ST /TI/ ams/ Melexis,TOF 3D传感器技术哪家强?

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所属分类:传感器行业新闻

看一眼你的手机它就解锁了,TOF 3D传感器技术让智能手机变得更酷。Digitimes预测,2019年使用TOF 3D传感器技术的智能手机出货量将达到2000万台,看来大众对新技术的应用还是充满期待。

因为TOF技术,小米和荣耀还进行了胡怼。红米Redmi 品牌总经理认为荣耀V20 TOF镜头无用,荣耀业务部副总裁回击TOF等技术是公司厚积薄发的技术储备。让国内两家手机大厂网上开战,TOF技术有什么魔力?

TOF即Time of Flight,直译为飞行时间。原理是通过向目标发射连续的特定波长的红外光线脉冲,通过特定传感器接收待测物体传回的光信号,计算光线往返的飞行时间或相位差得到待测物体的3D深度信息,ToF相机的亮度图像可以通过模型迅速连接起来。

ST /TI/ ams/ Melexis,TOF 3D传感器技术哪家强?

相对于3D结构光技术,TOF技术在一定距离内,光信息衰减小,同时TOF感光元件的单位像素可达到10μm,对于光的采集有足够的保障,使用距离可达到0.4m-5m,因此适用于后置摄像头上。

由于TOF技术性能更高,以及被智能手机大量采用,很多芯片厂商开始纷纷发力这一领域,今天我们就来盘点一下有哪些厂商在做TOF传感器芯片:

意法半导体(ST)
ST在消费电子领域颇有建树,对TOF技术自然也非常关注,早在几年前就已经推出了相关产品VL6180和VL53L0X。其中VL6180是其第一代产品,采用850nm的波长激光,最大测距大于40cm;VL53L0X是第二代产品,采用了940nm的波长激光,测距距离也提升到了2m。ST称VL53L0X是世界上最小的ToF传感器,采用单光子雪崩二极管,超高速时间分辨率让Direct ToF技术能够采用ST CMOS SPAD制造工艺,集成传感器、滤波器、光学器件、VCSEL和驱动器于一体,系统具有高度校准的特性。

德州仪器(TI)
早在2013年TI 就发布过3D飞行时间(ToF)手势技术但是用于控制领域。2017年发布的飞行时间(ToF)传感器OPT8241算是一款经典产品,这颗芯片属于3D ToF图像传感器系列,它将ToF感应功能与经优化设计的模数转换器(ADC)和通用可编程定时发生器(TG)相结合,以高达150帧/秒的帧速率(600读出/秒)提供四分之一的视频图形阵列(QVGA 320 x 240)分辨率数据。主要的应用是深度感测,例如3D扫描、手势控制等等,其终端应用在ATM、人数统计等等。

艾迈斯半导体(ams)
ams的专注程度堪称“死磕”传感器,艾迈斯半导体的首席执行官Alexander Everke曾表示,“我们专注于高性能传感器解决方案。业务范围包括传感器解决方案、传感器IC、接口和相关软件。”TOF技术作为行业热点必然也是ams的重中之重。在2017年收购VCSEL玩家之一Princeton Optronics,加强3D成像、AR/VR及汽车应用技术。目前1D飞行时间传感器的缺点是尺寸过大,在较差的照明条件下或显示屏脏污时,性能会大打折扣。ams 的1D飞行时间传感器TMF8701集成了VCSEL红外发射器、多个SPAD(单光子雪崩光电二极管)光探测器、时间-数字转换器和直方图处理内核,可以独立识别显示屏上的指纹污染以及盖玻片范围以外物体(例如用户脸部)的光反射,即使在传感器孔径脏污时,也能保持可靠性能。

迈来芯(Melexis)
迈来芯是全球五大顶级汽车半导体传感器供应商之一,在汽车市场有着绝对的优势,可以说现在平均每辆车就有8颗迈来芯品牌的芯片。在汽车应用中,传感器数量越来越多,尤其是未来的自动驾驶,只有配备大量的高精准度的传感器才能让行驶更安全。

在2017年,迈来芯推出了MLX75023 1/3英寸光学格式TOF传感器,其提供当时世界上最小的QVGA分辨率像素,并具有63dB线性动态范围和日光鲁棒性。MLX75123配套芯片将传感器IC直接连接到主机MCU,可以从传感器快速读取数据;近期,Melexis推出业界首款面向汽车内部和外部监控等应用的单芯片汽车级VGA飞行时间 (ToF) 图像传感器MLX75027,这是片上系统解决方案,在单一BGA封装中提供VGA(640 x 480 像素)分辨率的图像传感及处理功能。

Teledyne e2v
Teledyne e2v拥有超过40年的成像设计及制造经验,产品涉及CMOS、CCD和EMCCD图像传感器、阵列、相机模块、子系统和线扫描相机。Teledyne e2v研发的第一个3D飞行时间法解决方案,具有130万像素分辨率深度与1英寸光学尺寸。在可见光与近红外光谱850nm波长出量子效率大50%,高动态范围可实现实现夜间和日夜视觉;可获取快速移动的目标3D图像:速度高达120帧/秒,全分辨率30帧/秒深度图像,全局快门效率高。

除了智能手机,TOF技术还可以应用于汽车、工业、人脸识别、娱乐、电影特效、机器人等诸多领域。在汽车上,TOF传感器可以用于自动驾驶,通过TOF技术对行车环境进行感知;在工厂自动化中,ToF技术可以用于拾取放置作业以及装配作业;在人脸识别系统中,TOF相机的亮度图像和深度信息可以通过模型连接起来,迅速精准的完成人脸匹配和检测;在制作影视特效时,TOF相机可以将深度信息附加在视频图像中,精确确定场景中每个像素的空间位置。

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