会社ブログについて 供給/リサイクル VisionICs VI4310 高統合単光子3DToF画像センサー

供給/リサイクル VisionICs VI4310 高集積シングルフォトン3D ToFイメージセンサー

3Dイメージングと測距技術の急速な進歩の中で、単一光子アバランシェダイオード（SPAD）検出と直接飛行時間（dToF）技術の融合は、センサー業界を小型化、低消費電力化、高精度化へと導いています。深セン明佳達電子有限公司はVisionICsのVI4310高集積シングルフォトン3D飛行時間イメージングセンサーを供給しています。中国初のQQVGA解像度SPADアレイdToFセンサーとして、完全統合システム設計、優れた性能、幅広い適応性により、ソリッドステートLiDARおよび3Dイメージングアプリケーションのベンチマーク製品となり、複数の業界における技術アップグレードをコアでサポートしています。

【VI4310コアテクノロジー：シングルチップ統合フルスタックソリューション】

VI4310の競争優位性は、すべての重要な3Dイメージングモジュールを単一チップに統合した高集積システムオンチップ（SoC）設計に由来しています。これにより、システム設計の複雑さと製造コストが根本的に削減されます。このセンサーは、19Kピクセル（160×120）SPAD検出器アレイを搭載し、新世界独自の超高精度測距回路と組み合わせています。さらに、複数の測距精度最適化アルゴリズム、バックライト干渉防止アルゴリズム、バックエンドデジタル信号処理（DSP）および画像信号処理（ISP）モジュールを統合しています。これにより、外部ISPの支援を必要とせずに、3D点群データと深度マップを直接出力できます。これにより、光子検出からデータ出力までの全チェーンで完全自律的な処理が実現されます。

コア感光デバイス設計において、VI4310は近赤外線（NIR）波長向けに専門的な最適化を施し、重要な940nm波長で10％を超える光子検出効率（PDE）を達成しています。これにより、優れた低光検出能力が備わっています。単一光子レベルの検出感度を活用し、センサーはレーザーパルス往復中に微弱な光子信号を捕捉します。ナノ秒単位の正確な飛行時間測定と組み合わせることで、センチメートルレベルの測距性能を実現し、高精度3Dイメージングの基盤を築いています。さらに、チップに統合された干渉防止アルゴリズムは、強い周囲光干渉を効果的に抑制します。100kLuxの屋外日光条件下でも安定した測距精度を維持し、従来のセンサーの環境的制約を克服しています。

【VI4310性能分析：精度、速度、消費電力のバランスを実現するベンチマーク構成】

VI4310は、その性能パラメータにおいて多次元的な精度を実現し、専門的なアプリケーションの高精度要求と、家電製品の低電力要件の両方を満たしています。イメージング仕様に関しては、3900×3000μm²の感光面積と21.4μm（水平）×18.8μm（垂直）のピクセルピッチを備えた160×120ピクセルのQQVGA解像度設計を採用し、詳細な3D画像を生成できます。フレームレートはプログラム可能な調整をサポートし、標準構成は30fps、最大120fpsまでブーストし、リアルタイムの動的イメージング要件を満たし、高速モーションシナリオでのターゲット検出と追跡を可能にします。

距離測定はVI4310の決定的な強みであり、有効範囲は15メートルまで拡張されています。0.75cmという微細な解像度を実現し、±1％以内の精度を維持しています。屋内5メートル以内では、わずか1％の二乗平均平方根誤差（RMSE）を実現し、精密測距とモデリングの要求を完全に満たしています。消費電力管理は特に印象的で、総消費電力（DSPおよびISPアルゴリズムの動作を含む）は200mWに制限されています。柔軟な1.5V/3.3V/28.5V電源ソリューションにより、バッテリー駆動のポータブルデバイスとの互換性が実現します。さらに、センサーは-20℃から65℃の動作温度範囲と-40℃から105℃の保管温度範囲内で動作し、要求の厳しい条件下での安定した性能を保証する優れた環境適応性を示しています。

インターフェース設計に関しては、VI4310はセンサー構成にI²Cインターフェース（200kHz）を採用し、ToFデータ出力にDVPインターフェース（75MHz）を採用しています。この標準化されたインターフェースアプローチにより、多様な端末デバイスとの互換性が簡素化され、迅速な統合が促進されます。その結果、VM4310モジュールはわずか22×23×5.5mmで、コンパクトなデバイス内へのシームレスな埋め込みを可能にします。

【VI4310アプリケーションシナリオ：業界横断的なイネーブラー】

高集積、低消費電力、高精度というその中核的な強みを活かし、VI4310は、家電製品、スマートホームシステム、自動運転、ロボット工学など、複数の分野で応用されています。これらの業界全体でインテリジェントなアップグレードを推進する重要なコンポーネントとなっています。

家電製品内では、VI4310はスマートフォン、タブレット、および同様のデバイス向けに高性能3Dイメージングソリューションを提供し、カメラのレーザーオートフォーカス、顔認識、AR/VRインタラクションなどのアプリケーションを可能にします。そのコンパクトなサイズと低消費電力は、モバイルデバイスの設計要件に完全に合致し、センチメートルレベルの測距精度は、ARシナリオで仮想オブジェクトと現実世界の環境の正確な融合を保証し、ユーザーインタラクション体験を向上させます。

スマートホームおよびサービスロボット工学内では、VI4310は、ロボット掃除機などのデバイスにおける自律航法と環境認識を可能にするコアコンポーネントとして機能します。リアルタイムの3D点群データを生成することにより、ロボットは高精度な屋内マッピング、正確な障害物回避、壁追従検出を実現します。従来の1D ToFセンサーと比較して、その3Dイメージング機能は、ロボットの環境適応性と清掃効率を大幅に向上させます。

自動運転では、VI4310はソリッドステートLiDARシステムのコアチップサポートを提供します。ソリッドステートLiDARは、機械的な回転部品がないため、優れた信頼性と安定性を提供します。VI4310の高集積と低消費電力設計は、自動車アプリケーションにおける小型化とバッテリー寿命の延長に対する要求に正確に応えます。このセンサーをベースとしたLiDARシステムは、長距離、高精度な道路環境検出を可能にし、自動運転の安全に関する意思決定に不可欠なデータサポートを提供します。

これらに加えて、VI4310は、測量とモデリング、産業検査、その他の分野で幅広い応用が見られます。強い光干渉に対するその堅牢な耐性と安定した測距性能は、屋外マッピングや生産ラインの欠陥検出シナリオで不可欠であり、関連業界を自動化と精度へと推進しています。

[VI4310の業界価値：国内3D ToF技術における画期的な進歩]

世界の3D ToFセンサー市場が長らく海外メーカーによって独占されてきた背景の中で、VI4310の発売は、国内の高解像度SPADアレイdToFセンサーにとって技術的なブレークスルーであり、この分野における大きなギャップを埋めるものです。その中核技術はすべて、新世界の独立した研究開発努力に由来しています。SPAD検出器設計と測距アルゴリズムの最適化から、フルチップの統合まで、同社は包括的な技術的障壁を確立し、国内センサーの自律的な開発に貴重な経験を提供しています。

さらに重要なことに、VI4310の高集積設計は、3Dイメージングソリューションのコスト障壁を大幅に下げます。これにより、ソリッドステートLiDARと3D深度カメラが、中低価格帯の端末デバイスでより広く採用されるようになり、3Dイメージング技術の普及が加速します。自動運転、ロボット工学、AR/VRなどの業界の継続的な拡大に伴い、VI4310のような高性能で費用対効果の高いセンサーは、サプライチェーン内で重要なコンポーネントとなるでしょう。その技術的な進化とアプリケーションの拡大は、3Dイメージングセクター全体の進歩をさらに促進するでしょう。

結論：高集積シングルフォトン3D ToF技術のフラッグシップ製品として、VI4310は、CoreVisionの光電検出における技術的優位性を示すだけでなく、3Dイメージングセンサーの設計パラダイムを再定義します。継続的な技術革新により、VI4310とその後継製品は、より専門的な分野でブレークスルーを達成し、インテリジェント時代の到来に強力な「視覚的」推進力を提供するでしょう。