以領先的光子探測率實現高精度、低功耗測距
SONY 發佈用於智慧手機的SPAD距離感測器
Sony Semiconductor 索尼半導體解決方案公司（下稱：索尼）今日發佈了一款用於智慧手機的直接飛行時間(dToF)式SPAD距離感測器——IMX611。
該感測器採用了索尼自研的SPAD（單光子雪崩二極體）畫素*1構造，可實現領先的光子探測率，高達28％。由此，在得以實現高精度測距性能的同時，還有助於系統整體功耗的降低。該感測器將被搭載於智慧手機，為那些基於距離資訊的新功能以及應用（APP）的新價值創造做出貢獻。
*1：SPAD是一種畫素結構，可利用雪崩倍增技術，將單個入射光子的電子放大，從而形成雪崩式疊加。
用於智慧手機的SPAD ToF式距離感測器——IMX611
*2:基於影像感測器的有效畫素測定方法。
一般而言，SPAD畫素通過檢測從光源反射回物件物的光的飛行時間來獲取距離資訊，作為直接飛行時間（dToF）感光元器件之一被廣泛採用。
此次發佈的感測器採用索尼自研的SPAD畫素結構，實現了領先的光子探測率，達到28％。如此，即使是從光源反射回物件物的微弱光子也可被檢測，實現高精度測距。此外，即使降低鐳射輸出光源同樣能實現高性能測距，為減少智慧手機的系統整體的耗電做出貢獻。
該感測器能正確地測量與被攝體的距離，所以被有效利用於能見度較差的暗光環境中，有助於提高自動對焦性能，被攝體的背景虛化，廣角拍攝和遠攝的無縫切換等，拓展智慧手機的拍攝體驗。同時，讓三維空間識別，AR遮擋*3，動作捕捉·手勢識別等成為可能，隨著今後元宇宙的普及，VR頭戴式顯示器和AR眼鏡的市場需求也將大增，該感測器還將有望貢獻於此類設備的性能提升。
*3：AR空間中，虛擬物體被現實物體遮擋的狀態。
測距結果（左：點雲圖 右：拍攝場景）（點擊上圖觀看視訊）
手部追蹤（點擊上圖觀看視訊）
AR遮擋*3
AR地圖
＜核心功能＞
· 領先的光子探測率，可實現高精度、低能耗測距
該感測器通過銅-銅（Cu-Cu）連接堆疊了背照式SPAD畫素晶片（上層）和搭載了信號處理電路的邏輯晶片（下層），可導通每一個畫素。通過在畫素層的下方部署電路層，確保開口率*4的同時，實現SPAD微小的10μm畫素尺寸。此外，還在畫素方面進行了如下優化。
· 在光入射面上設置凹凸，通過讓入射光衍射來提高吸光率
· 通過優化畫素內雪崩區域的設計，有效地產生倍增現象
得益於上述索尼自研的畫素結構，在目前廣泛普及的940nm波長的智慧手機鐳射光源下，該影像感測器實現了領先的光子探測率，為28％。能夠高精度測距，同時減少系統整體的耗電量。
*4：從每個畫素的光入射面側看的開口部分（遮光部以外）的比例。開口部分越寬，檢測率越高。
· 索尼自研的信號處理功能，讓系統整體開發更簡易
通過在該感測器內的邏輯晶片中內建索尼自研的信號處理功能，將從SPAD畫素取得的RAW資訊轉換為距離資訊後輸出，上述整個過程在感測器內即可完成。這樣可以減輕後期處理的負擔，從而簡化系統整體的開發。
SPAD ToF式距離感測器結構圖
＜相關鏈結＞
關於ToF技術的應用場景，請參照如下網頁。
http://www.sony-semicon.com/cn/application/mobile/sensing.html
關於手機影像感測器品牌——光喻LYTIA，請訪問以下鏈結
http://www.sony-semicon.com/cn/products/is/mobile/
*5：室內拍攝下的耗電量及測距精度為30fps。
*6：包括鐳射光源、SPAD距離感測器、信號處理等在內的系統整體耗電量。
