超越自己 ST在ToF和影像传感器持续发力
2019-03-26
作者:王洁
来源:电子技术应用
随着全面屏手机的爆发,智能手机对屏占比的要求越来越高,传统的HOME键逐渐转被屏下指纹和人脸识别技术所取代。从苹果2017年率先推出基于3D结构光技术的iPhone X开始,目前不少的手机厂商已经陆续推出了支持3D人脸识别的旗舰机型。
而人脸识别技术中以3D结构光和ToF为两个大热,并且相比3D结构光技术,ToF因受光照影响相对小、使用距离相对远,越来越受到手机OEM厂家的青睐,在后摄中的优势则更为突出。
在近期举办的上海慕尼黑电子展上,在激光测距和摄像头方面具备领先优势的开云棋牌官网在线客服供应商意法开云棋牌官网在线客服(STMicroelectronics,简称ST)展示了其ToF测距芯片和照相感应器应用中的众多亮点产品。展会期间,kaiyun官方注册记者采访到了意法开云棋牌官网在线客服影像产品部技术市场经理张程怡先生,针对ST影像部分的两大块产品以及ToF技术的发展进行了深入的沟通和讨论。
意法开云棋牌官网在线客服影像产品部技术市场经理 张程怡先生
三大系列Flightsense,适应各类消费应用需求
ToF可不是近两年才有的技术,ST在ToF领域深耕5年,目前已经推出了针对短、中、长距离(30cm、1.5m、3m)的三个版本的ToF测距传感器,称为Flightsense系列,出货量超过3.5亿颗,年均增长率300%,在手机后摄的激光对焦应用中几乎占领全部的市场份额。第三代的VL53L1X实际最大测距可以到4m。
Flightsense产品路线图
除了在手机摄像头领域拥有绝对优势,ST的Flightsense还在更多的需要测距的消费电子领域有广泛应用。应用于平板电脑中,一旦FlightSense器件检测到人体离屏幕太近,屏幕就将自动熄灭;应用于扫地机器人中,可以实现沿边功能,使得它与墙体始终保持一定的距离沿墙直行;应用于室内跟拍无人机,实现定高,使无人机稳定地悬停、迅速地跟拍,并防撞;应用在卫浴中,可以实现手势开关;还可以用在冰箱外部显示屏中,接近即自动点亮显示屏等,只要是用到测距的领域,Flightsense都可以发挥其特长。
ToF近两年广受关注,可以做ToF传感器的不止ST一家,而ST在ToF领域拥有充足的积淀并持续发力,有着其独特的竞争优势。张程怡先生介绍:“ST的Flightsense优势在于:尺寸小、符合⼀级安规、数字输出、发射接收集成于一体、准度高(抗温度变化、各类室内光源、目标物颜色干扰)。并且ST的三大系列产品针对不同测距需求,可以方便客户选择更适合其应用中各类测距需求的产品。”
在抗干扰方面,由于Flightsense发出的是940nm的红外光,是一种不可见光,在生活场景中相同波段的光源含量少,干扰源少;加之ST在接收和计算能力拥有很强的性能,因此可以实现高准确度的测距。
ST FlightSense 三个D-IN关键
ToF的基本原理是一发一收,计算光束发送和接收的时间差,进而获得距离。根据张程怡先生的介绍,Flightsense的测距,其打出去的是一个拥有有效角度的光束,是一个面光束,相比点光束,在测量运动物体时,更容易获得有效反射光。
FOV (视场角) 锥体的有效区域
在ST 官网上提供了代码库(API) 及手册,代码库(API) 封包,数字输出,这些都是开放的,设计者很容易上手。以VL53L0CXV0DH/1 为例,需求MCU 资源< 15K。
例: VL53L0CXV0DH/1手册第19⻚(error code)
光学盖片(cover glass)对摄像头的保护和成像效果也有着不可或缺的作用,ST提供了光学盖片的选用与组立建议,客户可根据建议来选择;同时也推荐了特定第三方的滤光片标品,方便客户直接上手。
光学盖片(cover glass)的选用与组立
下一代Flightsense什么样?
5年来,ST在ToF领域不断探索,据张程怡先生透露,ST将在2020年推出下一款的Flightsense产品,测距仍然会在3~4m之间,但是会在光学层面加以强化,在面光的有效范围之内做切割,目前的相机可以做到人脸对准,加入该技术之后可以做到对准五官,在景深上会更加精准。
随着3D识别的兴起,结构光和ToF被越来越多地提及,并似乎被放到了两个阵营里面,张程怡先生认为,结构光和ToF不是对应的,在成像上,结构光+ToF才与多摄像头+ToF是两个阵营,这样也不难理解为什么ST要一直在ToF领域深耕了,毕竟ToF也是适应未来发展的关键技术之一,坚持做到极致也不失为一种极佳的策略。
针对驾驶员监测的影像传感器
如果说Flightsense系列主要针对的是消费应用,那ST的Vx5661和Vx5761影像传感器则主要是针对车载驾驶员监测。
这两款先进的图像传感器同时具备高动态范围(High-Dynamic Range,简称HDR)和全局快门,可以控制摄像机补光灯拍摄场景影像,避免太阳光、路灯等无法预测的外界因素影响画质,强化汽车系统对驾乘人员的监测能力。其使用波长接近940nm的近红外光源,补光时灵敏度更高,在车载领域可以监测驾驶员的眨眼,持续关注眼皮的闭合,评估驾驶员注意力。
新传感器嵌入了意法开云棋牌官网在线客服的汽车全局快门技术,即使在高动态范围模式下也能大大降低补光功耗。
HDR传感器表现
独特的性能使得ST的影像传感器特别适合在运动场景中使用,如:运动照相机、农耕车等领域。
据了解,ST将在2020年推出可以感测环境光色谱的影像传感器,进一步拓展应用领域,在手机的后置摄像头中,可以通过感测环境光色谱,对屏幕的显像亮度进行更精准的调整,而目前的屏幕自动调光只是识别光的亮度,还做不到识别光的成分。
ST展出多光谱相机的农业应用