PCB Tecnico - Nitruro di alluminio (AlN) PCB ceramico - sensore ToF

Quanto segue è un'introduzione all'applicazione del sensore ToF della tecnologia PCB ceramica del nitruro di alluminio (AlN):

Cos'è "ToF"?

"ToF" è la cosiddetta tecnologia Time of Flight, cioè, il sensore emette luce infrarossa modulata, che viene riflessa dopo aver incontrato un oggetto. Il sensore calcola la differenza di tempo o di fase tra emissione luminosa e riflessione per convertire la distanza della scena fotografata. Al fine di generare informazioni sulla profondità, combinate con le riprese tradizionali, il contorno tridimensionale dell'oggetto può essere presentato in una mappa topografica con colori diversi che rappresentano distanze diverse. Il principio del ToF non è complicato, ma non è facile ottenere una maggiore precisione di misura e miniaturizzare i moduli trasmettitore e ricevitore.

TOF è solo una soluzione nella tecnologia delle telecamere di profondità 3D. Attualmente esistono tre soluzioni principali per fotocamere 3D di profondità: luce strutturata, TOF e imaging binoculare.

Luce strutturata: dopo che la luce strutturata proietta informazioni specifiche sulla luce sulla superficie dell'oggetto, viene raccolta dalla fotocamera. In base al cambiamento del segnale luminoso causato dall'oggetto, vengono calcolate le informazioni come la posizione e la profondità dell'oggetto e quindi viene ripristinato l'intero spazio tridimensionale. (Apple iPhone X usa questa soluzione)

Imaging binoculare (Stereo System): Utilizzare due telecamere per scattare oggetti, quindi calcolare la distanza dell'oggetto attraverso il principio dei triangoli.

TOF (Time Of Flight): il sistema TOF è un tipo di sistema radar leggero che può emettere impulsi luminosi dall'emettitore all'oggetto e il ricevitore può calcolare l'impulso luminoso dal trasmettitore all'oggetto e quindi tornare al ricevitore in formato pixel. Tempo per determinare la distanza dell'oggetto da misurare.

Tra questi tre schemi, l'imaging binoculare di rilevamento della distanza ha bassa efficienza, algoritmi difficili, scarsa precisione ed è facilmente interferito da fattori ambientali; La luce strutturata ha prestazioni eccellenti a distanza ravvicinata, alcune scene specifiche e applicazioni specifiche. Ad esempio, una luce strutturata da cinquanta a sessanta centimetri per lo sblocco del viso è molto adatta. Tuttavia, con il continuo sviluppo della tecnologia, l'impianto di una fotocamera 3D in un telefono cellulare solo per la funzione di sbloccare il volto proattivo non è ovviamente più in grado di soddisfare le esigenze della maggior parte degli utenti per l'applicazione della tecnologia 3D. Per aprire sempre più applicazioni, sempre più produttori hanno iniziato ad adottare la tecnologia ToF.

Il sensore di immagine ToF può calcolare rapidamente le informazioni sulla profondità dell'oggetto in tempo reale e il calcolo della profondità non è influenzato dalle caratteristiche grigie della superficie dell'oggetto. L'accuratezza del calcolo della profondità non cambierà con la distanza e l'accuratezza del livello del centimetro può essere fondamentalmente garantita. In teoria, la distanza di rilevamento più lontana del sensore ToF può raggiungere 100m e la sorgente luminosa può essere regolata per commutare la distanza richiesta in modo flessibile. Inoltre, il sensore ToF ha anche una buona capacità anti-interferenza.

Poiché la misurazione del tempo di volo della luce richiede una frequenza e precisione molto elevata, le prime apparecchiature ToF hanno sempre avuto problemi di volume e costo elevato, quindi è principalmente utilizzato solo in campo industriale. Negli ultimi anni, le innovazioni nella tecnologia dei circuiti integrati e dei sensori hanno portato all'emergere di miniaturizzazione ToF e prodotti a basso costo.

Lo sviluppo della scienza e della tecnologia è inseparabile dal supporto hardware, e ToF è naturalmente inseparabile dal supporto di buon hardware - "circuiti stampati ceramici".

Applicazione della tecnologia ToF

Telecamera telefonica

Da quando Apple ha rilasciato IphoneX nel 2018, il rilevamento 3D è stato una caratteristica indispensabile dei telefoni cellulari. Con l'avanzamento della scienza e della tecnologia, la domanda delle persone di prodotti sta diventando sempre più alta, come la visualizzazione AR, la prova AR, l'anteprima del prodotto domestico AR, l'operazione gestuale, ecc. Le applicazioni stanno emergendo una dopo l'altra. Le telecamere a luce strutturata non possono più soddisfare le esigenze dei produttori, e sempre più produttori si rivolgono a ToF con più possibilità. La risoluzione del circuito ceramico in nitruro di alluminio (AlN) prodotta da Stoneon può raggiungere 20μm e supporta la personalizzazione, che può meglio realizzare l'integrazione TOF e miniaturizzazione dell'apparecchiatura, in modo da soddisfare le esigenze attuali La domanda rigida di smartphone leggeri e sottili.

(I telefoni cellulari con telecamere ToF avranno più possibilità)

elettronica dei veicoli

Nelle applicazioni automobilistiche, ToF può essere utilizzato per la guida automatica, la frenata automatica di evitare collisioni e così via. Supportata dal principio del tempo di volo (ToF), l'automobile può rilevare accuratamente il corpo e la posizione della testa del guidatore, e anche catturare il movimento lampeggiante del conducente quando indossa occhiali o occhiali da sole per determinare se il conducente è sufficientemente concentrato e affaticato Drive per avviare le contromisure corrispondenti. Ad esempio, vibrando il sedile o avvertendo il suono. Meno l'attenzione del guidatore è, più l'auto presterà attenzione. Per rispondere rapidamente e con precisione, il sistema ausiliario e il sistema frenante di emergenza possono essere attivati automaticamente prima che si verifichi una potenziale emergenza. In questo momento, vengono rivelati i vantaggi dei circuiti stampati in ceramica. I circuiti ceramici in nitruro di alluminio di pietra (AlN) hanno alta conducibilità termica (conducibilità termica in nitruro di alluminio (AlN) 180 W/(mK) ~ 260 W/(mK)) Quando il chip funziona, il calore può essere efficacemente dissipato per garantire che il segnale del sensore non venga distorto; la forza di legame della ceramica e del circuito causerà la caduta del circuito e il coefficiente di espansione termica del circuito ceramico e del chip corrisponderà, rendendo il prodotto più affidabile; I componenti meccanici possono mantenere l'alta efficienza, la sensibilità e l'accuratezza del segnale positivo anche nell'alta temperatura, nell'alta vibrazione e nell'ambiente corrosivo dell'automobile. Estendi efficacemente la durata del prodotto e accompagni il tuo viaggio.

Il sensore ToF è più adatto alle esigenze di scena frammentate del futuro Internet of Things e la sua flessibilità è maggiore. Le fabbriche di PCB dovrebbero continuare a sviluppare circuiti stampati ceramici migliori ed efficienti, diventare un forte sostenitore dei sensori ToF e contribuire a una vita più intelligente, più conveniente e migliore nel mondo. Stone sosterrà il principio di "tecnologia guidata e orientata al mercato" per fornire ai clienti servizi migliori e più attenti.