ST /TI/ ams/ Melexis，TOF 技術(shù)哪家強(qiáng)？

看一眼你的手機(jī)它就解鎖了，TOF 3D 傳感器讓智能手機(jī)變得更酷。Digitimes 預(yù)測，2019 年使用 TOF 3D 傳感器技術(shù)的智能手機(jī)出貨量將達(dá)到 2000 萬臺，看來大眾對新技術(shù)的應(yīng)用還是充滿期待。

因?yàn)?TOF 技術(shù)，小米和榮耀還進(jìn)行了胡懟。紅米 Redmi 品牌總經(jīng)理認(rèn)為榮耀 V20 TOF 鏡頭無用，榮耀業(yè)務(wù)部副總裁回?fù)?TOF 等技術(shù)是公司厚積薄發(fā)的技術(shù)儲備。讓國內(nèi)兩家手機(jī)大廠網(wǎng)上開戰(zhàn)，TOF 技術(shù)有什么魔力？

TOF 即 Time of Flight，直譯為飛行時間。原理是通過向目標(biāo)發(fā)射連續(xù)的特定波長的紅外光線脈沖，通過特定傳感器接收待測物體傳回的光信號，計(jì)算光線往返的飛行時間或相位差得到待測物體的 3D 深度信息，ToF 相機(jī)的亮度圖像可以通過模型迅速連接起來。

相對于 3D 結(jié)構(gòu)光技術(shù)，TOF 技術(shù)在一定距離內(nèi)，光信息衰減小，同時 TOF 感光元件的單位像素可達(dá)到 10μm，對于光的采集有足夠的保障，使用距離可達(dá)到 0.4m-5m,因此適用于后置攝像頭上。

由于 TOF 技術(shù)性能更高，以及被智能手機(jī)大量采用，很多芯片廠商開始紛紛發(fā)力這一領(lǐng)域，今天我們就來盤點(diǎn)一下有哪些廠商在做 TOF 傳感器芯片：

意法半導(dǎo)體（ST）
ST 在消費(fèi)電子領(lǐng)域頗有建樹，對 TOF 技術(shù)自然也非常關(guān)注，早在幾年前就已經(jīng)推出了相關(guān)產(chǎn)品 VL6180 和 VL53L0X。其中 VL6180 是其第一代產(chǎn)品，采用 850nm 的波長激光，最大測距大于 40cm；VL53L0X 是第二代產(chǎn)品，采用了 940nm 的波長激光，測距距離也提升到了 2m。ST 稱 VL53L0X 是世界上最小的 ToF 傳感器，采用單光子雪崩二極管，超高速時間分辨率讓 Direct ToF 技術(shù)能夠采用 ST CMOS SPAD 制造工藝，集成傳感器、濾波器、光學(xué)器件、VCSEL 和驅(qū)動器于一體，系統(tǒng)具有高度校準(zhǔn)的特性。

德州儀器（TI）
早在 2013 年 TI 就發(fā)布過 3D 飛行時間（ToF）手勢技術(shù)但是用于控制領(lǐng)域。2017 年發(fā)布的飛行時間（ToF）傳感器 OPT8241 算是一款經(jīng)典產(chǎn)品，這顆芯片屬于 3D ToF 圖像傳感器系列，它將 ToF 感應(yīng)功能與經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和通用可編程定時發(fā)生器（TG）相結(jié)合，以高達(dá) 150 幀 / 秒的幀速率（600 讀出 / 秒）提供四分之一的視頻圖形陣列（QVGA 320 x 240）分辨率數(shù)據(jù)。主要的應(yīng)用是深度感測，例如 3D 掃描、手勢控制等等，其終端應(yīng)用在 ATM、人數(shù)統(tǒng)計(jì)等等。

艾邁斯半導(dǎo)體（ams）
ams 的專注程度堪稱“死磕”傳感器，艾邁斯半導(dǎo)體的首席執(zhí)行官 Alexander Everke 曾表示，“我們專注于高性能傳感器解決方案。業(yè)務(wù)范圍包括傳感器解決方案、傳感器 IC、接口和相關(guān)軟件?！盩OF 技術(shù)作為行業(yè)熱點(diǎn)必然也是 ams 的重中之重。在 2017 年收購 VCSEL 玩家之一 Princeton Optronics，加強(qiáng) 3D 成像、AR/VR 及汽車應(yīng)用技術(shù)。目前 1D 飛行時間傳感器的缺點(diǎn)是尺寸過大，在較差的照明條件下或顯示屏臟污時，性能會大打折扣。ams?的 1D 飛行時間傳感器 TMF8701 集成了 VCSEL 紅外發(fā)射器、多個 SPAD（單光子雪崩光電二極管）光探測器、時間 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器和直方圖處理內(nèi)核，可以獨(dú)立識別顯示屏上的指紋污染以及蓋玻片范圍以外物體（例如用戶臉部）的光反射，即使在傳感器孔徑臟污時，也能保持可靠性能。

邁來芯（Melexis）
邁來芯是全球五大頂級汽車半導(dǎo)體傳感器供應(yīng)商之一，在汽車市場有著絕對的優(yōu)勢，可以說現(xiàn)在平均每輛車就有 8 顆邁來芯品牌的芯片。在汽車應(yīng)用中，傳感器數(shù)量越來越多，尤其是未來的自動駕駛，只有配備大量的高精準(zhǔn)度的傳感器才能讓行駛更安全。

在 2017 年，邁來芯推出了 MLX75023 1/3 英寸光學(xué)格式 TOF 傳感器，其提供當(dāng)時世界上最小的 QVGA 分辨率像素，并具有 63dB 線性動態(tài)范圍和日光魯棒性。MLX75123 配套芯片將傳感器 IC 直接連接到主機(jī) MCU，可以從傳感器快速讀取數(shù)據(jù)；近期，Melexis 推出業(yè)界首款面向汽車內(nèi)部和外部監(jiān)控等應(yīng)用的單芯片汽車級 VGA 飛行時間 (ToF) 圖像傳感器 MLX75027，這是片上系統(tǒng)解決方案，在單一 BGA 封裝中提供 VGA（640 x 480 像素）分辨率的圖像傳感及處理功能。

Teledyne e2v
Teledyne e2v 擁有超過 40 年的成像設(shè)計(jì)及制造經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品涉及 CMOS、CCD 和 EMCCD 圖像傳感器、陣列、相機(jī)模塊、子系統(tǒng)和線掃描相機(jī)。Teledyne e2v 研發(fā)的第一個 3D 飛行時間法解決方案，具有 130 萬像素分辨率深度與 1 英寸光學(xué)尺寸。在可見光與近紅外光譜 850nm 波長出量子效率大 50%，高動態(tài)范圍可實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)夜間和日夜視覺；可獲取快速移動的目標(biāo) 3D 圖像：速度高達(dá) 120 幀 / 秒，全分辨率 30 幀 / 秒深度圖像，全局快門效率高。

除了智能手機(jī)，TOF 技術(shù)還可以應(yīng)用于汽車、工業(yè)、人臉識別、娛樂、電影特效、機(jī)器人等諸多領(lǐng)域。在汽車上，TOF 傳感器可以用于自動駕駛，通過 TOF 技術(shù)對行車環(huán)境進(jìn)行感知；在工廠自動化中，ToF 技術(shù)可以用于拾取放置作業(yè)以及裝配作業(yè)；在人臉識別系統(tǒng)中，TOF 相機(jī)的亮度圖像和深度信息可以通過模型連接起來，迅速精準(zhǔn)的完成人臉匹配和檢測；在制作影視特效時，TOF 相機(jī)可以將深度信息附加在視頻圖像中，精確確定場景中每個像素的空間位置。

除了國外廠商，用戶可能還想了解更多關(guān)于國內(nèi)廠商的 TOF 技術(shù)信息，但是關(guān)于國內(nèi)廠商的公開資料較少，歡迎工程師們推薦，投稿郵箱：yunyun#eefocus.com(請將#替換為@)。

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