(友情提示:请不要错过,文末福利彩蛋)

 

ToF——Time of Flight,

有着一个很文艺的名字

——光的“飞行时间”。

 

也有着颇为接地气的过去

——知道装修师傅手上拿的测量笔吗?「咔」往墙上一照,光打到对面墙上反射回来,这一去一回把飞行时间测出来,就能测量房屋长宽了。

 

ToF 的基本原理也大抵如此吧。

 

后来,由于智能手机“没啥黑科技”可说了,但一年一度的“新机还得发”,于是 ToF 被拿出来做宣传,一下子火了:

一会被手机厂捧上天,

一会又被各品牌旗舰扎堆押宝。

 

新技术在落地的过程中往往会受到了众多开发者的追捧,大家用一种全面撒网的心态来试水应用。

 

那么问题来了,当初押宝的那些应用,它们都后悔了吗?

 

 

 “据说,一般吐槽的最后都 

 ‘真香’了!” 

——真香定律

 

 

 

 

 1. 技术跑的快,消费电子带  

 

一个技术想要出名成长,还得靠群众的力量。作为 ToF 传感器最大的采用者,智能手机,平板电脑及其他消费类应用的推进功不可没。

 

虽说在手机应用的最初,1D ToF 传感器只能做简单测距,主要用做手机相机对焦使用。但你看看现在,随着像素阵列的扩大,除简单测距外,3D ToF 相机在手机更是充当起了两大重任:一边是前置做人脸识别与支付,另一边是后置做深度成像,AR 图像引擎。可以说是当今旗舰机型的必备卖点。

 

陆陆续续地,平板电脑、可穿戴设备、扫描仪、商用无人机和服务机器人等消费电子产品也都加入进来,帮助 ToF 成就出一个——更低功耗、更低成本、易于集成、高可靠性的自己。

 

 

 

  (科普小知识 )  

一体化的 ToF 单点传感器——一维飞行时间感测 (1D ToF),集成 VCSEL 垂直腔面激光发射器,SPAD 接收器 和微控制器单元。通常适用于距离测量或接近传感,并能保持低功率运行。

 

  (好用的模块推荐)  

在 2019 年,艾迈斯半导体(ams)就推出了当时全球最小的集成式 1D ToF 距离测量和接近传感模块——TMF8701。由于其 2.2×3.6×1.0mm 封装尺寸,非常适合窄边框设计,有助于智能手机制造商实现具有高显示屏占比的手机设计,可被用于触发脸部识别操作。

 

随后,ams 新一代的 TMF8801 模块,已成功将测量距离范围拓展到 2cm 至 2.5m,且可抵抗透镜玻璃上的油污,在较差照明条件下或显示屏脏污时,仍可提供出色的污染和干扰抑制性能,在日光下亦可使用。

 

 

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 2. 搞定智能家居 de“高级感”  

 

智能家居行业通常很愿意尝试新鲜技术。

 

所以,ToF 传感器也很快得到各大智能家居大厂的青睐,被应用到各种产品的创新升级中,主要还是进行着距离检测、接近传感、存在检测等对距离有精确测量需求的场景。

 

比如说智能门锁的人体靠近识别,投影仪的人眼保护或是观看时自动对焦功能,智能电视的人体靠近检测等等。

 

 

由于 ToF 方案所具备的高精度,低功耗,高可靠性的优势,某些传统接近传感方案也慢慢向 ToF 传感器方案切换,比如高品质的卫浴和自动水龙头方案正从红外接近传感器方案,向 1D ToF 传感器的方案切换。

 

 

 (成熟的量产方案) 

富昌电子系统设计中心(SDC)结合 ams ToF 传感器 TMF8701 所开发的智能家居控制系统已销往海外市场,可灵活应对各类应用需求并快速响应您的项目开发需要。 

 

 

 

 3.  在机器视觉中“杀出重围”  

 

在机器视觉技术中,ToF 的引入也正从各种应用升级中得到实证。

 

扫地机器人就是在成功加入 ToF 后改善性能案例的典范。我们在早先的扫地机器人视觉中加入 3D ToF 传感器,来感应障碍物的 3D 位置,就再也不用担心它会自不量力地被低矮家居卡住,或笨笨地不慎跌倒了。

 

 

而在智能仓储和物流系统中,无人机,AGV,协作机器人也是 ToF 密集分布的主战场。主要就是避障,或在自动化物流或工厂中 控制各种安全距离。

 

从方案选择角度,用激光雷达方案成本较昂贵,用双摄像头方案又需要大量的运算和调试,而 ToF 的加入则从根部上解决以上难题,是您极具性价比的优选方案。

 

在“新冠”疫情期间,非接触式的应用已成井喷之势。如果你尝试在考勤机,安检机,人脸支付等设备中加入 ToF 传感器,就可以确保人体测温在有效的距离之内,从而减轻软件算法的工作量。

 

 

(对于考勤、安检相关设备中的红外测温传感器,今年 2 月富昌电子公众号早期推文里可一寻芳踪。)

 

(强大的开发套件)

如果您想在新产品中加入 ToF,又有点犹豫是否能实现装备升级,也可在线购买开发板来一探究竟。ST 开发套件 P-NUCLEO-53L0A1(集成 VL53L0X Nucleo Pack with STM32F401),一套足以满足您对 ToF 功能的开发想象。

 

 

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 4. “打入”汽车级应用  

 

拥有汽车级应用才是一项“黑科技”成功的标志。终于,ToF 传感器在庞大的汽车传感器阵营中有了一席之地。

 

座舱内部的驾驶者疲劳监测、手势识别、人脸识别,ToF 激光雷达以及泊车辅助等主动安全领域都是 ToF 传感器所擅长的。

 

因为优势很明显,你就说疲劳驾驶检测。

 

 

传统的纯摄像头通常需要复杂的算法支持,需要消耗大量的 GPU 计算资源,软件开发成本大,硬件成本也较高。与其相比,ToF 相机软硬件开发成本较低,摄像头方案的基本功能该有的都有,还具备了头部姿态和视线分析等功能,方案性能更佳。

 

(车规级产品推荐)

Melexis 是首家推出满足车规要求的 ToF 传感器的厂家之一,目前已推出其第三代矩阵型 ToF 产品, MLX75026(QVGA, 320*240 像素), MLX75027(VGA, 640*480 像素),车内可实现驾驶员疲劳检测,手势控制娱乐系统、天窗、空调等设备,车外可用于近距离 ADAS 外部保护和高级泊车辅助。

 

 

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如您所见,应用场景的增多正带动着 ToF 传感器市场的加速发展。

 

就拿全球市场预测来看,虽然各市场调研机构对 ToF 传感器亦或是 3D 传感器市场(包括 ToF 传感器)的预测数据略有不同,但未来五年复合年增长率大致都在 15%-25%之间,市场发展潜力已被充分看好。

 

无论是在行车环境下的测距与感知应用,或是在民用、工业领域人机协同避障的监测,亦或是机器视觉,AR 引擎的应用,都推动着 ToF 传感器技术和硬件成本的不断成熟。

 

所以,ToF 是不是 3D 传感器市场中的青铜亦或是王者,根本不重要。尝试用 ToF 传感器改善您的产品设计,联系富昌,没准下一个火了的应用,就是你!

 

 

(福利彩蛋)

 

如您对 ToF 传感器的应用感兴趣,可参与我们的“ToF 传感器应用前景小调查”,将有机会赢得来自 ams 或 Melexis 的精美小礼物一份。富昌电子系统设计中心期待为您提供关于 ToF 方案的进一步支持。

 

参与方式:

Step1:按提示填写 ToF 小调查信息(共四题)

Step2:在提交结果页长按识别二维码,进入小游戏抽奖

Step3:如您中奖请按提示到富昌公众号兑奖

 

(活动截止日期延期至:2020 年 11 月 11 日 15:00,我们将在随后的微信推文中公开获奖者名单并派奖,更多细则请参见活动页)

 

点击参与:ToF 传感器小调查

 

 

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