Eerste 64-zone directe time-of-flight-module verbetert ruimtelijke scènedetails

STMicroelectronics heeft zijn portfolio van FlightSense time-of-flight (ToF)-sensoren uitgebreid met wat naar eigen zeggen 's werelds eerste 64-zone-apparaat is dat een scène opsplitst in afzonderlijke gebieden om een ​​beeldvormingssysteem te helpen het meest gedetailleerde ruimtelijke begrip van een scène op te bouwen.

De nieuwe VL53L5 omvat een 940nm VCSEL-lichtbron (Vertical Cavity Surface Emission Laser), een systeem-op-chip-sensor die een VCSEL-driver integreert, de ontvangende array van single photon lawinediodes (SPAD's) en een low-power 32-bit MCU core en accelerator met geavanceerde firmware. Het behoudt de klasse 1-certificering van alle FlightSense-sensoren van ST en is volledig oogveilig voor consumentenproducten. De sensor is gehuisvest in een miniatuurmodule en bevat optische elementen in de ontvangstopening die 64 bereikzones creëert, waardoor een groot aantal nieuwe functies en gebruiksscenario's worden ontgrendeld.

Eric Aussedat, algemeen directeur van ST's imaging-divisie, zei:"De VL53L5 levert 64x meer bereikzones dan voorheen beschikbaar was en biedt een radicale prestatieverbetering in laser-autofocus, touch-to-focus, aanwezigheidsdetectie en gebareninterfaces, terwijl het ontwikkelaars helpt om gelijkmatige meer innovatieve beeldvormingstoepassingen. De multi-zone VL53L5 FlightSense directe time-of-flight-sensor maakt gebruik van ons meest geavanceerde 40nm SPAD-productieproces om uitstekende 4m-bereikprestaties en tot 64-bereikzones te bieden die een beeldvormingssysteem helpen een gedetailleerd ruimtelijk begrip van de scène op te bouwen.”

ST zei dat met elke nieuwe generatie van zijn time-of-flight-technologie, het aanzienlijke hoogwaardige prestatieverbeteringen heeft toegevoegd in een breed scala van gebruikssituaties, waaronder detectie van menselijke aanwezigheid om het ontwaken en de slaapstand van laptops of monitoren te regelen en laser-autofocus in hybride scherpstelalgoritmen voor smartphonecamera's. De autofocusfunctie van zijn FlightSense-sensoren is ingebed in de meeste van de hoogste smartphonecamera's volgens DXOMARK, een onafhankelijke benchmark die de beeldkwaliteit beoordeelt.

Het camerasubsysteem is een belangrijke factor bij het onderscheiden van smartphoneprestaties, en binnen de camera zorgt de laser-autofocus voor snelle, nauwkeurige scherpstelling in scènes met weinig licht of bij het vastleggen van doelen met weinig contrast. Deze scenario's vormen zware uitdagingen voor conventionele autofocussystemen. Op grote schaal geadopteerd door toonaangevende OEM's van smartphones, wordt laser-autofocus met ST's FlightSense nu verzonden in meer dan 150 telefoonmodellen.

Verpakt in een module van 6,4 x 3,0 x 1,5 mm, integreert de VL53L5 zowel zend- als ontvangstlenzen in het moduleontwerp en breidt het gezichtsveld (FoV) van de module uit tot 61 graden diagonaal. Deze brede FoV is met name geschikt om objecten buiten het midden te detecteren en een perfecte autofocus in de hoeken van het beeld te garanderen. In het geval van 'laser-autofocus' verzamelt de VL53L5 variërende gegevens van maximaal 64 zones over het volledige gezichtsveld om "touch to focus" en vele andere functies te ondersteunen. Deze flexibiliteit verbetert de prestaties, het gemak en de veelzijdigheid van smartphones/camera's aanzienlijk.

Verdere flexibiliteit is beschikbaar via de SPAD-array, die kan worden ingesteld om de ruimtelijke resolutie te bevorderen, waarbij het alle 64 zones uitvoert met maximaal 15 fps, of om de maximale bereikafstand te bevorderen, waarbij de sensor 4 × 4/16 zones uitvoert met een framesnelheid van 60 fps.

De architectuur van ST kan elke bereikzone automatisch kalibreren en directe time-of-flight-technologie zorgt ervoor dat elke zone meerdere doelen kan detecteren en reflectie van het dekglas kan afwijzen. Bovendien verzamelt de FlightSense-benadering de onbewerkte gegevens die zijn verzameld door de SPAD-array en voert deze naverwerking uit, via een gepatenteerde, ingebouwde MCU en versneller voordat de meetgegevens worden overgedragen naar de systeemhost via een I2C- of een SPI-bus. Dit maakt een specifieke camera-interface en krachtige ontvanger-MCU overbodig en zorgt voor een hoogwaardige, krachtige werking.

Met een verticaal geïntegreerd productiemodel voor zijn FlightSense-sensoren, bouwt ST zijn SPAD-wafels op een 40nm gepatenteerd siliciumproces in de ultramoderne 12-inch waferfabriek van het bedrijf in Crolles, Frankrijk, voordat alle modulecomponenten in de achterkant van ST worden geassembleerd. -eindplanten in Azië.

Klantontwikkeling met de VL53L5 kan voortbouwen op de relaties van ST met belangrijke leveranciers van smartphone- en pc-platforms, aangezien ST de sensor vooraf op deze platforms heeft geïntegreerd. Android- en Windows-apparaatstuurprogramma's zijn ook algemeen beschikbaar voor de FlightSense-producten. ST zei dat de VL53L5 in massaproductie is met miljoenen eenheden die al zijn verzonden naar toonaangevende draadloze en computerfabrikanten.