近年來(lái)，手機(jī)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新乏力已成為行業(yè)的一大難題，如何提升手機(jī)的核心競(jìng)爭(zhēng)力成為眾多品牌廠商關(guān)注的焦點(diǎn)，TOF技術(shù)為手機(jī)廠商提供了一種新的思路。TOF技術(shù)最早是用于軍事上和無(wú)人駕駛汽車上，隨著手機(jī)廠商的推動(dòng)，TOF相機(jī)成為手機(jī)創(chuàng)新的一個(gè)重要點(diǎn)。
2019年2月24日，LG發(fā)布的新機(jī)LG G8 ThinQ上采用了TOF攝像頭的智能手機(jī)問(wèn)世，英飛凌的REAL3圖像傳感器芯片可支持高度安全的手機(jī)解鎖和支付識(shí)別認(rèn)證，TOF技術(shù)成為2019年手機(jī)廠商創(chuàng)新的一大砝碼。近日，在“第八屆年度中國(guó)電子ICT媒體論壇暨2019產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會(huì)”上，英飛凌電源管理及多元化市場(chǎng)事業(yè)部大中華區(qū)—射頻及傳感器部門總監(jiān)麥正奇 （Jeffrey Mai）發(fā)表了演講，他給大家講述了TOF技術(shù)在各種智能場(chǎng)景中的應(yīng)用限制與挑戰(zhàn)及英飛凌對(duì)TOF技術(shù)的理解。
英飛凌電源管理及多元化市場(chǎng)事業(yè)部大中華區(qū)—射頻及傳感器部門總監(jiān)麥正奇 （Jeffrey Mai）
TOF技術(shù)的工作原理
TOF技術(shù)也叫飛行時(shí)間技術(shù)，它是通過(guò)給被測(cè)目標(biāo)持續(xù)發(fā)送光信號(hào)，然后由傳感器端接收從目標(biāo)返回的光信號(hào)，經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)射和接收光信號(hào)的往返飛行時(shí)間來(lái)得到被測(cè)距離的技術(shù)。
通常情況下，TOF技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要光學(xué)透鏡、成像傳感器、紅外發(fā)射單元、計(jì)算單元和控制單元等。TOF技術(shù)和3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)相同的地方在于，它們都是一個(gè)用以補(bǔ)充圖像Z軸深度信息的技術(shù)。不同點(diǎn)在于，TOF技術(shù)發(fā)射的是面光源，不像3D結(jié)構(gòu)光那樣發(fā)射散斑。TOF技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于它比3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)在Z方向更加精準(zhǔn)，在抗干擾能力和低功耗上的優(yōu)點(diǎn)非常突出。Jeffrey Mai表示，TOF技術(shù)可提供準(zhǔn)確、可靠的深度數(shù)據(jù)，它僅使用一個(gè)紅外光光源就可以直接測(cè)量每個(gè)像素中的深度和幅度信息，發(fā)射調(diào)制紅外光到整個(gè)場(chǎng)景，TOF成像器可捕獲到反射光。他提到，英飛凌的TOF可以提供最精準(zhǔn)的深度圖，通過(guò)發(fā)射光和接收光之間測(cè)量到的相位差以及幅度值可以得到高度可靠的距離信息以及完整場(chǎng)景的灰度圖像。
英飛凌TOF在消費(fèi)電子、工業(yè)、汽車上應(yīng)用
目前，英飛凌已經(jīng)有一個(gè)系列的TOF在市場(chǎng)上應(yīng)用，在消費(fèi)電子、工業(yè)、汽車市場(chǎng)處于領(lǐng)先地位。在消費(fèi)電子上以移動(dòng)裝置為主；工業(yè)領(lǐng)域有自動(dòng)化、安防、機(jī)器人等應(yīng)用；在汽車上，TOF在汽車內(nèi)部和外部均有應(yīng)用。
據(jù)Jeffrey Mai介紹，英飛凌的REAL3圖像傳感器可以直接記錄深度圖和2D灰度圖，從實(shí)現(xiàn)又快又準(zhǔn)確的3D成像。它的優(yōu)勢(shì)包括準(zhǔn)確、可靠的深度數(shù)據(jù)；在明媚的陽(yáng)光下仍可全面運(yùn)作；可實(shí)現(xiàn)緊湊式攝像頭設(shè)計(jì)；快速完成一次性校準(zhǔn)；堅(jiān)固耐用，不含機(jī)械部件；深度圖計(jì)算量小，CPU占用量低，降低功耗等。Jeffrey Mai說(shuō)道，英飛凌提供可靠、完備的英飛凌的REAL3圖像傳感器解決方案，為客戶提供攝像頭、軟件驅(qū)動(dòng)程序、3D深度處理管道、參考設(shè)計(jì)和定制支持、模塊制造商培訓(xùn)和支持資源，以及參考生產(chǎn)裝置設(shè)置，以便模塊制造商和原始設(shè)備制造商進(jìn)行校準(zhǔn)和測(cè)試。
英飛凌的REAL3圖像傳感器關(guān)鍵應(yīng)用：移動(dòng)設(shè)備
TOF在智能手機(jī)上的應(yīng)用包括所有照相應(yīng)用，還涉及前后置鏡頭。Jeffrey Mai提到，以前置鏡頭為例，目前英飛凌TOF可于安全生物特征（人臉、手紋）識(shí)別，包括和App解鎖以及安全支付。在3D人臉掃描領(lǐng)域，TOF應(yīng)用包括自拍和3D打印、虛擬人物架構(gòu)和美顏等。在手勢(shì)追蹤和手勢(shì)判別上，也是TOF在手機(jī)上進(jìn)行的一些量產(chǎn)化應(yīng)用。
REAL3圖像傳感器的優(yōu)勢(shì)
英飛凌的REAL3圖像傳感器關(guān)鍵特性包括哪怕在明媚的陽(yáng)光下亦可實(shí)現(xiàn)行業(yè)領(lǐng)先的ToF像素性能；尖端的深度管道算法和針對(duì)特定應(yīng)用的智能濾波和偽影校正；高度集成，可實(shí)現(xiàn)最小巧的攝像頭模塊和最低物料成本；已經(jīng)批量生產(chǎn)驗(yàn)證的校準(zhǔn)概念，可實(shí)現(xiàn)高精度校準(zhǔn)時(shí)間小于5秒，不含運(yùn)動(dòng)部件。得益于獨(dú)一無(wú)二的背景照明抑制（SBI）電路，REAL3成像器擁有出色性能，確保在明媚的陽(yáng)光下以很低功耗實(shí)現(xiàn)可靠運(yùn)行。
“客戶需要可靠、準(zhǔn)確的深度數(shù)據(jù)，借助于英飛凌最新的CMOS的技術(shù)可實(shí)現(xiàn)最高的IR光敏性。不管是在強(qiáng)光或黑暗環(huán)境，英飛凌的REAL3均可以提供完整的深度信息，這是通過(guò)英飛凌的SBI，再透過(guò)紅外線跟SBI結(jié)合的方式，在光線微弱下獲取完整信息圖，而不會(huì)像一般相機(jī)因曝光時(shí)間不足造成資料信息不完整?！盝effrey Mai說(shuō)道。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性上，客戶要求非常靈活，英飛凌TOF可以給它們提供非常靈活的設(shè)計(jì)。英飛凌的REAL3提供高度集成、獨(dú)特性能和豐富特性，可實(shí)現(xiàn)最準(zhǔn)確、可靠的深度數(shù)據(jù)，和最小巧的攝像頭模塊設(shè)計(jì)。
目前英飛凌攜手來(lái)自德國(guó)錫根的合作伙伴pmdtechnologies股份公司，研制出REAL3 3D圖像傳感器 家 族 。 兩 家 公 司 聯(lián) 袂 為 攝 像 頭 模 塊 制 造 商 提 供 技 術(shù) 支 持 。Pmdtechnologies為英飛凌的REAL3芯片家族提供了ToF像素矩陣。英飛凌則提供了系統(tǒng)級(jí)芯片集成的所有功能塊，并且開發(fā)出ToF優(yōu)化CMOS制造工藝。
2019年是手機(jī)廠商搶占市場(chǎng)的關(guān)鍵一年，TOF技術(shù)已經(jīng)在安防、醫(yī)療等領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用，在消費(fèi)電子產(chǎn)品上的運(yùn)用仍不多，歸根結(jié)底在于TOF技術(shù)本身和應(yīng)用案例偏少，隨著英飛凌的REAL3圖像傳感器的出現(xiàn)，給了手機(jī)廠商更多的選擇。