Suministro/Reciclaje VisionICs VI4310 Sensor de Imagen 3D ToF de un solo fotón altamente integrado
En medio del rápido avance de las tecnologías de imagen y medición 3D, la convergencia de la detección de diodos de avalancha de un solo fotón (SPAD) y las técnicas de tiempo de vuelo directo (dToF) está impulsando a la industria de sensores hacia la miniaturización, el bajo consumo de energía y la alta precisión.Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.suministra el VI4310 de VisionICs, un sensor de imagen 3D de tiempo de vuelo de un solo fotón altamente integrado. Como el primer sensor dToF de matriz SPAD de resolución QQVGA de China, se ha convertido en un producto de referencia en aplicaciones LiDAR de estado sólido e imágenes 3D gracias a su diseño de sistema totalmente integrado, su excelente rendimiento y su amplia adaptabilidad, proporcionando un soporte fundamental para las actualizaciones tecnológicas en múltiples industrias.
【Tecnología central del VI4310: Solución completa integrada en un solo chip】
La ventaja competitiva del VI4310 proviene de su diseño de sistema en un chip (SoC) altamente integrado, que consolida todos los módulos críticos de imagen 3D en un solo chip. Esto reduce fundamentalmente la complejidad del diseño del sistema y los costos de fabricación. Este sensor incorpora una matriz de detectores SPAD de 19K píxeles (160×120), combinada con la circuitería de medición de ultra alta precisión patentada de Xinshijie. Además, integra múltiples algoritmos de optimización de la precisión de medición, algoritmos anti-interferencia de retroiluminación y módulos de procesamiento de señal digital (DSP) y procesamiento de señal de imagen (ISP) de backend, lo que permite la salida directa de datos de nube de puntos 3D y mapas de profundidad sin necesidad de asistencia ISP externa. Esto logra un procesamiento totalmente autónomo en toda la cadena, desde la detección de fotones hasta la salida de datos.
En el diseño central del dispositivo fotosensible, el VI4310 se somete a una optimización especializada para longitudes de onda del infrarrojo cercano (NIR), logrando una eficiencia de detección de fotones (PDE) que supera el 10% en la longitud de onda crítica de 940 nm. Esto le otorga excepcionales capacidades de detección con poca luz. Aprovechando la sensibilidad de detección a nivel de un solo fotón, el sensor captura señales de fotones débiles durante los viajes de ida y vuelta del pulso láser. Combinado con la medición del tiempo de vuelo con precisión de nanosegundos, logra un rendimiento de medición a nivel de centímetros, sentando las bases para la imagen 3D de alta precisión. Además, el algoritmo anti-interferencia integrado del chip contrarresta eficazmente la fuerte interferencia de la luz ambiental. Mantiene una precisión de medición estable incluso en condiciones de luz solar exterior de 100 kLux, superando las limitaciones ambientales de los sensores tradicionales.
【Análisis de rendimiento del VI4310: Configuración de referencia que equilibra la precisión, la velocidad y el consumo de energía】
El VI4310 logra una precisión multidimensional en sus parámetros de rendimiento, satisfaciendo tanto las demandas de alta precisión de las aplicaciones profesionales como los requisitos de bajo consumo de energía de la electrónica de consumo. Con respecto a las especificaciones de imagen, emplea un diseño de resolución QQVGA de 160×120 píxeles con un área fotosensible de 3900×3000μm² y un paso de píxel de 21,4μm (horizontal) × 18,8μm (vertical), lo que permite la salida de imágenes 3D detalladas. Las velocidades de fotogramas admiten el ajuste programable, con una configuración estándar de 30 fps y un aumento máximo a 120 fps, lo que satisface los requisitos de imagen dinámica en tiempo real y permite la detección y el seguimiento de objetivos en escenarios de movimiento a alta velocidad.
La medición de la distancia es la fortaleza definitoria del VI4310, con un rango efectivo que se extiende hasta 15 metros. Logra una resolución tan fina como 0,75 cm y mantiene una precisión dentro de un error de ±1%. Dentro de los 5 metros en interiores, ofrece un error cuadrático medio (RMSE) de solo el 1%, lo que satisface plenamente las demandas de medición y modelado de precisión. La gestión del consumo de energía es particularmente impresionante, con un consumo total de energía (incluida la operación del algoritmo DSP e ISP) limitado a 200 mW. Su solución de suministro de energía flexible de 1,5 V/3,3 V/28,5 V permite la compatibilidad con dispositivos portátiles alimentados por batería. Además, el sensor funciona dentro de un rango de temperatura de funcionamiento de -20 °C a 65 °C y un rango de temperatura de almacenamiento de -40 °C a 105 °C, lo que demuestra una adaptabilidad ambiental excepcional para garantizar un rendimiento estable en condiciones exigentes.
En términos de diseño de interfaz, el VI4310 emplea una interfaz I²C (200 kHz) para la configuración del sensor y una interfaz DVP (75 MHz) para la salida de datos ToF. Este enfoque de interfaz estandarizado simplifica la compatibilidad con diversos dispositivos terminales, lo que facilita la integración rápida. El módulo VM4310 resultante mide solo 22×23×5,5 mm, lo que permite la incrustación perfecta dentro de dispositivos compactos.
【Escenarios de aplicación del VI4310: Un habilitador interindustrial】
Aprovechando sus fortalezas principales de alta integración, bajo consumo de energía y alta precisión, el VI4310 ha encontrado aplicaciones en múltiples sectores, incluyendo electrónica de consumo, sistemas domésticos inteligentes, conducción autónoma y robótica. Se ha convertido en un componente fundamental que impulsa las actualizaciones inteligentes en estas industrias.
Dentro de la electrónica de consumo, el VI4310 ofrece soluciones de imagen 3D de alto rendimiento para teléfonos inteligentes, tabletas y dispositivos similares, lo que permite aplicaciones como el enfoque automático láser para cámaras, el reconocimiento facial y la interacción AR/VR. Su tamaño compacto y bajo consumo de energía se alinean perfectamente con los requisitos de diseño de dispositivos móviles, mientras que su precisión de medición a nivel de centímetros garantiza la fusión precisa de objetos virtuales con entornos del mundo real en escenarios de AR, mejorando las experiencias de interacción del usuario.
Dentro del hogar inteligente y la robótica de servicio, el VI4310 sirve como el componente central que permite la navegación autónoma y la percepción ambiental en dispositivos como aspiradoras robóticas. Al generar datos de nube de puntos 3D en tiempo real, los robots logran un mapeo interior de alta precisión, una evitación precisa de obstáculos y una detección de seguimiento de paredes. En comparación con los sensores ToF 1D tradicionales, sus capacidades de imagen 3D mejoran significativamente la adaptabilidad ambiental y la eficiencia de limpieza de un robot.
En la conducción autónoma, el VI4310 proporciona el soporte de chip central para los sistemas LiDAR de estado sólido. LiDAR de estado sólido ofrece una fiabilidad y estabilidad superiores debido a la ausencia de componentes rotatorios mecánicos. El diseño de alta integración y bajo consumo del VI4310 satisface precisamente las demandas de miniaturización y mayor duración de la batería en aplicaciones automotrices. Los sistemas LiDAR basados en este sensor permiten la detección del entorno vial de largo alcance y alta precisión, proporcionando un soporte de datos crítico para las decisiones de seguridad de conducción autónoma.
Más allá de esto, el VI4310 encuentra una amplia aplicación en topografía y modelado, inspección industrial y otros dominios. Su robusta resistencia a la interferencia de luz intensa y su rendimiento de medición estable resultan vitales en escenarios de mapeo al aire libre y detección de defectos en líneas de producción, impulsando a las industrias relevantes hacia la automatización y la precisión.
[Valor de la industria VI4310: Avances pioneros en la tecnología 3D ToF nacional]
En un contexto en el que el mercado mundial de sensores 3D ToF ha estado dominado durante mucho tiempo por fabricantes extranjeros, el lanzamiento del VI4310 representa un avance tecnológico para los sensores dToF de matriz SPAD de alta resolución nacionales, llenando una brecha significativa en el campo. Sus tecnologías centrales provienen enteramente de los esfuerzos de I+D independientes de Xinshijie. Desde el diseño del detector SPAD y la optimización del algoritmo de medición hasta la integración completa del chip, la empresa ha establecido barreras tecnológicas integrales, proporcionando una experiencia invaluable para el desarrollo autónomo de sensores nacionales.
Más significativamente, el diseño altamente integrado del VI4310 reduce sustancialmente la barrera de costos para las soluciones de imagen 3D. Esto permite que LiDAR de estado sólido y las cámaras de profundidad 3D se adopten más ampliamente en dispositivos terminales de gama media a baja, acelerando la adopción generalizada de la tecnología de imagen 3D. Con la expansión continua de la conducción autónoma, la robótica, AR/VR y otras industrias, los sensores de alto rendimiento y rentables como el VI4310 se convertirán en componentes fundamentales dentro de la cadena de suministro. Su evolución tecnológica y la expansión de la aplicación impulsarán aún más el avance de todo el sector de la imagen 3D.
Conclusión:Como producto estrella de la tecnología 3D ToF de un solo fotón altamente integrada, el VI4310 no solo demuestra la destreza técnica de CoreVision en la detección optoelectrónica, sino que también redefine el paradigma de diseño para los sensores de imagen 3D. Con el refinamiento tecnológico continuo, el VI4310 y sus iteraciones sucesoras lograrán avances en campos más especializados, proporcionando una propulsión 'visual' robusta para la llegada de la era inteligente.
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