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2020.02.24

索尼和Prophesee開發出小像素、高HDR性能的事件檢測用堆疊式視野傳感器

? ? ? ?日本,東京——索尼公司(下稱:索尼)和Prophesee S.A.宣布,他們已共同開發了一款事件檢測用堆疊式視野傳感器,該傳感器擁有業界較小的4.86μm像素尺寸和業界較高的124dB(或更高)HDR性能。在2020年2月16日于美國舊金山舉行的國際固態電路會議(ISSCC)上,索尼公布了該新型傳感器及其性能結果。

? ? ? ?該新型事件檢測用堆疊式視野傳感器能夠異步檢測每個像素的亮度變化,并僅輸出被檢測到變化的像素的坐標和時間數據,從而實現高效,高速,低延遲的數據輸出。盡管體積小,功耗低,但該視野傳感器仍可實現高分辨率,高速和高時間分辨率的數據輸出。這一成就是通過結合索尼堆疊式CMOS圖像傳感器的技術特點而實現的,其結果是通過使用Cu-Cu連接*1實現了較小的像素尺寸和出色的低光性能,以及通過Prophesee的Metavision?事件檢測的視覺傳感技術實現了快速的像素響應,高時間分辨率和高吞吐量數據讀出。該新型傳感器適用于各種機器視覺應用,例如在各種環境和條件下檢測快速運動的物體。

*1:將背照式CMOS圖像傳感器部分(頂部芯片)和邏輯電路(底部芯片)堆疊時,通過連接的Cu(銅)焊盤提供電連續性的技術。與硅通孔(TSV)布線相比,通過在像素區域周圍穿透電極來實現連接,與之相比,此方法在設計上具有更大的自由度,提高了生產率,縮小了尺寸并提高了性能。索尼于2016年12月在舊金山舉行的國際電子設備會議(IEDM)上宣布了這項技術。

圖1:芯片照片


主要特點

1.實現了業界較小的4.86μm像素尺寸的基于事件的堆疊型視野傳感器,體積小,分辨率高

? ? ? ?像素芯片(頂部)和邏輯芯片(底部)結合信號處理電路,檢測亮度變化基于異步增量調制法分別排列。兩個單獨芯片的每個像素都使用Cu-Cu連接*1以堆疊配置進行電連接。除了業界較小的4.86μm像素尺寸,該傳感器通過采用精細的40nm邏輯工藝實現高密度集成,為1/2英寸,1280x720高清分辨率。

2.通過高光孔進光率*2達到業界最高124dB HDR性能(或更高)

? ? ? ?通過在像素芯片(頂部)只放置背光像素和N型MOS晶體管的一部分,將光孔進光率*2提高到77%,從而實現業界最高的124dB HDR性能(或更高)。索尼在CMOS圖像傳感器開發過程中經年累積的高靈敏度/低噪聲技術使得事件檢測能在微光條件下(40mlx)進行。

*2:每個像素的光入射面的孔徑(遮光部分除外)比率。

圖2: 像素圖


3. 高時間分辨率、高輸出的事件數據讀出

? ? ? ?基于幀的傳感器根據幀率以固定的間隔輸出整個圖像,而基于事件的傳感器則使用行選仲裁器電路*3異步選擇像素數據。通過將1μs精度的時間信息添加到亮度發生變化的像素地址,可以確保高時間分辨率的事件數據讀出。此外,通過有效壓縮事件數據,即每個事件的亮度變化極性、時間和x/y坐標信息,已經實現了1.066Geps*4的高輸出事件率。

*3:與亮度發生變化的多個像素的請求相對應,在Y軸方向上確定優先順序的電路。

*4:每秒的事件數。

圖3:事件數據讀出示意圖


圖4:拍攝圖像示例1

*夜間拍攝


圖5:拍攝圖像示例2

*夜間拍攝


主要參數


(本文摘譯自英文發表資料,供參考)

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