英飛凌3D影像傳感器遇見微鏡頭碰出火花

英飛凌和pmd將在2016年于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(xué)靈敏度和耗電量方面，都比前一代產(chǎn)品更為出色。此外內(nèi)建電子裝置占用的空間也相當(dāng)小。這款晶片可讓手機(jī)具備迷你攝影機(jī)系統(tǒng)，測量3D深度資料。

為了讓未來行動裝置實現(xiàn)以3D迅速偵測周遭環(huán)境的愿景，英飛凌科技(InfineonTechnologies)和pmdtechnologies公司共同開發(fā)出一款全新的3D影像感測器晶片。REAL3將能實現(xiàn)極為真實的虛擬和擴(kuò)增實境(AR)游戲體驗，讓游戲玩家透過頭戴式裝置在游戲中以雙手和生活環(huán)境互動。其他影像感測器晶片應(yīng)用包括房間及物體的空間測量、室內(nèi)導(dǎo)航，以及特殊相片效果的實作。

利用微鏡頭提供高靈敏度

攝影機(jī)的范圍和測量精確度取決于兩項因素——紅外線發(fā)射及反射的強(qiáng)度，以及至關(guān)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(xué)像素靈敏度是前一代產(chǎn)品的兩倍。這代表僅需一半的發(fā)射光輸出，就能達(dá)到同等優(yōu)異的測量水準(zhǔn)。因此，行動裝置攝影機(jī)系統(tǒng)的制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(jī)系統(tǒng)的耗電量減半。

光學(xué)像素靈敏度提升的關(guān)鍵，在于3D影像感測器晶片的每個像素應(yīng)用一個微鏡頭，讓大部分入射光線都會被導(dǎo)至像素的靈敏表面，亦即不再有光能流失到未作用區(qū)域。

最佳化的外型：感測器尺寸減半

預(yù)定在CES展出的3D影像感測器晶片專為為行動裝置所打造，其大部份應(yīng)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(guī)模，而其他功能區(qū)塊(例如晶片區(qū)域的類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換器)及效能范圍則經(jīng)過最佳化。如此降低了系統(tǒng)成本：感測器晶片面積幾乎減半，由于解析度降低的緣故，可以搭配比較微型且價格更實惠的光學(xué)鏡頭。

新型3D影像感測器晶片提供19，000、38，000和100，000像素。此外，三款新型REAL33D影像感測器晶片均配備微鏡頭，在光學(xué)效能及功能方面也幾近相同。三款產(chǎn)品的不同之處在于其解析度：IRS1125C為352x288像素、RS1645C為224x172像素，而IRS1615C則為160x120像素。因此，IRS1645C和IRS1615C晶片面積為IRS1125C的一半。

GoogleProjectTango搭載英飛凌3D影像感測器IC

IRS1645C特別適合行動裝置使用。英飛凌和pmdtechnologies共同參與Google的“ProjectTango”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(xué)感測器系統(tǒng)，包含了采用英飛凌IRS1645C3D影像感測器晶片的3D攝影機(jī)，進(jìn)行3D感知。應(yīng)用項目包括擴(kuò)增實境、室內(nèi)導(dǎo)航及三維測量。完整的Google“Tango”3D攝影機(jī)包含了IRS1645C和主動紅外線雷射照明，配置于約10mmx20mm的面積中。在量測距離高達(dá)4公尺遠(yuǎn)，測量精確度為距離的1%，畫格率則為5fps(每秒畫格數(shù))的前提下，啟動3D攝影機(jī)子系統(tǒng)的耗電量是低于300mW的。

3D影像感測器晶片以紅外線光運(yùn)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(jī)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將于2016年第一季開始量產(chǎn)。較小型的IRS1645C和IRS1615C則預(yù)計于2016年第二季開始生產(chǎn)。這三款產(chǎn)品均以裸晶方式供應(yīng)，提供最高的設(shè)計彈性，同時降低系統(tǒng)成本。