STマイクロエレクトロニクス、デジタル画像を変革する業界初の0.5MピクセルiToF測距センサを発表

多種多様な電子機器に半導体を提供する世界的半導体メーカーのSTマイクロエレクトロニクス（NYSE：STM、以下ST）は、スマートフォンなどの機器で先進的な3D距離画像を実現する新しい高解像度ToF（Time-of-Flight）測距センサ･ファミリを発表しました。

同製品ファミリ初の製品である「VD55H1」は、50万以上のポイントを測距することで3次元表面をマッピングします。センサから5mまでの対象物を検出でき、パターン照明を使用することでさらに測定距離を延長可能です。VD55H1は、室内マッピング、ゲーム、3Dアバターなど、急成長するAR / VR市場におけるユースケースに最適です。スマートフォンでは、ボケ効果、マルチカメラの選択、動画のセグメンテーションなど、カメラ機能の性能向上に貢献します。また、高解像度かつ高精度な3D距離画像により、スマートフォンのロック解除やモバイル決済の他、セキュア･トランザクションや入退室管理を含む幅広いスマート･システムで使用される顔認証のセキュリティ強化に貢献します。ロボット分野においては、あらゆる対象物との距離を高い再現性で3Dマッピングできるため、より強力な新機能を実現します。

STのエグゼクティブ･バイスプレジデント 兼 イメージング･サブグループ ジェネラル・マネージャであるEric Aussedatは、次のようにコメントしています。「革新的な3D測距センサであるVD55H1は、ToF技術におけるSTのリーダーシップをより強固にするとともに、STの包括的なデプス･センシング技術を補完します。FlightSense™ ToF測距センサの製品ポートフォリオには、ダイレクトToF方式およびインダイレクトToF方式の製品が含まれており、オール･イン･ワンのシングルポイント測距センサから高性能･高解像度の3D測距センサまで幅広く提供されています。これらの製品は、直感的かつスマートで、自律的な次世代機器を実現します。」

VD55H1をはじめとするインダイレクトToF（iToF）測距センサは、反射信号と放射信号の位相シフトを測定することで対象物との距離を算出します。iToFは、放射信号が反射してセンサに戻ってくるまでの時間を測定するダイレクトToF（dToF）測距センサを補完する技術です。STは、先進技術の幅広いポートフォリオを有しているため、高解像度のiToF / dToF測距センサを設計し、アプリケーション要件に応じた最適なソリューションを提供することができます。

VD55H1は、独自のピクセル･アーキテクチャと、STの40nm積層ウェハ技術を使用した製造プロセスにより、低消費電力、低ノイズ、およびダイ面積の最適化を実現しています。従来のVGAセンサと比較してチップが小型化され、ピクセル数が75%以上増加しています。

VD55H1は、現在サンプル出荷中で、2022年下半期に量産が開始される予定です。また、リファレンス設計と包括的なソフトウェア･パッケージも提供されているため、センサの評価および製品開発を迅速に行うことができます。

技術情報

VD55H1は、積層ウェハ･プロセスによる裏面照射型（BSI）ピクセル･アレイ（672 x 804）を業界で初めて搭載したiToF測距センサです。

200MHzの変調周波数で動作し、940nmの光源で85%以上の復調コントラストを実現する独自機能により、一般的に100MHz前後で動作する既存のセンサと比較して深度ノイズを2分の1に低減することができます。また、複数周波数による動作、先進的なデプス･アンラッピング･アルゴリズム、低ピクセル･ノイズ･フロア、および高ピクセル･ダイナミック･レンジにより、広い測距範囲わたり優れた測距精度を実現します。深度精度は1%以内、標準的な精度は距離の0.1%です。

さらに、短時間のキャプチャ･シーケンスにより、最大120fpsのフレーム･レートに対応し、被写体ブレの改善にも貢献します。スペクトラム拡散型発振器（SSCG）を含む先進的なクロック / 位相制御により、複数機器による干渉の軽減や、EMCの最適化も可能です。

消費電力を100mW未満に削減できるストリーミング･モードを備えているため、バッテリ駆動機器の駆動時間延長にも貢献します。

また、照明システムを搭載したコンスーマ機器向けのリファレンス設計や、フル機能を備えたソフトウェア･ドライバ、Android OSの組込みプラットフォームと互換性がある先進的な深度復元用画像信号処理パイプラインなどのライブラリも提供されています。