1. उडान समय (ToF) सेन्सर के हो?

उडान समय क्यामेरा के हो?विमानको उडान कैद गर्ने क्यामेरा नै हो ?के यसको विमान वा विमानहरूसँग केही सम्बन्ध छ?खैर, यो वास्तवमा धेरै टाढा छ!

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

त्यहाँ धेरै प्रकारका टाइम-अफ-फ्लाइट सेन्सरहरू छन्, तर धेरैजसो समय-अफ-फ्लाइट क्यामेराहरू र लेजर स्क्यानरहरू हुन्, जसले छविमा विभिन्न बिन्दुहरूको गहिराई मापन गर्न lidar (प्रकाश पत्ता लगाउने र दायरा) नामक प्रविधि प्रयोग गर्दछ। इन्फ्रारेड प्रकाश संग।

ToF सेन्सरहरू प्रयोग गरेर उत्पन्न र क्याप्चर गरिएको डेटा धेरै उपयोगी छ किनकि यसले पैदल यात्री पत्ता लगाउने, अनुहारको विशेषताहरूमा आधारित प्रयोगकर्ता प्रमाणीकरण, SLAM (एकै साथ स्थानीयकरण र म्यापिङ) एल्गोरिदमहरू प्रयोग गरेर वातावरण म्यापिङ, र थप प्रदान गर्न सक्छ।

यो प्रणाली वास्तवमा रोबोट, स्व-ड्राइभिङ कार, 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!

एक ToF क्यामेरा

2. उडानको समय सेन्सरले कसरी काम गर्छ?

अब, हामी उडान समयको सेन्सर के हो र यसले कसरी काम गर्छ भन्ने संक्षिप्त परिचय दिन चाहन्छौं।

ToFसेन्सरहरूले इन्फ्रारेड प्रकाश उत्सर्जन गर्न साना लेजरहरू प्रयोग गर्छन्, जहाँ परिणामस्वरूप प्रकाश कुनै पनि वस्तुबाट बाउन्स हुन्छ र सेन्सरमा फर्कन्छ।प्रकाशको उत्सर्जन र वस्तुबाट प्रतिबिम्बित भएपछि सेन्सरमा फर्किने समयको भिन्नताको आधारमा सेन्सरले वस्तु र सेन्सरबीचको दूरी नाप्न सक्छ।

आज, हामी ToF ले दुरी र गहिराई निर्धारण गर्न कसरी यात्रा समय प्रयोग गर्छ भनेर २ तरिकाहरू अन्वेषण गर्नेछौं: टाइमिङ पल्स प्रयोग गरेर, र एम्प्लिच्युड मोड्युलेटेड तरंगहरूको फेज सिफ्टिङ प्रयोग गरेर।

समयबद्ध दालहरू प्रयोग गर्नुहोस्

उदाहरणका लागि, यसले लेजरको साथ लक्ष्यलाई उज्यालो बनाएर काम गर्छ, त्यसपछि स्क्यानरको साथ प्रतिबिम्बित प्रकाश नाप्ने, र त्यसपछि प्रकाशको गति प्रयोग गरेर वस्तुको दूरी एक्स्ट्रापोलेट गर्नको लागि सही दूरीको गणना गर्न।थप रूपमा, लेजर फिर्ता समय र तरंगदैर्ध्यमा भिन्नतालाई त्यसपछि सही डिजिटल 3D प्रतिनिधित्व र लक्ष्यको सतह सुविधाहरू बनाउन प्रयोग गरिन्छ, र यसको व्यक्तिगत सुविधाहरू दृश्यात्मक रूपमा नक्सा गर्नुहोस्।

तपाईले माथि देख्न सक्नुहुने रूपमा, लेजर लाइट बाहिर निकालिएको छ र त्यसपछि वस्तुलाई सेन्सरमा फिर्ता बाउन्स गर्नुहोस्।लेजर रिटर्न टाइमको साथ, ToF क्यामेराहरूले प्रकाश यात्राको गतिलाई ध्यानमा राखेर छोटो अवधिमा सही दूरी मापन गर्न सक्षम हुन्छन्।(ToF दूरीमा रूपान्तरण गर्दछ) यो सूत्र हो जुन विश्लेषकले वस्तुको सही दूरीमा पुग्न प्रयोग गर्दछ:

(प्रकाशको गति x उडानको समय) / २

ToF दूरीमा रूपान्तरण गर्दछ

तपाईले देख्न सक्नुहुने रूपमा, बत्ती बन्द हुँदा टाइमर सुरु हुनेछ, र जब रिसीभरले रिटर्न लाइट प्राप्त गर्दछ, टाइमरले समय फिर्ता गर्नेछ।दुई पटक घटाउँदा, प्रकाशको "उडानको समय" प्राप्त हुन्छ, र प्रकाशको गति स्थिर हुन्छ, त्यसैले माथिको सूत्र प्रयोग गरेर दूरी सजिलैसँग गणना गर्न सकिन्छ।यस तरिकाले, वस्तुको सतहमा सबै बिन्दुहरू निर्धारण गर्न सकिन्छ।

AM तरंगको फेज शिफ्ट प्रयोग गर्नुहोस्

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

AM तरंग प्रयोग गरेर चरण परिवर्तन

आयामलाई परिमार्जन गरेर, यसले ज्ञात फ्रिक्वेन्सीको साथ साइनोसाइडल प्रकाश स्रोत सिर्जना गर्दछ, 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 एक तरंगदैर्ध्य (λ = 15 m), र f आवृत्ति हो, सेन्सरमा प्रत्येक बिन्दु सजिलैसँग गहिराइमा गणना गर्न सकिन्छ।

हामी प्रकाशको गतिमा काम गर्दा यी सबै चीजहरू धेरै छिटो हुन्छन्।के तपाईं परिशुद्धता र गति कल्पना गर्न सक्नुहुन्छ जुन सेन्सरहरू मापन गर्न सक्षम छन्?एउटा उदाहरण दिन्छु, प्रकाशले ३००,००० किलोमिटर प्रति सेकेन्डको गतिमा यात्रा गर्छ, यदि कुनै वस्तु तपाईबाट ५ मिटर टाढा छ भने, क्यामेराबाट प्रकाश निस्कने र फर्किने बीचको समयको अन्तर लगभग ३३ नानोसेकेन्ड हुन्छ, जुन ०.००००००००००३३ सेकेन्डको मात्र बराबर हुन्छ!वाह!उल्लेख नगर्न, क्याप्चर गरिएको डाटाले तपाईंलाई छविमा प्रत्येक पिक्सेलको लागि सही 3D डिजिटल प्रतिनिधित्व दिनेछ।

प्रयोग गरिएको सिद्धान्तको बावजुद, सम्पूर्ण दृश्यलाई उज्यालो पार्ने प्रकाश स्रोत प्रदान गर्नाले सेन्सरलाई सबै बिन्दुहरूको गहिराइ निर्धारण गर्न अनुमति दिन्छ।यस्तो नतिजाले तपाईंलाई दूरीको नक्सा दिन्छ जहाँ प्रत्येक पिक्सेलले दृश्यमा सम्बन्धित बिन्दुमा दूरी इन्कोड गर्दछ।निम्न ToF दायरा ग्राफको उदाहरण हो:

ToF दायरा ग्राफको उदाहरण

अब जब हामीलाई थाहा छ कि ToF काम गर्दछ, यो किन राम्रो छ?किन प्रयोग गर्ने?तिनीहरू केका लागि राम्रो छन्?चिन्ता नगर्नुहोस्, त्यहाँ ToF सेन्सर प्रयोग गर्ने धेरै फाइदाहरू छन्, तर पक्कै पनि त्यहाँ केही सीमितताहरू छन्।

3. उडान समय सेन्सरहरू प्रयोग गर्ने फाइदाहरू

सटीक र छिटो मापन

अल्ट्रासाउन्ड वा लेजरहरू जस्तै अन्य दूरी सेन्सरहरूको तुलनामा, समय-अफ-उडान सेन्सरहरूले दृश्यको 3D छवि धेरै छिटो रचना गर्न सक्षम छन्।उदाहरण को लागी, एक ToF क्यामेरा एक पटक मात्र यो गर्न सक्छ।यति मात्र होइन, ToF सेन्सरले छोटो समयमा वस्तुहरू सही रूपमा पत्ता लगाउन सक्षम छ र आर्द्रता, हावाको चाप र तापक्रमले असर गर्दैन, यसलाई भित्री र बाहिरी दुवै प्रयोगको लागि उपयुक्त बनाउँछ।

लामो दुरी

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

यो यस अर्थमा पनि लचिलो छ कि तपाईले इष्टतम प्रदर्शनको लागि प्रणालीको अप्टिक्स अनुकूलन गर्न सक्षम हुनुहुन्छ, जहाँ तपाईले ट्रान्समिटर र रिसीभर प्रकारहरू र लेन्सहरू छनौट गर्न सक्नुहुन्छ दृश्यको इच्छित क्षेत्र प्राप्त गर्न।

सुरक्षा

चिन्तित छ कि लेजर बाटToFसेन्सरले तपाईको आँखामा चोट पुर्‍याउँछ?चिन्ता नगर्नुहोस्!धेरै ToF सेन्सरहरूले अब प्रकाश स्रोतको रूपमा कम-शक्ति इन्फ्रारेड लेजर प्रयोग गर्छन् र यसलाई मोड्युलेटेड पल्सको साथ चलाउँछन्।सेन्सरले मानव आँखामा सुरक्षित छ भनी सुनिश्चित गर्न कक्षा १ लेजर सुरक्षा मापदण्डहरू पूरा गर्दछ।

लागत प्रभावी

अन्य 3D गहिराई दायरा स्क्यानिङ प्रविधिहरू जस्तै संरचित प्रकाश क्यामेरा प्रणाली वा लेजर दायराफाइन्डरहरूको तुलनामा, ToF सेन्सरहरू तिनीहरूको तुलनामा धेरै सस्तो छन्।

यी सबै सीमितताहरूको बावजुद, ToF अझै पनि धेरै भरपर्दो र 3D जानकारी क्याप्चर गर्ने एक धेरै छिटो विधि हो।

4. ToF को सीमाहरू

यद्यपि ToF धेरै फाइदाहरू छन्, यसको पनि सीमितताहरू छन्।ToF का केही सीमाहरू समावेश छन्:

• छरिएको प्रकाश

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

• बहु प्रतिबिम्ब

कुना र अवतल आकारहरूमा ToF सेन्सरहरू प्रयोग गर्दा, तिनीहरूले अनावश्यक प्रतिबिम्बहरू निम्त्याउन सक्छन्, किनकि प्रकाशले धेरै पटक बाउन्स गर्न सक्छ, मापन विकृत गर्दछ।

• परिवेश प्रकाश

उज्यालो घाममा बाहिर ToF क्यामेरा प्रयोग गर्दा बाहिरी प्रयोगलाई गाह्रो बनाउन सक्छ।यो सूर्यको प्रकाशको उच्च तीव्रताको कारणले गर्दा सेन्सर पिक्सेलहरू द्रुत रूपमा संतृप्त हुन्छन्, यसले वस्तुबाट परावर्तित वास्तविक प्रकाश पत्ता लगाउन असम्भव बनाउँछ।

• निष्कर्ष

ToF सेन्सर रToF लेन्सविभिन्न अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गर्न सकिन्छ।थ्रीडी म्यापिङ, औद्योगिक स्वचालन, अवरोध पत्ता लगाउने, सेल्फ-ड्राइभिङ कारहरू, कृषि, रोबोटिक्स, इनडोर नेभिगेसन, गेस्चर रिकग्निसन, वस्तु स्क्यानिङ, मापन, निगरानीदेखि संवर्धित वास्तविकतासम्म!ToF प्रविधिको अनुप्रयोगहरू अनन्त छन्।

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

चुआंग एन ओप्टोइलेक्ट्रोनिक्स एक उत्तम दृश्य ब्रान्ड सिर्जना गर्न उच्च परिभाषा अप्टिकल लेन्सहरूमा केन्द्रित छ

चुआङ एन ओप्टोइलेक्ट्रोनिक्सले 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 1/3″ IR850nm

CH3654B f5.0mm F1.1 1/3″ IR940nm