ToF传感器中国造！这家武汉公司不简单

　　ToF是英文Time of Flight简称，翻译过来就是＂飞行的时间＂，那么它是干嘛的了？
　　一个小提示，我们使用的普通摄像头一般是2D平面成像，如果增加了深度信息，就可以达到3D成像效果;
　　3D成像三种技术区别
　　目前获取3D成像信息的方式主要有三种，结构光技术、双目测距技术，ToF技术。一、ToF与结构光
　　3D成像信息的三种主流方式
　　1、ToF基本工作原理:
　　ToF的基本原理，由采用红外光源发射高频光脉冲持续向前主动发射，当遇到物体后，这些红外或者激光的反射光就会被摄像头拍摄记录。
　　通过摄像头记录了这些发射光到达接收器的时间，由于光速和光波长已知，理论上便能快速计算出光源与物体的距离，如此就得到一个立体的3D模型的成像技术，这也是目前为止最快捕获3D信息的方法之一。
　　这里双目技术是利用双摄像头拍摄物体，再通过三角形原理计算物体距离，这个基本被淘汰了。就不多说了。
　　2、结构光技术：
　　采用结构光技术的手机
　　结构光（(Structured Light)技术，投射结构光点到物体表面后，再由摄像头采集，根据物体造成的光信号的变化来计算物体的位置和深度等信息，进而得到3D模型数据。
　　PrimeSense技术3D感知图示
　　2013年，苹果公司花了3.6亿美元收购了以色列的初创公司PrimeSense，这家公司曾在2010年为微软的Kinect传感系统制造3D摄像头传感器芯片，主要用于Xbox 360。
　　iPhone X和小米 8探索版的结构光
　　当iPhone X上市时， 它采用的3D 立体影像传感技术虽然被称为＂TrueDepth 相机＂，明眼人一看这就是结构光方案的典型例子。
　　在iPhone X显示屏上部的安装了点阵投射器（Dot projector），它采用的是高功率垂直共振腔面射型化合物半导体激光器。
　　这个红外光经由晶圆级光学（Wafer Level Optics）、绕射光学组件（Diffractive Optical Elements，DOE）等结构，产生大约 3 万个＂结构＂（Structured）光点，工作时这些红外光投射到被测物体上。
　　利用这些光点所形成的阵列反射回红外光相机（Infrared camera），计算出脸部不同位置的距离（深度），再将这些使用者脸部的深度资讯传送到手机内的处理器内，经由计算比对录入的脸部特征辨识是否为使用者本人。二、ToF和结构光的区别
　　两者区别
　　1、距离和精度：
　　结构光测量距离范围很短，一般0.2m至1.2m、由于摄像头的高精度，可达 1280x800，所以它可以用作人脸识别等等精度高的领域。
　　而ToF恰恰相反，它的波长比较长，可以适用于0.4m至5m的环境，加大发射功率，可以达到10m ，但是它精度比较低，（目前主要为 240*180，最高 640*480）的场景，如增强现实（AR）、体感等等领域。
　　2、效果与运用：
　　从效果来看，结构光技术成本高、功耗更小、技术成熟，适合静态场景。而ToF技术系统成本低、结构简单稳定、测量距离远、更适合室外场景，因此更适合动态场景。
　　所以，结构光技术主要用于前置解锁与支付认证，而TOF技术则将主攻后置用于AR应用。
　　目前，ToF技术正在逐步应用于消费电子当中，许多智能手机厂商选择在旗舰机中使用ToF摄像头, 如华为Mate 30 Pro、vivo NEX等十几款手机都使用了ToF技术。三、ToF传感器中国造
　　目前采用ToF技术的手机
　　目前，ToF传感器领域领先的现状如下，英飞凌与知名ToF厂商pmd合作研发ToF模组，而意法半导体（STM）已推出了三代ToF相关 产品，该公司一直为 苹果提供定制ToF距离传感器。目前市场上大半的TOF手机采用的是Sony的 TOF 方案。
　　这些公司基本垄断了ToF传感器领域，国内手机厂商只能购买它们的产品。
　　然而，2020年3月9日，来自中国武汉的聚芯微电子线上直接发布国内第一颗ToF传感器，其自主研发这颗背照式高分辨率ToF传感器SIF2X10系列产品，引发国内外业界的高度关注。
　　聚芯微电子是国内极少数掌握从像素设计、定制化工艺开发、混合信号电路设计到系统解决方案全体系技能的公司。
　　该产品打破了欧美厂商的垄断，可广泛应用于人工智能、人脸识别、自动驾驶、AR/VR、3D建模、动作捕捉、机器视觉等领域。
　　大家都知道，目前的ToF分辨率非常低，ToF主流的分辨率只有240x180，但是这次武汉聚芯微电子将其技术往前前进了一大步,其SIF2610 ToF传感器分辨率达到了VGA级（640×480）。
　　SIF2310应用
　　SIF2310采集图片
　　该公司创新性的成功在硅晶圆表面构建出一层特殊的感光结构，进而实现QE的大幅提升，相较于使用传统技术的ToF传感器，SIF2310在850nm/940nm红外波长的QE提升了至少3倍，并且，SIF2X10系列产品均采用了全球领先的背照式技术。
　　SIF2310架构图
　　在这小小的芯片上，集成了高像素阵列、用来调制红外光源的信号发生器、低噪声ADC、片上温度传感器、独立的逻辑控制单元、片上高速时钟和用于高速数据传输的MIPI接口。全局精度<1%@5m，最高可支持100MHz的调制频率及高达240fps的输出帧率。
　　其中，SIF2310集成了HVGA级（480x360）分辨率的像素阵列，SIF2610集成了VGA级（640×480）分辨率的像素阵列。配合红外光源，SIF2X10系列产品可以广泛应用于人脸识别、AR/VR、动作捕捉、3D建模、机器视觉、无人驾驶等领域。
　　2020年6月，聚芯微电子获得了B轮成功融资1.8亿元。其中1.2亿元由和利资本领投，源码资本跟投；6000万元由湖杉资本、将门创投及知名手机产业链基金联合投资。
　　可见，市场对ToF传感器的看好，未来会怎样？让我们拭目以待吧！