Blog dell'azienda Fornitura/riciclo VisionICs VI4310 Sensore di immagine ToF 3D a singolo fotone altamente integrato

Fornitura/Riciclo VisionICs VI4310 Sensore di immagine 3D ToF a singolo fotone altamente integrato

In mezzo al rapido progresso delle tecnologie di imaging e rilevamento 3D, la convergenza della rilevazione a diodo a valanga a singolo fotone (SPAD) e delle tecniche di time-of-flight diretto (dToF) sta spingendo l'industria dei sensori verso la miniaturizzazione, il basso consumo energetico e l'alta precisione.Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.fornisce VisionICs'VI4310sensore di immagine time-of-flight 3D a singolo fotone altamente integrato. Essendo il primo sensore dToF ad array SPAD con risoluzione QQVGA in Cina, è diventato un prodotto di riferimento nelle applicazioni LiDAR a stato solido e di imaging 3D grazie al suo design di sistema completamente integrato, alle prestazioni eccezionali e all'ampia adattabilità, fornendo un supporto fondamentale per gli aggiornamenti tecnologici in diversi settori.

【Tecnologia principale VI4310: soluzione full-stack integrata su un singolo chip】

Il vantaggio competitivo del VI4310 deriva dal suo design System-on-Chip (SoC) altamente integrato, che consolida tutti i moduli critici di imaging 3D su un singolo chip. Questo riduce fondamentalmente la complessità del design del sistema e i costi di produzione. Questo sensore incorpora un array di rilevatori SPAD da 19K pixel (160×120), abbinato ai circuiti di rilevamento di precisione ultra-elevata proprietari di Xinshijie. Integra inoltre molteplici algoritmi di ottimizzazione della precisione di rilevamento, algoritmi anti-interferenza da retroilluminazione e moduli di elaborazione del segnale digitale (DSP) e di elaborazione del segnale di immagine (ISP) backend, consentendo l'output diretto di dati di nuvole di punti 3D e mappe di profondità senza richiedere l'assistenza ISP esterna. Ciò consente l'elaborazione completamente autonoma sull'intera catena, dalla rilevazione dei fotoni all'output dei dati.

Nel design del dispositivo fotosensibile principale, il VI4310 subisce un'ottimizzazione specializzata per le lunghezze d'onda del vicino infrarosso (NIR), raggiungendo un'efficienza di rilevazione dei fotoni (PDE) superiore al 10% alla lunghezza d'onda critica di 940 nm. Questo lo dota di eccezionali capacità di rilevazione in condizioni di scarsa illuminazione. Sfruttando la sensibilità di rilevazione a livello di singolo fotone, il sensore cattura deboli segnali di fotoni durante i viaggi di andata e ritorno degli impulsi laser. In combinazione con la misurazione time-of-flight accurata al nanosecondo, raggiunge prestazioni di rilevamento a livello di centimetri, ponendo le basi per l'imaging 3D ad alta precisione. Inoltre, l'algoritmo anti-interferenza integrato del chip contrasta efficacemente le forti interferenze della luce ambientale. Mantiene una precisione di rilevamento stabile anche in condizioni di luce solare esterna di 100 kLux, superando i limiti ambientali dei sensori tradizionali.

【Analisi delle prestazioni del VI4310: configurazione di riferimento che bilancia precisione, velocità e consumo energetico】

Il VI4310 raggiunge una precisione multidimensionale nei suoi parametri di prestazione, soddisfacendo sia le esigenze di alta precisione delle applicazioni professionali che i requisiti di basso consumo energetico dell'elettronica di consumo. Per quanto riguarda le specifiche di imaging, utilizza un design con risoluzione QQVGA da 160×120 pixel con un'area fotosensibile di 3900×3000μm² e un passo pixel di 21,4μm (orizzontale) × 18,8μm (verticale), consentendo l'output di immagini 3D dettagliate. Le frequenze dei fotogrammi supportano la regolazione programmabile, con una configurazione standard di 30 fps e un aumento massimo a 120 fps, soddisfacendo i requisiti di imaging dinamico in tempo reale e consentendo il rilevamento e il tracciamento dei bersagli in scenari di movimento ad alta velocità.

La misurazione della distanza è il punto di forza distintivo del VI4310, con una portata effettiva che si estende fino a 15 metri. Raggiunge una risoluzione fino a 0,75 cm e mantiene una precisione entro un errore di ±1%. Entro 5 metri in ambienti interni, offre un errore quadratico medio (RMSE) di solo l'1%, soddisfacendo pienamente le esigenze di rilevamento e modellazione di precisione. La gestione del consumo energetico è particolarmente impressionante, con un assorbimento di potenza complessivo (compreso il funzionamento dell'algoritmo DSP e ISP) limitato a 200 mW. La sua soluzione di alimentazione flessibile a 1,5 V/3,3 V/28,5 V consente la compatibilità con dispositivi portatili alimentati a batteria. Inoltre, il sensore funziona entro un intervallo di temperatura di esercizio da -20°C a 65°C e un intervallo di temperatura di stoccaggio da -40°C a 105°C, dimostrando un'eccezionale adattabilità ambientale per garantire prestazioni stabili in condizioni difficili.

In termini di progettazione dell'interfaccia, il VI4310 utilizza un'interfaccia I²C (200 kHz) per la configurazione del sensore e un'interfaccia DVP (75 MHz) per l'output dei dati ToF. Questo approccio di interfaccia standardizzato semplifica la compatibilità con diversi dispositivi terminali, facilitando una rapida integrazione. Il modulo VM4310 risultante misura solo 22×23×5,5 mm, consentendo l'incorporamento senza soluzione di continuità all'interno di dispositivi compatti.

【Scenari applicativi VI4310: un abilitatore intersettoriale】

Sfruttando i suoi punti di forza principali di alta integrazione, basso consumo energetico e alta precisione, il VI4310 ha trovato applicazioni in diversi settori, tra cui elettronica di consumo, sistemi domestici intelligenti, guida autonoma e robotica. È diventato un componente fondamentale per guidare gli aggiornamenti intelligenti in questi settori.

Nell'elettronica di consumo, il VI4310 offre soluzioni di imaging 3D ad alte prestazioni per smartphone, tablet e dispositivi simili, consentendo applicazioni come l'autofocus laser per fotocamere, il riconoscimento facciale e l'interazione AR/VR. Le sue dimensioni compatte e il basso consumo energetico si allineano perfettamente con i requisiti di progettazione dei dispositivi mobili, mentre la sua precisione di rilevamento a livello di centimetri garantisce una fusione precisa di oggetti virtuali con ambienti del mondo reale in scenari AR, migliorando le esperienze di interazione dell'utente.

All'interno della casa intelligente e della robotica di servizio, il VI4310 funge da componente principale che abilita la navigazione autonoma e la percezione ambientale in dispositivi come i robot aspirapolvere. Generando dati di nuvole di punti 3D in tempo reale, i robot raggiungono una mappatura interna ad alta precisione, un'accurata prevenzione degli ostacoli e il rilevamento del wall-following. Rispetto ai tradizionali sensori ToF 1D, le sue capacità di imaging 3D migliorano significativamente l'adattabilità ambientale e l'efficienza di pulizia di un robot.

Nella guida autonoma, il VI4310 fornisce il supporto del chip principale per i sistemi LiDAR a stato solido. LiDAR a stato solido offre affidabilità e stabilità superiori grazie all'assenza di componenti rotanti meccanici. L'elevata integrazione e il design a basso consumo energetico del VI4310 soddisfano con precisione le esigenze di miniaturizzazione e maggiore durata della batteria nelle applicazioni automobilistiche. I sistemi LiDAR basati su questo sensore consentono il rilevamento dell'ambiente stradale a lungo raggio e ad alta precisione, fornendo un supporto dati fondamentale per le decisioni di sicurezza nella guida autonoma.

Oltre a ciò, il VI4310 trova ampia applicazione nel rilevamento e nella modellazione, nell'ispezione industriale e in altri settori. La sua robusta resistenza alle forti interferenze luminose e le prestazioni di rilevamento stabili si dimostrano vitali negli scenari di mappatura all'aperto e di rilevamento dei difetti della linea di produzione, spingendo le industrie pertinenti verso l'automazione e la precisione.

[Valore industriale VI4310: innovazioni pionieristiche nella tecnologia 3D ToF domestica]

In un contesto in cui il mercato globale dei sensori 3D ToF è stato a lungo dominato da produttori stranieri, il lancio del VI4310 rappresenta una svolta tecnologica per i sensori dToF ad array SPAD ad alta risoluzione domestici, colmando un divario significativo nel settore. Le sue tecnologie principali derivano interamente dagli sforzi di ricerca e sviluppo indipendenti di Xinshijie. Dalla progettazione del rilevatore SPAD e dall'ottimizzazione dell'algoritmo di rilevamento all'integrazione completa del chip, l'azienda ha stabilito barriere tecnologiche complete, fornendo un'esperienza inestimabile per lo sviluppo autonomo di sensori domestici.

Ancor più significativamente, il design altamente integrato del VI4310 abbassa sostanzialmente la barriera dei costi per le soluzioni di imaging 3D. Ciò consente l'adozione più diffusa di LiDAR a stato solido e telecamere di profondità 3D in dispositivi terminali di fascia media e bassa, accelerando l'adozione diffusa della tecnologia di imaging 3D. Con la continua espansione della guida autonoma, della robotica, di AR/VR e di altri settori, sensori ad alte prestazioni ed economici come il VI4310 diventeranno componenti fondamentali all'interno della catena di approvvigionamento. La loro evoluzione tecnologica e l'espansione delle applicazioni promuoveranno ulteriormente il progresso dell'intero settore dell'imaging 3D.

Conclusione:Come prodotto di punta della tecnologia 3D ToF a singolo fotone altamente integrata, il VI4310 non solo dimostra le capacità tecniche di CoreVision nel rilevamento optoelettronico, ma ridefinisce anche il paradigma di progettazione per i sensori di imaging 3D. Con il continuo affinamento tecnologico, il VI4310 e le sue successive iterazioni raggiungeranno traguardi in campi più specializzati, fornendo una robusta propulsione ‘visiva’ per l'avvento dell'era intelligente.