ST ToF CIS VCSEL 感測技術

鎖定非接觸商機 意法推出64區ToF測距模組

2020-12-16
意法半導體(ST)近期發表最新ToF模組VL53L5,最遠測距長達4公尺,最大區域測距高達64個點,採用40奈米技術製程,並且取得IEC 60825 Class 1認證,發出的雷射造成人類危害風險最低。目前全球提倡非接觸式生活,ToF技術能廣泛應用在各種無須觸碰的開關和產品上。

意法半導體(ST)日前發表採用40奈米製程技術新款ToF模組VL53L5,能提供單區或多區測距,最大可測距64個區域、最遠達4公尺、FoV(Field-of-View)視角最大可達對角61度。由於VL53L5屬於多區的感測器,可以提供比較多元的應用,例如手勢操控或AR/VR應用等。

VL53L5整合了940奈米垂直腔面發射雷射器(Vertical Cavity Surface Emission Laser, VCSEL)光源、VCSEL驅動器的SoC感測器、單光子雪崩二極體(Single Photon Avalanche Diode, SPAD)接收陣列、執行複雜韌體的低功耗32位元MCU核心與加速器,並取得IEC 60825 Class 1認證。另外,VL53L5能夠調整不同的測距輸出,除了能夠測量8×8 64區輸出,也能調整4×4 16區輸出。

採用40奈米SPAD製程,也是VL53L5的一大特點。意法半導體大中華及南亞區影像事業部技術行銷經理林國志表示,VL53L5把製程縮小到40奈米,代表感測器可以整合更多二極體和電路,因為VL53L5採多區偵測形式,需要在64點同時輸出資訊,因此轉換器或MCU必須放置在同一個感測器。

同時,VL53L5的VCSEL獲得IEC 60825 Class 1認證規範,發出雷射風險最低,意法半導體大中華及南亞區影像事業部技術行銷經理張程怡表示,由於VL53L5符合安全標準,故能夠應用在很多生活場景,特別在疫情期間,無接觸的生活方式更需要透過ToF技術來應用。

ST ToF應用場景

2020年全球受到新冠肺炎影響,各國政府提倡保持社交距離和非接觸性生活,造成人們也盡量避免觸摸其他事物而感染,出現許多無接觸感應設備,例如無接觸消毒/洗手液供應機、額溫槍等,張程怡認為,無接觸式應用情境,ToF技術在這些應用至關重要,這讓人類除了保持清潔與衛生外,也不會用手接觸多餘按鈕或器材。

ToF技術活用在疫情時期的無接觸社會 資料來源:ST

ToF技術不僅能活用在非接觸式場景,張程怡提到,ST目前正進行把ToF應用在投影機校正的研發工作。投影機內部ToF感測器能協助系統,提供鏡頭到螢幕的距離資訊,讓系統能夠在短時間內修正梯形來自動對焦。另外,當使用者靠近投影鏡頭時,ToF的測距和存在偵測功能可警告使用者勿再靠近鏡頭。

除此之外,ST ToF技術能夠應用其他場景,例如機器人方面提供避障功能;在工業應用上,除了利用貨品與感測器之間距離的變化,來統計輸送帶運貨量,也能監測工廠人員,避免其靠近危險機器;在倉儲方面,亦可透過測距來了解貨車/倉庫的裝載率和內容物等。

對於ToF的未來應用,林國志提到,目前市面上ToF結合高解析度CIS(CMOS Image Sensor, CIS)技術,可提供手機在陰暗或複雜場景環境快速對焦,未來在電腦方面也可以利用相同技術,讓使用者在螢幕前啟動CIS來執行登入電腦動作,或是進一步提供省電和螢幕保護功能,以及透過ToF和CIS的全局式快門(Global Shutter)技術來發展智慧門鎖、智慧閘門。

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