STMicroelectronics ha ampliato il suo portafoglio di sensori Time-of-Flight (ToF) Flight Sense con VL53L5, il primo dispositivo al mondo a 64 zone che suddivide la scena in aree separate per aiutare il sistema di imaging a rappresentare spazialmente la scena col maggiore dettaglio possibile.

Questo prodotto, unico nel suo genere, comprende una sorgente luminosa VCSEL (Vertical Cavity Surface Emission Laser) da 940 nm, un sensore System-on-Chip che integra un driver VCSEL, l’array di ricezione con tecnologia Single Photon Avalanche Diodes (SPADs) ed un core MCU a 32 bit con acceleratore e con un sofisticato firmware. Il VL53L5 mantiene la certificazione di Classe 1 di tutti i sensori Flight Sense di ST ed è completamente sicuro per gli occhi del consumatore.

Alloggiato in un modulo miniatura, il sensore VL53L5 ToF contiene elementi ottici nel foro di entrata che creano 64 zone di rilevamento, abilitando una serie di nuove funzionalità e casi d’uso.

Con un modello di produzione integrato verticalmente per i suoi sensori Flight Sense, ST costruisce i suoi wafer SPAD con un processo proprietario di silicio a 40 nm nell’avanzato impianto di wafer da 12 pollici a Crolles, in Francia, prima di assemblare tutti i componenti del modulo negli impianti asiatici di ST.

Lo sviluppo di applicazioni con il dispositivo VL53L5 è facilitato dagli stretti rapporti che ST mantiene con i principali fornitori di piattaforme per smartphone e PC nelle quali questo sensore è stato pre-integrato. I driver per Android e Windows sono già disponibili per i prodotti Flight Sense. Il VL53L5 è in piena produzione con milioni di unità già spedite ai principali produttori di computer e dispositivi wireless.

Che cosa è ToF?

La tecnologia ToF sensing offre prestazioni superiori per una vasta gamma di applicazioni, tra cui un rilevamento della presenza più affidabile nell’automazione degli edifici e nei controller di illuminazione, un rilevamento della prossimità più intelligente negli endpoint IoT, una riattivazione automatica più conveniente nei dispositivi portatili e un rilevamento degli utenti più robusto nelle apparecchiature sanitarie automatiche. Con la loro elevata precisione e i tempi di risposta rapidi, i sensori ToF migliorano anche le prestazioni di tutti i dispositivi che richiedono un controllo preciso del movimento, in genere robotica e droni per interni.

Ritornando al sensore…

Come ogni nuovo prodotto, la tecnologia Time-of-Flight di ST ha continuato ad evolversi offrendo miglioramenti significativi delle prestazioni per un’ampia gamma di casi d’uso, incluso il rilevamento della presenza umana per controllare l’attivazione e l’ibernazione di laptop o monitor e l’autofocus laser per la messa a fuoco delle fotocamere degli smartphone. La funzione di messa a fuoco automatica dei sensori FLight Sense di ST è incorporata nella maggior parte delle fotocamere di smartphone di più alto livello secondo DXOMARK, un benchmark indipendente che valuta la qualità dell’immagine.

Il sottosistema della fotocamera è un fattore importante nel differenziare le prestazioni dello smartphone e, all’interno della fotocamera, l’autofocus laser garantisce una messa a fuoco rapida e accurata specialmente in scene con scarsa illuminazione o durante l’acquisizione di obiettivi a basso contrasto. Questi scenari presentano sfide difficili per i sistemi di messa a fuoco convenzionali, ma non sono un problema per i sensori di ST. Ampiamente adottato dai principali OEM di smartphone, l’autofocus laser che incorpora F Light Sense di ST viene utilizzato in oltre 150 modelli di telefono.

Disponibile in un package di 6,4 x 3,0 x 1,5 mm, il VL53L5 integra entrambe le lenti di trasmissione e ricezione ed espande il campo visivo (FoV) del modulo a 61 gradi (diagonale). Questo ampio campo visivo è particolarmente adatto per rilevare oggetti fuori dall’inquadratura e garantire una messa a fuoco automatica perfetta anche negli angoli dell’immagine. Nel caso d’uso “Laser Autofocus“, il VL53L5 raccoglie dati che vanno da un massimo di 64 zone attraverso l’intero campo visivo per supportare “Touch to Focus” e molte altre caratteristiche. Questa flessibilità migliora in modo significativo le prestazioni, la praticità e la versatilità di smartphone/fotocamera.

Ulteriore flessibilità è disponibile tramite l’array SPAD, che può essere impostato per favorire la risoluzione spaziale, con una lettura di 15 fps in tutte le 64 zone, o per raggiungere la massima distanza, dove vengono attivate solo 16 zone (4×4) ma è possibile aumentare il frame rate a 60 fps.

L’architettura può calibrare automaticamente ogni zona di rilevamento e la tecnologia diretta del tempo di volo consente a ciascuna zona di rilevare più bersagli ed eliminare il riflesso dovuto al vetro di copertura. Inoltre, l’approccio F light Sense raccoglie i dati grezzi dall’array SPAD ed esegue una post-elaborazione tramite il processore e l’acceleratore incorporati e proprietari, prima di trasferire i dati di rilevamento all’host di sistema su un bus I2C o SPI. Ciò elimina la necessità di una specifica interfaccia della telecamera e di un potente MCU a garanzia di un funzionamento di alta qualità e ad alte prestazioni.

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Link utili

• Arduino UNO R3
• Elegoo UNO R3
• Arduino Starter Kit per principianti
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