2023.03.06

以领先的光子探测率实现高精度、低功耗测距

索尼发布用于智能手机的SPAD距离传感器

索尼半导体解决方案公司(下称:索尼)今日发布了一款用于智能手机的直接飞行时间(dToF)式SPAD距离传感器——IMX611。

该传感器采用了索尼自研的SPAD(单光子雪崩二极管)像素*1构造,可实现领先的光子探测率,高达28%。由此,在得以实现高精度测距性能的同时,还有助于系统整体功耗的降低。该传感器将被搭载于智能手机,为那些基于距离信息的新功能以及应用(APP)的新价值创造做出贡献。

*1:SPAD是一种像素结构,可利用雪崩倍增技术,将单个入射光子的电子放大,从而形成雪崩式叠加。

用于智能手机的SPAD ToF式距离传感器——IMX611
用于智能手机的SPAD ToF式距离传感器——IMX611

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*2:基于图像传感器的有效像素测定方法。

一般而言,SPAD像素通过检测从光源反射回对象物的光的飞行时间来获取距离信息,作为直接飞行时间(dToF)感光元器件之一被广泛采用。

此次发布的传感器采用索尼自研的SPAD像素结构,实现了领先的光子探测率,达到28%。如此,即使是从光源反射回对象物的微弱光子也可被检测,实现高精度测距。此外,即使降低激光输出光源同样能实现高性能测距,为减少智能手机的系统整体的耗电做出贡献。

该传感器能正确地测量与被摄体的距离,所以被有效利用于能见度较差的暗光环境中,有助于提高自动对焦性能,被摄体的背景虚化,广角拍摄和远摄的无缝切换等,拓展智能手机的拍摄体验。同时,让三维空间识别,AR遮挡*3,动作捕捉·手势识别等成为可能,随着今后元宇宙的普及,VR头戴式显示器和AR眼镜的市场需求也将大增,该传感器还将有望贡献于此类设备的性能提升。

*3:AR空间中,虚拟物体被现实物体遮挡的状态。

AR遮挡*3
AR遮挡*3

AR地图
AR地图

<核心功能>

· 领先的光子探测率,可实现高精度、低能耗测距

该传感器通过铜-铜(Cu-Cu)连接堆叠了背照式SPAD像素芯片(上层)和搭载了信号处理电路的逻辑芯片(下层),可导通每一个像素。通过在像素层的下方部署电路层,确保开口率*4的同时,实现SPAD微小的10μm像素尺寸。此外,还在像素方面进行了如下优化。

· 在光入射面上设置凹凸,通过让入射光衍射来提高吸光率

· 通过优化像素内雪崩区域的设计,有效地产生倍增现象

得益于上述索尼自研的像素结构,在目前广泛普及的940nm波长的智能手机激光光源下,该图像传感器实现了领先的光子探测率,为28%。能够高精度测距,同时减少系统整体的耗电量。

*4:从每个像素的光入射面侧看的开口部分(遮光部以外)的比例。开口部分越宽,检测率越高。

· 索尼自研的信号处理功能,让系统整体开发更简易

通过在该传感器内的逻辑芯片中内置索尼自研的信号处理功能,将从SPAD像素取得的RAW信息转换为距离信息后输出,上述整个过程在传感器内即可完成。这样可以减轻后期处理的负担,从而简化系统整体的开发。

SPAD ToF式距离传感器结构图
SPAD ToF式距离传感器结构图

<相关链接>

关于ToF技术的应用场景,请参照如下网页。

https://www.sony-semicon.com/cn/application/mobile/sensing.html

关于手机图像传感器品牌——“光喻”LYTIA,请访问以下链接

https://www.sony-semicon.com/cn/products/is/https://www.sony-semicon.com/cn/products/is/mobile/mobile/

<主要规格>

*5:室内拍摄下的耗电量及测距精度为30fps。

*6:包括激光光源、SPAD距离传感器、信号处理等在内的系统整体耗电量。

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(本文译自索尼官网英文新闻稿,供参考)

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索尼集团公司是一家建立在坚实技术基础上的创意娱乐公司,现运营六大业务板块:游戏与网络服务业务;音乐业务;影视业务;娱乐、技术及服务业务;影像与传感解决方案业务;金融服务业务。索尼的企业宗旨是“用创意和科技的力量感动世界”。公司在截止到2022年3月31日结束的2021财年,合并销售额达883亿美元。
新闻单位如欲查询更多资料,请联络:pr@sony.com.cn

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