意法半導體推出世界首個多合一的多區(qū)直接ToF傳感器模塊

近日，橫跨多重電子應用領域的全球領先的半導體供應商意法半導體(STMicroelectronics,簡稱ST)擴大其 FlightSense? 飛行時間(Time-of-Flight，簡稱ToF)傳感器 產(chǎn)品組合陣容，推出業(yè)界首個64區(qū)測距傳感器。該多區(qū)傳感器可把場景分成若干個區(qū)域，幫助成像系統(tǒng)更好地了解場景空間細節(jié)。

●   更高的攝像頭視場角和空間分辨率，讓消費電子影像系統(tǒng)實現(xiàn)新功能：觸摸對焦、多目標識別、閃光燈亮度調整、視頻跟蹤輔助

●   模塊集成單光子雪崩二極管陣列、廣視場角光學元件和低功耗處理器

該同類首創(chuàng)產(chǎn)品集成940nm垂直腔表面發(fā)射激光器（VCSEL）光源、集成了VCSEL驅動器的SoC傳感器、單光子雪崩二極管（SPAD）接收陣列和運行復雜固件的低功耗32位MCU內核及加速器。 VL53L5 保留了意法半導體所有 FlightSense傳感器的1類認證，在消費類產(chǎn)品中絕對符合人眼安全標準。

VL53L5 ToF傳感器封裝在一個微型模塊內，接收孔上的光學元件可以創(chuàng)建64個測距區(qū)，從而解鎖許多新功能和用例。

意法半導體影像事業(yè)部總經(jīng)理Eric Aussedat表示：“VL53L5 FlightSense多區(qū)直接飛ToF傳感器采用了我們最先進的40nm SPAD制造工藝，最大測距距離可達4米，測距區(qū)域多達64個，有助于成像系統(tǒng)了解場景空間細節(jié)。VL53L5測距區(qū)數(shù)量是上一代的64倍，可大幅提升激光自動對焦、觸摸對焦、存在檢測和手勢界面的性能，同時幫助開發(fā)人員開發(fā)更多創(chuàng)新的影像應用。”

意法半導體為FlightSense傳感器構建了一個垂直集成制造模型，SPAD晶片在先進的法國Crolles12英寸晶圓廠生產(chǎn)，采用40nm專有硅制造工藝，然后在亞洲的意法半導體封裝廠組裝所有模塊組件，這種制造方法可為客戶提供卓越的產(chǎn)品質量和可靠性。

意法半導體與主要的智能手機和PC機平臺廠商建立了密切的合作關系并已將傳感器預先集成到這些平臺上，客戶可憑借此合作關系來更好地使用VL53L5進行應用開發(fā)。FlightSense產(chǎn)品在市面上有大量的Android和Windows設備驅動程序可用。 VL53L5 現(xiàn)已量產(chǎn)，已向業(yè)界領先的無線設備和計算機廠商的出貨數(shù)百萬顆。

技術詳情

每一代新產(chǎn)品推出，意法半導體的ToF技術都能讓各種應用取得重大的性能改進，其中包括控制筆記本電腦或顯示器喚醒和休眠的用戶存在檢測，以及智能手機攝像頭的混合對焦算法的激光自動對焦，據(jù) 獨立的圖像質量評測機構DXOMARK 的報告，大多數(shù)排名靠前的智能手機相機都內置了意法半導體的FlightSense傳感器的自動對焦功能。

攝像頭子系統(tǒng)是區(qū)分智能手機性能高低的主要因素，在低光照場景或拍攝低對比度目標時，攝像頭內部的激光自動對焦功能確保對焦快速、準確。對于傳統(tǒng)自動對焦系統(tǒng)來說，低光照場景或低對比度目標，是一個嚴峻的挑戰(zhàn)，但對ST的傳感器來說卻不是問題。ST的FlightSense激光自動對焦嵌入技術已被主要的智能手機OEM廠商廣泛采用，目前已在150多款手機中出貨。

VL53L5封裝在6.4 x 3.0 x 1.5 mm的模塊中，發(fā)送鏡頭和接收鏡頭都集成到模塊上，并將模塊對角線視場角（FoV）擴展到61度。這種廣視場角特別適合檢測不在圖像中心的物體，并確保在圖像的各個角落都能完美自動對焦。 在“激光自動對焦”應用場合，VL53L5可以收集整個視場中多達64個區(qū)域的測距數(shù)據(jù)，支持“觸摸對焦”和許多其他功能。這種靈活可變性大大提高了智能手機/相機的性能、便利性和多功能性。

通過SPAD陣列可以獲得更大的靈活性，該陣列可設為空間分辨率優(yōu)先，以最快15fps的速度輸出所有64個區(qū)域的測距數(shù)據(jù)；或者設為最大測距距離優(yōu)先，其中傳感器以60fps的幀率輸出4x4/16個測距區(qū)。

意法半導體的體系結構可以自動校準每個測距區(qū)，并且直接ToF技術支持每個區(qū)檢測多個目標，不受玻璃蓋板反射光的影響。此外，F(xiàn)lightSense方案是通過SPAD陣列收集原始數(shù)據(jù)，并通過專有的嵌入式MCU和加速器執(zhí)行后處理，然后通過I2C或SPI總線將測距數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)主處理器，因此，不需要特定的相機接口和功能強大的接收器MCU，并確保質量和性能出色。