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Fourniture/Recyclage VisionICs VI4310 Capteur d'image 3D ToF à photon unique et hautement intégré

Au milieu des progrès rapides des technologies d'imagerie et de télémétrie 3D, la convergence de la détection par diode à avalanche à photon unique (SPAD) et des techniques de temps de vol direct (dToF) pousse l'industrie des capteurs vers la miniaturisation, la faible consommation d'énergie et la haute précision.Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.fournit les VI4310 de VisionICs, un capteur d'imagerie 3D temps de vol à photon unique et hautement intégré. En tant que premier capteur dToF à réseau SPAD de résolution QQVGA de Chine, il est devenu un produit de référence dans les applications LiDAR à l'état solide et d'imagerie 3D grâce à sa conception de système entièrement intégrée, ses performances exceptionnelles et sa large adaptabilité, fournissant un soutien essentiel aux mises à niveau technologiques dans de multiples secteurs.

【Technologie de base du VI4310 : solution complète intégrée sur une seule puce】

L'avantage concurrentiel du VI4310 découle de sa conception de système sur puce (SoC) hautement intégrée, consolidant tous les modules d'imagerie 3D critiques sur une seule puce. Cela réduit fondamentalement la complexité de la conception du système et les coûts de fabrication. Ce capteur intègre un réseau de détecteurs SPAD de 19 000 pixels (160 × 120), associé aux circuits de télémétrie de haute précision exclusifs de Xinshijie. Il intègre en outre de multiples algorithmes d'optimisation de la précision de la télémétrie, des algorithmes anti-interférence de rétroéclairage et des modules de traitement numérique du signal (DSP) et de traitement du signal d'image (ISP) en backend, permettant la sortie directe de données de nuages de points 3D et de cartes de profondeur sans nécessiter d'assistance ISP externe. Cela permet un traitement entièrement autonome sur l'ensemble de la chaîne, de la détection des photons à la sortie des données.

Dans la conception des dispositifs photosensibles de base, le VI4310 subit une optimisation spécialisée pour les longueurs d'onde proches infrarouges (NIR), atteignant une efficacité de détection des photons (PDE) supérieure à 10 % à la longueur d'onde critique de 940 nm. Cela lui confère des capacités de détection en faible lumière exceptionnelles. Tirant parti de la sensibilité de détection au niveau du photon unique, le capteur capture de faibles signaux de photons lors des allers-retours des impulsions laser. Combiné à une mesure du temps de vol précise à la nanoseconde, il atteint des performances de télémétrie au centimètre près, jetant les bases d'une imagerie 3D de haute précision. De plus, l'algorithme anti-interférence intégré à la puce contrecarre efficacement les fortes interférences de la lumière ambiante. Il maintient une précision de télémétrie stable, même dans des conditions d'ensoleillement extérieur de 100 kLux, surmontant les limites environnementales des capteurs traditionnels.

【Analyse des performances du VI4310 : configuration de référence équilibrant précision, vitesse et consommation d'énergie】

Le VI4310 atteint une précision multidimensionnelle dans ses paramètres de performance, satisfaisant à la fois les exigences de haute précision des applications professionnelles et les exigences de faible consommation d'énergie de l'électronique grand public. En ce qui concerne les spécifications d'imagerie, il utilise une conception de résolution QQVGA de 160 × 120 pixels avec une surface photosensible de 3 900 × 3 000 µm² et un pas de pixel de 21,4 µm (horizontal) × 18,8 µm (vertical), permettant la sortie d'images 3D détaillées. Les fréquences d'images prennent en charge le réglage programmable, avec une configuration standard de 30 ips et une augmentation maximale à 120 ips, répondant aux exigences d'imagerie dynamique en temps réel et permettant la détection et le suivi de cibles dans des scénarios de mouvement à grande vitesse.

La mesure de la distance est la force déterminante du VI4310, avec une portée effective allant jusqu'à 15 mètres. Il atteint une résolution aussi fine que 0,75 cm et maintient une précision avec une erreur de ±1 %. À moins de 5 mètres à l'intérieur, il fournit une erreur quadratique moyenne (RMSE) de seulement 1 %, répondant pleinement aux exigences de télémétrie et de modélisation de précision. La gestion de la consommation d'énergie est particulièrement impressionnante, la consommation électrique globale (y compris le fonctionnement des algorithmes DSP et ISP) étant limitée à 200 mW. Sa solution d'alimentation flexible de 1,5 V/3,3 V/28,5 V permet la compatibilité avec les appareils portables alimentés par batterie. De plus, le capteur fonctionne dans une plage de températures de fonctionnement de -20 °C à 65 °C et une plage de températures de stockage de -40 °C à 105 °C, démontrant une adaptabilité environnementale exceptionnelle pour garantir des performances stables dans des conditions exigeantes.

En termes de conception d'interface, le VI4310 utilise une interface I²C (200 kHz) pour la configuration du capteur et une interface DVP (75 MHz) pour la sortie des données ToF. Cette approche d'interface standardisée simplifie la compatibilité avec divers appareils terminaux, facilitant une intégration rapide. Le module VM4310 résultant mesure seulement 22 × 23 × 5,5 mm, ce qui permet une intégration transparente dans des appareils compacts.

【Scénarios d'application du VI4310 : un catalyseur intersectoriel】

Tirant parti de ses principaux atouts que sont la haute intégration, la faible consommation d'énergie et la haute précision, le VI4310 a trouvé des applications dans de multiples secteurs, notamment l'électronique grand public, les systèmes de maison intelligente, la conduite autonome et la robotique. Il est devenu un composant essentiel pour stimuler les mises à niveau intelligentes dans ces secteurs.

Dans l'électronique grand public, le VI4310 fournit des solutions d'imagerie 3D haute performance pour les smartphones, les tablettes et les appareils similaires, permettant des applications telles que la mise au point automatique laser pour les appareils photo, la reconnaissance faciale et l'interaction AR/VR. Sa petite taille et sa faible consommation d'énergie correspondent parfaitement aux exigences de conception des appareils mobiles, tandis que sa précision de télémétrie au centimètre près assure une fusion précise des objets virtuels avec les environnements du monde réel dans les scénarios de réalité augmentée, améliorant les expériences d'interaction utilisateur.

Dans la maison intelligente et la robotique de service, le VI4310 sert de composant principal permettant la navigation autonome et la perception de l'environnement dans des appareils tels que les robots aspirateurs. En générant des données de nuages de points 3D en temps réel, les robots réalisent une cartographie intérieure de haute précision, une détection précise des obstacles et un suivi des murs. Par rapport aux capteurs ToF 1D traditionnels, ses capacités d'imagerie 3D améliorent considérablement l'adaptabilité environnementale et l'efficacité du nettoyage d'un robot.

Dans la conduite autonome, le VI4310 fournit le support de puce principal pour les systèmes LiDAR à l'état solide. Le LiDAR à l'état solide offre une fiabilité et une stabilité supérieures en raison de l'absence de composants rotatifs mécaniques. La haute intégration et la conception à faible consommation d'énergie du VI4310 répondent précisément aux exigences de miniaturisation et de durée de vie prolongée de la batterie dans les applications automobiles. Les systèmes LiDAR basés sur ce capteur permettent la détection de l'environnement routier à longue portée et de haute précision, fournissant un support de données essentiel pour les décisions de sécurité de la conduite autonome.

Au-delà de cela, le VI4310 trouve une large application dans l'arpentage et la modélisation, l'inspection industrielle et d'autres domaines. Sa résistance robuste aux fortes interférences lumineuses et ses performances de télémétrie stables s'avèrent vitales dans les scénarios de cartographie en extérieur et de détection des défauts sur les chaînes de production, propulsant les industries concernées vers l'automatisation et la précision.

[Valeur industrielle du VI4310 : percées pionnières dans la technologie 3D ToF domestique]

Dans un contexte où le marché mondial des capteurs 3D ToF est depuis longtemps dominé par les fabricants étrangers, le lancement du VI4310 représente une percée technologique pour les capteurs dToF à réseau SPAD haute résolution domestiques, comblant une lacune importante dans le domaine. Ses technologies de base proviennent entièrement des efforts de R&D indépendants de Xinshijie. De la conception des détecteurs SPAD et de l'optimisation des algorithmes de télémétrie à l'intégration complète des puces, l'entreprise a établi des barrières technologiques complètes, fournissant une expérience inestimable pour le développement autonome de capteurs domestiques.

Plus important encore, la conception hautement intégrée du VI4310 abaisse considérablement la barrière des coûts pour les solutions d'imagerie 3D. Cela permet aux LiDAR à l'état solide et aux caméras de profondeur 3D d'être plus largement adoptés dans les appareils terminaux de milieu à bas de gamme, accélérant l'adoption généralisée de la technologie d'imagerie 3D. Avec l'expansion continue de la conduite autonome, de la robotique, de la réalité augmentée/réalité virtuelle et d'autres industries, des capteurs haute performance et rentables comme le VI4310 deviendront des composants essentiels de la chaîne d'approvisionnement. Leur évolution technologique et l'expansion de leurs applications propulseront davantage l'avancement de l'ensemble du secteur de l'imagerie 3D.

Conclusion :En tant que produit phare de la technologie 3D ToF à photon unique et hautement intégrée, le VI4310 démontre non seulement les prouesses techniques de CoreVision en matière de détection optoélectronique, mais redéfinit également le paradigme de conception des capteurs d'imagerie 3D. Grâce au perfectionnement technologique continu, le VI4310 et ses itérations ultérieures réaliseront des percées dans des domaines plus spécialisés, fournissant une « propulsion » visuelle robuste pour l'avènement de l'ère intelligente.