意法半导体：除了拍照对焦，ToF还能做很多
发布时间：2020-12-8 11:38
发布者：eechina
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留意科技发展的朋友都不会对ToF感到陌生。我们熟悉ToF（Time of Flight，飞行时间）技术，主要是因为它普遍用于手机拍照的测距对焦。随着技术的发展，ToF的能力越来越强，其应用范围也越来越广泛。近日，意法半导体（STMicroelectronics，简称ST）大中华及南亚区影像事业部技术市场经理张程怡先生向我们介绍了ST最新ToF产品技术，以及其优势、应用示例和应用前景。 起初，与ToF传感器功能相似的技术是接近传感器，它是靠投射红外光并测量目标反射回来的光强度来大致判断被测目标的远近。显然这种测距方式并不精确，会受到目标尺寸、颜色和反射率等因素的影响。ToF则不然。它的激光器发射光子，传感器接收返回的光子，按光子的飞行时间来计算被测目标的距离，所以十分精确可靠。 张先生介绍说，ST是全球第一大ToF传感器供应商，目前已有200余款手机采用了ST的飞行时间技术，而且市场在售的数百款非无线终端产品也采用了ST的飞行时间传感器。截至2019年，ST售出了45,000多评估套件，ToF传感器出货量超过10亿。ST的FlightSense传感器集成了单片ToF芯片、SPAD阵列、RAM/ROM和性能强大的Class1（护眼）VCSEL驱动器，执行标准标准高于竞争品牌。 除了传统的小尺寸、低功耗特性外，ST的FlightSense传感器最新功能包括超长距离测量、多目标检测和动态污迹校正。测量距离的延长可扩大目标检测区域。按测量距离，FlightSense家族包含下图所示各种型号。 
FlightSense家族包括以下几款典型产品： VL53L3CX是极小极微型的高性能接近检测传感器，兼具近距离线性度和测距性能，测距能力最远可达 5米。基于ST直方图专利算法，VL53L3CX可实现多目标距离测量。它还具备自动滤波盖片指纹手油干扰功能。 VL53L1CB是集成滤光片的ToF传感器，支持远距离测距，可以定义FoV（视场角）。直方图模式下测距能量可达8米，简易模式下可达4米。它具备多目标距离测量、滤波盖片指纹手油干扰和更佳抗环境光干扰能力。 VL53L5CX是最新推出的中远距离测距ToF传感器，支持多目标测距和FoV视场角设置。它最多可提供每秒15帧的64区测距，或每秒60帧的4x4/16区测距输出，最大FOV可达61 度，提供 I2C和SPI bus通信接口。VL53L5大幅度提升了关键性能，在自动对焦、无接触按键、使用者到位检验、手势及其他创新应用方面带来更佳体验与机会。 先进的ToF传感器应用领域十分广泛。例如，现在市场上已经出现能够自动对焦、自动校正投影形状（梯形校正）的投影仪，其中就有测距ToF传感器的功劳：多点测距功能让投影仪能够自动修正畸变图像。此外，手势控制、护眼（有人接近时快速调低光强度）等功能都离不开ToF传感器的作用。 ToF传感器在工业领域也得到了广泛应用，包括工业机器人、传送带、工厂管理和智能仓储等应用。容量管理是一个典型的案例。如下图所示，无论是卡车、集装箱、仓库还是垃圾桶，ToF传感器都能够帮助实时检测容器的使用情况，以提高各类设施的使用率。 
意法半导体大中华及南亚区影像事业部技术市场经理林国志先生介绍说，ST的ToF技术还在不断发展，一些功能还会得到加强。例如，ST的第一个3D ToF产品VL53L5目前可以提供了8×8或64区测距能力，一些简单的3D应用可以使用VL53L5。ST正在研发更高解析度的ToF产品，已经出有样片，预计在明年或后年的这个时间点正式推出。他说，ST希望等市场上有更加完备的应用或软件时再推出这种高解析度的3D ToF产品，届时ToF可以用于更加复杂的应用场合。 |
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