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技术成熟!智能手机将导入ToF感测

2017/5/5 10:32:43来源:半导体行业观察 【字体:

导 读:苹果将在新一代iPhone 8中搭载全新3D感测(3D Sensing)技术,但事实上,所谓的3D感测技术其实就是基于飞时测距(Time of Flight,ToF)的感测技术,而且苹果早在去年底推出的iPhone 7中就已经搭载ToF感测器。随着ToF技术日趋成熟,智慧型手机厂今年将大举导入,有机会带动新一波的3D感测新商机。
关 键 词:智能手机 ToF感测

  苹果将在新一代iPhone 8中搭载全新3D感测(3D Sensing)技术,但事实上,所谓的3D感测技术其实就是基于飞时测距(Time of Flight,ToF)的感测技术,而且苹果早在去年底推出的iPhone 7中就已经搭载ToF感测器。随着ToF技术日趋成熟,智慧型手机厂今年将大举导入,有机会带动新一波的3D感测新商机。
 
  苹果在前年推出的iPhone 6s中就採用了类似ToF的测距技术,但当时採用的是利用LED及感测器的整合型演算法,在运作方式上很类似去年底三星在手机中搭载的虹膜辨识功能的测距技术。而去年底苹果iPhone 7已经将测距技术进行升级,导入了ToF测距感测器,并且採用了意法半导体的方案。
 
  事实上,飞时测距ToF技术除了可以用在智慧型手机上,也可用在许多市场,如汽车电子市场近年热度不减的先进驾驶辅助系统(ADAS)中,有关自动煞车、道路偏移警示等,都有用到ToF技术。至于无人机的室内导航、相机的加速对焦的新应用、或是雷射雷达(Lidar)及微波雷达等,也都是基于ToF开发的新市场。
 
  虽然近期市场热炒苹果的3D感测技术,但ToF技术这几年早已被许多手机厂採用。意法半导体推出可应用在智慧型手机相机模组的ToF感测器,已经被华为、联想、宏达电、乐金、摩托罗拉等手机厂採用。而ToF感测器之所以没有被市场注意,原因在于手机厂将ToF感测技术,与手机上已普遍採用的环境光源感测器(Ambient Light Sensor)及距离感测器(Proximity Sensor)等光感测IC模组整合。
 
  不过,苹果iPhone 8採用的3D感测技术会成为市场热门讨论焦点话题,当然也有其重要的技术突破点,那就是将採用了可以整合在CMOS半导体制程中的单光子雪崩二极体(SPAD),并且利用数组SPAD、环境光源感测器、垂直共振腔面射型电射二极体(VCSEL)以系统级封装(SiP)技术整合为单一晶片。
 
  以往採用旧技术进行测距时,光源太弱或是在黑暗情况下,都无法达成测距的功能。新一代ToF感测器的最大特性,就是不必再依靠光源反射的光量,而是实际上可测量光子由电射二极体发射后的传输时间,而这个传输时间也不必再考量目标的表面反射率。
技术成熟!智能手机将导入ToF感测
 
  何谓ToF?
 
  TOF是飞行时间(TIme of Flight)技术的缩写,即传感器发出经调制的近红外光,遇物体后反射,传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差,来换算被拍摄景物的距离,以产生深度信息,此外再结合传统的相机拍摄,就能将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的地形图方式呈现出来。
 
  发射的红外光线被被测物体反射后回到传感器,内置的计时器记录其来回时间,然后即可计算出其距离。听起来好像和大家玩烂了的超声波测距没啥不同。但其实不然,超声波测距对反射物体要求比较高,面积小的物体,如线、锥形物体就基本测不到,而TOF红外测距完全可克服此问题,同时TOF测距精度高,测距远,响应快。
 
 
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