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留意科技發(fā)展的朋友都不會(huì)對(duì)ToF感到陌生。我們熟悉ToF（Time of Flight，飛行時(shí)間）技術(shù)，主要是因?yàn)樗毡橛糜谑謾C(jī)拍照的測(cè)距對(duì)焦。隨著技術(shù)的發(fā)展，ToF的能力越來越強(qiáng)，其應(yīng)用范圍也越來越廣泛。近日，意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics，簡(jiǎn)稱ST）大中華及南亞區(qū)影像事業(yè)部技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理張程怡先生向我們介紹了ST最新ToF產(chǎn)品技術(shù)，以及其優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用示例和應(yīng)用前景。 起初，與ToF傳感器功能相似的技術(shù)是接近傳感器，它是靠投射紅外光并測(cè)量目標(biāo)反射回來的光強(qiáng)度來大致判斷被測(cè)目標(biāo)的遠(yuǎn)近。顯然這種測(cè)距方式并不精確，會(huì)受到目標(biāo)尺寸、顏色和反射率等因素的影響。ToF則不然。它的激光器發(fā)射光子，傳感器接收返回的光子，按光子的飛行時(shí)間來計(jì)算被測(cè)目標(biāo)的距離，所以十分精確可靠。 張先生介紹說，ST是全球第一大ToF傳感器供應(yīng)商，目前已有200余款手機(jī)采用了ST的飛行時(shí)間技術(shù)，而且市場(chǎng)在售的數(shù)百款非無線終端產(chǎn)品也采用了ST的飛行時(shí)間傳感器。截至2019年，ST售出了45,000多評(píng)估套件，ToF傳感器出貨量超過10億。ST的FlightSense傳感器集成了單片ToF芯片、SPAD陣列、RAM/ROM和性能強(qiáng)大的Class1（護(hù)眼）VCSEL驅(qū)動(dòng)器，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)高于競(jìng)爭(zhēng)品牌。 除了傳統(tǒng)的小尺寸、低功耗特性外，ST的FlightSense傳感器最新功能包括超長(zhǎng)距離測(cè)量、多目標(biāo)檢測(cè)和動(dòng)態(tài)污跡校正。測(cè)量距離的延長(zhǎng)可擴(kuò)大目標(biāo)檢測(cè)區(qū)域。按測(cè)量距離，F(xiàn)lightSense家族包含下圖所示各種型號(hào)。 
FlightSense家族包括以下幾款典型產(chǎn)品： VL53L3CX是極小極微型的高性能接近檢測(cè)傳感器，兼具近距離線性度和測(cè)距性能，測(cè)距能力最遠(yuǎn)可達(dá) 5米。基于ST直方圖專利算法，VL53L3CX可實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)距離測(cè)量。它還具備自動(dòng)濾波蓋片指紋手油干擾功能。 VL53L1CB是集成濾光片的ToF傳感器，支持遠(yuǎn)距離測(cè)距，可以定義FoV（視場(chǎng)角）。直方圖模式下測(cè)距能量可達(dá)8米，簡(jiǎn)易模式下可達(dá)4米。它具備多目標(biāo)距離測(cè)量、濾波蓋片指紋手油干擾和更佳抗環(huán)境光干擾能力。 VL53L5CX是最新推出的中遠(yuǎn)距離測(cè)距ToF傳感器，支持多目標(biāo)測(cè)距和FoV視場(chǎng)角設(shè)置。它最多可提供每秒15幀的64區(qū)測(cè)距，或每秒60幀的4x4/16區(qū)測(cè)距輸出，最大FOV可達(dá)61 度，提供 I2C和SPI bus通信接口。VL53L5大幅度提升了關(guān)鍵性能，在自動(dòng)對(duì)焦、無接觸按鍵、使用者到位檢驗(yàn)、手勢(shì)及其他創(chuàng)新應(yīng)用方面帶來更佳體驗(yàn)與機(jī)會(huì)。 先進(jìn)的ToF傳感器應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。例如，現(xiàn)在市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)能夠自動(dòng)對(duì)焦、自動(dòng)校正投影形狀（梯形校正）的投影儀，其中就有測(cè)距ToF傳感器的功勞：多點(diǎn)測(cè)距功能讓投影儀能夠自動(dòng)修正畸變圖像。此外，手勢(shì)控制、護(hù)眼（有人接近時(shí)快速調(diào)低光強(qiáng)度）等功能都離不開ToF傳感器的作用。 ToF傳感器在工業(yè)領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用，包括工業(yè)機(jī)器人、傳送帶、工廠管理和智能倉儲(chǔ)等應(yīng)用。容量管理是一個(gè)典型的案例。如下圖所示，無論是卡車、集裝箱、倉庫還是垃圾桶，ToF傳感器都能夠幫助實(shí)時(shí)檢測(cè)容器的使用情況，以提高各類設(shè)施的使用率。
意法半導(dǎo)體大中華及南亞區(qū)影像事業(yè)部技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理林國志先生介紹說，ST的ToF技術(shù)還在不斷發(fā)展，一些功能還會(huì)得到加強(qiáng)。例如，ST的第一個(gè)3D ToF產(chǎn)品VL53L5目前可以提供了8×8或64區(qū)測(cè)距能力，一些簡(jiǎn)單的3D應(yīng)用可以使用VL53L5。ST正在研發(fā)更高解析度的ToF產(chǎn)品，已經(jīng)出有樣片，預(yù)計(jì)在明年或后年的這個(gè)時(shí)間點(diǎn)正式推出。他說，ST希望等市場(chǎng)上有更加完備的應(yīng)用或軟件時(shí)再推出這種高解析度的3D ToF產(chǎn)品，屆時(shí)ToF可以用于更加復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)合。 |
