Blog về công ty Cung cấp / tái chế VisionICs VI4310 Cảm biến hình ảnh ToF 3D Photon đơn tích hợp cao

Cung cấp/Tái chế VisionICs VI4310 Cảm biến hình ảnh 3D ToF photon đơn tích hợp cao

Giữa sự tiến bộ nhanh chóng của công nghệ hình ảnh và đo khoảng cách 3D, sự hội tụ của kỹ thuật diode thác quang photon đơn (SPAD) và kỹ thuật thời gian bay trực tiếp (dToF) đang thúc đẩy ngành công nghiệp cảm biến hướng tới thu nhỏ, tiêu thụ điện năng thấp và độ chính xác cao.Công ty TNHH Điện tử Thâm Quyến Minh Gia Đạtcung cấp VisionICs' VI4310 cảm biến hình ảnh thời gian bay 3D photon đơn tích hợp cao. Là cảm biến dToF mảng SPAD độ phân giải QQVGA đầu tiên của Trung Quốc, nó đã trở thành một sản phẩm chuẩn mực trong các ứng dụng LiDAR thể rắn và hình ảnh 3D thông qua thiết kế hệ thống tích hợp đầy đủ, hiệu suất vượt trội và khả năng thích ứng rộng rãi, cung cấp hỗ trợ cốt lõi cho việc nâng cấp công nghệ trên nhiều ngành.

【Công nghệ cốt lõi VI4310: Giải pháp Full-Stack tích hợp trên một chip】

Lợi thế cạnh tranh của VI4310 bắt nguồn từ thiết kế Hệ thống trên Chip (SoC) tích hợp cao, hợp nhất tất cả các mô-đun hình ảnh 3D quan trọng vào một chip duy nhất. Điều này về cơ bản làm giảm độ phức tạp thiết kế hệ thống và chi phí sản xuất. Cảm biến này kết hợp một mảng bộ dò SPAD 19K pixel (160×120), kết hợp với mạch đo khoảng cách siêu chính xác độc quyền của Xinshijie. Nó còn tích hợp nhiều thuật toán tối ưu hóa độ chính xác đo khoảng cách, thuật toán chống nhiễu ánh sáng nền và các mô-đun xử lý tín hiệu số (DSP) và xử lý tín hiệu hình ảnh (ISP) phía sau. cho phép xuất trực tiếp dữ liệu đám mây điểm 3D và bản đồ độ sâu mà không cần hỗ trợ ISP bên ngoài. Điều này đạt được khả năng xử lý tự động hoàn toàn trên toàn bộ chuỗi từ phát hiện photon đến xuất dữ liệu.

Trong thiết kế thiết bị nhạy sáng cốt lõi, VI4310 trải qua quá trình tối ưu hóa chuyên biệt cho các bước sóng cận hồng ngoại (NIR), đạt được hiệu suất phát hiện photon (PDE) vượt quá 10% ở bước sóng 940nm quan trọng. Điều này mang lại cho nó khả năng phát hiện ánh sáng yếu đặc biệt. Tận dụng độ nhạy phát hiện ở mức photon đơn, cảm biến thu được các tín hiệu photon mờ trong các chuyến đi khứ hồi xung laser. Kết hợp với phép đo thời gian bay chính xác đến nano giây, nó đạt được hiệu suất đo khoảng cách ở cấp độ centimet, đặt nền tảng cho hình ảnh 3D có độ chính xác cao. Hơn nữa, thuật toán chống nhiễu tích hợp của chip có hiệu quả chống lại sự nhiễu của ánh sáng môi trường mạnh. Nó duy trì độ chính xác đo khoảng cách ổn định ngay cả trong điều kiện ánh sáng mặt trời ngoài trời 100 kLux, khắc phục những hạn chế về môi trường của các cảm biến truyền thống.

【Phân tích hiệu suất VI4310: Cấu hình chuẩn mực cân bằng độ chính xác, tốc độ và mức tiêu thụ điện năng】

VI4310 đạt được độ chính xác đa chiều trong các thông số hiệu suất của nó, đáp ứng cả nhu cầu độ chính xác cao của các ứng dụng chuyên nghiệp và yêu cầu năng lượng thấp của thiết bị điện tử tiêu dùng. Về thông số kỹ thuật hình ảnh, nó sử dụng thiết kế độ phân giải QQVGA 160×120 pixel với diện tích nhạy sáng là 3900×3000μm² và bước pixel là 21,4μm (ngang) × 18,8μm (dọc), cho phép xuất hình ảnh 3D chi tiết. Tốc độ khung hình hỗ trợ điều chỉnh lập trình, với cấu hình tiêu chuẩn là 30 khung hình/giây và tăng tối đa lên 120 khung hình/giây, đáp ứng các yêu cầu hình ảnh động theo thời gian thực và cho phép phát hiện và theo dõi mục tiêu trong các tình huống chuyển động tốc độ cao.

Đo khoảng cách là thế mạnh quyết định của VI4310, với phạm vi hiệu quả mở rộng đến 15 mét. Nó đạt được độ phân giải tốt đến 0,75cm và duy trì độ chính xác trong sai số ±1%. Trong vòng 5 mét trong nhà, nó mang lại sai số gốc trung bình (RMSE) chỉ 1%, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về đo khoảng cách và mô hình hóa chính xác. Quản lý mức tiêu thụ điện năng đặc biệt ấn tượng, với tổng mức tiêu thụ điện (bao gồm cả hoạt động thuật toán DSP và ISP) giới hạn ở mức 200mW. Giải pháp cung cấp điện 1.5V/3.3V/28.5V linh hoạt của nó cho phép tương thích với các thiết bị di động chạy bằng pin. Hơn nữa, cảm biến hoạt động trong phạm vi nhiệt độ làm việc từ -20°C đến 65°C và phạm vi nhiệt độ bảo quản từ -40°C đến 105°C, thể hiện khả năng thích ứng với môi trường đặc biệt để đảm bảo hiệu suất ổn định trong các điều kiện khắc nghiệt.

Về thiết kế giao diện, VI4310 sử dụng giao diện I²C (200kHz) để cấu hình cảm biến và giao diện DVP (75MHz) để xuất dữ liệu ToF. Cách tiếp cận giao diện tiêu chuẩn hóa này đơn giản hóa khả năng tương thích với các thiết bị đầu cuối khác nhau, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tích hợp nhanh chóng. Mô-đun VM4310 kết quả chỉ có kích thước 22×23×5,5mm, cho phép nhúng liền mạch trong các thiết bị nhỏ gọn.

【Kịch bản ứng dụng VI4310: Công cụ hỗ trợ đa ngành】

Tận dụng những thế mạnh cốt lõi của nó là tích hợp cao, tiêu thụ điện năng thấp và độ chính xác cao, VI4310 đã tìm thấy các ứng dụng trên nhiều lĩnh vực bao gồm điện tử tiêu dùng, hệ thống nhà thông minh, lái xe tự hành và robot. Nó đã trở thành một thành phần then chốt thúc đẩy các nâng cấp thông minh trên các ngành này.

Trong lĩnh vực điện tử tiêu dùng, VI4310 cung cấp các giải pháp hình ảnh 3D hiệu suất cao cho điện thoại thông minh, máy tính bảng và các thiết bị tương tự, cho phép các ứng dụng như tự động lấy nét bằng laser cho máy ảnh, nhận dạng khuôn mặt và tương tác AR/VR. Kích thước nhỏ gọn và mức tiêu thụ điện năng thấp của nó hoàn toàn phù hợp với các yêu cầu thiết kế của thiết bị di động, trong khi độ chính xác đo khoảng cách ở cấp độ centimet của nó đảm bảo sự kết hợp chính xác của các đối tượng ảo với môi trường thực tế trong các tình huống AR, nâng cao trải nghiệm tương tác của người dùng.

Trong lĩnh vực nhà thông minh và robot dịch vụ, VI4310 đóng vai trò là thành phần cốt lõi cho phép điều hướng tự động và nhận thức môi trường trong các thiết bị như máy hút bụi robot. Bằng cách tạo ra dữ liệu đám mây điểm 3D theo thời gian thực, robot đạt được khả năng lập bản đồ trong nhà có độ chính xác cao, tránh chướng ngại vật chính xác và phát hiện theo tường. So với các cảm biến ToF 1D truyền thống, khả năng hình ảnh 3D của nó giúp tăng cường đáng kể khả năng thích ứng với môi trường và hiệu quả làm sạch của robot.

Trong lĩnh vực lái xe tự hành, VI4310 cung cấp hỗ trợ chip cốt lõi cho các hệ thống LiDAR thể rắn. LiDAR thể rắn mang lại độ tin cậy và ổn định vượt trội do không có các bộ phận quay cơ học. Thiết kế tích hợp cao và công suất thấp của VI4310 đáp ứng chính xác các yêu cầu về thu nhỏ và kéo dài thời lượng pin trong các ứng dụng ô tô. Các hệ thống LiDAR dựa trên cảm biến này cho phép phát hiện môi trường đường bộ tầm xa, độ chính xác cao, cung cấp hỗ trợ dữ liệu quan trọng cho các quyết định an toàn lái xe tự hành.

Ngoài ra, VI4310 tìm thấy ứng dụng rộng rãi trong khảo sát và mô hình hóa, kiểm tra công nghiệp và các lĩnh vực khác. Khả năng chống nhiễu ánh sáng mạnh mẽ và hiệu suất đo khoảng cách ổn định của nó chứng tỏ là rất quan trọng trong các tình huống lập bản đồ ngoài trời và phát hiện lỗi dây chuyền sản xuất, thúc đẩy các ngành liên quan hướng tới tự động hóa và độ chính xác.

[Giá trị ngành VI4310: Những đột phá tiên phong trong công nghệ 3D ToF trong nước]

Trong bối cảnh thị trường cảm biến 3D ToF toàn cầu từ lâu đã bị chi phối bởi các nhà sản xuất nước ngoài, việc ra mắt VI4310 thể hiện một bước đột phá công nghệ cho các cảm biến dToF mảng SPAD độ phân giải cao trong nước, lấp đầy một khoảng trống đáng kể trong lĩnh vực này. Các công nghệ cốt lõi của nó hoàn toàn bắt nguồn từ các nỗ lực R&D độc lập của Xinshijie. Từ thiết kế bộ dò SPAD và tối ưu hóa thuật toán đo khoảng cách đến tích hợp chip đầy đủ, công ty đã thiết lập các rào cản công nghệ toàn diện, cung cấp kinh nghiệm vô giá cho sự phát triển tự chủ của các cảm biến trong nước.

Quan trọng hơn, thiết kế tích hợp cao của VI4310 làm giảm đáng kể rào cản chi phí cho các giải pháp hình ảnh 3D. Điều này cho phép LiDAR thể rắn và camera độ sâu 3D được ứng dụng rộng rãi hơn trong các thiết bị đầu cuối tầm trung đến thấp, đẩy nhanh việc ứng dụng rộng rãi công nghệ hình ảnh 3D. Với sự mở rộng liên tục của lái xe tự hành, robot, AR/VR và các ngành khác, các cảm biến hiệu suất cao, tiết kiệm chi phí như VI4310 sẽ trở thành các thành phần then chốt trong chuỗi cung ứng. Sự phát triển công nghệ và mở rộng ứng dụng của chúng sẽ thúc đẩy hơn nữa sự tiến bộ của toàn bộ lĩnh vực hình ảnh 3D.

Kết luận:Là một sản phẩm chủ lực của công nghệ 3D ToF photon đơn tích hợp cao, VI4310 không chỉ thể hiện năng lực kỹ thuật của CoreVision trong việc phát hiện quang điện mà còn xác định lại mô hình thiết kế cho các cảm biến hình ảnh 3D. Với sự cải tiến công nghệ liên tục, VI4310 và các phiên bản kế nhiệm của nó sẽ đạt được những đột phá trên nhiều lĩnh vực chuyên biệt hơn, cung cấp động lực 'trực quan' mạnh mẽ cho sự ra đời của kỷ nguyên thông minh.