智能手机呈三大主流趋势,看ToF技术如何“大展身手”

2019-04-22 22:34:01 来源:EEFOCUS
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在消费电子领域,智能手机一直是当红产品,几乎每款新品发布都会引起一阵轰动,未来的新品也留给用户更多想象的空间。在由易维讯(EEVIA)主办的第八届EEVIA年度产业和技术展望研讨会上,来自艾迈斯半导体先进光学传感器部门执行副总裁兼总经理Jennifer Zhao分析了智能手机的三大主流趋势。

 

她介绍,第一,前置功能的设计趋势是3D人脸识别,可以实现身份验证、安全、支付;第二,屏幕向全面屏无边框发展;第三,摄影增强,涉及激光检测自动对焦、增强现实、自动白平衡、光源闪烁检测等技术。

 

针对3D人脸识别,目前有三种技术可以实现:结构光、主动立体视觉和ToF(飞行时间)。其中结构光的距离、深度、安全性最佳,价位也最高,主要用于高端手机;主动立体视觉的距离中等,价位比结构光便宜,但是精度没有结构光好;飞行时间(ToF),适合中远距离,可以达到约5米,尺寸小,系统集成简单,目前非常受业界关注。

 

艾迈斯走“高大全”路线,全面满足客户需求
艾迈斯的ToF传感器主要在摄像头端发挥优势,其1D ToF传感器TMF8801支持实现摄像头的激光检测自动对焦,可以解决2cm到2.5m的距离内的识别问题,精确度达到5%,跟业界相比尺寸降低了30%左右。值得注意的是,很多公司无法解决屏幕污渍的识别准确率问题,艾迈斯1D ToF采用了直方图的方式,因此可以独立识别显示屏上的指纹污染以及盖玻片范围以外物体(例如用户脸部)的光反射,即使在传感器孔径脏污时,也能保持可靠性能。

 

艾迈斯半导体先进光学传感器部门执行副总裁兼总经理Jennifer Zhao

 

虽然ToF应用于手机是业界认可的一大趋势,但是目前还没有大面积普及。在前置摄像头中ToF和结构光采纳率差不多,未来阻止ToF在后置摄像头中普及的障碍是什么?Jennifer 分析,“ToF是手机摄像头的三大方案之一,这两年客户的关注点在不断调整,最开始是立体视觉,后来是ToF,有的手机厂商看重结构光的精准度和安全性,有的手机厂商看重价格,采纳那种方式主要看客户如何定位自己的手机产品,比如:华为手机选择了结构光,因为结构光的安全性和精确度最高;有些手机厂商达不到这种价位标准,会选择立体视觉和ToF。针对这三种解决方案,我们均有对策,包括提供硬件,如VCSEL光源、先进光学封装及NIR和ToF摄像头,此外,我们还与领先的软件/算法公司如旷视、bellus3D等合作,为客户提供完整的解决方案。”

 

说到3D系统领域,Jennifer表示,“针对3D系统,我们不仅有硬件,也有软件和相关的应用软件,在软件方面,我们提供光源、光路和先进的光学分装,还有NIR和ToF的摄像头。在软件方面,我们的合作伙伴会提供更全面的解决方案。比如:3D应用的脸部识别、设备解锁、身份认证等,以及像面具、替身、VR、AR应用。3D除了支持手机,还有更广的应用,比如智能家居中用来检测人的位置,手势识别、虚拟影射等;工业自动化中应用3D位置传感、自动化机器人、模式识别;在汽车应用中,可以用3D进行驾驶员的身份认证和驾驶员的监控和智能手势,3D应用会越来越广。”

 

英飞凌:打破ToF技术在各种智能场景中的应用限制与挑战
由于ToF技术有着巨大的市场前景,自然会成为兵家必争之地,英飞凌的ToF技术已经取得了不错的成果,其电源管理及多元化市场事业部大中华区—射频及传感器部门总监麦正奇在演讲开始就告诉大家,“LG最新款G8 ThinQ智能手机就搭载了英飞凌高性能REAL3图像传感芯片,支持安全人脸识别、以及硬件级自拍优化等功能。”

 


英飞凌电源管理及多元化市场事业部大中华区射频及传感器部门总监麦正奇

 

英飞凌的REAL3图像传感器“打破应用限制与挑战,最终获得市场成功”的关键特性有4点:第一,即便在明媚的阳光下也可实现行业领先的ToF像素性能;第二,尖端的深度管道算法和针对特定应用的智能滤波和伪影校正;第三,高度集成,可实现最小巧的3D摄像头模组和最低物料成本(BoM);第四,已经批量生产验证的校准概念,可实现高精度感测。关于第一点,麦正奇做了详细解释,“当光源太强时,每个像素点都会受到影响,由于图像会因为曝光出现白色,用户会读不到图像里的部分信息。REAL3的计算方式可以避免在强光下过度曝光的状况,最重要的是只要出厂时做一次校正即可。另外,由于高度集成,结构和封装做了优化,产品非常耐用。”

 

为了给用户提供完整的ToF解决方案,英飞凌选择了与PMD technologies合作,英飞凌负责半导体工艺研发、产品研发和产生;PMD负责ToF像素和ToF系统研发。目前,英飞凌已经推出了第三代产品,第四代产品正在研发中。关于两家的合作,麦正奇表示,“PMD在ToF的领域上有超过十年的经验积累,我们合作的ToF方案非常专业。”

 

除了智能手机,英飞凌的ToF技术也应用在工业和汽车领域。在工业方面,有自动化、安防、机器人等应用在发酵,英飞凌可以提供高能效、低成本的芯片;在汽车领域,在汽车内部和外部,ToF技术已经成为选项之一,目前英飞凌的产品正在研发。麦正奇表示,“我们的优势是自有工厂,从研发到晶圆生产,都在自己的工厂完成。”

 

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作者简介
郭云云
郭云云

与非网副主编,网名:咖啡不解困。在电子产业圈混迹8载,喜欢听大咖讲产业故事,喜欢听牛人分析产业趋势,也喜欢发表自己的“正理邪说”,时刻保持对所见所得的思考。

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