激光脈沖來測量物體與鏡頭間的距離
發(fā)布時(shí)間:2020/8/20 21:42:35 訪問次數(shù):5731
智能校正技術(shù)(Smart Correction),對(duì)發(fā)光系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)可控可調(diào),使ToF性能大幅提高。據(jù)了解,這一技術(shù)會(huì)將ToF發(fā)光系統(tǒng)端的多個(gè)分離芯片集成到一起,并對(duì)ToF進(jìn)行溫度補(bǔ)償,維持溫度變化時(shí)傳感器的準(zhǔn)確度。
全球傳感器廠商都在爭搶ToF市場的蛋糕,三星從去年開始就已經(jīng)在自家的旗艦機(jī)型上安裝ToF傳感器,意法半導(dǎo)體也推出了自己的FlightSense™ ToF傳感器產(chǎn)品線,國內(nèi)也有靈明光子這樣的后起之秀。靈明光子聲稱面向消費(fèi)電子的dToF單光子成像陣列(SPADIS)也于今年第二季度開始出貨,未來隨著3D集成的發(fā)展,dToF也有望達(dá)到iToF的像素水平。
考慮到對(duì)成本的控制和制造工藝難度上的原因,在未來的一段時(shí)間內(nèi)iToF的產(chǎn)品依然將占據(jù)主流市場,并以達(dá)到VGA以上的像素為主。正是因?yàn)閐ToF的復(fù)雜程度和成本致使目前市場普及率不高,但在部分追求高精度的應(yīng)用上依舊無法替代。再者我們已經(jīng)看到了高度集成的趨勢以及該方法的優(yōu)勢,未來dToF勢必會(huì)逐步走向中端甚至是低端應(yīng)用,同時(shí)兼具ToF的精度和像素。
ToF與傳統(tǒng)的超聲波、紅外三角測量、激光相比有著不小優(yōu)勢。不僅支持高讀取頻率和遠(yuǎn)距離測量,同樣可以確保眼部保護(hù)以及多個(gè)傳感器的混用,更重要的是不受環(huán)境光的影響。
ToF攝像頭是利用ToF測距法實(shí)現(xiàn)范圍成像的產(chǎn)物,通過發(fā)射激光脈沖來測量物體與鏡頭間的距離。ToF技術(shù)本身也分為兩種,一種是直接測量飛行時(shí)間的dToF,另一種是測量相位偏移的iToF,而后者還可以分為pToF(脈沖ToF)和cwToF(連續(xù)波ToF)等方法。
與dToF相比,iToF系統(tǒng)集成難度低,但其精度也隨之降低,并會(huì)隨著距離增加持續(xù)降低。因此出于對(duì)測量距離與精度的要求,往往車載激光雷達(dá)中更常用dToF技術(shù)。
傳統(tǒng)的ToF攝像模組分為五個(gè)部分:發(fā)光單元,光學(xué)元件,圖像傳感器,驅(qū)動(dòng)器件與接口。其中發(fā)光單元往往會(huì)出于可見性的考量而選擇紅外光。
英飛凌針對(duì)ToF圖像傳感器推出了自己REAL3™傳感器,其中IRS2381C是專門針對(duì)消費(fèi)級(jí)手機(jī)應(yīng)用所研發(fā)的。早在IRS2381C基于高成本效益的標(biāo)準(zhǔn)英飛凌CMOS技術(shù),目前已經(jīng)入量產(chǎn)階段。該傳感器的高性能像素陣列對(duì)940nm紅外光高度敏感,因此可以提供難以匹敵的室外表現(xiàn)。最高性能的像素陣列可達(dá)到224 x 172像素(38k),微透鏡下可實(shí)現(xiàn)14μm的像素間距,同時(shí)該傳感器支持背景光抑制(SBI),在強(qiáng)日光下每個(gè)像素都可以做到20倍的動(dòng)態(tài)擴(kuò)充。在4.4 x 4.8 mm的極小尺寸下,該傳感器非常適合AR、計(jì)算機(jī)攝影、3D掃描重構(gòu)等后置攝像頭應(yīng)用,也可用于安全的面部識(shí)別和自拍等場景。
消費(fèi)級(jí)ToF傳感器外,英飛凌還推出了針對(duì)汽車應(yīng)用的3D ToF傳感器,作為XENSIV™傳感器產(chǎn)品線的一份子,同時(shí)也是符合車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的REAL3™傳感器。這款封裝為LFBGA-84的ToF傳感器CIF分辨率達(dá)到352 x 288(約100k像素),還運(yùn)用了擴(kuò)頻時(shí)鐘技術(shù)(SSC)避免其它紅外設(shè)備的干擾,并已通過AEC-Q100 grade 2認(rèn)證。這款汽車ToF傳感器更適合車內(nèi)的應(yīng)用場景,比如對(duì)乘客的艙內(nèi)感知和駕駛者的手勢控制等。
索尼自然不免要在ToF市場分一杯羹,事實(shí)上索尼的ToF產(chǎn)品在各大市場的占有率也是難以撼動(dòng)的。索尼于2015年收購了比利時(shí)廠商Softkinetic,正式進(jìn)入ToF市場,并在2017年將其改名為索尼深度感知部門。索尼結(jié)合ToF技術(shù)和自研的背照射CMOS技術(shù)推出了DepthSense ToF傳感器產(chǎn)品線,應(yīng)用于手機(jī)、汽車、人機(jī)交互、機(jī)器人、游戲和物聯(lián)網(wǎng)等市場。
(素材來源:eccn.如涉版權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除。特別感謝)
智能校正技術(shù)(Smart Correction),對(duì)發(fā)光系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)可控可調(diào),使ToF性能大幅提高。據(jù)了解,這一技術(shù)會(huì)將ToF發(fā)光系統(tǒng)端的多個(gè)分離芯片集成到一起,并對(duì)ToF進(jìn)行溫度補(bǔ)償,維持溫度變化時(shí)傳感器的準(zhǔn)確度。
全球傳感器廠商都在爭搶ToF市場的蛋糕,三星從去年開始就已經(jīng)在自家的旗艦機(jī)型上安裝ToF傳感器,意法半導(dǎo)體也推出了自己的FlightSense™ ToF傳感器產(chǎn)品線,國內(nèi)也有靈明光子這樣的后起之秀。靈明光子聲稱面向消費(fèi)電子的dToF單光子成像陣列(SPADIS)也于今年第二季度開始出貨,未來隨著3D集成的發(fā)展,dToF也有望達(dá)到iToF的像素水平。
考慮到對(duì)成本的控制和制造工藝難度上的原因,在未來的一段時(shí)間內(nèi)iToF的產(chǎn)品依然將占據(jù)主流市場,并以達(dá)到VGA以上的像素為主。正是因?yàn)閐ToF的復(fù)雜程度和成本致使目前市場普及率不高,但在部分追求高精度的應(yīng)用上依舊無法替代。再者我們已經(jīng)看到了高度集成的趨勢以及該方法的優(yōu)勢,未來dToF勢必會(huì)逐步走向中端甚至是低端應(yīng)用,同時(shí)兼具ToF的精度和像素。
ToF與傳統(tǒng)的超聲波、紅外三角測量、激光相比有著不小優(yōu)勢。不僅支持高讀取頻率和遠(yuǎn)距離測量,同樣可以確保眼部保護(hù)以及多個(gè)傳感器的混用,更重要的是不受環(huán)境光的影響。
ToF攝像頭是利用ToF測距法實(shí)現(xiàn)范圍成像的產(chǎn)物,通過發(fā)射激光脈沖來測量物體與鏡頭間的距離。ToF技術(shù)本身也分為兩種,一種是直接測量飛行時(shí)間的dToF,另一種是測量相位偏移的iToF,而后者還可以分為pToF(脈沖ToF)和cwToF(連續(xù)波ToF)等方法。
與dToF相比,iToF系統(tǒng)集成難度低,但其精度也隨之降低,并會(huì)隨著距離增加持續(xù)降低。因此出于對(duì)測量距離與精度的要求,往往車載激光雷達(dá)中更常用dToF技術(shù)。
傳統(tǒng)的ToF攝像模組分為五個(gè)部分:發(fā)光單元,光學(xué)元件,圖像傳感器,驅(qū)動(dòng)器件與接口。其中發(fā)光單元往往會(huì)出于可見性的考量而選擇紅外光。
英飛凌針對(duì)ToF圖像傳感器推出了自己REAL3™傳感器,其中IRS2381C是專門針對(duì)消費(fèi)級(jí)手機(jī)應(yīng)用所研發(fā)的。早在IRS2381C基于高成本效益的標(biāo)準(zhǔn)英飛凌CMOS技術(shù),目前已經(jīng)入量產(chǎn)階段。該傳感器的高性能像素陣列對(duì)940nm紅外光高度敏感,因此可以提供難以匹敵的室外表現(xiàn)。最高性能的像素陣列可達(dá)到224 x 172像素(38k),微透鏡下可實(shí)現(xiàn)14μm的像素間距,同時(shí)該傳感器支持背景光抑制(SBI),在強(qiáng)日光下每個(gè)像素都可以做到20倍的動(dòng)態(tài)擴(kuò)充。在4.4 x 4.8 mm的極小尺寸下,該傳感器非常適合AR、計(jì)算機(jī)攝影、3D掃描重構(gòu)等后置攝像頭應(yīng)用,也可用于安全的面部識(shí)別和自拍等場景。
消費(fèi)級(jí)ToF傳感器外,英飛凌還推出了針對(duì)汽車應(yīng)用的3D ToF傳感器,作為XENSIV™傳感器產(chǎn)品線的一份子,同時(shí)也是符合車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的REAL3™傳感器。這款封裝為LFBGA-84的ToF傳感器CIF分辨率達(dá)到352 x 288(約100k像素),還運(yùn)用了擴(kuò)頻時(shí)鐘技術(shù)(SSC)避免其它紅外設(shè)備的干擾,并已通過AEC-Q100 grade 2認(rèn)證。這款汽車ToF傳感器更適合車內(nèi)的應(yīng)用場景,比如對(duì)乘客的艙內(nèi)感知和駕駛者的手勢控制等。
索尼自然不免要在ToF市場分一杯羹,事實(shí)上索尼的ToF產(chǎn)品在各大市場的占有率也是難以撼動(dòng)的。索尼于2015年收購了比利時(shí)廠商Softkinetic,正式進(jìn)入ToF市場,并在2017年將其改名為索尼深度感知部門。索尼結(jié)合ToF技術(shù)和自研的背照射CMOS技術(shù)推出了DepthSense ToF傳感器產(chǎn)品線,應(yīng)用于手機(jī)、汽車、人機(jī)交互、機(jī)器人、游戲和物聯(lián)網(wǎng)等市場。
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