ST公司研发最新影像传感器产品

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ST作为世界第一大飞行时间产品厂商,到目前为止出货量已超过3.5亿颗,年均增长率达300%,有超过15个厂家70款手机采用了ST 的 FlightSense技术ToF传感器。FlightSense技术可以实现低照度和对比度下的自动对焦,还可以通过多区扫描实现精准的主体与背景判断,深度判断,甚至改变闪光灯发射频率从而实现更精准的曝光。

前不久ST影像产品部技术市场经理张程怡在媒体会上带来了两大关于影像方向的主题,其一是激光测距仪FlightSense,另外一个是车载摄像头无闪高动态解决方案。

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图1:ST影像产品部技术市场经理张程怡

FlightSense第三代ToF传感器实现4米测距

FlightSense 已经研发到第三代产品,预计本年1季度中即可推入市场,与前两代器件相比,第三代(VL53L1X)最大的不同是在测距上,VL53L1X已达到最大测距4米,940nm波长红外发射技术(Vcsel),可安装在多种玻璃盖材质下面。适用于先进的卫浴设备开关控制、无人机室内定高与避障、室内服务机器人避障、室内门禁系统控制、投影仪自动对焦、相机激光自动对焦辅助、或者精致接近检测等应用。

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图2:第三代ToF传感器演示板

张先生同时给大家介绍了FlightSense的前两代ToF传感器的对比,并表示,ST将继续在技术创新上不断前行。

2014年第2季度第一代ToF传感器VL6180面世,此模块为接近度/环境光检测模块,最大测距为40厘米,红外发射波长为850nm,适用于卫浴龙头开关控制、照明开关控制、平板阅读距离警示、扫地机器人避障,沿边与防跌落控制、相机激光自动对焦等应用。而2016年面世的第二代ToF传感器VL53L0X 它的最大测距已达到2米,红外波长940nm,应用场景基本和第二代雷同,但已可以应用在更先进的智能产品中。

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图3:FlightSense 三代产品的发展历程

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图4:FlightSense 三代产品的应用市场

张先生表示,VL53L1X继续秉承ST芯片体积小、低功耗、安规达标的指标特性。在模块上引入光学镜头,整套方案上集成了接收端和发射端。张先生也讲述了传统测距传感器常用的手段为强度差,即利用发射红外或激光的能量减去返回时剩余能量,剩余能量越大表示距离越近,但是这样的弊端是数据不够精准。而ST利用接收端与发射端的时间差去测距,中间集成丰富的算法,配套的方案,能够得到更精准的实际距离。不分材质和颜色,同时可以避免环境光带来的影响。

ST的FlightSense技术利用了单光子雪崩二级管,超高速时间分辨率让Direct ToF技术能够采用ST CMOS SPAD制造工艺,可以实现更小的尺寸和更高的集成度。

应用案例

张先生特意带来了市场上几款采用ST ToF传感器的智能产品,这款扫地机器人,可以防撞、防跌落,沿边准确执行任伤。

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图5:采用ST ToF传感器的扫地机器人

下面这款化妆镜从很精准的科学角度模拟光太阳光、室内光等, 采用ST的ToF传感器,在你靠近时化妆镜的灯点亮,当你离开时,一分钟左右灯会熄灭。

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图6:采用ST ToF传感器的智能化妆镜

ST携摄像感应器重返车载市场

ST已有两年多的时间在车载市场没有新品诞生,本次重返江湖张先生带来了250万像素图像传感器VG6768和STV0971图像处理器。此共同特性为高动态范围、无LED闪烁。路上随处可见的LED灯光,为我们行车带来方便的同时,也为我们的安全带来一定的隐患,ST此两款芯片的特长之处是可以消除LED闪烁,且据有最高的动态范围 。

ST在汽车影像产品上在产的图像传感器有VL5510夜视摄像头,50万像素30fps,120dB HDR,以及VG6640和STV0991智能倒车摄像头,拥有720p 60fps,132dB HDR,低LED闪烁,而今天所带来的VG6768和STV0971相比之前的产品在速度和帧数上都得到明显的提升,可达1080P 60 fps,145dB高动态范围。此传感器可以将LED摄像头做到无闪烁,应用在智能前视摄像头、智能倒车摄像头、全景摄像头、行车记录仪等产品。

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图7:在产以及开发中的ST汽车影像产

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图8:全新VG6768和STV0971高动态、无LED闪烁特性

张先生表示,VG6768和STV0971明显特点是高动态和无LED闪烁,我们的行车环境有时相当复杂,会从一个特别亮的地方到一个特别暗的地方,比如过一个隧道,此时行车记录仪的HDR(高动态)能力就极为重要,它能够记录最暗和最亮的宽度。而ST的145dB已超越市场上120dB的常见值。

另外,路上随处可见的车后LED灯,从明角度讲可为我们带来节能的效果,从摄像角度讲它是闪烁灯,虽然人眼很难去识别闪与不闪,但机器由于频宽不同便可识别LED灯的闪烁。比如行车记录仪中看到的LED灯,偶尔出现一团光晕,这就是LED在闪烁,一直重复堆叠曝光的效果。

VG6768+STV971是如何做到无闪的呢?

传统车载的感应器,为了能够保证宽动态,采用长、中、短曝光的周期,从而LED变得闪烁。而ST发现了这一问题,所以在研发VG6768+STV971的时候,采用通过双二极体方式,在大二极体上连续对长曝光进行积分运算,而在小二级体上进行中短曝光时间积分运算,成功扩展动态范围的同时,解决了LED光源闪烁的问题。

张先生也表示,其实 “理论上并不难,难得是如何在感应器的表面感应层放置两个不同的二极体,这就体现了ST 工艺的长期积累。有了这两大特点,ST重返车载感应器市场信心满满。

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图9:ST双二级体无闪方案

 

 

 

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