STMicroelectronics sta abilitando la prossima generazione di applicazioni intelligenti di visione artificiale con nuovi sensori di immagine ad alta velocità che utilizzano global shutter, la modalità ottimale per catturare immagini prive di distorsione quando la scena è in movimento o quando è necessaria l’illuminazione del vicino infrarosso (near-infrared).
Le tecnologie di processo avanzate del sensore di immagine ST consentono dimensioni dei pixel leader della categoria offrendo, al contempo, alta sensibilità e bassa diafonia. La combinazione di innovazione del processo del silicio con architettura avanzata dei pixel consente la realizzazione di una matrice di pixel più piccola sulla matrice superiore, mantenendo allo stesso tempo una maggiore area di silicio sulla matrice inferiore per aumentare le capacità e le funzionalità di elaborazione digitale.
I nuovi sensori sono il VD55G0 con 640 x 600 pixel e il VD56G3 con 1,5 Mpixel (1124 x 1364). Misurando, rispettivamente, 2,6 x 2,5 mm e 3,6 x 4,3 mm, il VD55G0 e il VD56G3 sono i più piccoli sul mercato in relazione alla risoluzione.
Una bassa diafonia pixel su pixel a tutte le lunghezze d’onda, in particolare nel vicino infrarosso, garantisce un elevato contrasto per una chiarezza superiore dell’immagine.
L’elaborazione del flusso ottico integrata nel VD56G3 calcola i vettori di movimento, senza la necessità dell’elaborazione del computer host. Questi nuovi sensori sono ideali per un’ampia gamma di applicazioni, tra cui la realtà aumentata e la realtà virtuale (AR/VR), localizzazione e mappatura simultanee (SLAM – Simultaneous Localization and Mapping) e scansione 3D.
Informazioni tecniche
I sensori Global-shutter salvano contemporaneamente tutti i dati dei pixel in ciascun fotogramma, invece della tecnologia rolling-shutter, che acquisisce i dati dei pixel in sequenza una riga alla volta, il che rende le immagini in movimento vulnerabili alla distorsione o che necessitano di un’ulteriore elaborazione correttiva.
L’avanzata tecnologia pixel di ST, incluso il Deep Trench Isolation (DTI) completo, consente pixel estremamente piccoli da 2,61 x 2,61 μm che combinano bassa sensibilità alla luce parassita (PLS – Parasitic Light Sensitivity), elevata efficienza quantistica (QE – Quantum Efficiency) e bassa diafonia in un singolo strato di matrice, attributi che altre tecnologie dei pixel non possono raggiungere contemporaneamente.
L’approccio ST consente un piccolo pixel su una matrice di illuminazione posteriore (BSI – backside illumination), che consente un impilamento verticale salvaspazio del sensore ottico e i relativi circuiti di elaborazione del segnale sulla matrice inferiore per ottenere dimensioni del sensore estremamente ridotte e incorporare un numero maggiore di caratteristiche chiave, incluso un blocco di flusso ottico completamente autonomo.
La matrice inferiore è fabbricata con la tecnologia 40nm di ST e integra circuiti digitali e analogici. Il circuito digitale ad alta densità e bassa potenza incorpora funzionalità hardware tra cui un algoritmo di esposizione con statistiche raccolte da un massimo di 336 zone, correzione automatica dei difetti e calibrazione automatica del buio. Il blocco del flusso ottico a bassa potenza completamente autonomo è in grado di calcolare 2000 vettori di movimento a 60 fps. La generazione di vettori incorporati è estremamente utile per AR/VR e robotica, per supportare casi d’uso SLAM o sei gradi di libertà (6DoF), specialmente nei sistemi host con capacità di elaborazione limitate.
I sensori supportano anche contesti di frame multipli con sequenziamento programmabile, inclusi i controlli di illuminazione completa. Sono inoltre dotati di un sensore di temperatura integrato, modalità I2C Fast + controllo, correzione dei difetti, finestre, binning e interfaccia dati MIPI CSI-2.
Commenti
“Questi nuovi sensori globali di immagine global shutter che si basano sulla nostra terza generazione di tecnologia pixel avanzata, offrono performance significative in termini di prestazioni, dimensioni e integrazione del sistema”, ha affermato Eric Aussedat, Imaging Sub-Group General Manager and Executive Vice President of the Analog, MEMS and Sensors Group, STMicroelectronics. “Stanno consentendo un altro passo avanti nelle applicazioni di visione artificiale, consentendo ai progettisti di creare dispositivi industriali e di consumo smart e autonomi di domani”.
