意法半導(dǎo)體，飛行時(shí)間（TOF）測(cè)距傳感器要做到最小有何秘訣

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物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)之后，在世界范圍內(nèi)興起的又一次信息技術(shù)革命。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)硬件市場(chǎng)的爆發(fā)，業(yè)界普遍認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)是創(chuàng)建未來無限可能的重要構(gòu)建。而作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)先驅(qū)的意法半導(dǎo)體，正使用其技術(shù)幫助越來越多的物品實(shí)現(xiàn)智能化。

在剛剛結(jié)束的上海世界移動(dòng)大會(huì)（MWCS16）上，意法半導(dǎo)體展出了其 MEMS 領(lǐng)域包括運(yùn)動(dòng)、觸摸、環(huán)境和飛行時(shí)間（Time of Flight）測(cè)距等各類傳感器的產(chǎn)品，涉及消費(fèi)電子、汽車和工業(yè)、VR/AR 等應(yīng)用。

在意法半導(dǎo)體展臺(tái)上，我們有幸采訪了意法半導(dǎo)體影像產(chǎn)品部技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理 ---- 張程怡先生，并對(duì)其展示的世界上最小的飛行時(shí)間（TOF）測(cè)距傳感器 --VL53L0X ，進(jìn)行了詳細(xì)的了解。

（意法半導(dǎo)體 2016MWC 上海展臺(tái)）

（意法半導(dǎo)體影像產(chǎn)品部技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理 ---- 張程怡先生）

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據(jù)張程怡介紹，第二代的 VL53L0X 是目前市場(chǎng)上最小的飛行時(shí)間（TOF）傳感器。它完全集成并嵌入一個(gè)符合人體安全的激光傳感器，擁有先進(jìn)的濾波器和超級(jí)快光子探測(cè)陣列，并且能夠通過快速、準(zhǔn)確、可靠的解決方案進(jìn)行更長(zhǎng)距離的測(cè)量。

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（目前市場(chǎng)上最小的飛行時(shí)間（TOF）傳感器 ---VL530X）

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同第一代產(chǎn)品“VL6180X”相比，VL53L0X 將 ToF 測(cè)距長(zhǎng)度擴(kuò)至最長(zhǎng)兩米，精確度在±3%范圍內(nèi)。而且測(cè)量速度較上一代產(chǎn)品更快，測(cè)距時(shí)間不足 30ms。VL53L0X 能效也更高，正常工作模式下功耗僅 20mW，待機(jī)功耗只有 5μA。此外內(nèi)部激光器發(fā)射的不可見光波長(zhǎng)由 850nm 增加到 940nm，消除了與其它紅外接近檢測(cè)傳感器發(fā)射紅光分散人們注意力的問題，同時(shí)大大增強(qiáng)了對(duì)外部光源的抗干擾性能。

（第一代和第二代的比較）

兩個(gè)“世界第一”

4.4 x 2.4 x 1mm 的外觀尺寸使 VL53L0X 成為世界上最小的 ToF(Time-of-Flight，飛行時(shí)間)模塊，較第 1 代產(chǎn)品 4.8mm×2.8mm×1.0mm 的尺寸，實(shí)現(xiàn)了小型化,可利用回流焊接（1 次）安裝。

同時(shí)還是首款集成 940 納米 VCSEL （Vertical Cavity Surface-Emitting Laser，垂直腔面發(fā)射激光器）光源、SPAD（Single-Photon Avalanche Diode，單光子雪崩二極管）光子檢測(cè)器和先進(jìn)微控制器(管理整個(gè)測(cè)距功能)的測(cè)距傳感器。

(VL53LX 結(jié)構(gòu)框圖)

此外根據(jù)張程怡介紹，同其它類似對(duì)焦形式相比，比如電感式，紅外，超聲波等相比 VL53L0X 的距離和精度都遙遙領(lǐng)先。

特別強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)是，VL53L0X 的感應(yīng)光芯片是意法半導(dǎo)體自己開發(fā)和自己生產(chǎn)的。

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應(yīng)用領(lǐng)域

由于是首款應(yīng)用 940 納米發(fā)射光的模塊，配合先進(jìn)的紅外濾波器，VL53L0X 具有業(yè)內(nèi)最好的環(huán)境光抗干擾性能，將環(huán)境光的影響降至最低。此外 VL53L0X 整合了 Flight Sense TM 近距離感測(cè)器，提供基本的手勢(shì)識(shí)別功能，從而拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域。

VL53L0X 的感測(cè)能力可以支持各種功能，包括各種創(chuàng)新用戶界面的手勢(shì)感測(cè)或接近檢測(cè)；掃地機(jī)器人,?服務(wù)性機(jī)器人的障礙物探測(cè)與防撞系統(tǒng)；衛(wèi)浴產(chǎn)品自動(dòng)感應(yīng)動(dòng)作表現(xiàn)的提升，例如：水龍頭、皂液器、干手機(jī)和沖洗器；其它目標(biāo)應(yīng)用包括?家電感應(yīng)面版,?筆記本電腦的用戶存在檢測(cè)或電源開關(guān)監(jiān)控器、以及無人機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)產(chǎn)品的其他應(yīng)用發(fā)展等。

值得一提的是在智能手機(jī)的應(yīng)用中，由于 VL53L0X 還可以不到 30ms 的短時(shí)間測(cè)量最遠(yuǎn)到 2 米的對(duì)象物。因此在過去的技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的低照度和低對(duì)比度情況下，使用新產(chǎn)品能輔助攝像頭系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更快更準(zhǔn)的自動(dòng)對(duì)焦，即便在視頻模式和連拍模式下都可以展現(xiàn)快速準(zhǔn)確自動(dòng)對(duì)焦的優(yōu)勢(shì)。因此 LG、HTC、華為等國際知名的手機(jī)品牌都應(yīng)用到其旗艦機(jī)型手機(jī)中。

此外張程怡表示，已經(jīng)有越來越多的手機(jī)廠商都開始使用 VL53L0X，第一代的 VL6180X 被應(yīng)用到幾十種機(jī)型中，VL53L0X 一定會(huì)有更多的手機(jī)廠商使用。

（應(yīng)用 VL53L0X 的旗艦機(jī)）

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未來
在談及到意法半導(dǎo)體影像產(chǎn)品部門未來的發(fā)展方向時(shí)，張程怡介紹到意法半導(dǎo)體影像部門會(huì)有兩條線，一條是傳統(tǒng)的照相感應(yīng)器，尤其側(cè)重在車用的市場(chǎng)。另外一條就是利用照相技術(shù)做的光學(xué)測(cè)距，因?yàn)闇y(cè)距感應(yīng)光的芯片是意法半導(dǎo)體自己開發(fā)和生產(chǎn)的，并有獨(dú)特的算法技術(shù) 。

對(duì)于未來技術(shù)的發(fā)展張程怡先生表示會(huì)關(guān)注于三個(gè)方面。第一個(gè)是專注“深度研究”同時(shí)和不同領(lǐng)域更加密切的合作，更加智能化體驗(yàn)等等，這是未來的一個(gè)重點(diǎn)方向。第二個(gè)是機(jī)器視覺，比如建構(gòu)圖像建模。??第三個(gè)是在產(chǎn)品精度、有效距離、手勢(shì)方面深耕，增加這三個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。

最后說到意法半導(dǎo)體影像產(chǎn)品部門在智能化話進(jìn)程中的愿景時(shí) 這個(gè)來自中國臺(tái)灣技術(shù)出身的經(jīng)理人露出了期許的目光 說道：“能‘改變?nèi)祟惖纳罘绞?，使大家的生活更加便捷’我們就很高興了， 我們期待意法半導(dǎo)體影像部門未來帶給我們更多的驚喜?！?/p>

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