Erstes 64-Zonen-Direkt-Time-of-Flight-Modul verbessert räumliche Szenendetails

STMicroelectronics hat sein Portfolio an FlightSense-Time-of-Flight-Sensoren (ToF) um das angeblich weltweit erste 64-Zonen-Gerät erweitert, das eine Szene in separate Bereiche aufteilt, um einem Bildgebungssystem zu helfen, ein detailliertes räumliches Verständnis einer Szene zu erstellen.

Der neue VL53L5 umfasst eine 940-nm-Surface-Emission-Laser-(VCSEL-)Lichtquelle, einen System-on-Chip-Sensor mit integriertem VCSEL-Treiber, das Empfangsarray von Single-Photon-Avalanche-Dioden (SPADs) und eine 32-Bit-MCU . mit geringer Leistung Core und Accelerator mit hochentwickelter Firmware. Es behält die Klasse-1-Zertifizierung aller FlightSense-Sensoren von ST und ist für Verbraucherprodukte vollständig augensicher. Der Sensor ist in einem Miniaturmodul untergebracht und enthält optische Elemente in der Empfangsöffnung, die 64 Entfernungszonen erzeugt und eine Vielzahl neuer Funktionen und Anwendungsfälle freischaltet.

Der General Manager der Bildgebungsabteilung von ST, Eric Aussedat, sagte:„Der VL53L5 bietet 64-mal mehr Entfernungszonen als bisher verfügbar und bietet eine radikale Leistungsverbesserung bei Laser-Autofokus, Touch-to-Fokus, Anwesenheitserkennung und Gestenschnittstellen und hilft Entwicklern dabei, gleichmäßige innovativere Bildgebungsanwendungen. Der direkte Flugzeitsensor VL53L5 FlightSense mit mehreren Zonen verwendet unseren fortschrittlichsten 40-nm-SPAD-Produktionsprozess, um eine herausragende 4m-Entfernungsleistung und bis zu 64 Entfernungszonen zu bieten, die einem Bildgebungssystem helfen, ein detailliertes räumliches Verständnis der Szene zu erstellen.“

ST sagte, mit jeder neuen Generation seiner Time-of-Flight-Technologie hat es signifikante, hochwertige Leistungsverbesserungen in einer Vielzahl von Anwendungsfällen hinzugefügt, einschließlich der Erkennung der Anwesenheit von Menschen zur Steuerung des Aufwachens und des Ruhezustands von Laptops oder Monitoren und Laser-Autofokus in Hybrid-Fokussierungsalgorithmen für Smartphone-Kameras. Die Autofokus-Funktion seiner FlightSense-Sensoren ist in die meisten der ranghöchsten Smartphone-Kameras gemäß DXOMARK eingebettet, einem unabhängigen Benchmark, der die Bildqualität bewertet.

Das Kamera-Subsystem ist ein wichtiger Faktor bei der Unterscheidung der Smartphone-Leistung, und innerhalb der Kamera sorgt der Laser-Autofokus für schnelles und genaues Fokussieren bei schlechten Lichtverhältnissen oder bei der Aufnahme von Zielen mit niedrigem Kontrast. Diese Szenarien stellen konventionelle Autofokussysteme vor große Herausforderungen. Weit verbreitet von führenden Smartphone-OEMs verwendet, wird der Laser-Autofokus mit eingebettetem FlightSense von ST jetzt in mehr als 150 Telefonmodellen ausgeliefert.

Verpackt in einem 6,4 x 3,0 x 1,5 mm Modul integriert der VL53L5 sowohl Sende- als auch Empfangslinsen in das Moduldesign und erweitert das Sichtfeld (FoV) des Moduls auf 61 Grad diagonal. Dieses breite FoV eignet sich besonders, um außermittige Objekte zu erkennen und einen perfekten Autofokus in den Bildecken zu gewährleisten. Im Anwendungsfall „Laser-Autofokus“ sammelt der VL53L5 Daten aus bis zu 64 Zonen über das gesamte Sichtfeld, um „Touch-to-Fokus“ und viele andere Funktionen zu unterstützen. Diese Flexibilität verbessert die Leistung, den Komfort und die Vielseitigkeit von Smartphones/Kameras erheblich.

Weitere Flexibilität bietet das SPAD-Array, das so eingestellt werden kann, dass es die räumliche Auflösung begünstigt, bei der alle 64 Zonen mit bis zu 15 Bildern pro Sekunde ausgegeben werden, oder um die maximale Entfernung zu bevorzugen, bei der der Sensor 4 × 4/16 Zonen mit einer Bildrate ausgibt von 60fps.

Die Architektur von ST kann jede Entfernungsmesszone automatisch kalibrieren und die Direct-Time-of-Flight-Technologie ermöglicht es jeder Zone, mehrere Ziele zu erkennen und Reflexionen vom Deckglas zu unterdrücken. Darüber hinaus sammelt der FlightSense-Ansatz die vom SPAD-Array gesammelten Rohdaten und führt eine Nachbearbeitung über eine proprietäre, eingebettete MCU und einen Beschleuniger durch, bevor die Ranging-Daten über einen I2C- oder SPI-Bus an den Systemhost übertragen werden. Dies macht eine spezielle Kameraschnittstelle und eine leistungsstarke Empfänger-MCU überflüssig und gewährleistet einen qualitativ hochwertigen Hochleistungsbetrieb.

Mit einem vertikal integrierten Fertigungsmodell für seine FlightSense-Sensoren baut ST seine SPAD-Wafer auf einem proprietären 40-nm-Siliziumprozess in der hochmodernen 12-Zoll-Waferfabrik des Unternehmens in Crolles, Frankreich, bevor alle Modulkomponenten in der Rückseite von ST montiert werden -Endwerke in Asien.

Die Kundenentwicklung mit dem VL53L5 kann auf den Beziehungen von ST zu wichtigen Anbietern von Smartphone- und PC-Plattformen aufbauen, da ST den Sensor auf diesen Plattformen vorintegriert hat. Auch Android- und Windows-Gerätetreiber sind für die FlightSense-Produkte weit verbreitet. Laut ST befindet sich der VL53L5 in der Massenproduktion mit Millionen von Einheiten, die bereits an führende Drahtlos- und Computerhersteller geliefert wurden.