Toppan y Brookman Technology, Inc. han colaborado en el empleo de un método híbrido de tiempo de vuelo (ToF) para desarrollar un sensor de imagen de alcance tridimensional (sensor 3D) capaz de medir distancias de 1 a 30 metros. El nuevo sensor es capaz de medir en un rango más de cinco veces mayor que el posible con los sensores 3D que emplean el método ToF indirecto convencional. Esto contribuirá a mejorar la operatividad y la seguridad de los drones autónomos y de los robots portadores equipados con sensores que les permiten evitar los obstáculos.

El sensor ToF híbrido también cuenta con una función única de cancelación de la luz ambiental, lo que lo convierte en el primer sensor de imagen CMOS del mundo capaz de medir distancias de hasta 20 metros en condiciones con una iluminancia de 100.000 lux, equivalente a la luminosidad diurna de mediados de verano. Los detalles de este nuevo tipo de tecnología de sensor ToF fueron presentados el 15 de junio por Toppan, Brookman Technology y la Universidad de Shizuoka en el Simposio IEEE 2022 sobre Tecnología y Circuitos VLSI (VLSI Symposium), una conferencia internacional sobre tecnologías relacionadas con los semiconductores celebrada en Honolulu, Hawai, del 13 al 17 de junio por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos. Se espera que el mercado de los sensores 3D se expanda a medida que los teléfonos inteligentes y las consolas de juegos se vuelvan más sofisticados y crezca el uso de robots autónomos en la industria.

Existen varios tipos de sensores 3D, basados en los diferentes principios utilizados para detectar la distancia. Los sensores ToF estiman la distancia a un objeto midiendo el tiempo que tarda en reflejarse la luz emitida. Gracias a los avances en el desarrollo tecnológico de los últimos años, el uso de los sensores ToF para los teléfonos inteligentes y otros dispositivos está aumentando debido a su factor de forma compacto y su bajo consumo de energía.

Los robots autónomos y los drones necesitan disponer de una función de mapeo del entorno que les permita detectar obstáculos a decenas de metros de distancia y determinar su propia posición a partir de imágenes de vídeo. Sin embargo, el uso más generalizado de los sensores 3D que emplean el método ToF indirecto convencional se ha visto limitado por la insuficiente tolerancia a la luz ambiental cuando se utilizan en exteriores. Con la incorporación de Brookman Technology como filial, Toppan ha podido aprovechar los puntos fuertes de ambas empresas para impulsar el desarrollo de un nuevo tipo de sensor 3D.

Esto ha llevado al desarrollo de una tecnología ToF híbrida basada en el perfeccionamiento del exclusivo método de "modulación de pulso corto" de Brookman Technology, que permite la medición a larga distancia, una extraordinaria tolerancia a la luz ambiental, la obtención de imágenes a alta velocidad y el uso simultáneo de varias cámaras. Características del nuevo sensor ToF: Medición de distancias de hasta 30 metros: El uso de un método ToF híbrido permite medir distancias de hasta 30 metros, unas cinco veces más que los modelos convencionales. Función de cancelación de ruido para facilitar la medición en exteriores en condiciones de pleno verano: Cada píxel está equipado con una función para eliminar los componentes de la luz exterior.

Esto elimina el ruido de la luz ambiental y hace posible una medición precisa incluso cuando la iluminancia está en el rango de los 100.000 lux, equivalente a la luz del día en pleno verano. Imágenes de alta velocidad de 120 fotogramas por segundo: las distancias pueden medirse sin que se produzcan desenfoques, que pueden causar errores, porque la medición y la eliminación del ruido de la luz ambiental se realizan en un solo fotograma. Esto permite tomar un máximo de 120 imágenes de alcance por segundo, aproximadamente cuatro veces la capacidad de los modelos existentes.

Funcionamiento simultáneo de hasta 256 cámaras: Una técnica de control única permite anular las señales emitidas por otras cámaras tratándolas como luz ambiente. Esto significa que pueden funcionar hasta 256 cámaras al mismo tiempo sin que se produzcan interferencias entre ellas.