Sony Semiconductor Solutions Corporation je danes najavil zloženi senzor globine IMX459 za uporabo na področju avtomobilskih sistemov LiDAR, ki kot prvi na tem področju uporablja metodo “direct Time-of-flight” (dToF). Izdelek na enem samem čipu vsebuje majhne kvadratne slikovne pike SPAD (ang. single-photon avalanche diode) velikosti 10 μm in vezje za obdelavo meritve razdalje. S tem dosega kompaktno velikost tipa 1/2,9 ter zagotavlja visoko natančnost in hitrost merjenja razdalje.
Novi senzor bo s tem prispeval k varnejši mobilnosti prihodnosti, saj bo pri sistemih LiDAR izboljšal zmogljivosti zaznavanja in prepoznavanja, ki sta nujni za doseganje večje razširjenosti naprednih vozniških asistenčnih sistemov (ang. advanced driver assistance systems, ADAS) in sistemov avtonomne vožnje (ang. autonomous driving, AD). Poleg naprav za zaznavanje, kot so avtomobilske kamere in radar z milimetrsko valovno dolžino, postaja vse pomembnejši tudi LiDAR, ki omogoča visoko natančno zaznavanje in prepoznavanje razmer na cesti ter lokacije in oblike objektov, kot so avtomobili in pešci. Toda, da bi se uporaba LiDAR-ja lahko razširila in prodrla na trg, je treba rešiti še nekatere tehnološke izzive, ki med drugim vključujejo:
– dodatno izboljšanje zmogljivosti merjenja razdalje;
– zagotavljanje večje varnosti in zanesljivosti ne glede na okoljske razmere;
– prehod na zasnovo brez premičnih delov, s čimer bo mogoče doseči tudi kompaktnejšo obliko in nižjo ceno.
Med različnimi načini, ki se uporabljajo za merjenje razdalje z LiDAR-jem, se slikovne pike SPAD uporabljajo kot vrsta detektorja v senzorju dToF, ki meri razdaljo do objekta tako, da zaznava čas potovanja (ang. time of flight) oziroma razliko v času od trenutka, ko vir odda svetlobo pa do trenutka, ko se ta z odbojem od objekta vrne do senzorja.
Sony je z razvojem slikovnih senzorjev CMOS, ki se uporabljajo v fotoaparatih in videokamerah, razvil tudi tehnologije, kot so od zadaj osvetljena struktura pik, zložena (ang. stacked) konfiguracija in povezave Cu-Cu. Vse te tehnologije, znanje in izkušnje je zdaj uporabil tudi pri izdelavi edinstvene zasnove naprave, ki na enem čipu vsebuje tako slikovne pike SPAD kot tudi vezje za obdelavo meritev razdalje.
S takšno zasnovo je Sonyjevim inženirjem uspelo doseči majhno dimenzijo posamezne slikovne pike (10 μm), to pa je omogočilo izdelavo kompaktne naprave z visoko ločljivostjo približno 100.000 efektivnih pik v formatu tipa 1/2,9. Poleg tega izdelek prinaša tudi izboljšano učinkovitost zaznavanja fotonov ter izboljšano odzivnost, kar zagotavlja visoko hitrost in natančnost merjenja razdalje v 15-centimetrski ločljivosti, in sicer na dolge in kratke razdalje. Izdelek je skladen s funkcionalnimi varnostnimi standardi za uporabo v avtomobilski industriji, kar bo pomagalo izboljšati zanesljivost sistemov LiDAR, hkrati pa bo zasnova na enem čipu prispevala h kompaktnejšim in cenejšim sistemom LiDAR.
Rudi Leskovec
foto: Sony
