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留意科技發展的朋友都不會對ToF感到陌生。我們熟悉ToF（Time of Flight，飛行時間）技術，主要是因為它普遍用于手機拍照的測距對焦。隨著技術的發展，ToF的能力越來越強，其應用范圍也越來越廣泛。近日，意法半導體（STMicroelectronics，簡稱ST）大中華及南亞區影像事業部技術市場經理張程怡先生向我們介紹了ST最新ToF產品技術，以及其優勢、應用示例和應用前景。 起初，與ToF傳感器功能相似的技術是接近傳感器，它是靠投射紅外光并測量目標反射回來的光強度來大致判斷被測目標的遠近。顯然這種測距方式并不精確，會受到目標尺寸、顏色和反射率等因素的影響。ToF則不然。它的激光器發射光子，傳感器接收返回的光子，按光子的飛行時間來計算被測目標的距離，所以十分精確可靠。 張先生介紹說，ST是全球第一大ToF傳感器供應商，目前已有200余款手機采用了ST的飛行時間技術，而且市場在售的數百款非無線終端產品也采用了ST的飛行時間傳感器。截至2019年，ST售出了45,000多評估套件，ToF傳感器出貨量超過10億。ST的FlightSense傳感器集成了單片ToF芯片、SPAD陣列、RAM/ROM和性能強大的Class1（護眼）VCSEL驅動器，執行標準標準高于競爭品牌。 除了傳統的小尺寸、低功耗特性外，ST的FlightSense傳感器最新功能包括超長距離測量、多目標檢測和動態污跡校正。測量距離的延長可擴大目標檢測區域。按測量距離，FlightSense家族包含下圖所示各種型號。 
FlightSense家族包括以下幾款典型產品： VL53L3CX是極小極微型的高性能接近檢測傳感器，兼具近距離線性度和測距性能，測距能力最遠可達 5米。基于ST直方圖專利算法，VL53L3CX可實現多目標距離測量。它還具備自動濾波蓋片指紋手油干擾功能。 VL53L1CB是集成濾光片的ToF傳感器，支持遠距離測距，可以定義FoV（視場角）。直方圖模式下測距能量可達8米，簡易模式下可達4米。它具備多目標距離測量、濾波蓋片指紋手油干擾和更佳抗環境光干擾能力。 VL53L5CX是最新推出的中遠距離測距ToF傳感器，支持多目標測距和FoV視場角設置。它最多可提供每秒15幀的64區測距，或每秒60幀的4x4/16區測距輸出，最大FOV可達61 度，提供 I2C和SPI bus通信接口。VL53L5大幅度提升了關鍵性能，在自動對焦、無接觸按鍵、使用者到位檢驗、手勢及其他創新應用方面帶來更佳體驗與機會。 先進的ToF傳感器應用領域十分廣泛。例如，現在市場上已經出現能夠自動對焦、自動校正投影形狀（梯形校正）的投影儀，其中就有測距ToF傳感器的功勞：多點測距功能讓投影儀能夠自動修正畸變圖像。此外，手勢控制、護眼（有人接近時快速調低光強度）等功能都離不開ToF傳感器的作用。 ToF傳感器在工業領域也得到了廣泛應用，包括工業機器人、傳送帶、工廠管理和智能倉儲等應用。容量管理是一個典型的案例。如下圖所示，無論是卡車、集裝箱、倉庫還是垃圾桶，ToF傳感器都能夠幫助實時檢測容器的使用情況，以提高各類設施的使用率。
意法半導體大中華及南亞區影像事業部技術市場經理林國志先生介紹說，ST的ToF技術還在不斷發展，一些功能還會得到加強。例如，ST的第一個3D ToF產品VL53L5目前可以提供了8×8或64區測距能力，一些簡單的3D應用可以使用VL53L5。ST正在研發更高解析度的ToF產品，已經出有樣片，預計在明年或后年的這個時間點正式推出。他說，ST希望等市場上有更加完備的應用或軟件時再推出這種高解析度的3D ToF產品，屆時ToF可以用于更加復雜的應用場合。 |
