ToF技术开启各种新应用的可能性
ToF技术开启各种新应用的可能性
飞行时间（Time of Flight, ToF）是一种测量被摄物体的距离，以产生深度信息的技术，目前已经被应用到消费类、个人计算器和工业市场，极具市场发展潜力。本文将为您介绍ToF技术的特性与来自意法半导体（STMicroelectronics）的解决方案，提供您对开发相关应用产品的参考。
ToF技术应用市场日趋广泛
ToF技术是通过传感器发出经调制的红外光线，遇物体后反射，传感器接收到返回的光线，通过计算光线发射和反射时间差或相位差，来换算被拍摄物体的距离，以产生深度信息，如果再结合传统的相机拍摄，就能将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的方式呈现出来。
通过ToF技术，可以检测到传感器与被摄物体之间的距离与深度信息，因此可以应用于像是AR/VR体验、人体感测、人脸辨识、手势感测、倒车雷达、汽车环景检测、机器视觉等应用领域，市场应用日趋广泛。
高度集成实现最佳测距性能
意法半导体在成像和光学传感解决方案领域已经拥有20年以上的创新成果，向市场提供多种的产品和服务，并于近日推出了基于FlightSense™ ToF技术的新一代高性能邻近和测距传感器。目前意法半导体已经推出4代产品，并与50多家OEM厂商合作，已有超过42,000个开发工具包，ToF产品的出货量已超过10亿个。
FlightSense ToF是一种激光发射器模块，可将光线或光子射出并到达目标，然后反射回到ToF解决方案的另一个开口，即传感器或接收器。其应用原理相当简单，只要计算速度乘以光线的来回传播时间，便可以获得距离，并与对象的颜色、大小或反射率无关，就算是对黑色、白色或其他颜色的对象进行测距时，都可获得相同的测距精度。FlightSense ToF模块发射器具有高性能的距离测量、轻松快捷的集成能力、低功耗、超长距离测量、多目标检测、动态污迹校正等特性。
未来采用非触摸式的应用需求将会越来越多，像是在电梯、医院中使用，可以避免接触造成的传染，使用于智能家居也会让生活更为便利。意法半导体的FlightSense系列产品可广泛应用于消费类、个人计算器和工业市场，采用独特的垂直集成制造模式，可确保一流的服务水平、质量、客户支持和性能。
不受目标反射率、材料和颜色的影响
FlightSense ToF模块发射器包括多个产品线，其中的VL53L3CX是意法半导体的最新ToF产品之一，嵌入了意法半导体的第三代FlightSense专利技术，它结合了高性能的邻近和测距传感器，多目标距离测量和自动污迹校正。微型可回流焊封装集成了单光子雪崩二极管（Single Photon Avalanche Diode, SPAD）阵列和物理红外滤光片，可在各种环境照明条件下实现最佳的测距性能，并具有各种盖玻片窗。
VL53L3CXV0DH/1
VL53L3CX结合了高性能邻近传感器的优势，出色的短距离线性度以及高达3 m的测距能力，凭借获得专利的算法和巧妙的模块构造，VL53L3CX还能够通过深度辨识来检测视场（Field-of View, FoV）内的不同对象。意法半导体的直方图算法允许覆盖玻璃的串扰抗扰度超过80 cm，并具有动态污迹补偿功能，采用小型封装，易于集成，在单个模块中将激光发射器、SPAD接收阵列和微控制器组合在可回流焊封装中，并可以隐藏在各种覆盖材料和颜色的后面，便于采用具创意的工业设计，不同于传统红外邻近传感器，VL53L53CX不会受到目标反射率、材料和颜色的影响。
另一款新推出的VL53L1CB则是基于意法半导体专利FlightSense技术的新型ToF传感器，传感器能够检测到目标颜色或材料的最大距离为8m。意法半导体的直方图算法允许检测FoV内的不同目标，该算法还具有抗干扰能力，可以允许超过80 cm的覆盖玻璃串扰。采用的SPAD阵列区域选择，可允许进行高级的多区域扫描。VL53L1CB还具有15°至27°的可编程FoV，具体取决于SPAD阵列区域选择的大小。
多区域读取开启应用可能性
近日，意法半导体推出了VL53L5 ToF激光测距传感器，这是世界上第一个多合一、多区域、直接飞行时间（Direct Time-of-Flight, DToF）模块，它采用微型可回流焊封装，集成了SPAD阵列、物理红外滤光片和衍射光学组件（Diffractive Optical Elements, DOE），以各种盖玻片材料在各种环境照明条件下实现最佳的测距性能。
VL53L5CX采用了第四代的FlightSense技术，这款产品最多可以支持提供每秒15帧的64区测距，具有非常强大的8X8/64区域读取输出，最大FOV达到了61°，可以识别多个物体的距离。以往的FlightSense产品都是单区的，VL53L5CX则是一款全新的多区检测ToF产品。单区可能着重的应用是单动作的开关，但是多区就提供了更多的可能，例如，手势应用涉及非常复杂的运动，因此它不仅是单个区域读取的应用。此外，更广泛的FoV可允许打开和关闭显示的范围，也为应用开启了许多新的可能性。
作为第四代产品，VL53L5CX从制程设计就有所升级，前代产品都是65或90mn的工艺，而VL53L5CX采用的是40nm的工艺，制程缩小意味着同样面积上可以整合更多的二极管和电路，这样才能迎合多区检测的需求，因为多区检测需要同时间输出更多光子，因为如果你用到64点，就要同时输出64点的信息，这时候需要用到一些转换器或MCU的计算，也就是单芯片的计算都必须要放在一个传感器上。
结语
意法半导体率先将ToF技术从研究实验室过渡到了完全工业化的市场，并推出多样领先的产品系列，搭配更具竞争力的产品和服务，应用于更多的细分市场，将能扩大产品的应用面与商机，想要开拓ToF应用的蓝海市场，现在正是时候！
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