隨著全面屏手機的爆發(fā)，智能手機對屏占比的要求越來越高，傳統(tǒng)的HOME鍵逐漸轉(zhuǎn)被屏下指紋和人臉識別技術所取代。從蘋果2017年率先推出基于3D結(jié)構(gòu)光技術的iPhone X開始，目前不少的手機廠商已經(jīng)陸續(xù)推出了支持3D人臉識別的旗艦機型。
而人臉識別技術中以3D結(jié)構(gòu)光和ToF為兩個大熱，并且相比3D結(jié)構(gòu)光技術，ToF因受光照影響相對小、使用距離相對遠，越來越受到手機OEM廠家的青睞，在后攝中的優(yōu)勢則更為突出。
在近期舉辦的上海慕尼黑電子展上，在激光測距和攝像頭方面具備領先優(yōu)勢的半導體供應商意法半導體（STMicroelectronics，簡稱ST）展示了其ToF測距芯片和照相感應器應用中的眾多亮點產(chǎn)品。展會期間，《電子技術應用》記者采訪到了意法半導體影像產(chǎn)品部技術市場經(jīng)理張程怡先生，針對ST影像部分的兩大塊產(chǎn)品以及ToF技術的發(fā)展進行了深入的溝通和討論。
意法半導體影像產(chǎn)品部技術市場經(jīng)理 張程怡先生
三大系列Flightsense，適應各類消費應用需求
ToF可不是近兩年才有的技術，ST在ToF領域深耕5年，目前已經(jīng)推出了針對短、中、長距離（30cm、1.5m、3m）的三個版本的ToF測距傳感器，稱為Flightsense系列，出貨量超過3.5億顆，年均增長率300%，在手機后攝的激光對焦應用中幾乎占領全部的市場份額。第三代的VL53L1X實際最大測距可以到4m。
Flightsense產(chǎn)品路線圖
除了在手機攝像頭領域擁有絕對優(yōu)勢，ST的Flightsense還在更多的需要測距的消費電子領域有廣泛應用。應用于平板電腦中，一旦FlightSense器件檢測到人體離屏幕太近，屏幕就將自動熄滅；應用于掃地機器人中，可以實現(xiàn)沿邊功能，使得它與墻體始終保持一定的距離沿墻直行；應用于室內(nèi)跟拍無人機，實現(xiàn)定高，使無人機穩(wěn)定地懸停、迅速地跟拍，并防撞；應用在衛(wèi)浴中，可以實現(xiàn)手勢開關；還可以用在冰箱外部顯示屏中，接近即自動點亮顯示屏等，只要是用到測距的領域，F(xiàn)lightsense都可以發(fā)揮其特長。
ToF近兩年廣受關注，可以做ToF傳感器的不止ST一家，而ST在ToF領域擁有充足的積淀并持續(xù)發(fā)力，有著其獨特的競爭優(yōu)勢。張程怡先生介紹：“ST的Flightsense優(yōu)勢在于：尺寸小、符合?級安規(guī)、數(shù)字輸出、發(fā)射接收集成于一體、準度高(抗溫度變化、各類室內(nèi)光源、目標物顏色干擾)。并且ST的三大系列產(chǎn)品針對不同測距需求，可以方便客戶選擇更適合其應用中各類測距需求的產(chǎn)品。”
在抗干擾方面，由于Flightsense發(fā)出的是940nm的紅外光，是一種不可見光，在生活場景中相同波段的光源含量少，干擾源少；加之ST在接收和計算能力擁有很強的性能，因此可以實現(xiàn)高準確度的測距。
ST FlightSense 三個D-IN關鍵
ToF的基本原理是一發(fā)一收，計算光束發(fā)送和接收的時間差，進而獲得距離。根據(jù)張程怡先生的介紹，F(xiàn)lightsense的測距，其打出去的是一個擁有有效角度的光束，是一個面光束，相比點光束，在測量運動物體時，更容易獲得有效反射光。
FOV (視場角) 錐體的有效區(qū)域
在ST 官網(wǎng)上提供了代碼庫(API) 及手冊，代碼庫(API) 封包，數(shù)字輸出，這些都是開放的，設計者很容易上手。以VL53L0CXV0DH/1 為例，需求MCU 資源< 15K。
例: VL53L0CXV0DH/1手冊第19?（error code)
光學蓋片(cover glass)對攝像頭的保護和成像效果也有著不可或缺的作用，ST提供了光學蓋片的選用與組立建議，客戶可根據(jù)建議來選擇；同時也推薦了特定第三方的濾光片標品，方便客戶直接上手。
光學蓋片(cover glass)的選用與組立
下一代Flightsense什么樣？
5年來，ST在ToF領域不斷探索，據(jù)張程怡先生透露，ST將在2020年推出下一款的Flightsense產(chǎn)品，測距仍然會在3~4m之間，但是會在光學層面加以強化，在面光的有效范圍之內(nèi)做切割，目前的相機可以做到人臉對準，加入該技術之后可以做到對準五官，在景深上會更加精準。
隨著3D識別的興起，結(jié)構(gòu)光和ToF被越來越多地提及，并似乎被放到了兩個陣營里面，張程怡先生認為，結(jié)構(gòu)光和ToF不是對應的，在成像上，結(jié)構(gòu)光+ToF才與多攝像頭+ToF是兩個陣營，這樣也不難理解為什么ST要一直在ToF領域深耕了，畢竟ToF也是適應未來發(fā)展的關鍵技術之一，堅持做到極致也不失為一種極佳的策略。
針對駕駛員監(jiān)測的影像傳感器
如果說Flightsense系列主要針對的是消費應用，那ST的Vx5661和Vx5761影像傳感器則主要是針對車載駕駛員監(jiān)測。
這兩款先進的圖像傳感器同時具備高動態(tài)范圍(High-Dynamic Range,簡稱HDR)和全局快門，可以控制攝像機補光燈拍攝場景影像，避免太陽光、路燈等無法預測的外界因素影響畫質(zhì)，強化汽車系統(tǒng)對駕乘人員的監(jiān)測能力。其使用波長接近940nm的近紅外光源，補光時靈敏度更高，在車載領域可以監(jiān)測駕駛員的眨眼，持續(xù)關注眼皮的閉合，評估駕駛員注意力。
新傳感器嵌入了意法半導體的汽車全局快門技術，即使在高動態(tài)范圍模式下也能大大降低補光功耗。
HDR傳感器表現(xiàn)
獨特的性能使得ST的影像傳感器特別適合在運動場景中使用，如：運動照相機、農(nóng)耕車等領域。
據(jù)了解，ST將在2020年推出可以感測環(huán)境光色譜的影像傳感器，進一步拓展應用領域，在手機的后置攝像頭中，可以通過感測環(huán)境光色譜，對屏幕的顯像亮度進行更精準的調(diào)整，而目前的屏幕自動調(diào)光只是識別光的亮度，還做不到識別光的成分。
ST展出多光譜相機的農(nóng)業(yè)應用