近年來，手機產業(yè)創(chuàng)新乏力已成為行業(yè)的一大難題，如何提升手機的核心競爭力成為眾多品牌廠商關注的焦點，TOF技術為手機廠商提供了一種新的思路。TOF技術最早是用于軍事上和無人駕駛汽車上，隨著手機廠商的推動，TOF相機成為手機創(chuàng)新的一個重要點。
2019年2月24日，LG發(fā)布的新機LG G8 ThinQ上采用了TOF攝像頭的智能手機問世，英飛凌的REAL3圖像傳感器芯片可支持高度安全的手機解鎖和支付識別認證，TOF技術成為2019年手機廠商創(chuàng)新的一大砝碼。近日，在“第八屆年度中國電子ICT媒體論壇暨2019產業(yè)和技術展望研討會”上，英飛凌電源管理及多元化市場事業(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技術在各種智能場景中的應用限制與挑戰(zhàn)及英飛凌對TOF技術的理解。
英飛凌電源管理及多元化市場事業(yè)部大中華區(qū)—射頻及傳感器部門總監(jiān)麥正奇 （Jeffrey Mai）
TOF技術的工作原理
TOF技術也叫飛行時間技術，它是通過給被測目標持續(xù)發(fā)送光信號，然后由傳感器端接收從目標返回的光信號，經(jīng)過計算發(fā)射和接收光信號的往返飛行時間來得到被測距離的技術。
通常情況下，TOF技術的實現(xiàn)需要光學透鏡、成像傳感器、紅外發(fā)射單元、計算單元和控制單元等。TOF技術和3D結構光技術相同的地方在于，它們都是一個用以補充圖像Z軸深度信息的技術。不同點在于，TOF技術發(fā)射的是面光源，不像3D結構光那樣發(fā)射散斑。TOF技術的優(yōu)勢在于它比3D結構光技術在Z方向更加精準，在抗干擾能力和低功耗上的優(yōu)點非常突出。Jeffrey Mai表示，TOF技術可提供準確、可靠的深度數(shù)據(jù)，它僅使用一個紅外光光源就可以直接測量每個像素中的深度和幅度信息，發(fā)射調制紅外光到整個場景，TOF成像器可捕獲到反射光。他提到，英飛凌的TOF可以提供最精準的深度圖，通過發(fā)射光和接收光之間測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景的灰度圖像。
英飛凌TOF在消費電子、工業(yè)、汽車上應用
目前，英飛凌已經(jīng)有一個系列的TOF在市場上應用，在消費電子、工業(yè)、汽車市場處于領先地位。在消費電子上以移動裝置為主；工業(yè)領域有自動化、安防、機器人等應用；在汽車上，TOF在汽車內部和外部均有應用。
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，從實現(xiàn)又快又準確的3D成像。它的優(yōu)勢包括準確、可靠的深度數(shù)據(jù)；在明媚的陽光下仍可全面運作；可實現(xiàn)緊湊式攝像頭設計；快速完成一次性校準；堅固耐用，不含機械部件；深度圖計算量小，CPU占用量低，降低功耗等。Jeffrey Mai說道，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、軟件驅動程序、3D深度處理管道、參考設計和定制支持、模塊制造商培訓和支持資源，以及參考生產裝置設置，以便模塊制造商和原始設備制造商進行校準和測試。
英飛凌的REAL3圖像傳感器關鍵應用：移動設備
TOF在智能手機上的應用包括所有照相應用，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）識別，包括和App解鎖以及安全支付。在3D人臉掃描領域，TOF應用包括自拍和3D打印、虛擬人物架構和美顏等。在手勢追蹤和手勢判別上，也是TOF在手機上進行的一些量產化應用。
REAL3圖像傳感器的優(yōu)勢
英飛凌的REAL3圖像傳感器關鍵特性包括哪怕在明媚的陽光下亦可實現(xiàn)行業(yè)領先的ToF像素性能；尖端的深度管道算法和針對特定應用的智能濾波和偽影校正；高度集成，可實現(xiàn)最小巧的攝像頭模塊和最低物料成本；已經(jīng)批量生產驗證的校準概念，可實現(xiàn)高精度校準時間小于5秒，不含運動部件。得益于獨一無二的背景照明抑制（SBI）電路，REAL3成像器擁有出色性能，確保在明媚的陽光下以很低功耗實現(xiàn)可靠運行。
“客戶需要可靠、準確的深度數(shù)據(jù)，借助于英飛凌最新的CMOS的技術可實現(xiàn)最高的IR光敏性。不管是在強光或黑暗環(huán)境，英飛凌的REAL3均可以提供完整的深度信息，這是通過英飛凌的SBI，再透過紅外線跟SBI結合的方式，在光線微弱下獲取完整信息圖，而不會像一般相機因曝光時間不足造成資料信息不完整。”Jeffrey Mai說道。在系統(tǒng)設計的靈活性上，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計。英飛凌的REAL3提供高度集成、獨特性能和豐富特性，可實現(xiàn)最準確、可靠的深度數(shù)據(jù)，和最小巧的攝像頭模塊設計。
目前英飛凌攜手來自德國錫根的合作伙伴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 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年是手機廠商搶占市場的關鍵一年，TOF技術已經(jīng)在安防、醫(yī)療等領域有非常廣泛的應用，在消費電子產品上的運用仍不多，歸根結底在于TOF技術本身和應用案例偏少，隨著英飛凌的REAL3圖像傳感器的出現(xiàn)，給了手機廠商更多的選擇。