česky english Vítejte, dnes je středa 08. prosinec 2021

STMicroelectronics představuje novou generaci laserově meřicího ToF senzoru VL53L5

DPS 3/2021 | Součástky - články
Autor: STMicroelectronics

Společnost STMicroelectronics rozšířila svou nabídku senzorů Time-of-Flight (ToF) FlightSense™ [1] o vůbec první součástku se 64 zónami měření, která snímanou scénu rozděluje na jednotlivé oblasti. Zobrazovací systém tak má k dispozici prostorové informace o scéně s těmi největšími detaily.

Tento unikátní ToF senzor se skládá z laserového zdroje VCSEL (Vertical Cavity Surface Emission Laser) vyzařujícího v oblasti 940 nm, dále pak senzoru v provedení System-on- Chip integrujícího budič laseru VCSEL, pole vstupních diod přijímače SPAD (Single Photon Avalanche Diode) a konečně také 32bitového mikrokontroléru s nízkou vlastní spotřebou a hardwarovou akcelerací pro výpočty složitých algoritmů. Senzory VL53L5 si udržely certifikaci třídy 1 společnou pro všechny senzory FlightSense™ od firmy ST, takže jsou u koncových produktů pro lidské oko zcela bezpečné.

Senzor je integrovaný do miniaturního modulu a zahrnuje na svém vstupu optické prvky umožňující práci v 64 zónách. Z tohoto pohledu tak senzor zprostředkuje řadu nových vlastností a způsobů jejich využití. Multizónový snímač Time-of- Flight FlightSense™ VL53L5 využívá pole vstupních diod SPAD vyrobené nejvyspělejším 40nm výrobním procesem, se kterým je schopný nabídnout pozoruhodný dosah měřitelné vzdálenosti až čtyři metry. V širokém spektru aplikací tak zobrazovacímu systému pomůže detailně prozkoumat prostorovou situaci v zorném poli senzoru. S tímto počtem zón dokážou senzory VL53L5 zásadním způsobem zlepšit vlastnosti aplikací, jako jsou laserový autofokus, detekce přítomnosti osob či objektů nebo u rozhraní pro detekci gest. Aplikace, které budou moci nyní vývojáři se senzory VL53L5 navrhovat, tak mohou být ještě důmyslnější.

Výroba senzorů FlightSense™ probíhá ve výrobním závodě STMicroelectronics ve francouzském Crolles s využitím proprietárního 40nm výrobního procesu s 12palcovými wafery. K finální kompletaci senzorového modulu dochází v ST závodech v Asii. Tento výrobní model zaručuje vysokou kvalitu a spolehlivost pro koncové zákazníky.

Vývojáři, kteří se rozhodnou zahájit vývoj se senzory VL53L5, mohou těžit ze silného partnerství mezi ST a klíčovými dodavateli platforem pro chytré telefony a počítače, na kterých má ST zmíněný senzor již předem integrován. U produktů FlightSense™ jsou také obecně k dispozici drivery pro zařízení s operačním systémem Android a Windows. Obvody VL53L5 se již sériově vyrábí a miliony kusů byly mj. dodány předním výrobcům bezdrátových a počítačových systémů.

64 zón, přes 150 telefonů

S každou novou generací se technologie Time-of-Flight od ST zasazovala o výrazná zlepšení vlastností v celé řadě aplikací, včetně detekce přítomnosti pro řízení probouzení a hibernace u laptopů či monitorů nebo laserového autofokusu v případě hybridních algoritmů pro kamery chytrých telefonů. Podle DXOMARK, nezávislého benchmarku hodnotícího kvalitu obrazu [2], nacházíme v posledně zmiňované souvislosti funkce senzorů FlightSense™ od ST u většiny fotoaparátů těch nejlepších smartphonů.

Vlastnosti chytrých telefonů dnes hodnotíme také dle možnosti dosahovat co nejlepších foto/video záznamů. Laserový autofokus zde zajišťuje rychlé a přesné ostření při nízkých úrovních osvětlení nebo při snímání scény s malými kontrasty. Takové případy dávají sice tradičním systémům automatického ostření pořádně zabrat, pro snímače od ST však nepředstavují žádný problém. Laserový autofokus využívající možností FlightSense™ díky širokému přijetí ze strany OEM výrobců předních smartphonů nyní nacházíme u více než 150 modelů telefonů.

Senzor VL53L5 také nalezne své uplatnění v průmyslové elektronice jako senzor měření zaplnění nádrží, počítání zboží v poloautomatických skladech či měření zaplnění výdejních automatů. Senzor může být použit také jako optická závora, kde stačí pouze jeden prvek na jedné straně.

Modul VL53L5 o rozměrech 6,4 × 3,0 × 1,5 mm má příslušné čočky integrované na straně svého vysílače i přijímače, čímž diagonálně rozšiřuje FoV (Field of View) až na 61°. Takový široký „výhled“ bude zvláště užitečný k zaznamenání předmětů umístěných mimo střed a zajištění dokonalé ostrosti i v rozích obrazu. VL53L5 u laserového autofokusu shromažďuje data až ze 64 oblastí napříč celým FoV a může tak podpořit dotykové ostření a spoustu dalších funkcí. Taková flexibilita zásadní měrou zlepšuje vlastnosti a univerzálnost všech zařízení, kde je senzor použit.

Široká flexibilita produktu se dále pojí s polem vstupních diod SPAD, které lze nastavit tak, aby upřednostňovalo prostorové rozlišení (výstup ze všech 64 zón, až 15 fps) nebo maximální vzdálenost (4 × 4/16 zón se snímkovou frekvencí 60 fps).

Vnitřní architektura čipu dokáže automaticky kalibrovat každou zónu. Technologie Time-of-Flight zase každé oblasti umožní sledovat více cílů a potlačit nežádoucí odrazy od krycího sklíčka. FlightSense™ kromě toho sbírá surová data získaná polem SPAD a řeší post processing s využitím integrovaného proprietárního mikrokontroléru a akcelerátoru. Zpracovaná data poté odešle po sběrnici I²C nebo SPI do nadřazeného systému, kde dochází k dalšímu zpracování. Odpadá tak potřeba specifického kamerového rozhraní i výkonného mikrokontroléru, zatímco zajistíte vysokou kvalitu obrazu a špičkové výsledky. Pro více informací navštivte stránky výrobce [3].

Odkazy:

[1] http://www.st.com/flightsense

[2] http://www.dxomark.com

[3] http://www.st.com/vl53l5-pr

Partneři

eipc
epci
imaps
ryston-logo-RGB-web
mikrozone
mcu
projectik