W przyszłości urządzenia przenośne będą mogły szybko i pewnie poznać swe otoczenie w trójwymiarze. Taka możliwość będzie dostępna dzięki czujnikom obrazu 3D opracowanym przez firmy Infineon Technologies oraz Pmdtechnologies. Czujnik REAL3D pozwoli na stworzenie bardzo realistycznej rzeczywistości wirtualnej i rzeczywistości rozszerzonej w grach. Dzięki urządzeniu noszonemu na głowie możliwa będzie obserwacja otoczenia gracza oraz jego własnych rąk. Inne zastosowania czujników obrazu obejmują pomiar wymiarów przestrzennych pomieszczeń i obiektów, nawigację w pomieszczeniach oraz realizację specjalnych efektów fotograficznych.
Infineon wraz z Pmdtechnologies zaprezentują najnowsze czujniki obrazu 3D z rodziny REAL3 podczas targów Consumer Electronics Show (CES) 2016 w Las Vegas. W porównaniu z poprzednią wersją poprawiona została czułość optyczna oraz pobór pomocy nowych czujników 3D. Co więcej, wbudowane układy elektroniczne zajmują mało miejsca. Nowy układ pozwala na umieszczenie w telefonach komórkowych systemu minikamery, który mierzy głębokość sceny 3D.
Dokładność i zasięg pomiaru odległości przez kamerę zależą od dwóch czynników: intensywności emitowanego i odbitego światła podczerwonego, a także od czułości pikseli czujnika obrazu 3D. Czułość optyczna nowego czujnika obrazu 3D została podwojona w stosunku do poprzedniego modelu. Oznacza to, że jakość pomiaru jest równie dobra przy natężeniu emitowanego światła zmniejszonym o połowę. Dzięki temu producenci kamer dla urządzeń przenośnych mogą nie tylko zrealizować swój produkt mniejszym kosztem, ale też obniżyć pobór mocy systemu prawie o połowę.
Zwiększona optyczna czułość pikseli jest wynikiem zastosowania mikrosoczewki w każdym pikselu czujnika obrazu 3D. Wskutek tego większość padającego światła jest kierowana bezpośrednio na światłoczułą powierzchnię piksela. Praktycznie nie następuje utrata światła padającego na nieaktywny obszar.
Czujniki obrazu 3D zostały zaprojektowane z myślą o urządzeniach przenośnych, natomiast w większości zastosowań wymagana jest rozdzielczość jedynie 38.000 pikseli. Wcześniej stosowana matryca złożona ze 100.000 pikseli została odpowiednio zmniejszona. Inne bloki funkcjonalne, takie jak przetwornik analogowo-cyfrowy, zostały zoptymalizowane pod kątem rozmiaru i zakresu pracy. Dzięki temu koszty systemu są niższe: powierzchnia czujnika jest prawie połowę mniejsza, a obniżona rozdzielczość pozwala wykorzystać mniejsze i tańsze soczewki optyczne.
Trzy nowe czujniki obrazu 3D REAL3 wykorzystują mikrosoczewki i mają niemal takie same parametry oraz funkcjonalność. Jedyną różnicą jest rozdzielczość: model IRS1125C pracuje w rozdzielczości 352 x 288 pikseli, IRS1645C – 224 x 172 pikseli, a IRS1615C – 160 x 120 pikseli. Układy IRS1645C oraz IRS1615C zajmują o połowę mniejszą powierzchnię, niż IRS1125C.
Układ IRS1645C jest dostosowany specjalnie do pracy w urządzeniach przenośnych. Infineon i Pmdtechnologies nawiązały współpracę w ramach projektu Google Tango. W projekcie Tango telefony komórkowe i tablety są wyposażane w specjalne czujniki optyczne do rejestracji obrazu 3D, między innymi w kamerę 3D z czujnikiem obrazu Infineon IRS1645C. Zastosowania obejmują rzeczywistość rozszerzoną, nawigację w pomieszczeniach i pomiary przestrzeni 3D. Kompletna kamera 3D dla projektu Google Tango składa się z układu IRS1645C i aktywnego źródła światła w postaci lasera podczerwonego. Całość mieści się na powierzchni o wymiarach 10 x 20 mm. Zasięg pomiaru wynosi 4 metry, a jego dokładność to 1%. Kamera pracuje z szybkością 5 klatek na sekundę (fps), a jej całkowity pobór mocy podczas pracy wynosi mniej, niż 300 mW.
Czujnik obrazu 3D wykorzystuje światło podczerwone do realizacji pomiaru opartego o czas przelotu. Dla każdego piksela czujnik obrazku 3D mierzy czas, po jakim nadany impuls światła podczerwonego dotrze do przedmiotu i powróci. Jednocześnie każdy z pikseli wyznacza jasność obiektów.
Model IRS1125C będzie dostępny w ilościach hurtowych w pierwszym kwartale 2016 roku. Początek produkcji mniejszych układów IRS1645C oraz iRS1615C jest zaplanowany na drugi kwartał 2016 roku. Wszystkie trzy modele są dostarczane wyłącznie w postaci surowego układu scalonego – ma to zapewnić maksymalną swobodę projektowania oraz minimalny koszt systemu.
Firma Infineon uczestniczyła w projektowaniu czujnika obrazu 3D REAL3 przez niemiecką firmę Pmdtechnologies z siedzibą w Siegen. Firmy wspólnie zapewniają wsparcie techniczne dla klientów. Pmdtechnologies opracowała macierz pikseli mierzących czas przelotu dla nowej serii układów. Infineon zrealizował wszystkie bloki funkcjonalne do integracji w układzie typu system-on-chip (SoC) i opracował proces wytwarzania. Czujniki obrazu 3D są produkowane w zakładach Infineon w Dreźnie w procesie CMOS dostosowanym do pomiaru czasu przelotu z użyciem technologii mikrosoczewek.
