Firmenblog über Versorgung/Recycling VisionICs VI4310 Hochintegrierter Ein-Photonen-3D-ToF-Bildsensor

Lieferung/Recycling VisionICs VI4310 Hochintegrierter Einzelphotonen-3D-ToF-Bildsensor

Angesichts des raschen Fortschritts in der 3D-Bildgebungs- und Entfernungsmessungstechnologie treibt die Konvergenz von Einzelphotonen-Lawinen-Dioden (SPAD)-Detektion und direkten Time-of-Flight (dToF)-Techniken die Sensorindustrie in Richtung Miniaturisierung, geringem Stromverbrauch und hoher Präzision.Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.liefert VisionICs' VI4310 hochintegrierten Einzelphotonen-3D-Time-of-Flight-Bildsensor. Als Chinas erster SPAD-Array-dToF-Sensor mit QQVGA-Auflösung ist er durch sein vollständig integriertes Systemdesign, seine hervorragende Leistung und seine breite Anpassungsfähigkeit zu einem Benchmark-Produkt in Festkörper-LiDAR- und 3D-Bildgebungsanwendungen geworden und bietet Kernunterstützung für technologische Upgrades in mehreren Branchen.

【VI4310 Kerntechnologie: Single-Chip-integrierte Full-Stack-Lösung】

Der Wettbewerbsvorteil des VI4310 beruht auf seinem hochintegrierten System-on-Chip (SoC)-Design, das alle kritischen 3D-Bildgebungsmodule auf einem einzigen Chip zusammenfasst. Dies reduziert grundlegend die Komplexität des Systemdesigns und die Herstellungskosten. Dieser Sensor enthält ein 19K-Pixel (160×120) SPAD-Detektor-Array, gepaart mit Xinshijies proprietärer hochpräziser Entfernungsmessschaltung. Er integriert außerdem mehrere Algorithmen zur Optimierung der Entfernungsmessgenauigkeit, Algorithmen zur Störungsunterdrückung durch Hintergrundbeleuchtung sowie Backend-Module für digitale Signalverarbeitung (DSP) und Bildsignalverarbeitung (ISP). Dies ermöglicht die direkte Ausgabe von 3D-Punktwolkendaten und Tiefenkarten, ohne dass eine externe ISP-Unterstützung erforderlich ist. Dies erreicht eine vollständig autonome Verarbeitung über die gesamte Kette von der Photonendetektion bis zur Datenausgabe.

Im Kern der fotosensitiven Gerätekonstruktion wird der VI4310 speziell für Nahinfrarot (NIR)-Wellenlängen optimiert und erreicht einen Photonendetektionswirkungsgrad (PDE) von über 10 % bei der kritischen Wellenlänge von 940 nm. Dies verleiht ihm außergewöhnliche Fähigkeiten zur Detektion bei schwachem Licht. Durch die Nutzung der Detektionsempfindlichkeit auf Einzelphotonen-Ebene erfasst der Sensor schwache Photonensignale während der Laserimpuls-Rundreisen. In Kombination mit der nanosekundengenauen Time-of-Flight-Messung erreicht er eine zentimetergenaue Entfernungsmessleistung und legt damit den Grundstein für hochpräzise 3D-Bildgebung. Darüber hinaus wirkt der integrierte Anti-Interferenz-Algorithmus des Chips effektiv Störungen durch starkes Umgebungslicht entgegen. Er behält eine stabile Entfernungsmessgenauigkeit auch unter 100 kLux Außenlichtbedingungen bei und überwindet so die Umgebungsbeschränkungen herkömmlicher Sensoren.

【VI4310 Leistungsanalyse: Benchmark-Konfiguration, die Präzision, Geschwindigkeit und Stromverbrauch ausgleicht】

Der VI4310 erreicht multidimensionale Präzision in seinen Leistungsparametern und erfüllt sowohl die hohen Genauigkeitsanforderungen professioneller Anwendungen als auch die Anforderungen an geringen Stromverbrauch in der Unterhaltungselektronik. In Bezug auf die Bildgebungsspezifikationen verwendet er ein 160×120-Pixel-QQVGA-Auflösungsdesign mit einer fotoempfindlichen Fläche von 3900×3000μm² und einem Pixelabstand von 21,4μm (horizontal) × 18,8μm (vertikal), was die Ausgabe detaillierter 3D-Bilder ermöglicht. Die Bildraten unterstützen eine programmierbare Anpassung, mit einer Standardkonfiguration von 30 fps und einer maximalen Steigerung auf 120 fps, wodurch Echtzeit-Dynamik-Bildgebungsanforderungen erfüllt und die Zielerkennung und -verfolgung in Hochgeschwindigkeits-Bewegungsszenarien ermöglicht werden.

Die Entfernungsmessung ist die definierende Stärke des VI4310, mit einer effektiven Reichweite von bis zu 15 Metern. Er erreicht eine Auflösung von bis zu 0,75 cm und behält eine Genauigkeit innerhalb von ±1 % Fehler bei. Innerhalb von 5 Metern in Innenräumen liefert er einen Root Mean Square Error (RMSE) von nur 1 %, was die Anforderungen an präzise Entfernungsmessung und Modellierung vollständig erfüllt. Das Energiemanagement ist besonders beeindruckend, wobei die Gesamtleistungsaufnahme (einschließlich DSP- und ISP-Algorithmusbetrieb) auf 200 mW begrenzt ist. Seine flexible 1,5-V/3,3-V/28,5-V-Stromversorgungslösung ermöglicht die Kompatibilität mit batteriebetriebenen tragbaren Geräten. Darüber hinaus arbeitet der Sensor in einem Betriebstemperaturbereich von -20°C bis 65°C und einem Lagertemperaturbereich von -40°C bis 105°C, was eine außergewöhnliche Umweltanpassungsfähigkeit demonstriert, um eine stabile Leistung unter anspruchsvollen Bedingungen zu gewährleisten.

In Bezug auf das Schnittstellendesign verwendet der VI4310 eine I²C-Schnittstelle (200 kHz) für die Sensorkonfiguration und eine DVP-Schnittstelle (75 MHz) für die ToF-Datenausgabe. Dieser standardisierte Schnittstellenansatz vereinfacht die Kompatibilität mit verschiedenen Endgeräten und erleichtert die schnelle Integration. Das resultierende VM4310-Modul misst nur 22×23×5,5 mm und ermöglicht so das nahtlose Einbetten in kompakte Geräte.

【VI4310 Anwendungsszenarien: Ein branchenübergreifender Enabler】

Durch die Nutzung seiner Kernstärken wie hohe Integration, geringer Stromverbrauch und hohe Präzision hat der VI4310 Anwendungen in mehreren Sektoren gefunden, darunter Unterhaltungselektronik, Smart-Home-Systeme, autonomes Fahren und Robotik. Er ist zu einer zentralen Komponente geworden, die intelligente Upgrades in diesen Branchen vorantreibt.

In der Unterhaltungselektronik liefert der VI4310 hochleistungsfähige 3D-Bildgebungslösungen für Smartphones, Tablets und ähnliche Geräte und ermöglicht Anwendungen wie Laser-Autofokus für Kameras, Gesichtserkennung und AR/VR-Interaktion. Seine kompakte Größe und sein geringer Stromverbrauch passen perfekt zu den Designanforderungen mobiler Geräte, während seine zentimetergenaue Entfernungsmessgenauigkeit eine präzise Verschmelzung virtueller Objekte mit realen Umgebungen in AR-Szenarien gewährleistet und die Benutzerinteraktionserlebnisse verbessert.

In Smart Home und Servicerobotik dient der VI4310 als Kernkomponente, die die autonome Navigation und die Umgebungswahrnehmung in Geräten wie Roboterstaubsaugern ermöglicht. Durch die Erzeugung von 3D-Punktwolkendaten in Echtzeit erreichen Roboter eine hochpräzise Indoor-Kartierung, eine genaue Hindernisvermeidung und eine Wandverfolgungsdetektion. Im Vergleich zu herkömmlichen 1D-ToF-Sensoren verbessern seine 3D-Bildgebungsfähigkeiten die Umweltanpassungsfähigkeit und die Reinigungseffizienz eines Roboters erheblich.

Im Bereich des autonomen Fahrens bietet der VI4310 die Kern-Chip-Unterstützung für Festkörper-LiDAR-Systeme. Festkörper-LiDAR bietet aufgrund des Fehlens mechanischer rotierender Komponenten eine überlegene Zuverlässigkeit und Stabilität. Das hohe Integrations- und Low-Power-Design des VI4310 erfüllt präzise die Anforderungen an Miniaturisierung und verlängerte Akkulaufzeit in Automobilanwendungen. LiDAR-Systeme, die auf diesem Sensor basieren, ermöglichen die Erkennung der Straßenumgebung über große Entfernungen und mit hoher Präzision und liefern wichtige Daten zur Unterstützung von Sicherheitsentscheidungen beim autonomen Fahren.

Darüber hinaus findet der VI4310 umfangreiche Anwendung in der Vermessung und Modellierung, der industriellen Inspektion und anderen Bereichen. Seine robuste Beständigkeit gegen starke Lichtstörungen und seine stabile Entfernungsmessleistung erweisen sich in Outdoor-Kartierungs- und Produktionslinien-Fehlererkennungsszenarien als unerlässlich und treiben die relevanten Industrien in Richtung Automatisierung und Präzision voran.

[VI4310 Industriewert: Wegweisende Durchbrüche in der heimischen 3D-ToF-Technologie]

Vor dem Hintergrund, dass der globale 3D-ToF-Sensormarkt seit langem von ausländischen Herstellern dominiert wird, stellt die Einführung des VI4310 einen technologischen Durchbruch für inländische hochauflösende SPAD-Array-dToF-Sensoren dar und schließt eine erhebliche Lücke in diesem Bereich. Seine Kerntechnologien stammen vollständig aus den unabhängigen Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen von Xinshijie. Von der SPAD-Detektorkonstruktion und der Optimierung des Entfernungsmessalgorithmus bis hin zur vollständigen Chipintegration hat das Unternehmen umfassende technologische Barrieren errichtet und unschätzbare Erfahrungen für die autonome Entwicklung inländischer Sensoren gesammelt.

Noch wichtiger ist, dass das hochintegrierte Design des VI4310 die Kostenbarriere für 3D-Bildgebungslösungen erheblich senkt. Dies ermöglicht eine breitere Akzeptanz von Festkörper-LiDAR und 3D-Tiefenkameras in Endgeräten im mittleren bis unteren Bereich und beschleunigt die weitverbreitete Einführung der 3D-Bildgebungstechnologie. Mit der anhaltenden Expansion des autonomen Fahrens, der Robotik, AR/VR und anderer Industrien werden hochleistungsfähige, kostengünstige Sensoren wie der VI4310 zu zentralen Komponenten innerhalb der Lieferkette. Ihre technologische Entwicklung und Anwendungserweiterung werden den Fortschritt des gesamten 3D-Bildgebungssektors weiter vorantreiben.

Fazit: Als Flaggschiffprodukt der hochintegrierten Einzelphotonen-3D-ToF-Technologie demonstriert der VI4310 nicht nur die technische Leistungsfähigkeit von CoreVision in der optoelektronischen Detektion, sondern definiert auch das Designparadigma für 3D-Bildgebungssensoren neu. Mit der kontinuierlichen technologischen Verfeinerung werden der VI4310 und seine Nachfolgeiterationen Durchbrüche in spezialisierteren Bereichen erzielen und einen robusten ‘visuellen’ Antrieb für das Aufkommen des intelligenten Zeitalters liefern.