સર્જનનો સમય નોંધવામાં આવે છે. આ પ્રકાશ પછી લક્ષ્યને પ્રતિબિંબિત કરે છે, રીસીવર દ્વારા કબજે કરવામાં આવે છે, અને સ્વાગતનો સમય નોંધવામાં આવે છે. આ સમયનો તફાવત, t તરીકે સૂચવવામાં આવે છે, અંતર નક્કી કરે છે (d = પ્રકાશની ઝડપ (c) × t/2).
ToF સેન્સર્સના પ્રકાર
ToF સેન્સર્સના બે પ્રાથમિક પ્રકાર છે: ઓપ્ટિકલ અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક. ઓપ્ટિકલ ToF સેન્સર, જે વધુ સામાન્ય છે, અંતર માપવા માટે, સામાન્ય રીતે ઇન્ફ્રારેડ રેન્જમાં, પ્રકાશ પલ્સનો ઉપયોગ કરે છે. આ કઠોળ સેન્સરમાંથી ઉત્સર્જિત થાય છે, કોઈ વસ્તુને પ્રતિબિંબિત કરે છે અને સેન્સર પર પાછા ફરે છે, જ્યાં મુસાફરીનો સમય માપવામાં આવે છે અને અંતરની ગણતરી કરવા માટે વપરાય છે. તેનાથી વિપરીત, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ToF સેન્સર અંતર માપવા માટે રડાર અથવા લિડર જેવા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોનો ઉપયોગ કરે છે. તેઓ સમાન સિદ્ધાંત પર કાર્ય કરે છે પરંતુ તેના માટે અલગ માધ્યમનો ઉપયોગ કરે છેઅંતર માપન.
ToF સેન્સર્સની એપ્લિકેશન
ToF સેન્સર બહુમુખી છે અને વિવિધ ક્ષેત્રોમાં સંકલિત કરવામાં આવ્યા છે:
રોબોટિક્સ:અવરોધ શોધ અને નેવિગેશન માટે વપરાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, Roomba અને Boston Dynamics' Atlas જેવા રોબોટ્સ તેમના આસપાસના મેપિંગ અને હલનચલનનું આયોજન કરવા માટે ToF ડેપ્થ કેમેરાનો ઉપયોગ કરે છે.
સુરક્ષા સિસ્ટમો:ઘૂસણખોરોને શોધવા, એલાર્મ ટ્રિગર કરવા અથવા કૅમેરા સિસ્ટમને સક્રિય કરવા માટે મોશન સેન્સર્સમાં સામાન્ય છે.
ઓટોમોટિવ ઉદ્યોગ:અનુકૂલનશીલ ક્રુઝ કંટ્રોલ અને અથડામણ ટાળવા માટે ડ્રાઇવર-સહાયક પ્રણાલીઓમાં સમાવિષ્ટ, નવા વાહન મોડલ્સમાં વધુને વધુ પ્રચલિત થઈ રહ્યું છે.
તબીબી ક્ષેત્ર: બિન-આક્રમક ઇમેજિંગ અને ડાયગ્નોસ્ટિક્સમાં કાર્યરત છે, જેમ કે ઓપ્ટિકલ કોહેરેન્સ ટોમોગ્રાફી (OCT), ઉચ્ચ-રિઝોલ્યુશન ટીશ્યુ ઈમેજીસનું ઉત્પાદન કરે છે.
કન્ઝ્યુમર ઈલેક્ટ્રોનિક્સ: ચહેરાની ઓળખ, બાયોમેટ્રિક પ્રમાણીકરણ અને હાવભાવ ઓળખ જેવી સુવિધાઓ માટે સ્માર્ટફોન, ટેબ્લેટ અને લેપટોપમાં એકીકૃત.
ડ્રોન:નેવિગેશન, અથડામણ ટાળવા અને ગોપનીયતા અને ઉડ્ડયનની ચિંતાઓને સંબોધવા માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે
TOF સિસ્ટમ આર્કિટેક્ચર
લાક્ષણિક TOF સિસ્ટમમાં વર્ણવ્યા પ્રમાણે અંતર માપન હાંસલ કરવા માટે ઘણા મુખ્ય ઘટકોનો સમાવેશ થાય છે:
· ટ્રાન્સમીટર (Tx):આમાં લેસર પ્રકાશ સ્ત્રોતનો સમાવેશ થાય છે, મુખ્યત્વે એVCSEL, લેસર ચલાવવા માટે ડ્રાઇવર સર્કિટ ASIC અને બીમ કંટ્રોલ માટે ઓપ્ટિકલ ઘટકો જેમ કે કોલિમેટીંગ લેન્સ અથવા ડિફ્રેક્ટિવ ઓપ્ટિકલ એલિમેન્ટ્સ અને ફિલ્ટર્સ.
· રીસીવર (Rx):આમાં લેન્સ અને ફિલ્ટર્સનો સમાવેશ થાય છે, જે TOF સિસ્ટમ પર આધાર રાખીને CIS, SPAD અથવા SiPM જેવા સેન્સર અને રીસીવર ચિપમાંથી મોટી માત્રામાં ડેટાની પ્રક્રિયા કરવા માટે ઇમેજ સિગ્નલ પ્રોસેસર (ISP) ધરાવે છે.
·પાવર મેનેજમેન્ટ:મેનેજિંગ સ્થિરVCSELs માટે વર્તમાન નિયંત્રણ અને SPADs માટે ઉચ્ચ વોલ્ટેજ નિર્ણાયક છે, જેના માટે મજબૂત પાવર મેનેજમેન્ટની જરૂર છે.
· સોફ્ટવેર સ્તર:આમાં ફર્મવેર, SDK, OS અને એપ્લિકેશન લેયરનો સમાવેશ થાય છે.
આર્કિટેક્ચર દર્શાવે છે કે કેવી રીતે લેસર બીમ, VCSEL થી ઉદ્દભવે છે અને ઓપ્ટિકલ ઘટકો દ્વારા સંશોધિત થાય છે, અવકાશમાં મુસાફરી કરે છે, કોઈ વસ્તુને પ્રતિબિંબિત કરે છે અને રીસીવર પર પાછા ફરે છે. આ પ્રક્રિયામાં સમય વીતી જવાની ગણતરી અંતર અથવા ઊંડાણની માહિતી દર્શાવે છે. જો કે, આ આર્કિટેક્ચર ઘોંઘાટના માર્ગોને આવરી લેતું નથી, જેમ કે સૂર્યપ્રકાશ-પ્રેરિત અવાજ અથવા પ્રતિબિંબમાંથી બહુ-પાથ અવાજ, જેની શ્રેણીમાં પછીથી ચર્ચા કરવામાં આવી છે.
TOF સિસ્ટમ્સનું વર્ગીકરણ
TOF સિસ્ટમો મુખ્યત્વે તેમની અંતર માપન તકનીકો દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે: ડાયરેક્ટ TOF (dTOF) અને પરોક્ષ TOF (iTOF), દરેક અલગ હાર્ડવેર અને અલ્ગોરિધમિક અભિગમો સાથે. શ્રેણી તેમના ફાયદા, પડકારો અને સિસ્ટમ પરિમાણોના તુલનાત્મક વિશ્લેષણમાં શોધ કરતા પહેલા તેમના સિદ્ધાંતોની શરૂઆતમાં રૂપરેખા આપે છે.
TOF ના દેખીતી રીતે સરળ સિદ્ધાંત હોવા છતાં - પ્રકાશ પલ્સનું ઉત્સર્જન કરવું અને અંતરની ગણતરી કરવા માટે તેના વળતરને શોધી કાઢવું - જટિલતા એમ્બિયન્ટ લાઇટથી પરત આવતા પ્રકાશને અલગ કરવામાં આવેલું છે. ઉચ્ચ સિગ્નલ-ટુ-અવાજ ગુણોત્તર પ્રાપ્ત કરવા માટે પૂરતા પ્રમાણમાં તેજસ્વી પ્રકાશનું ઉત્સર્જન કરીને અને પર્યાવરણીય પ્રકાશના દખલને ઘટાડવા માટે યોગ્ય તરંગલંબાઇ પસંદ કરીને આને સંબોધવામાં આવે છે. અન્ય અભિગમ એ છે કે ઉત્સર્જિત પ્રકાશને એન્કોડ કરવાનો છે જેથી તે પરત ફર્યા પછી તેને ઓળખી શકાય, ફ્લેશલાઇટ સાથેના SOS સિગ્નલોની જેમ.
શ્રેણી dTOF અને iTOF ની તુલના કરવા આગળ વધે છે, તેમના તફાવતો, ફાયદાઓ અને પડકારોની વિગતવાર ચર્ચા કરે છે, અને 1D TOF થી 3D TOF સુધીની માહિતીની જટિલતાને આધારે TOF સિસ્ટમ્સને વધુ વર્ગીકૃત કરે છે.
dTOF
ડાયરેક્ટ TOF ફોટોનના ફ્લાઇટ 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 કોરિલેટેડ સિંગલ ફોટોન કાઉન્ટિંગ (TCSPC) નો ઉપયોગ કરે છે, ચોક્કસ સમય તફાવતની સૌથી વધુ આવર્તનના આધારે સૌથી વધુ સંભવિત અંતર કાઢવા માટે હિસ્ટોગ્રામનું નિર્માણ કરે છે.
iTOF
પરોક્ષ TOF ઉત્સર્જિત અને પ્રાપ્ત વેવફોર્મ્સ વચ્ચેના તબક્કાના તફાવતના આધારે ફ્લાઇટ સમયની ગણતરી કરે છે, સામાન્ય રીતે સતત તરંગ અથવા પલ્સ મોડ્યુલેશન સિગ્નલોનો ઉપયોગ કરીને. iTOF પ્રમાણભૂત ઇમેજ સેન્સર આર્કિટેક્ચરનો ઉપયોગ કરી શકે છે, સમય જતાં પ્રકાશની તીવ્રતાને માપી શકે છે.
iTOF ને સતત વેવ મોડ્યુલેશન (CW-iTOF) અને પલ્સ મોડ્યુલેશન (Pulsed-iTOF)માં વધુ પેટાવિભાજિત કરવામાં આવે છે. CW-iTOF ઉત્સર્જિત અને પ્રાપ્ત સાઇનસાઇડલ તરંગો વચ્ચેના તબક્કાના શિફ્ટને માપે છે, જ્યારે પલ્સ્ડ-આઇટીઓએફ સ્ક્વેર વેવ સિગ્નલોનો ઉપયોગ કરીને તબક્કાના શિફ્ટની ગણતરી કરે છે.
આગળ વાંચન:
- વિકિપીડિયા. (nd). ફ્લાઇટનો સમય. પાસેથી મેળવેલhttps://en.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
- સોની સેમિકન્ડક્ટર સોલ્યુશન્સ ગ્રુપ. (nd). ToF (ફ્લાઇટનો સમય) | ઈમેજ સેન્સરની સામાન્ય ટેકનોલોજી. પાસેથી મેળવેલhttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
- માઈક્રોસોફ્ટ. (2021, ફેબ્રુઆરી 4). માઈક્રોસોફ્ટ ટાઈમ ઓફ ફ્લાઈટ (ToF) - Azure Depth Platform નો પરિચય. પાસેથી મેળવેલhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
- ESCATEC. (2023, માર્ચ 2). ફ્લાઇટનો સમય (TOF) સેન્સર્સ: ઊંડાણપૂર્વકનું વિહંગાવલોકન અને એપ્લિકેશન્સ. પાસેથી 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 આથી જાહેર કરીએ છીએ કે અમારી વેબસાઈટ પર પ્રદર્શિત થયેલી કેટલીક તસવીરો શિક્ષણ અને માહિતીની વહેંચણીને પ્રોત્સાહન આપવાના ઉદ્દેશ્યથી ઈન્ટરનેટ અને વિકિપીડિયા પરથી એકત્રિત કરવામાં આવી છે. અમે તમામ સર્જકોના બૌદ્ધિક સંપદા અધિકારોનું સન્માન કરીએ છીએ. આ છબીઓનો ઉપયોગ વ્યવસાયિક લાભ માટે નથી.
જો તમે માનતા હોવ કે વપરાયેલી કોઈપણ સામગ્રી તમારા કૉપિરાઇટનું ઉલ્લંઘન કરે છે, તો કૃપા કરીને અમારો સંપર્ક કરો. અમે બૌદ્ધિક સંપદા કાયદાઓ અને નિયમોનું પાલન સુનિશ્ચિત કરવા માટે, છબીઓ દૂર કરવા અથવા યોગ્ય એટ્રિબ્યુશન પ્રદાન કરવા સહિતના યોગ્ય પગલાં લેવા તૈયાર છીએ. અમારો ધ્યેય એવા પ્લેટફોર્મને જાળવી રાખવાનો છે જે સામગ્રીથી સમૃદ્ધ હોય, ન્યાયી હોય અને અન્યના બૌદ્ધિક સંપદા અધિકારોનું સન્માન કરે.
કૃપા કરીને નીચેના ઇમેઇલ સરનામાં પર અમારો સંપર્ક કરો:sales@lumispot.cn. અમે કોઈપણ સૂચના પ્રાપ્ત થવા પર તાત્કાલિક પગલાં લેવા માટે પ્રતિબદ્ધ છીએ અને આવી કોઈપણ સમસ્યાઓના નિરાકરણમાં 100% સહકારની ખાતરી આપીએ છીએ.
પોસ્ટનો સમય: ડિસેમ્બર-18-2023