意法半导体说3D ToF传感的技术路径,离成为手机标配还有多远

2018-03-12 15:09:53 来源:EEFOCUS
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全球电子产业在经历了家电、PC 和移动终端引领的多轮创新浪潮后,即将迎来以 AI 和 IoT 为主导的全面智能新时代。为应对AI和IoT的大趋势,电子产品需在硬件性能、外观、用户体验等多个维度来实现提升。相信在即将到来的2018慕尼黑上海电子展上,我们将会看到一场“智向未来”的电子盛宴。

 

在此期间,与非网与摩尔吧共同出品的视频栏目《与非观察室》,将推出一档《2018慕展特别策划-科技大佬有话说》的视频专访系列。每场专访,我们将邀请一家厂商的技术或市场高层参与,就该厂商在展会期间展出的重点技术、产品以及面向的应用市场展开深入的交流和讨论。

 

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本期节目我们邀请到意法半导体影像产品部技术市场经理张程怡,与我们一起畅聊图像传感领域的技术迭代。我们将展开如下对话:

 

1. VL53L1X产品介绍中谈到了,无论目标颜色和反射率如何都能够绝对测量距离,请您从技术和应用的角度对这句话做更深层次的讲解;另外,VL53L1X采用第三代FlightSense技术将产品的最大测距从2米提升到了4米,这2米的距离提升需要克服的技术难题有哪些?

 

这个产品在公司里面叫做FlightSense,在市面上一个比较流行的说法是ToF测距芯片。到今年,我们已经发展到了第三代的产品,第一代我们的型号叫6180,第二代是53L0X,第三代就是我们最新发布的53L1。今天带来的是我们公司的演示版,这个小的芯片就是我们的ToF传感器——新款53L1以及全系列的产品。我们的强项在于能够对物件不同的颜色,能够对环境光的感应都有很好的辨识度,因为采用的是一个最直接、最正规的ToF技术。我们从当中发射光子反射回来之后计算时间差,因为是基于时间差,而不是基于反射强度大小,所以它等同于客服了环境光干扰以及物件颜色差异,我们技术在跟同业朋友对比以及客户使用感觉到的最大优势就是这个了。

 

53L1从上一代到这一代能够在距离上做的更好,也是由于我们在这上面的发射跟接收当中。在接受端,我们自己内部在半导体的制程当中封进了一块镜头,那么这块镜头同于把能接受的角度放的更大了,就是能够接受更大的光子,所以有效的距离也就更长的,那具体出来的结果当然也经过了很多软件的优化,现在最佳的情况是能够做到4米的测距。


2. 脉冲式激光测距传感器在现实中的应用越来越广泛,不过,由于激光加热作用和等离子体冲击波作用等因素,容易对CCD器件造成损坏。意法半导体产品研发设计时对这一点有什么针对措施?

 

一般观念里的激光,可能很多人都觉得这个东西很危险,所以在光尤其是激光的运用,在国家和国际上是有很严格的安全规范的,所谓的一级安规、二级安规、三级安规,这些在网络上都是很容易就能查到的。那么这个脉冲打到墙,一般工业级别,比如大家最常见的装修师傅的激光,军事、太空上用到的那个级别强度更大了,这些都能够对人体造成伤害,并且对精密的电子设备,比如刚刚所说的CCD,能够造成可能的伤害。但是,意法半导体一开始就比较在乎这个东西,我们在设计的过程中用到的是一级安规,所谓的一级安规就是人眼长期直视没有问题。对于人眼都能长期直视没问题,对于我们刚刚提到的CCD就不存在危害了,不存在损伤这个问题。很多激光不仅对设备产生影响,对人的身体也会产生很大影响,这是一个使用激光产品需要留意的事情。


3.ToF传感器在手机行业是相机对焦的辅助系统,而现在意法半导体将FlightSense技术引入到了汽车行业,请您具体谈一下这两个领域对于ToF传感器产品的需求有什么不同?FlightSense技术的引入对于自动驾驶的实现有哪些帮助?

 

我们公司在汽车上的应用实际上比较长期的,我们短期之内的还是比较侧重于消费电子,或者室内产品和消费型电子用的,比如刚刚提到的手机应用,机器人领域,广告机运用,无人机甚至是航模上面(做室内的定高)都是特别好,所以在过去两三年和未来两三年,我们还是比较侧重室内的应用。这有一个关键点,我们发射的是一个激光频谱,以这个芯片为例,所谓940nm波段,这个波段在室内应用很合适。在室外会受到阳光的干扰,目前还不是我们准备做的,汽车方面的产品我们在稍晚会涉及,还在研发过程中。


4.有友商和意法半导体都在做ToF测距传感器,并且都很看重在AR和VR等领域的应用,您觉得意法半导体的ToF测距传感器在AR和VR应用领域有什么优势?与竞争对手对比如何?

 

我们的器件有着独特的优势:第一个,我们的器件非常小,它的发射和接受都是在一起的,我们的尺寸相对于其他厂商来说是有优势的;第二个,刚刚提到的安规问题,在有人环境,安全规范显得非常重要,意法半导体从一开始设计就是一级安规,和业界相比我们是非常完整、全面的安规;第三个,刚提到了对环境光,比如展馆灯光比较亮,家里的灯光相对没有这么亮,或者有些地方黄灯比较多,或者有小天窗,不同的光景变化过程中,在室内条件下表现的非常稳定;第四个,对物体的颜色,无论物体是什么颜色都可以精准测试到绝对距离,比方说今天白衣服测试比较好,明天换成黑衣服就不好了,这种变化的色调在我们的产品中得到了非常完美的解决方案;第五个,抗环境变化的优势,不管是器件当中,或者是工作环境的变化,我们在自己的芯片内部代码中做了调试,所以我们抗环境、温度干扰更强,比方说冬天在室内是20℃,在室外是3℃,这个测距也是非常靠谱的。总体来讲,凭借这些优势我们在业界的地位还不错。

 

5. 生物识别技术在各个应用领域的出现频率越来越高,这对ToF传感器也提出了新要求,3D ToF传感器的研发可以说是箭在弦上,意法半导体在3D ToF传感器的研发上有什么战略规划,包括资金投资和人员配置等?

 

3D ToF传感器在业界有着非常火的趋势,也是意法半导体最侧重的东西,是未来三年的重点。在2018年,我们提供的方案是在现行的双摄和手机的摄像辨识系统当中,或者安防的辨识系统当中,我们将提供给大家基础深度的辨识,来判断立体和平面的差别。比方说我拿出一张照片,在现今的技术上很可能就被通过了,在我们的辅助下,或者在现有的摄像系统下,用我们的芯片可以判断出这是一张照片而不是本人。这是一个防干扰的做法,这是在2018年或者2019年意法半导体提供的方案,应该非常适合国内的环境,现在很多大的手机厂商都是在辨识上差了一步,我们是辅助这个事情。再过两年,意法半导体会做出一个完整的方案,一个芯片或者两个芯片和其他部件混合起来做成一个整体的解决方案,这个是在人脸识别市场大家在未来两三年期待的事情。意法半导体会尽最大的努力在三年内推出这样的产品。

 

6.除了3D趋势,您觉得ToF传感器未来在技术和应用方面还有哪些发展趋势?能否简单介绍一下,意法半导体在未来技术储备上有哪些前瞻性措施?

 

刚提到的3D是我们在三年内基本上会推出来的。在实现的过程中它所牵涉的技术实际上是非常广的,角度有多大,所谓的矢量角大或者是小,或者是应该可调节可控的,另外它的测距的时间。所以为了实现3D所需要的技术是很全面的,我们的趋势是在未来的3-5年围绕3D辨识这个方向向下走。从今天我们做的这种产品的一个光斑,我们今天所说的25度或者27度的一个光斑视角,从这样的做法当中做深入的研究,一路往3D的方向走,我们看好这个场景,希望在未来给大家更多的惊喜。

 

嘉宾介绍:
意法半导体影像产品部技术市场经理张程怡


张程怡自2005年起担任意法半导体影像产品部技术市场经理,负责在大中华与南亚区的客户和合作伙伴中推广意法半导体的影像产品。


1988年,张程怡加入世界著名的代工厂富士通,在数字摄像头、投影仪和摄像头模块等影像业务领域从业近12年,从基层一直做到富士通相机模块业务部总监,负责销售、项目管理和采购。2005年,他加入意法半导体的影像产品部。


张程怡于1968年出生于台湾,毕业于俄勒冈大学计算机信息系统专业,后来获得美国国际管理学研究生院MBA学位。

 

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