光的速度是30萬公里/秒，光跑1米的距離大約是3納秒，1納秒是10的負(fù)九次方秒。在納秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)，利用光發(fā)射、發(fā)射后的時(shí)間差，結(jié)合光的速度，實(shí)現(xiàn)精確測(cè)距， ST FlightSense就是采用了這一技術(shù)原理。

利用光子飛行時(shí)間精確測(cè)距

       意法半導(dǎo)體影像產(chǎn)品部技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理張程怡表示：“我們這個(gè)東西之所以叫做測(cè)距，因?yàn)樗昧斯庾勇眯械臅r(shí)間，乘上光速得到一個(gè)距離。一般常提到的問題，光速太玄妙了，光子旅行的時(shí)候又太玄妙了，但物理的世界、科技的世界就能把過去這些中學(xué)書本上讀到的內(nèi)容再落實(shí)到具體的生活上?！?/p>

意法半導(dǎo)體影像產(chǎn)品部技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理張程怡

       張程怡形象的說：“我們技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，也就是利用光發(fā)射到物體以后反彈回來。因?yàn)樗愕氖菚r(shí)間差，所以它能夠克服大部分環(huán)境光的干擾。以黑色、白色表示為例的話，即便回來的光子的數(shù)量是不同的，但是它的時(shí)間是一樣的。我經(jīng)常用一個(gè)比喻，假設(shè)現(xiàn)在回到舊社會(huì)，我現(xiàn)在派出100個(gè)兵去偵查，結(jié)果90個(gè)給擊斃了，只回來10個(gè)人。還有一種情況是我派出100個(gè)兵去偵查，10個(gè)被擊斃，回來90個(gè)。他們?nèi)サ降牡胤绞且粯拥?，只是回來的人?shù)不同。如果我是用回來的數(shù)量計(jì)算的話，有些人會(huì)說遠(yuǎn)，有些人會(huì)說近，那么一定是不準(zhǔn)確的。而我如果利用這些人折返時(shí)間計(jì)算，就會(huì)得出正確結(jié)論，兩者的答案就會(huì)一致。”

       ST的FlightSense技術(shù)的突出優(yōu)勢(shì)就是可以快速地實(shí)現(xiàn)真實(shí)距離測(cè)量，這與目標(biāo)大小、顏色和發(fā)射率無關(guān)。近期發(fā)生過一起特斯拉自動(dòng)駕駛死亡事故，事故原因就是特斯拉的傳感器沒能夠正確識(shí)別大面積白色的卡車車廂釀成了慘劇。

產(chǎn)品進(jìn)化到第二代

       ST FlightSense傳感模塊已經(jīng)發(fā)展到了第二代，第一代產(chǎn)品是VL6180X，40cm的測(cè)試范圍。第二代產(chǎn)品是VL53L0X，最長(zhǎng)測(cè)距是200cm。

       VL53L0X精確度在±3%范圍內(nèi)。測(cè)量速度較上一代產(chǎn)品更快，測(cè)距時(shí)間不足30ms；更高能效，正常工作模式下功耗僅20mW，待機(jī)功耗只有5μA。封裝尺寸為2.4mm x 4.4mm x 1mm，在市面上同類產(chǎn)品中最小。

       此外，第二代產(chǎn)品和第一代相比還有一項(xiàng)關(guān)鍵性的改變就是調(diào)整了激光的波長(zhǎng)，由于光的特性轉(zhuǎn)變，讓器件進(jìn)一步減少環(huán)境光的干擾。內(nèi)部激光器改為發(fā)射940nm波長(zhǎng)非可見光，不傷害眼睛，消除了與其它紅外接近檢測(cè)傳感器發(fā)射紅光分散人們注意力的問題，增強(qiáng)了對(duì)外部光源的抗干擾性能。

       記者了解到，目前市面上在售的許多高端手機(jī)已經(jīng)采用了FlightSense作為激光輔助自動(dòng)對(duì)焦，原因是該技術(shù)不僅能夠區(qū)分目標(biāo)物體的橫向或縱向移動(dòng)，以及物體與手機(jī)攝像頭之間的距離。同時(shí)傳感器內(nèi)部可以完成測(cè)距計(jì)算，通過I2C總線接口輸出數(shù)據(jù)，因而對(duì)系統(tǒng)主控制器的需求降至最低。

       張程怡表示：“結(jié)合在移動(dòng)和非移動(dòng)市場(chǎng)出貨量，ST FlightSense 已經(jīng)是世界第一的ToF解決方案?！?/p>

適應(yīng)多種創(chuàng)新界面

       目前FlightSense最主要的應(yīng)用領(lǐng)域是手機(jī)的激光輔助自動(dòng)對(duì)焦，但是從長(zhǎng)期來看，它的應(yīng)用可以更多，有龐大的想象空間。

        VL53L0X的感測(cè)能力可以支持各種功能，包括各種創(chuàng)新用戶界面的手勢(shì)感測(cè)或接近檢測(cè)；掃地機(jī)器人等家電的墻壁探測(cè)、懸崖探測(cè)、碰撞探測(cè)；衛(wèi)浴產(chǎn)品，例如：水龍頭、皂液器、干手機(jī)和沖洗器；其它目標(biāo)應(yīng)用包括筆記本電腦用戶存在檢測(cè)或電源開關(guān)監(jiān)控器、無人機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)產(chǎn)品。

       張程怡向記者展示了一種擦窗機(jī)器人上的應(yīng)用，擦窗機(jī)器人在邊角上裝了兩個(gè)FlightSense傳感模塊，每當(dāng)擦窗機(jī)器人到了玻璃邊緣或者超出其行動(dòng)范圍的縫隙的時(shí)候，它利用傳感模塊測(cè)量到機(jī)器人和玻璃之間距離的變化會(huì)采取緊急剎停的措施，并轉(zhuǎn)換擦窗方向。

       在現(xiàn)場(chǎng)，張程怡還展示了兒童學(xué)習(xí)機(jī)，F(xiàn)lightSense傳感模塊作用是當(dāng)小朋友距離學(xué)習(xí)機(jī)過近的時(shí)候報(bào)警并對(duì)屏幕鎖定，防止距離過近傷害兒童眼睛。

       為了方便客戶開發(fā)，VL53L0X隨產(chǎn)品配送軟件API (應(yīng)用編程接口)以及完整的技術(shù)文檔和例程源代碼。開發(fā)人員可以使用X-NUCLEO-53L0A1擴(kuò)展板，連接STM32 Nucleo系列微控制器開發(fā)板，評(píng)估VL53L0X的產(chǎn)品性能。