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Infineon 3D 影像感測器晶片 REAL3™為智慧型手機提供虛擬實境功能

 2016-01-27

未來行動裝置將能迅速寫實地以三度空間模式 (3D) 偵測周遭環境。這要歸功於英飛凌科技股份有限公司  pmdtechnologies 公司所開發的 3D 影像感測器晶片。REAL3™將能實現極為真實的虛擬和擴增實境遊戲體驗,遊戲玩家可透過頭戴式裝置,在遊戲中以雙手和生活環境互動。其他影像感測器晶片應用包括房間及物體的空間測量、室內導航,以及特殊相片效果的實作。

英飛凌和 pmd 2016 年於美國拉斯維加斯舉行的消費性電子展 (CES) 展出 REAL3 系列最新的 3D 影像感測器晶片。新款 3D 影像感測器在光學靈敏度和耗電量方面,都比前一代產品更為出色。此外內建電子裝置佔用的空間也相當小。這款晶片可讓手機具備迷你攝影機系統,測量 3D 深度資料。

利用微鏡頭提供高靈敏度
攝影機的範圍和測量精確度取決於兩項因素:紅外線發射及反射的強度,以及至關重要的 3D 影像感測器晶片像素靈敏度。新型 3D 影像感測器晶片的光學像素靈敏度是前一代產品的兩倍。這代表僅需一半的發射光輸出,就能達到同等優異的測量水準。因此,行動裝置攝影機系統的製造商不但可以提供更符合成本效益的紅外線光,也能將攝影機系統的耗電量減半。

光學像素靈敏度提升的關鍵,在於 3D 影像感測器晶片的每個像素應用一個微鏡頭,讓大部分入射光線都會被導至像素的靈敏表面,亦即不再有光能流失到未作用區域。

最佳化的外型:感測器尺寸減半
預定在 CES 展出的 3D 影像感測器晶片專為為行動裝置所打造,其大部分應用只需要 38,000 像素的解析度。因此將之前的 100,000 像素矩陣按比例縮小規模,而其他功能區塊 (例如晶片區域的類比/數位轉換器) 及效能範圍則經過最佳化。如此降低了系統成本:感測器晶片面積幾乎減半,由於解析度降低的緣故,可以搭配比較微型且價格更實惠的光學鏡頭。

新型 3D 影像感測器晶片提供 19,00038,000 100,000 像素
三款新型 REAL3 3D 影像感測器晶片均配備微鏡頭,在光學效能及功能方面也幾近相同。三款產品的不同之處在於解析度:IRS1125C 352 x 288 像素、IRS1645C 224 x 172 像素,而 IRS1615C 則為 160 x 120 像素。因此,IRS1645C IRS1615C 晶片面積為 IRS1125C 的一半。

GoogleProject Tango」採用英飛凌 IRS1645C 3D 影像感測器晶片
IRS1645C 特別適合行動裝置使用。英飛凌和 pmdtechnologies 共同參與 Google 的「Project Tango」計畫。在這項「Tango」計畫中,行動電話和平板電腦搭載特殊的光學感測器系統,包含了採用英飛凌 IRS1645C 3D 影像感測器晶片的3D 攝影機,進行 3D 感知。應用項目包括擴增實境、室內導航及三維測量。完整的 GoogleTango3D 攝影機包含了 IRS1645C 和主動紅外線雷射照明,配置於約 10 mm x 20 mm 的面積中。在量測距離高達 4 公尺遠,測量精確度為距離的 1%,畫格率則為 5 fps (每秒畫格數)的前提下,啟動 3D 攝影機子系統的耗電量是低於 300 mW的。

時差測距原理 (ToF)
3D 影像感測器晶片以紅外線光運作,利用時差測距 (ToF) 測量原理:3D 影像偵測器晶片會針對本身的每個像素,測量紅外線光在攝影機與物體之間往返的時間。同時每個像素也會偵測物體的亮度值。

IRS1125C 將於 2016 年第一季開始量產。較小型的 IRS1645C IRS1615C 則預計於 2016 年第二季開始生產。這三款產品均以裸晶方式供應,提供最高的設計彈性,同時降低系統成本。

英飛凌新款REAL3 3D 影像感測器晶片系列(左:IRS1125C, 右: IRS16x5C) 以裸晶方式供應,提供最高的設計彈性,同時降低系統成本。

關於英飛凌與 pmdtechnologies 的合作關係
英飛凌與位於德國席根 (Siegen) pmdtechnologies 公司共同開發 REAL3 3D 影像感測器晶片。雙方共同向客戶提供技術支援。新晶片系列採用 pmdtechnologies ToF 像素矩陣,而英飛凌則為系統單晶片 (SoC) 整合提供所有功能區塊,並負責開發製程。3D 影像感測器晶片於英飛凌德國德勒斯登 (Dresden) 廠生產,針對使用微鏡頭技術的 ToF 提供最佳 CMOS 製程。

有關英飛凌 3D 影像感測器晶片的詳細技術資訊,請參閱 www.infineon.com/3d-imaging。有關原型攝影機和 pmd 技術的資訊,請參閱 www.pmdtec.com

關於英飛凌
英飛凌科技股份有限公司是全球半導體領導廠商,致力於讓生活更簡單、更安全、更環保。英飛凌的微電子是進化未來的關鍵技術。2014會計年度 (截至9月底),公司營收為 43 億歐元,全球員工約 29,800 名。2015 年1 月,英飛凌併購美商國際整流器公司 (International Rectifier),2014 年會計年度(截至6月底) 營收為 11億美元,員工人數約4,200名。

關於 pmdtechnologies 公司
pmd technologies 公司位於德國席根,是一家無晶圓廠的 IC 公司,為全球 3D 時差測距 CMOS 型數位影像技術的頂尖供應商。公司於 2002 年成立,在全球擁有 150 項以上 pmd 應用、pmd 測量原理及其實現方式的相關專利。pmd 3D 感測器的可能應用包括工業和自動化、自主式機器人和汽車、安全和監控、醫療和生命科學以及消費性領域。pmd 到目前為止已經售出將近一百萬個 pmd 感測器。詳細資訊請參閱 www.pmdtec.com