१. उडानको समय (ToF) सेन्सर भनेको के हो?

उडानको समय क्यामेरा भनेको के हो? के यो क्यामेराले विमानको उडान कैद गर्छ? के यसको विमान वा विमानहरूसँग कुनै सम्बन्ध छ? खैर, यो वास्तवमा धेरै टाढाको कुरा हो!

ToF भनेको कुनै वस्तु, कण वा तरंगलाई टाढा यात्रा गर्न लाग्ने समयको मापन हो। के तपाईंलाई थाहा छ चमेरोको सोनार प्रणालीले काम गर्छ? उडानको समय प्रणाली पनि त्यस्तै हो!

धेरै प्रकारका उडान समय सेन्सरहरू छन्, तर धेरैजसो उडान समय क्यामेरा र लेजर स्क्यानरहरू हुन्, जसले इन्फ्रारेड प्रकाशले चम्काएर छविमा विभिन्न बिन्दुहरूको गहिराई मापन गर्न लिडार (प्रकाश पत्ता लगाउने र दायरा) भनिने प्रविधि प्रयोग गर्दछ।

ToF सेन्सरहरू प्रयोग गरेर उत्पन्न र कैद गरिएको डेटा धेरै उपयोगी छ किनकि यसले पैदल यात्री पहिचान, अनुहारको विशेषताहरूमा आधारित प्रयोगकर्ता प्रमाणीकरण, SLAM (एकसाथ स्थानीयकरण र म्यापिङ) एल्गोरिदम प्रयोग गरेर वातावरण म्यापिङ, र थप कुराहरू प्रदान गर्न सक्छ।

यो प्रणाली वास्तवमा रोबोट, स्व-ड्राइभिङ कारहरू, र अहिले पनि तपाईंको मोबाइल उपकरणमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। उदाहरणका लागि, यदि तपाईं Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ, आदि प्रयोग गर्दै हुनुहुन्छ भने, तपाईंको फोनमा ToF क्यामेरा छ!

एउटा ToF क्यामेरा

२. उडानको समय सेन्सरले कसरी काम गर्छ?

अब, हामी उडानको समय सेन्सर के हो र यसले कसरी काम गर्छ भन्ने बारे संक्षिप्त परिचय दिन चाहन्छौं।

ToFसेन्सरहरूले इन्फ्रारेड प्रकाश उत्सर्जन गर्न साना लेजरहरू प्रयोग गर्छन्, जहाँबाट निस्कने प्रकाश कुनै पनि वस्तुबाट उफ्रिन्छ र सेन्सरमा फर्कन्छ। प्रकाशको उत्सर्जन र वस्तुद्वारा परावर्तित भएपछि सेन्सरमा फर्कने बीचको समयको भिन्नताको आधारमा, सेन्सरले वस्तु र सेन्सर बीचको दूरी मापन गर्न सक्छ।

आज, हामी ToF ले दूरी र गहिराई निर्धारण गर्न यात्रा समय कसरी प्रयोग गर्छ भन्ने २ तरिकाहरू अन्वेषण गर्नेछौं: समय पल्स प्रयोग गरेर, र आयाम मोड्युलेटेड तरंगहरूको चरण परिवर्तन प्रयोग गरेर।

समयबद्ध पल्स प्रयोग गर्नुहोस्

उदाहरणका लागि, यसले लेजरको साथ लक्ष्यलाई उज्यालो पारेर, त्यसपछि स्क्यानरको साथ परावर्तित प्रकाश मापन गरेर, र त्यसपछि प्रकाशको गति प्रयोग गरेर वस्तुको दूरी एक्स्ट्रापोलेट गरेर यात्रा गरेको दूरीलाई सटीक रूपमा गणना गरेर काम गर्छ। थप रूपमा, लेजर फिर्ता समय र तरंगदैर्ध्यमा भिन्नतालाई लक्ष्यको सटीक डिजिटल 3D प्रतिनिधित्व र सतह सुविधाहरू बनाउन र यसको व्यक्तिगत सुविधाहरू दृश्यात्मक रूपमा नक्सा गर्न प्रयोग गरिन्छ।

तपाईंले माथि देख्न सक्नुहुन्छ, लेजर प्रकाश बाहिर निकालिन्छ र त्यसपछि वस्तुबाट सेन्सरमा फिर्ता उफ्रिन्छ। लेजर फिर्ता समयको साथ, ToF क्यामेराहरूले प्रकाश यात्राको गतिलाई ध्यानमा राख्दै छोटो अवधिमा सही दूरी मापन गर्न सक्षम हुन्छन्। (ToF दूरीमा रूपान्तरण हुन्छ) यो सूत्र हो जुन एक विश्लेषकले वस्तुको सही दूरीमा पुग्न प्रयोग गर्दछ:

(प्रकाशको गति x उडान समय) / २

ToF लाई दूरीमा रूपान्तरण गर्छ

तपाईंले देख्न सक्नुहुन्छ, बत्ती निभ्दा टाइमर सुरु हुनेछ, र रिसीभरले रिटर्न लाइट प्राप्त गर्दा, टाइमरले समय फिर्ता गर्नेछ। दुई पटक घटाउँदा, प्रकाशको "उडान समय" प्राप्त हुन्छ, र प्रकाशको गति स्थिर हुन्छ, त्यसैले माथिको सूत्र प्रयोग गरेर दूरी सजिलै गणना गर्न सकिन्छ। यसरी, वस्तुको सतहमा रहेका सबै बिन्दुहरू निर्धारण गर्न सकिन्छ।

AM तरंगको चरण परिवर्तन प्रयोग गर्नुहोस्

अर्को, दToFगहिराई र दूरी निर्धारण गर्न परावर्तित प्रकाशको चरण परिवर्तन पत्ता लगाउन निरन्तर तरंगहरू पनि प्रयोग गर्न सक्छ।

AM तरंग प्रयोग गरेर चरण परिवर्तन

आयामलाई परिमार्जन गरेर, यसले ज्ञात आवृत्तिको साथ साइनसोइडल प्रकाश स्रोत सिर्जना गर्दछ, जसले डिटेक्टरलाई निम्न सूत्र प्रयोग गरेर परावर्तित प्रकाशको चरण परिवर्तन निर्धारण गर्न अनुमति दिन्छ:

जहाँ c प्रकाशको गति हो (c = 3 × 10^8 m/s), λ तरंगदैर्ध्य हो (λ = 15 m), र f आवृत्ति हो, सेन्सरमा प्रत्येक बिन्दु सजिलै गहिराइमा गणना गर्न सकिन्छ।

प्रकाशको गतिमा काम गर्दा यी सबै कुराहरू धेरै छिटो हुन्छन्। के तपाईं सेन्सरहरूले कति शुद्धता र गति मापन गर्न सक्छन् भन्ने कल्पना गर्न सक्नुहुन्छ? म एउटा उदाहरण दिन्छु, प्रकाश प्रति सेकेन्ड ३,००,००० किलोमिटरको गतिमा यात्रा गर्छ, यदि कुनै वस्तु तपाईंबाट ५ मिटर टाढा छ भने, क्यामेराबाट बाहिर निस्कने र फर्कने प्रकाश बीचको समयको भिन्नता लगभग ३३ नानोसेकेन्ड हुन्छ, जुन ०.००००००००३३ सेकेन्ड मात्र बराबर हुन्छ! वाह! उल्लेख नगर्नुहोस्, क्याप्चर गरिएको डेटाले तपाईंलाई छविमा प्रत्येक पिक्सेलको लागि सटीक ३D डिजिटल प्रतिनिधित्व दिनेछ।

प्रयोग गरिएको सिद्धान्तको पर्वाह नगरी, सम्पूर्ण दृश्यलाई उज्यालो पार्ने प्रकाश स्रोत प्रदान गर्नाले सेन्सरलाई सबै बिन्दुहरूको गहिराइ निर्धारण गर्न अनुमति दिन्छ। यस्तो परिणामले तपाईंलाई दूरी नक्सा दिन्छ जहाँ प्रत्येक पिक्सेलले दृश्यको सम्बन्धित बिन्दुमा दूरीलाई एन्कोड गर्दछ। निम्न ToF दायरा ग्राफको उदाहरण हो:

ToF दायरा ग्राफको उदाहरण

अब हामीलाई थाहा भयो कि ToF ले काम गर्छ, यो किन राम्रो छ? किन प्रयोग गर्ने? तिनीहरू केका लागि राम्रो छन्? चिन्ता नगर्नुहोस्, ToF सेन्सर प्रयोग गर्नुका धेरै फाइदाहरू छन्, तर अवश्य पनि केही सीमितताहरू छन्।

३. उडान समय सेन्सर प्रयोग गर्नुका फाइदाहरू

सटीक र छिटो मापन

अल्ट्रासाउन्ड वा लेजर जस्ता अन्य दूरी सेन्सरहरूको तुलनामा, उडानको समय सेन्सरहरूले दृश्यको 3D छवि धेरै छिटो रचना गर्न सक्षम छन्। उदाहरणका लागि, ToF क्यामेराले यो एक पटक मात्र गर्न सक्छ। त्यति मात्र होइन, ToF सेन्सरले छोटो समयमा वस्तुहरू सही रूपमा पत्ता लगाउन सक्षम छ र आर्द्रता, हावाको चाप र तापक्रमबाट प्रभावित हुँदैन, जसले गर्दा यसलाई भित्री र बाहिरी दुवै प्रयोगको लागि उपयुक्त बनाउँछ।

लामो दूरी

ToF सेन्सरहरूले लेजरहरू प्रयोग गर्ने भएकाले, तिनीहरू उच्च शुद्धताका साथ लामो दूरी र दायराहरू मापन गर्न पनि सक्षम छन्। ToF सेन्सरहरू लचिलो हुन्छन् किनभने तिनीहरूले सबै आकार र आकारका नजिक र टाढाका वस्तुहरू पत्ता लगाउन सक्षम हुन्छन्।

यो यस अर्थमा पनि लचिलो छ कि तपाईं इष्टतम कार्यसम्पादनको लागि प्रणालीको अप्टिक्सलाई अनुकूलित गर्न सक्षम हुनुहुन्छ, जहाँ तपाईं इच्छित क्षेत्रको दृश्य प्राप्त गर्न ट्रान्समिटर र रिसीभर प्रकारहरू र लेन्सहरू छनौट गर्न सक्नुहुन्छ।

सुरक्षा

लेजरबाट चिन्तित छु किToFसेन्सरले तपाईंको आँखालाई हानि पुर्‍याउँछ? चिन्ता नगर्नुहोस्! धेरै ToF सेन्सरहरूले अब प्रकाश स्रोतको रूपमा कम-शक्तिको इन्फ्रारेड लेजर प्रयोग गर्छन् र यसलाई मोड्युलेटेड पल्सको साथ चलाउँछन्। सेन्सरले मानव आँखाको लागि सुरक्षित छ भनी सुनिश्चित गर्न कक्षा १ लेजर सुरक्षा मापदण्डहरू पूरा गर्दछ।

लागत प्रभावी

स्ट्रक्चर्ड लाइट क्यामेरा सिस्टम वा लेजर रेन्जफाइन्डर जस्ता अन्य थ्रीडी डेप्थ रेन्ज स्क्यानिङ टेक्नोलोजीहरूको तुलनामा, ToF सेन्सरहरू तिनीहरूको तुलनामा धेरै सस्तो छन्।

यी सबै सीमितताहरूको बावजुद, ToF अझै पनि धेरै भरपर्दो छ र 3D जानकारी खिच्ने धेरै छिटो विधि हो।

४. ToF का सीमाहरू

ToF का धेरै फाइदाहरू भएतापनि यसका सीमितताहरू पनि छन्। ToF का केही सीमितताहरू समावेश छन्:

• छरिएको प्रकाश

यदि धेरै उज्यालो सतहहरू तपाईंको ToF सेन्सरको धेरै नजिक छन् भने, तिनीहरूले तपाईंको रिसीभरमा धेरै प्रकाश छरपस्ट गर्न सक्छन् र कलाकृतिहरू र अनावश्यक प्रतिबिम्बहरू सिर्जना गर्न सक्छन्, किनकि तपाईंको ToF सेन्सरले मापन तयार भएपछि मात्र प्रकाश प्रतिबिम्बित गर्न आवश्यक छ।

• धेरै प्रतिबिम्बहरू

कुना र अवतल आकारहरूमा ToF सेन्सरहरू प्रयोग गर्दा, तिनीहरूले अनावश्यक परावर्तन निम्त्याउन सक्छन्, किनकि प्रकाश धेरै पटक उफ्रिन सक्छ, जसले मापनलाई विकृत गर्दछ।

• परिवेश प्रकाश

चम्किलो घाममा बाहिर ToF क्यामेरा प्रयोग गर्नाले बाहिरी प्रयोग गर्न गाह्रो हुन सक्छ। यो सूर्यको प्रकाशको उच्च तीव्रताका कारण सेन्सर पिक्सेलहरू द्रुत रूपमा संतृप्त हुन्छन्, जसले गर्दा वस्तुबाट परावर्तित वास्तविक प्रकाश पत्ता लगाउन असम्भव हुन्छ।

• निष्कर्ष

ToF सेन्सरहरू रToF लेन्सविभिन्न अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गर्न सकिन्छ। थ्रीडी म्यापिङ, औद्योगिक स्वचालन, अवरोध पत्ता लगाउने, स्व-ड्राइभिङ कारहरू, कृषि, रोबोटिक्स, भित्री नेभिगेसन, इशारा पहिचान, वस्तु स्क्यानिङ, मापन, निगरानीदेखि संवर्धित वास्तविकतासम्म! ToF प्रविधिको अनुप्रयोगहरू अनन्त छन्।

ToF लेन्सको कुनै पनि आवश्यकताको लागि तपाईं हामीलाई सम्पर्क गर्न सक्नुहुन्छ।

चुआङ एन अप्टोइलेक्ट्रोनिक्सले उत्तम दृश्य ब्रान्ड सिर्जना गर्न उच्च-परिभाषा अप्टिकल लेन्सहरूमा ध्यान केन्द्रित गर्दछ

चुआङ एन अप्टोइलेक्ट्रोनिक्सले अब विभिन्न प्रकारका उत्पादन गरेको छTOF लेन्सहरूजस्तै:

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 १/३″ IR850nm

CH3654B f5.0mm F1.1 १/३″ IR940nm