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智能手机呈三大主流趋势,看ToF技术如何“大展身手”

2019-04-23 15:30
来源: 与非网

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。

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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