意法半導體，飛行時間（TOF）測距傳感器要做到最小有何秘訣

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物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機和互聯(lián)網(wǎng)之后，在世界范圍內(nèi)興起的又一次信息技術(shù)革命。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)硬件市場的爆發(fā)，業(yè)界普遍認為物聯(lián)網(wǎng)是創(chuàng)建未來無限可能的重要構(gòu)建。而作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)先驅(qū)的意法半導體，正使用其技術(shù)幫助越來越多的物品實現(xiàn)智能化。

在剛剛結(jié)束的上海世界移動大會（MWCS16）上，意法半導體展出了其 MEMS 領(lǐng)域包括運動、觸摸、環(huán)境和飛行時間（Time of Flight）測距等各類傳感器的產(chǎn)品，涉及消費電子、汽車和工業(yè)、VR/AR 等應(yīng)用。

在意法半導體展臺上，我們有幸采訪了意法半導體影像產(chǎn)品部技術(shù)市場經(jīng)理 ---- 張程怡先生，并對其展示的世界上最小的飛行時間（TOF）測距傳感器 --VL53L0X ，進行了詳細的了解。

（意法半導體 2016MWC 上海展臺）

（意法半導體影像產(chǎn)品部技術(shù)市場經(jīng)理 ---- 張程怡先生）

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據(jù)張程怡介紹，第二代的 VL53L0X 是目前市場上最小的飛行時間（TOF）傳感器。它完全集成并嵌入一個符合人體安全的激光傳感器，擁有先進的濾波器和超級快光子探測陣列，并且能夠通過快速、準確、可靠的解決方案進行更長距離的測量。

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（目前市場上最小的飛行時間（TOF）傳感器 ---VL530X）

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同第一代產(chǎn)品“VL6180X”相比，VL53L0X 將 ToF 測距長度擴至最長兩米，精確度在±3%范圍內(nèi)。而且測量速度較上一代產(chǎn)品更快，測距時間不足 30ms。VL53L0X 能效也更高，正常工作模式下功耗僅 20mW，待機功耗只有 5μA。此外內(nèi)部激光器發(fā)射的不可見光波長由 850nm 增加到 940nm，消除了與其它紅外接近檢測傳感器發(fā)射紅光分散人們注意力的問題，同時大大增強了對外部光源的抗干擾性能。

（第一代和第二代的比較）

兩個“世界第一”

4.4 x 2.4 x 1mm 的外觀尺寸使 VL53L0X 成為世界上最小的 ToF(Time-of-Flight，飛行時間)模塊，較第 1 代產(chǎn)品 4.8mm×2.8mm×1.0mm 的尺寸，實現(xiàn)了小型化,可利用回流焊接（1 次）安裝。

同時還是首款集成 940 納米 VCSEL （Vertical Cavity Surface-Emitting Laser，垂直腔面發(fā)射激光器）光源、SPAD（Single-Photon Avalanche Diode，單光子雪崩二極管）光子檢測器和先進微控制器(管理整個測距功能)的測距傳感器。

(VL53LX 結(jié)構(gòu)框圖)

此外根據(jù)張程怡介紹，同其它類似對焦形式相比，比如電感式，紅外，超聲波等相比 VL53L0X 的距離和精度都遙遙領(lǐng)先。

特別強調(diào)一點是，VL53L0X 的感應(yīng)光芯片是意法半導體自己開發(fā)和自己生產(chǎn)的。

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應(yīng)用領(lǐng)域

由于是首款應(yīng)用 940 納米發(fā)射光的模塊，配合先進的紅外濾波器，VL53L0X 具有業(yè)內(nèi)最好的環(huán)境光抗干擾性能，將環(huán)境光的影響降至最低。此外 VL53L0X 整合了 Flight Sense TM 近距離感測器，提供基本的手勢識別功能，從而拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域。

VL53L0X 的感測能力可以支持各種功能，包括各種創(chuàng)新用戶界面的手勢感測或接近檢測；掃地機器人,?服務(wù)性機器人的障礙物探測與防撞系統(tǒng)；衛(wèi)浴產(chǎn)品自動感應(yīng)動作表現(xiàn)的提升，例如：水龍頭、皂液器、干手機和沖洗器；其它目標應(yīng)用包括?家電感應(yīng)面版,?筆記本電腦的用戶存在檢測或電源開關(guān)監(jiān)控器、以及無人機和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)產(chǎn)品的其他應(yīng)用發(fā)展等。

值得一提的是在智能手機的應(yīng)用中，由于 VL53L0X 還可以不到 30ms 的短時間測量最遠到 2 米的對象物。因此在過去的技術(shù)難以實現(xiàn)的低照度和低對比度情況下，使用新產(chǎn)品能輔助攝像頭系統(tǒng)實現(xiàn)更快更準的自動對焦，即便在視頻模式和連拍模式下都可以展現(xiàn)快速準確自動對焦的優(yōu)勢。因此 LG、HTC、華為等國際知名的手機品牌都應(yīng)用到其旗艦機型手機中。

此外張程怡表示，已經(jīng)有越來越多的手機廠商都開始使用 VL53L0X，第一代的 VL6180X 被應(yīng)用到幾十種機型中，VL53L0X 一定會有更多的手機廠商使用。

（應(yīng)用 VL53L0X 的旗艦機）

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未來
在談及到意法半導體影像產(chǎn)品部門未來的發(fā)展方向時，張程怡介紹到意法半導體影像部門會有兩條線，一條是傳統(tǒng)的照相感應(yīng)器，尤其側(cè)重在車用的市場。另外一條就是利用照相技術(shù)做的光學測距，因為測距感應(yīng)光的芯片是意法半導體自己開發(fā)和生產(chǎn)的，并有獨特的算法技術(shù) 。

對于未來技術(shù)的發(fā)展張程怡先生表示會關(guān)注于三個方面。第一個是專注“深度研究”同時和不同領(lǐng)域更加密切的合作，更加智能化體驗等等，這是未來的一個重點方向。第二個是機器視覺，比如建構(gòu)圖像建模。??第三個是在產(chǎn)品精度、有效距離、手勢方面深耕，增加這三個方面的優(yōu)勢。

最后說到意法半導體影像產(chǎn)品部門在智能化話進程中的愿景時 這個來自中國臺灣技術(shù)出身的經(jīng)理人露出了期許的目光 說道：“能‘改變?nèi)祟惖纳罘绞?，使大家的生活更加便捷’我們就很高興了， 我們期待意法半導體影像部門未來帶給我們更多的驚喜?！?/p>

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