Warum der Sony IMX570 der führende iToF-Sensor ist

FRAMOS hat ein ToF-Kamera-Entwicklungskit für Bildverarbeitungssystem-Ingenieure vorgestellt, die sich mit der Time-of-Flight-Technologie befassen oder ToF-Kameras für Bildverarbeitungsanwendungen entwickeln wollen. Als wir ein Entwicklungskit und ein Kameramodul zur Evaluierung der Time-of-Flight-Technologie entwickeln wollten, haben wir uns entschlossen, den leistungsfähigsten indirekten Time-of-Flight (iToF) Bildsensor zu verwenden, den wir finden konnten.

Wir haben uns für den neuen IMX570 ToF-Sensor von Sony Semiconductor Solutions entschieden. Der Sensor ist in der Lage, der branchenführende Sensor für eine Vielzahl von Embedded Vision-Anwendungen zu werden. Hier ist der Grund dafür:

Rückseitige Beleuchtungstechnologie

Wie viele der CMOS-Sensoren der nächsten Generation von Sony wurde der IMX570 mit derBSI-Technologie (Back-Side Illumination) entwickelt.

Eine der Herausforderungen bei der Verkleinerung der Pixelgröße von CMOS-Sensoren rührt daher, dass bei Standard-Sensordesigns die Chipverdrahtung und andere Komponenten über die aktive Matrix aus lichtempfindlichem Material gelegt werden müssen. Dies erfordert den Einsatz von Mikrolinsen, um das Licht zwischen den oberen Elementen des Chips zu leiten, und schränkt das Ausmaß ein, in dem die Pixel ohne einen entsprechenden Verlust an Empfindlichkeit miniaturisiert werden können.

Dies kann bis zu einem gewissen Grad durch eine Erhöhung der Verstärkung des Sensors überwunden werden, aber dies ist immer ein Kompromiss, da dies zu einem erhöhten Signalrauschen führt, wenn die Sensordichte zunimmt.

Die Architektur der Rückseitenbeleuchtung beseitigt dieses Problem, indem sie die Struktur des Sensors umkehrt und die Verdrahtung effektiv von der Oberseite zur Unterseite des Sensors verlegt. Dies wird durch sorgfältiges Polieren der Rückseite des Wafers erreicht, damit das Licht die sensibilisierte aktive Matrix des Sensors erreichen kann.

Die BSI-Architektur erfordert eine Präzisionspolitur im Nanometerbereich und fortschrittliche Fertigungsmethoden. Das Ergebnis ist jedoch eine höhere Empfindlichkeit gegenüber schwachem Licht bei geringerem Rauschen und ermöglicht gleichzeitig die Entwicklung dichterer Sensoren mit höherer Auflösung bei geringerer Grundfläche.

5 Mikrometer Pixel Architektur

Der IMX570 Bildsensor verfügt über eine 5-Mikrometer-Pixel-Architektur, was zu kleineren Sensorabmessungen führt. Der Sensor hat eine Größe von nur 1 / 4,5″, was den Bau von kompakteren Kameras mit kleineren Optiken ermöglicht.

Die geringe Größe des Sensors bedeutet, dass er ideal für eingebettete Bildverarbeitungsanwendungen geeignet ist, bei denen ein geringer Platzbedarf der Kamera erwünscht ist.

Hochauflösende ToF-Sensorik

Der IMX570 Sensor hat 644 x 488 Pixel und liefert eine effektive Auflösung von 640 x 480 (VGA).

Obwohl dies im Vergleich zu Bildsensoren für gewöhnliche Kameras mit sichtbarem Licht wie eine bescheidene Auflösung erscheinen mag, ist dies eine höhere Auflösung als bei den meisten Time-of-Flight-Bildsensoren und bietet einen Grad an Wiedergabetreue, der bei Time-of-Flight-Kameras bisher nicht möglich war.

Die hohe Auflösung und die Wiedergabetreue dieses Sensors machen ihn zu einer guten Wahl für Robotik- und Objekterkennungsanwendungen.

Hohe Arbeitsgeschwindigkeit

Der IMX570-Sensor arbeitet mit bis zu 56 Bildern pro Sekunde, wodurch die Bildunschärfe bei sich bewegenden Objekten reduziert wird, was ihn zur idealen Wahl für Echtzeit-Anwendungen macht.

Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass das ToF-Kameramodul in unserem Entwicklungskit aus Gründen des Wärmemanagements auf 30 Bilder pro Sekunde begrenzt worden ist. Der Grund dafür ist, dass das Entwicklungskit mit einer Beleuchtungsplatine mit hoher Leistung ausgestattet ist, die vier 1-Watt-VCSEL-Laser (Vertical Cavity Surface-Emitting Laser) enthält.

Wenn Sie den IMX570 ToF-Sensor mit höheren Bildwiederholraten testen möchten, können unsere Ingenieure gemeinsam mit Ihnen die Beleuchtungsplatine und das Sensormodul in unserem Entwicklungskit so modifizieren, dass sie mit einem niedrigeren Stromverbrauch arbeiten.

Robust bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen

Da es sich bei Time-of-Flight-Kameras um eine aktive Sensortechnologie handelt, die ihre eigene Beleuchtung bereitstellt, funktionieren sie in der Regel gut in Innenräumen oder bei schwachen Lichtverhältnissen. Im Freien oder bei hellen Lichtverhältnissen, wo die Laserbeleuchtung durch Umgebungslichtquellen verwaschen werden kann, sind sie jedoch weniger effektiv.

Der IMX570-Sensor verfügt über einen „Pixel Drive“-Verarbeitungsschaltkreis, um die Auswirkungen von unerwünschtem Umgebungslicht zu reduzieren. Dies verbessert die Genauigkeit des Sensors in stark beleuchteten Umgebungen oder im Freien bei hellem Sonnenschein. Der IMX570-Sensor ist auch in dunklen Umgebungen, z. B. in einem unbeleuchteten Lagerhaus, gut einsetzbar.

Robustes Feature-Set

Die IMX570 verfügt über einen robusten Funktionsumfang, der bei der Entwicklung von Anwendungssoftware für eine neue ToF-Kamera nützlich ist.

In der Software und den Treibern, die mit unserem Time-of-Flight-Entwicklungskit geliefert werden, haben wir den Zugang zu komplexen Sensorfunktionen freigelegt, einschließlich des Zugriffs auf die Rohdaten des Sensors.

Klicken Sie, um die Tabelle als Bild anzuzeigen.

Testen Sie den IMX570 für sich selbst

Wenn Sie daran interessiert sind, die Time-of-Flight-Technologie für eine neue Anwendung zu evaluieren, oder ein Kameraentwicklungsprojekt planen, bietet Ihnen das FRAMOS FSM-IMX570 Entwicklungskit eine einfache Möglichkeit, mit der ToF-Technologie von Sony zu experimentieren oder Ihren eigenen Prototyp eines Kamerasystems zu entwickeln.

Das Entwicklungskit bietet Bildverarbeitungssystem-Ingenieuren einen einfachen, kohärenten Rahmen für die schnelle Entwicklung eines funktionierenden Prototyps eines indirekten Time-of-Flight (iToF) Kamerasystems, das auf der branchenführenden iToF-Technologie von Sony basiert. Das Kit enthält ein kalibriertes Kameramodul und ist so konzipiert, dass es mit den eingebetteten System-on-Module-Computern der NVIDIA Jetson-Familie, einschließlich der SoMs der Jetson Xavier- und Orin-Serie, zusammenarbeitet.

Um mehr über das FSM-IMX570 Entwicklungskit zu erfahren, können Sie die Produktspezifikationen einsehen.