索尼SPAD dToF距離傳感器的應(yīng)用實(shí)例分析

以領(lǐng)先的光子探測(cè)率實(shí)現(xiàn)高精度、低功耗測(cè)距

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近期，索尼半導(dǎo)體解決方案公司（中文簡(jiǎn)稱：索尼；英文簡(jiǎn)稱：Sony）發(fā)布了一款用于智能手機(jī)的直接飛行時(shí)間（dToF）SPAD距離傳感器——IMX611。

該傳感器采用了索尼自研的SPAD（單光子雪崩二極管）像素構(gòu)造，可以實(shí)現(xiàn)領(lǐng)先的光子探測(cè)率——高達(dá)28%。由此，在得以實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)距性能的同時(shí)，還有助于系統(tǒng)整體功耗的降低。該傳感器將被搭載于智能手機(jī)，為那些基于距離信息的新功能以及應(yīng)用程序（APP）的新價(jià)值創(chuàng)造做出貢獻(xiàn)。

索尼SPAD dToF距離傳感器IMX611

該SPAD dToF距離傳感器能夠正確地測(cè)量與目標(biāo)物體的距離，可被應(yīng)用于能見(jiàn)度較差的暗光環(huán)境，有助于提高攝像頭自動(dòng)對(duì)焦性能，也可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物體的背景虛化、廣角拍攝和遠(yuǎn)攝的無(wú)縫切換等功能，從而拓展智能手機(jī)的拍攝體驗(yàn)。同時(shí)，讓三維空間識(shí)別、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）應(yīng)用、動(dòng)作捕捉、手勢(shì)識(shí)別等成為可能，隨著今后“元宇宙（Metaverse）”的普及，虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）頭戴式設(shè)備和AR眼鏡的市場(chǎng)需求也將大增，該傳感器還將有望提升此類設(shè)備的人機(jī)交互性能。?

??使用索尼SPAD dToF距離傳感器的應(yīng)用示例：

核心功能

■ 領(lǐng)先的光子探測(cè)率，可實(shí)現(xiàn)高精度、低能耗測(cè)距

該傳感器通過(guò)銅-銅（Cu-Cu）連接方式堆疊了背照式SPAD像素芯片（上層）和搭載了信號(hào)處理電路的邏輯芯片（下層）——實(shí)現(xiàn)每一個(gè)像素與電路的連接。通過(guò)在像素層的下方部署電路層，確保開(kāi)口率的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了SPAD微小的像素尺寸（10μm）。此外，索尼還在像素方面進(jìn)行了如下優(yōu)化：

?在光入射面上設(shè)置凹凸結(jié)構(gòu)，通過(guò)讓入射光衍射來(lái)提高吸光率；

?通過(guò)優(yōu)化像素內(nèi)雪崩區(qū)域的設(shè)計(jì)，有效地產(chǎn)生倍增現(xiàn)象。

索尼SPAD?dToF距離傳感器結(jié)構(gòu)圖

得益于上述索尼自研的像素結(jié)構(gòu)，在目前廣泛普及的940 nm波長(zhǎng)的智能手機(jī)VCSEL光源下，該SPAD圖像傳感器實(shí)現(xiàn)了領(lǐng)先的光子探測(cè)率（28%），能夠高精度測(cè)距的同時(shí)，減少了系統(tǒng)整體的耗電量。

■ 索尼自研的信號(hào)處理功能，讓系統(tǒng)整體開(kāi)發(fā)更簡(jiǎn)易

通過(guò)在SPAD?dToF距離傳感器內(nèi)的邏輯芯片中內(nèi)置索尼自研的信號(hào)處理功能，將從SPAD像素取得的原始RAW信息轉(zhuǎn)換為距離信息之后輸出。上述整個(gè)過(guò)程在該傳感器內(nèi)部即可完成，這樣可以減輕后期處理的負(fù)擔(dān)，從而簡(jiǎn)化智能手機(jī)系統(tǒng)整體的開(kāi)發(fā)。

編輯：黃飛

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