ST /TI/ ams/ Melexis，TOF 技術哪家強？

看一眼你的手機它就解鎖了，TOF 3D 傳感器讓智能手機變得更酷。Digitimes 預測，2019 年使用 TOF 3D 傳感器技術的智能手機出貨量將達到 2000 萬臺，看來大眾對新技術的應用還是充滿期待。

因為 TOF 技術，小米和榮耀還進行了胡懟。紅米 Redmi 品牌總經理認為榮耀 V20 TOF 鏡頭無用，榮耀業(yè)務部副總裁回擊 TOF 等技術是公司厚積薄發(fā)的技術儲備。讓國內兩家手機大廠網上開戰(zhàn)，TOF 技術有什么魔力？

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 相機的亮度圖像可以通過模型迅速連接起來。

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

由于 TOF 技術性能更高，以及被智能手機大量采用，很多芯片廠商開始紛紛發(fā)力這一領域，今天我們就來盤點一下有哪些廠商在做 TOF 傳感器芯片：

意法半導體（ST）
ST 在消費電子領域頗有建樹，對 TOF 技術自然也非常關注，早在幾年前就已經推出了相關產品 VL6180 和 VL53L0X。其中 VL6180 是其第一代產品，采用 850nm 的波長激光，最大測距大于 40cm；VL53L0X 是第二代產品，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 技術能夠采用 ST CMOS SPAD 制造工藝，集成傳感器、濾波器、光學器件、VCSEL 和驅動器于一體，系統具有高度校準的特性。

德州儀器（TI）
早在 2013 年 TI 就發(fā)布過 3D 飛行時間（ToF）手勢技術但是用于控制領域。2017 年發(fā)布的飛行時間（ToF）傳感器 OPT8241 算是一款經典產品，這顆芯片屬于 3D ToF 圖像傳感器系列，它將 ToF 感應功能與經優(yōu)化設計的模數轉換器（ADC）和通用可編程定時發(fā)生器（TG）相結合，以高達 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）分辨率數據。主要的應用是深度感測，例如 3D 掃描、手勢控制等等，其終端應用在 ATM、人數統計等等。

艾邁斯半導體（ams）
ams 的專注程度堪稱“死磕”傳感器，艾邁斯半導體的首席執(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)務范圍包括傳感器解決方案、傳感器 IC、接口和相關軟件?！盩OF 技術作為行業(yè)熱點必然也是 ams 的重中之重。在 2017 年收購 VCSEL 玩家之一 Princeton Optronics，加強 3D 成像、AR/VR 及汽車應用技術。目前 1D 飛行時間傳感器的缺點是尺寸過大，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 - 數字轉換器和直方圖處理內核，可以獨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體傳感器供應商之一，在汽車市場有著絕對的優(yōu)勢，可以說現在平均每輛車就有 8 顆邁來芯品牌的芯片。在汽車應用中，傳感器數量越來越多，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 英寸光學格式 TOF 傳感器，其提供當時世界上最小的 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 MCU，可以從傳感器快速讀取數據；近期，Melexis 推出業(yè)界首款面向汽車內部和外部監(jiān)控等應用的單芯片汽車級 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 年的成像設計及制造經驗，產品涉及 CMOS、CCD 和 EMCCD 圖像傳感器、陣列、相機模塊、子系統和線掃描相機。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)范圍可實現實現夜間和日夜視覺；可獲取快速移動的目標 3D 圖像：速度高達 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，TOF 技術還可以應用于汽車、工業(yè)、人臉識別、娛樂、電影特效、機器人等諸多領域。在汽車上，TOF 傳感器可以用于自動駕駛，通過 TOF 技術對行車環(huán)境進行感知；在工廠自動化中，ToF 技術可以用于拾取放置作業(yè)以及裝配作業(yè)；在人臉識別系統中，TOF 相機的亮度圖像和深度信息可以通過模型連接起來，迅速精準的完成人臉匹配和檢測；在制作影視特效時，TOF 相機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于國內廠商的 TOF 技術信息，但是關于國內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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