意法半導體推出世界首個(gè)多合一的多區直接ToF傳感器模塊

近日，橫跨多重電子應用領(lǐng)域的全球領(lǐng)先的半導體供應商意法半導體(STMicroelectronics,簡(jiǎn)稱(chēng)ST)擴大其 FlightSense? 飛行時(shí)間(Time-of-Flight，簡(jiǎn)稱(chēng)ToF)傳感器 產(chǎn)品組合陣容，推出業(yè)界首個(gè)64區測距傳感器。該多區傳感器可把場(chǎng)景分成若干個(gè)區域，幫助成像系統更好地了解場(chǎng)景空間細節。

●   更高的攝像頭視場(chǎng)角和空間分辨率，讓消費電子影像系統實(shí)現新功能：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(chǎng)角光學(xué)元件和低功耗處理器

該同類(lèi)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(dòng)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(lèi)認證，在消費類(lèi)產(chǎn)品中絕對符合人眼安全標準。

VL53L5 ToF傳感器封裝在一個(gè)微型模塊內，接收孔上的光學(xué)元件可以創(chuàng )建64個(gè)測距區，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多區直接飛ToF傳感器采用了我們最先進(jìn)的40nm SPAD制造工藝，最大測距距離可達4米，測距區域多達64個(gè)，有助于成像系統了解場(chǎng)景空間細節。VL53L5測距區數量是上一代的64倍，可大幅提升激光自動(dòng)對焦、觸摸對焦、存在檢測和手勢界面的性能，同時(shí)幫助開(kāi)發(fā)人員開(kāi)發(fā)更多創(chuàng )新的影像應用?！?/p>

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

意法半導體與主要的智能手機和PC機平臺廠(chǎng)商建立了密切的合作關(guān)系并已將傳感器預先集成到這些平臺上，客戶(hù)可憑借此合作關(guān)系來(lái)更好地使用VL53L5進(jìn)行應用開(kāi)發(fā)。FlightSense產(chǎn)品在市面上有大量的Android和Windows設備驅動(dòng)程序可用。 VL53L5 現已量產(chǎn)，已向業(yè)界領(lǐng)先的無(wú)線(xiàn)設備和計算機廠(chǎng)商的出貨數百萬(wàn)顆。

技術(shù)詳情

每一代新產(chǎn)品推出，意法半導體的ToF技術(shù)都能讓各種應用取得重大的性能改進(jìn)，其中包括控制筆記本電腦或顯示器喚醒和休眠的用戶(hù)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(dòng)對焦，據 獨立的圖像質(zhì)量評測機構DXOMARK 的報告，大多數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(dòng)對焦功能。

攝像頭子系統是區分智能手機性能高低的主要因素，在低光照場(chǎng)景或拍攝低對比度目標時(shí)，攝像頭內部的激光自動(dòng)對焦功能確保對焦快速、準確。對于傳統自動(dòng)對焦系統來(lái)說(shuō)，低光照場(chǎng)景或低對比度目標，是一個(gè)嚴峻的挑戰，但對ST的傳感器來(lái)說(shuō)卻不是問(wèn)題。ST的FlightSense激光自動(dòng)對焦嵌入技術(shù)已被主要的智能手機OEM廠(chǎng)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(xiàn)視場(chǎng)角（FoV）擴展到61度。這種廣視場(chǎng)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(gè)角落都能完美自動(dòng)對焦。 在“激光自動(dòng)對焦”應用場(chǎng)合，VL53L5可以收集整個(gè)視場(chǎng)中多達64個(gè)區域的測距數據，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(guò)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(gè)區域的測距數據；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(gè)測距區。

意法半導體的體系結構可以自動(dòng)校準每個(gè)測距區，并且直接ToF技術(shù)支持每個(gè)區檢測多個(gè)目標，不受玻璃蓋板反射光的影響。此外，FlightSense方案是通過(guò)SPAD陣列收集原始數據，并通過(guò)專(zhuān)有的嵌入式MCU和加速器執行后處理，然后通過(guò)I2C或SPI總線(xiàn)將測距數據傳輸到系統主處理器，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(zhì)量和性能出色。