1. ടൈം-ഓഫ്-ഫ്ലൈറ്റ് (ToF) സെൻസർ എന്താണ്?

പറക്കുന്ന സമയ ക്യാമറ എന്താണ്? വിമാനത്തിന്റെ പറക്കൽ പകർത്തുന്നത് ക്യാമറയാണോ? അതിന് വിമാനങ്ങളുമായോ വിമാനങ്ങളുമായോ എന്തെങ്കിലും ബന്ധമുണ്ടോ? ശരി, അത് യഥാർത്ഥത്തിൽ വളരെ അകലെയാണ്!

ഒരു വസ്തു, കണിക അല്ലെങ്കിൽ തിരമാല ഒരു ദൂരം സഞ്ചരിക്കാൻ എടുക്കുന്ന സമയത്തിന്റെ അളവാണ് ToF. ഒരു വവ്വാലിന്റെ സോണാർ സിസ്റ്റം പ്രവർത്തിക്കുമെന്ന് നിങ്ങൾക്കറിയാമോ? പറക്കൽ സമയ സംവിധാനവും സമാനമാണ്!

ഫ്ലൈറ്റ് സമയ സെൻസറുകൾ പല തരത്തിലുണ്ട്, എന്നാൽ മിക്കതും ഫ്ലൈറ്റ് സമയ ക്യാമറകളും ലേസർ സ്കാനറുകളുമാണ്, ഇൻഫ്രാറെഡ് പ്രകാശം ഉപയോഗിച്ച് ഒരു ചിത്രത്തിലെ വിവിധ പോയിന്റുകളുടെ ആഴം അളക്കാൻ ലിഡാർ (ലൈറ്റ് ഡിറ്റക്ഷനും റേഞ്ചിംഗും) എന്ന സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഇവയാണ്.

ToF സെൻസറുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ജനറേറ്റ് ചെയ്ത് പിടിച്ചെടുക്കുന്ന ഡാറ്റ വളരെ ഉപയോഗപ്രദമാണ്, കാരണം ഇതിന് കാൽനടക്കാരെ കണ്ടെത്തൽ, മുഖ സവിശേഷതകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഉപയോക്തൃ പ്രാമാണീകരണം, SLAM (ഒരേസമയം പ്രാദേശികവൽക്കരണവും മാപ്പിംഗും) അൽഗോരിതങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചുള്ള പരിസ്ഥിതി മാപ്പിംഗ് എന്നിവയും മറ്റും നൽകാൻ കഴിയും.

ഈ സംവിധാനം യഥാർത്ഥത്തിൽ റോബോട്ടുകളിലും, സെൽഫ് ഡ്രൈവിംഗ് കാറുകളിലും, ഇപ്പോൾ നിങ്ങളുടെ മൊബൈൽ ഉപകരണത്തിലും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, നിങ്ങൾ Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ മുതലായവ ഉപയോഗിക്കുകയാണെങ്കിൽ, നിങ്ങളുടെ ഫോണിൽ ഒരു ToF ക്യാമറയുണ്ട്!

ഒരു ToF ക്യാമറ

2. ഫ്ലൈറ്റ് സമയ സെൻസർ എങ്ങനെയാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്?

ഇനി, ഒരു ടൈം-ഓഫ്-ഫ്ലൈറ്റ് സെൻസർ എന്താണെന്നും അത് എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്നും ഒരു ചെറിയ ആമുഖം നൽകാൻ ഞങ്ങൾ ആഗ്രഹിക്കുന്നു.

ടി.ഒ.എഫ്സെൻസറുകൾ ഇൻഫ്രാറെഡ് പ്രകാശം പുറപ്പെടുവിക്കാൻ ചെറിയ ലേസറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, അവിടെ നിന്ന് ലഭിക്കുന്ന പ്രകാശം ഏതെങ്കിലും വസ്തുവിൽ നിന്ന് ബൗൺസ് ചെയ്ത് സെൻസറിലേക്ക് തിരികെ എത്തുന്നു. പ്രകാശത്തിന്റെ ഉദ്‌വമനവും വസ്തു പ്രതിഫലിപ്പിച്ച ശേഷം സെൻസറിലേക്ക് മടങ്ങുന്നതും തമ്മിലുള്ള സമയ വ്യത്യാസത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, സെൻസറിന് വസ്തുവും സെൻസറും തമ്മിലുള്ള ദൂരം അളക്കാൻ കഴിയും.

ഇന്ന്, ദൂരവും ആഴവും നിർണ്ണയിക്കാൻ ToF യാത്രാ സമയം ഉപയോഗിക്കുന്ന 2 വഴികൾ നമ്മൾ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യും: ടൈമിംഗ് പൾസുകൾ ഉപയോഗിച്ചും, ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡ് മോഡുലേറ്റഡ് തരംഗങ്ങളുടെ ഫേസ് ഷിഫ്റ്റിംഗ് ഉപയോഗിച്ചും.

സമയബന്ധിതമായ പൾസുകൾ ഉപയോഗിക്കുക

ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു ലേസർ ഉപയോഗിച്ച് ഒരു ലക്ഷ്യത്തെ പ്രകാശിപ്പിച്ചും, പിന്നീട് ഒരു സ്കാനർ ഉപയോഗിച്ച് പ്രതിഫലിക്കുന്ന പ്രകാശം അളന്നുകൊണ്ടും, പ്രകാശവേഗത ഉപയോഗിച്ച് വസ്തുവിന്റെ ദൂരം എക്സ്ട്രാപോളേറ്റ് ചെയ്ത് സഞ്ചരിച്ച ദൂരം കൃത്യമായി കണക്കാക്കിയും ഇത് പ്രവർത്തിക്കുന്നു. കൂടാതെ, ലേസർ റിട്ടേൺ സമയത്തിലും തരംഗദൈർഘ്യത്തിലുമുള്ള വ്യത്യാസം ഉപയോഗിച്ച് ലക്ഷ്യത്തിന്റെ കൃത്യമായ ഡിജിറ്റൽ 3D പ്രാതിനിധ്യവും ഉപരിതല സവിശേഷതകളും നിർമ്മിക്കുകയും അതിന്റെ വ്യക്തിഗത സവിശേഷതകൾ ദൃശ്യപരമായി മാപ്പ് ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു.

മുകളിൽ കാണുന്നത് പോലെ, ലേസർ പ്രകാശം പുറന്തള്ളപ്പെടുകയും പിന്നീട് വസ്തുവിൽ നിന്ന് സെൻസറിലേക്ക് തിരികെ ബൗൺസ് ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു. ലേസർ റിട്ടേൺ സമയം ഉപയോഗിച്ച്, പ്രകാശ യാത്രയുടെ വേഗത കണക്കിലെടുത്ത് കുറഞ്ഞ സമയത്തിനുള്ളിൽ കൃത്യമായ ദൂരം അളക്കാൻ ToF ക്യാമറകൾക്ക് കഴിയും. (ToF ദൂരത്തിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നു) ഒരു വസ്തുവിന്റെ കൃത്യമായ ദൂരം കണക്കാക്കാൻ ഒരു വിശകലന വിദഗ്ദ്ധൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഫോർമുല ഇതാണ്:

(പ്രകാശവേഗത x പറക്കൽ സമയം) / 2

ToF ദൂരത്തിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നു

നിങ്ങൾക്ക് കാണാനാകുന്നതുപോലെ, ലൈറ്റ് ഓഫ് ആയിരിക്കുമ്പോൾ ടൈമർ ആരംഭിക്കും, റിസീവർ റിട്ടേൺ ലൈറ്റ് സ്വീകരിക്കുമ്പോൾ, ടൈമർ സമയം തിരികെ നൽകും. രണ്ടുതവണ കുറയ്ക്കുമ്പോൾ, പ്രകാശത്തിന്റെ "പറക്കൽ സമയം" ലഭിക്കും, കൂടാതെ പ്രകാശത്തിന്റെ വേഗത സ്ഥിരമായിരിക്കും, അതിനാൽ മുകളിലുള്ള ഫോർമുല ഉപയോഗിച്ച് ദൂരം എളുപ്പത്തിൽ കണക്കാക്കാം. ഈ രീതിയിൽ, വസ്തുവിന്റെ ഉപരിതലത്തിലുള്ള എല്ലാ പോയിന്റുകളും നിർണ്ണയിക്കാൻ കഴിയും.

AM തരംഗത്തിന്റെ ഫേസ് ഷിഫ്റ്റ് ഉപയോഗിക്കുക

അടുത്തതായി, ദിടി.ഒ.എഫ്പ്രതിഫലിക്കുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ ഘട്ടം മാറ്റം കണ്ടെത്തുന്നതിനും ആഴവും ദൂരവും നിർണ്ണയിക്കുന്നതിനും തുടർച്ചയായ തരംഗങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കാനും കഴിയും.

AM തരംഗം ഉപയോഗിച്ചുള്ള ഘട്ടം മാറ്റം

ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡ് മോഡുലേറ്റ് ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, അറിയപ്പെടുന്ന ഒരു ഫ്രീക്വൻസിയുള്ള ഒരു സൈനുസോയ്ഡൽ പ്രകാശ സ്രോതസ്സ് ഇത് സൃഷ്ടിക്കുന്നു, ഇത് ഡിറ്റക്ടറെ ഇനിപ്പറയുന്ന ഫോർമുല ഉപയോഗിച്ച് പ്രതിഫലിക്കുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ ഘട്ടം മാറ്റം നിർണ്ണയിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു:

ഇവിടെ c എന്നത് പ്രകാശത്തിന്റെ വേഗതയാണ് (c = 3 × 10^8 m/s), λ ഒരു തരംഗദൈർഘ്യമാണ് (λ = 15 m), f എന്നത് ആവൃത്തിയാണ്, സെൻസറിലെ ഓരോ പോയിന്റും ആഴത്തിൽ എളുപ്പത്തിൽ കണക്കാക്കാം.

പ്രകാശവേഗതയിൽ പ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ ഇതെല്ലാം വളരെ വേഗത്തിൽ സംഭവിക്കുന്നു. സെൻസറുകൾക്ക് അളക്കാൻ കഴിയുന്ന കൃത്യതയും വേഗതയും നിങ്ങൾക്ക് സങ്കൽപ്പിക്കാൻ കഴിയുമോ? ഒരു ഉദാഹരണം പറയാം, പ്രകാശം സെക്കൻഡിൽ 300,000 കിലോമീറ്റർ വേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്നു, ഒരു വസ്തു നിങ്ങളിൽ നിന്ന് 5 മീറ്റർ അകലെയാണെങ്കിൽ, ക്യാമറയിൽ നിന്ന് പുറപ്പെടുന്ന പ്രകാശം തിരികെ വരുന്ന സമയ വ്യത്യാസം ഏകദേശം 33 നാനോ സെക്കൻഡ് ആണ്, ഇത് 0.000000033 സെക്കൻഡുകൾക്ക് തുല്യമാണ്! വൗ! പകർത്തിയ ഡാറ്റ ചിത്രത്തിലെ ഓരോ പിക്സലിനും കൃത്യമായ 3D ഡിജിറ്റൽ പ്രാതിനിധ്യം നൽകും.

ഉപയോഗിച്ച തത്വം എന്തുതന്നെയായാലും, മുഴുവൻ രംഗത്തെയും പ്രകാശിപ്പിക്കുന്ന ഒരു പ്രകാശ സ്രോതസ്സ് നൽകുന്നത് സെൻസറിനെ എല്ലാ പോയിന്റുകളുടെയും ആഴം നിർണ്ണയിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു. അത്തരമൊരു ഫലം നിങ്ങൾക്ക് ഒരു ദൂര മാപ്പ് നൽകുന്നു, അവിടെ ഓരോ പിക്സലും സീനിലെ അനുബന്ധ പോയിന്റിലേക്കുള്ള ദൂരം എൻകോഡ് ചെയ്യുന്നു. ഒരു ToF ശ്രേണി ഗ്രാഫിന്റെ ഒരു ഉദാഹരണമാണ് താഴെ കൊടുത്തിരിക്കുന്നത്:

ഒരു ToF ശ്രേണി ഗ്രാഫിന്റെ ഉദാഹരണം

ToF പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്ന് ഇപ്പോൾ നമുക്കറിയാം, അത് എന്തുകൊണ്ട് നല്ലതാണെന്ന്? എന്തിനാണ് ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നത്? അവ എന്തിനാണ് നല്ലത്? വിഷമിക്കേണ്ട, ഒരു ToF സെൻസർ ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് നിരവധി ഗുണങ്ങളുണ്ട്, പക്ഷേ തീർച്ചയായും ചില പരിമിതികളുണ്ട്.

3. ഫ്ലൈറ്റ് സമയ സെൻസറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതിന്റെ പ്രയോജനങ്ങൾ

കൃത്യവും വേഗത്തിലുള്ളതുമായ അളവെടുപ്പ്

അൾട്രാസൗണ്ട് അല്ലെങ്കിൽ ലേസർ പോലുള്ള മറ്റ് ദൂര സെൻസറുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ഫ്ലൈറ്റ് സമയ സെൻസറുകൾക്ക് ഒരു ദൃശ്യത്തിന്റെ 3D ചിത്രം വളരെ വേഗത്തിൽ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയും. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു ToF ക്യാമറയ്ക്ക് ഇത് ഒരു തവണ മാത്രമേ ചെയ്യാൻ കഴിയൂ. മാത്രമല്ല, ToF സെൻസറിന് കുറഞ്ഞ സമയത്തിനുള്ളിൽ വസ്തുക്കളെ കൃത്യമായി കണ്ടെത്താൻ കഴിയും, കൂടാതെ ഈർപ്പം, വായു മർദ്ദം, താപനില എന്നിവയാൽ ഇത് ബാധിക്കപ്പെടില്ല, ഇത് ഇൻഡോർ, ഔട്ട്ഡോർ ഉപയോഗത്തിന് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.

ദീർഘദൂരം

ToF സെൻസറുകൾ ലേസറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതിനാൽ, ഉയർന്ന കൃത്യതയോടെ ദീർഘദൂരങ്ങളും ദൂരങ്ങളും അളക്കാനും അവയ്ക്ക് കഴിയും. എല്ലാ ആകൃതിയിലും വലിപ്പത്തിലുമുള്ള സമീപത്തും അകലെയുമുള്ള വസ്തുക്കളെ കണ്ടെത്താൻ കഴിയുന്നതിനാൽ ToF സെൻസറുകൾ വഴക്കമുള്ളവയാണ്.

ഒപ്റ്റിമൽ പ്രകടനത്തിനായി സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഒപ്റ്റിക്സ് ഇഷ്ടാനുസൃതമാക്കാൻ നിങ്ങൾക്ക് കഴിയുമെന്ന അർത്ഥത്തിലും ഇത് വഴക്കമുള്ളതാണ്, അവിടെ നിങ്ങൾക്ക് ആവശ്യമുള്ള വ്യൂ ഫീൽഡ് ലഭിക്കുന്നതിന് ട്രാൻസ്മിറ്റർ, റിസീവർ തരങ്ങളും ലെൻസുകളും തിരഞ്ഞെടുക്കാം.

സുരക്ഷ

ലേസർ വന്നതിൽ ആശങ്കയുണ്ട്ടി.ഒ.എഫ്സെൻസർ നിങ്ങളുടെ കണ്ണുകൾക്ക് ദോഷം ചെയ്യുമോ? വിഷമിക്കേണ്ട! പല ToF സെൻസറുകളും ഇപ്പോൾ പ്രകാശ സ്രോതസ്സായി ഒരു ലോ-പവർ ഇൻഫ്രാറെഡ് ലേസർ ഉപയോഗിക്കുന്നു, കൂടാതെ മോഡുലേറ്റഡ് പൾസുകൾ ഉപയോഗിച്ച് അതിനെ ഓടിക്കുന്നു. മനുഷ്യന്റെ കണ്ണിന് സുരക്ഷിതമാണെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ സെൻസർ ക്ലാസ് 1 ലേസർ സുരക്ഷാ മാനദണ്ഡങ്ങൾ പാലിക്കുന്നു.

ചെലവ് കുറഞ്ഞ

സ്ട്രക്ചേർഡ് ലൈറ്റ് ക്യാമറ സിസ്റ്റങ്ങൾ അല്ലെങ്കിൽ ലേസർ റേഞ്ച്ഫൈൻഡറുകൾ പോലുള്ള മറ്റ് 3D ഡെപ്ത് റേഞ്ച് സ്കാനിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ToF സെൻസറുകൾ അവയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ വളരെ വിലകുറഞ്ഞതാണ്.

ഈ പരിമിതികളെല്ലാം ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, ToF ഇപ്പോഴും വളരെ വിശ്വസനീയവും 3D വിവരങ്ങൾ പിടിച്ചെടുക്കുന്നതിനുള്ള വളരെ വേഗതയേറിയതുമായ ഒരു രീതിയാണ്.

4. ToF ന്റെ പരിമിതികൾ

ToF-ന് നിരവധി ഗുണങ്ങളുണ്ടെങ്കിലും, അതിന് പരിമിതികളുമുണ്ട്. ToF-ന്റെ ചില പരിമിതികളിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു:

• ചിതറിയ വെളിച്ചം

വളരെ തെളിച്ചമുള്ള പ്രതലങ്ങൾ നിങ്ങളുടെ ToF സെൻസറിന് വളരെ അടുത്താണെങ്കിൽ, അവ നിങ്ങളുടെ റിസീവറിലേക്ക് വളരെയധികം പ്രകാശം വിതറുകയും ആർട്ടിഫാക്റ്റുകളും അനാവശ്യ പ്രതിഫലനങ്ങളും സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്തേക്കാം, കാരണം അളവ് തയ്യാറായിക്കഴിഞ്ഞാൽ മാത്രമേ നിങ്ങളുടെ ToF സെൻസർ പ്രകാശം പ്രതിഫലിപ്പിക്കേണ്ടതുള്ളൂ.

• ഒന്നിലധികം പ്രതിഫലനങ്ങൾ

കോണുകളിലും കോൺകേവ് ആകൃതികളിലും ToF സെൻസറുകൾ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ, പ്രകാശം ഒന്നിലധികം തവണ ബൗൺസ് ചെയ്‌ത് അളവിനെ വളച്ചൊടിക്കുന്നതിനാൽ അവ അനാവശ്യ പ്രതിഫലനങ്ങൾക്ക് കാരണമാകും.

• ആംബിയന്റ് ലൈറ്റ്

തിളക്കമുള്ള സൂര്യപ്രകാശത്തിൽ ToF ക്യാമറ പുറത്ത് ഉപയോഗിക്കുന്നത് പുറത്തെ ഉപയോഗം ബുദ്ധിമുട്ടാക്കും. സൂര്യപ്രകാശത്തിന്റെ ഉയർന്ന തീവ്രത കാരണം സെൻസർ പിക്സലുകൾ വേഗത്തിൽ പൂരിതമാകുന്നതിനാൽ വസ്തുവിൽ നിന്ന് പ്രതിഫലിക്കുന്ന യഥാർത്ഥ പ്രകാശം കണ്ടെത്തുന്നത് അസാധ്യമാണ്.

• ഉപസംഹാരം

ToF സെൻസറുകളുംToF ലെൻസ്വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയും. 3D മാപ്പിംഗ്, വ്യാവസായിക ഓട്ടോമേഷൻ, തടസ്സം കണ്ടെത്തൽ, സ്വയം ഓടിക്കുന്ന കാറുകൾ, കൃഷി, റോബോട്ടിക്സ്, ഇൻഡോർ നാവിഗേഷൻ, ആംഗ്യ തിരിച്ചറിയൽ, ഒബ്ജക്റ്റ് സ്കാനിംഗ്, അളവുകൾ, നിരീക്ഷണം മുതൽ ഓഗ്മെന്റഡ് റിയാലിറ്റി വരെ! ToF സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ പ്രയോഗങ്ങൾ അനന്തമാണ്.

ToF ലെൻസുകളുടെ ഏത് ആവശ്യങ്ങൾക്കും നിങ്ങൾക്ക് ഞങ്ങളെ ബന്ധപ്പെടാം.

ഒരു മികച്ച വിഷ്വൽ ബ്രാൻഡ് സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനായി ചുവാങ് ആൻ ഒപ്‌റ്റോ ഇലക്ട്രോണിക്‌സ് ഹൈ-ഡെഫനിഷൻ ഒപ്റ്റിക്കൽ ലെൻസുകളിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു.

ചുവാങ് ആൻ ഒപ്റ്റോ ഇലക്ട്രോണിക്സ് ഇപ്പോൾ വിവിധതരംTOF ലെൻസുകൾഅതുപോലെ:

CH3651A f3.6mm F1.2 1/2″ IR850nm

CH3651B f3.6mm F1.2 1/2″ IR940nm

CH3652A f3.3mm F1.1 1/3″ IR850nm

CH3652B f3.3mm F1.1 1/3″ IR940nm

CH3653A f3.9mm F1.1 1/3″ IR850nm

CH3653B f3.9mm F1.1 1/3″ IR940nm

CH3654A f5.0mm F1.1 1/3″ IR850nm

CH3654B f5.0mm F1.1 1/3″ IR940nm