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Sony: Nuovo sensore di profondità SPAD per smartphone

Sony Semiconductor Solutions Corporation (SSS) ha annunciato oggi l’imminente rilascio di IMX611, un sensore di profondità SPAD a tempo di volo diretto (dToF) per smartphone che offre la più alta efficienza di rilevamento di fotoni del settore.

L’IMX611 ha un’efficienza di rilevamento dei fotoni del 28%, la più alta del settore,  grazie alla struttura dei pixel proprietaria del diodo a valanga a singolo fotone (SPAD). Ciò riduce il consumo energetico dell’intero sistema consentendo al contempo una misurazione ad alta precisione della distanza di un oggetto.

Questo nuovo sensore genererà opportunità per creare nuovo valore negli smartphone, comprese le funzioni e le applicazioni che utilizzano le informazioni sulla distanza.

In generale, i pixel SPAD vengono utilizzati come un tipo di rilevatore in un sensore dToF, che acquisisce informazioni sulla distanza rilevando il tempo di volo della luce emessa da una sorgente fino a quando non ritorna al sensore dopo essere stata riflessa da un oggetto.

L’IMX611 utilizza una struttura di pixel SPAD proprietaria che conferisce al sensore la più alta efficienza di rilevamento di fotoni del settore  , pari al 28%, che consente di rilevare anche i fotoni molto deboli che sono stati emessi dalla sorgente luminosa e riflessi dall’oggetto.

Ciò consente una misurazione estremamente accurata della distanza dell’oggetto. Significa anche che il sensore può offrire elevate prestazioni di misurazione della distanza anche con una minore emissione laser della sorgente luminosa, contribuendo così a ridurre il consumo energetico dell’intero sistema smartphone.

Questo sensore è in grado di misurare con precisione la distanza da un oggetto, consentendo di migliorare le prestazioni dell’autofocus in ambienti scarsamente illuminati con scarsa visibilità, di applicare un effetto bokeh allo sfondo del soggetto e di passare senza problemi tra fotocamere grandangolari e teleobiettive. Tutte queste funzionalità miglioreranno l’esperienza utente delle fotocamere degli smartphone. Questo sensore consente anche il riconoscimento spaziale 3D, l’occlusione AR, motion capture/riconoscimento dei gesti e altre funzioni simili. Con la diffusione del metaverso in futuro, questo sensore contribuirà all’evoluzione funzionale dei display VR montati sulla testa e degli occhiali AR, che dovrebbero vedere una domanda crescente.

Struttura del sensore di profondità SPAD ToF

Caratteristiche principali pixel SPAD

L’IMX611 utilizza una configurazione sovrapposta, in cui viene utilizzata una connessione Cu-Cu per ottenere la conduzione per ciascun pixel tra il chip pixel SPAD retroilluminato e il chip logico dotato di un circuito di elaborazione per la misurazione della distanza. Disponendo il circuito sotto il pixel chip, SSS ha raggiunto una dimensione in pixel di 10 μm quadrati, che è piuttosto piccola per uno SPAD, pur garantendo un elevato rapporto di apertura. 

SSS ha inoltre apportato i seguenti miglioramenti ai pixel:

  • Utilizzo di un piano di incidenza della luce con irregolarità sulla sua superficie per rifrangere la luce incidente, migliorando così il tasso di assorbimento
  • Moltiplicazione efficiente tramite l’ottimizzazione del design della regione della valanga nel pixel Queste strutture di pixel proprietarie si combinano per fornire la più alta efficienza di rilevamento di fotoni del settore, pari al 28%, quando si utilizza una lunghezza d’onda di 940 nm, comunemente utilizzata nelle sorgenti di luce laser per smartphone. Ciò consente un riconoscimento altamente accurato e riduce il consumo energetico dell’intero sistema.
  • Rapporto della sezione di apertura (sezione diversa dalle sezioni di blocco della luce) vista dal lato incidente della luce per pixel. Maggiore è l’apertura, maggiore diventa l’efficienza di rilevamento.

Incorporando una funzione di elaborazione del segnale proprietaria nel chip logico all’interno del sensore, le informazioni RAW acquisite dai pixel SPAD vengono convertite in informazioni sulla distanza da emettere, e tutto questo viene fatto all’interno del sensore. Questo approccio consente di ridurre il carico di post-elaborazione, semplificando così lo sviluppo complessivo del sistema.

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Alessio Fabrizi
Alessio Fabrizi
Alessio Fabrizi, fondatore di Fotografia Moderna dal lontano 2015 con l'obiettivo di creare una community unita di fotografi italiani. Cerco sempre notizie che possano interessare gli appassionati di fotografia, mi diverto a fare recensioni di attrezzature fotografiche e consigliare con guide all'acquisto le migliori alternative sul mercato per dare ai fotografi un'alternativa migliore, magari anche ad un prezzo conveniente! Iniziata come passione, Fotografia Moderna è diventata in poco tempo uno dei portali più cliccati d'Italia arrivando a raggiungere più di 1 milione di lettori.
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