張程怡介紹FlightSense™ 飛行時間傳感技術(shù)

 

日前，意法半導(dǎo)體在北京舉辦FlightSense™ ToF（Time-of-Flight，飛行時間）技術(shù)媒體溝通會，公司影像產(chǎn)品部技術(shù)市場經(jīng)理張程怡先生和影像業(yè)務(wù)部應(yīng)用及技術(shù)經(jīng)理李詠先生介紹了FlightSense™ 飛行時間傳感技術(shù)，并與記者進行了深入的交流與探討。

 

影像解決方案領(lǐng)先業(yè)界

張程怡首先介紹了意法半導(dǎo)體專注四大終端市場的六大產(chǎn)品支柱：專用車規(guī)芯片、分立和功率晶體管和模擬芯片、工業(yè)級芯片功率轉(zhuǎn)換器芯片、MEMS和專用影像傳感器、數(shù)字ASIC，以及通用微控制器/安全微控制器/EEPROM。這些產(chǎn)品采用互補性產(chǎn)品組合與研發(fā)制造協(xié)同的模式運作。他的部門專攻影像傳感器，專門研發(fā)FlightSense 傳感技術(shù)、產(chǎn)品及應(yīng)用。

談到影像事業(yè)部的戰(zhàn)略，他表示，這個部門主要是提供差異化智能光傳感和光源解決方案，一塊是專有技術(shù)：包括先進像素技術(shù)和硅制造工藝、光學(xué)封裝/模塊與影像系統(tǒng)專長；另一塊是差異化方案：即飛行時間與專用影像傳感器，包括接近檢測（測距）、手勢識別（深度圖）、差分像素/可見光與紅外光高動態(tài)范圍與防閃爍成像、全局快門與卷簾快門。意法半導(dǎo)體所看好并為之提供針對性解決方案的快速增長應(yīng)用包括：拍照自動對焦與攝像輔助對焦、3D傳感器、HDR與防閃爍圖像處理器、LiDAR激光雷達。

意法半導(dǎo)體影像解決方案

 

他強調(diào)，保證上述戰(zhàn)略順利實施的基礎(chǔ)是意法半導(dǎo)體的影像產(chǎn)品制造廠布局，包括分布于法國、中國、新加坡和菲律賓的前工序制造廠和后工序制造廠。

 

飛行時間一馬當(dāng)先

張程怡說，用光速測距非常快速且經(jīng)濟劃算，1厘米距離的往返時間僅為67皮秒。意法半導(dǎo)體專有的FlightSense™ 測距技術(shù)使用940nm完全不可見光光源實現(xiàn)，可以實現(xiàn)實距測量，快速而低功耗。

FlightSense™ 原理

 

意法半導(dǎo)體是飛行時間技術(shù)的先驅(qū)和先鋒，也是飛行時間傳感器全球第一大供應(yīng)商。5年來，公司已推出四代多合一ToF解決方案，有50余家OEM客戶，150余款手機采用了其飛行時間技術(shù)，在手機以外的其它領(lǐng)域也有大量的應(yīng)用。意法半導(dǎo)體全盤掌控著相關(guān)供應(yīng)鏈，其評估套件銷量超過35,000套，ToF出貨量已達10億。

值得一提的是，第4代FlightSense™VL53L5的問世并沒有宣告其前幾代產(chǎn)品在市場上銷聲匿跡，而是幾代產(chǎn)品形成了完備的FlightSense™ 產(chǎn)品組合，分別針對不同市場應(yīng)用，一直走俏。

 

FlightSense™ 產(chǎn)品組合

 

VL53L1優(yōu)勢盡顯

意法半導(dǎo)體FlightSense™具有很多優(yōu)勢，包括小尺寸；采用數(shù)字輸出非模擬值；符合一級安規(guī)；發(fā)射器和接收陣列完美集成在一起；高精度（抗溫度變化、各類室內(nèi)光源、目標(biāo)物顏色干擾），無論目標(biāo)顏色和反射率如何，都可以進行距離測量，抗干擾能力更強。

據(jù)張程怡介紹，FlightSense™ 模塊是多合一（光源和傳感器）飛行時間系統(tǒng)，是尺寸/性能/成本均衡的測距傳感器。其光學(xué)組件集成了紅外濾光片，還集成了單片ToF SoC、SPAD陣列、RAM/ROM和完全符合Class 1安全標(biāo)準(zhǔn)、性能強大的VCSEL驅(qū)動器。該模塊在技術(shù)先進的意法半導(dǎo)體深圳封測廠組裝。

 

VL53L1X模塊

 

以VL53L1X為例，它采用微型回流焊封裝，集成了SPAD接收陣列、940nm不可見1類激光發(fā)射器、物理紅外濾光片和光學(xué)器件，在各種環(huán)境照明條件（帶各種蓋片選項）下實現(xiàn)較佳的測距性能。

與傳統(tǒng)的IR傳感器不同，VL53L1X使用ST較新一代ToF技術(shù)，可測量在任何目標(biāo)顏色和反射率時的絕對距離。它還能調(diào)整接收陣列上興趣區(qū)域（ROI）的大小來縮小傳感器的視場角FoV。

 

FlightSense™ 幫你巧用光線

張程怡表示，FlightSense™ 的工業(yè)用例與應(yīng)用不勝枚舉，其主要功能包括：測距、接近檢測、存在檢測、環(huán)境光檢測、反射率檢測、多區(qū)域檢測、3D檢測；典型用例包括：天花板檢測、內(nèi)容分析、防跌落檢測、手勢控制、免提操作、燈光控制、負荷管理、物體檢測、避障、乘員檢測、車位檢測、人數(shù)統(tǒng)計、省電、SLAM檢測、非接觸式操作、用戶檢測、音量控制、沿墻運動；而主要市場與應(yīng)用有：門禁、增強現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實、自動取款機、條形碼閱讀器、智能垃圾桶、智能建筑、清潔機器人、輸送帶、智能農(nóng)業(yè)、家用機器人、室內(nèi)無人機、智能燈、燈光、智能鎖、醫(yī)用器材、智能梳妝鏡、公共停車場、寵物健身機器人、衛(wèi)浴用品、服務(wù)機器人、智能貨架、運輸、自動售貨機、倉庫、可穿戴設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)、白色家電，涵蓋的范圍非常廣泛。

他還列舉了一些已經(jīng)開發(fā)出來的FlightSense™ 用例。一類是專注機器人和機器人相關(guān)的應(yīng)用，它支持在一個機器人中安裝多個傳感器，集成過程非常容易，以低功耗實現(xiàn)障礙物檢測、沿邊與防跌落，還可多顆芯片串聯(lián)使用。

 

機器人應(yīng)用

 

另一類是用例是專注用戶存在檢測應(yīng)用，型號齊全的FlightSense™ 測距傳感器具有尺寸及低功耗優(yōu)勢，測距長度從近距離到4米，可實現(xiàn)精準(zhǔn)測距，為使用者提供即時距離檢測。

 

即時距離檢測

 

第三類用例是存在檢測，獲獎的創(chuàng)新技術(shù)FlightSense™ 可以帶來新的用戶體驗，低功耗實時檢測用戶是否存在，例如一個房間進出了多少人；利用小封裝集成在專業(yè)級別的筆記本電腦中，分辨人類與物體，支持隱私模式和手勢控制，當(dāng)用戶離開時自動待機/自動喚醒。

 

實時檢測用戶是否存在

 

第四類用例是接近檢測，FlightSense™ 不僅適用于多種觸屏蓋板材料，而且測距精度不受物體的顏色、表面、材質(zhì)的影響。性能測試證明，它適用于具有挑戰(zhàn)性的工業(yè)設(shè)計，175 μW/1 Hz的較低功耗更適合電池供電的高性能應(yīng)用。

 

更適合電池供電的高性能應(yīng)用

 

FlightSense™ 豈止用于人類，它還可以為任何寵物品種帶來福音。用它開發(fā)的貓狗玩具加上具有挑戰(zhàn)性的工業(yè)設(shè)計，可以充分調(diào)動寵物活潑好動的天性。

 

寵物喂食設(shè)計

 

張程怡還演示了一款采用FlightSense™ 的微型投影儀，以往的產(chǎn)品需要手工對焦，這款產(chǎn)品不管將畫面投射到屋頂或墻面，都可以立即自動對焦，畫面非常清晰.

自動對焦的微型投影儀

 

利用VL53L5 EwokMZ 61°的視場角實現(xiàn)分區(qū)域?qū)�焦，多區(qū)域檢測，捕捉多區(qū)域和多對象。這一功能將有助于電子產(chǎn)品的設(shè)計人員開發(fā)出與眾不同的各種創(chuàng)新產(chǎn)品。

 

李詠演示多區(qū)域檢測，捕捉多對象

 

為了支持FlightSense™ 傳感器的創(chuàng)新，意法半導(dǎo)體提供一整套的生態(tài)系統(tǒng)工具，并且不斷擴大這一生態(tài)系統(tǒng)所支持的影像產(chǎn)品和視覺技術(shù)。整合FlightSense傳感器的意法半導(dǎo)體的STM32軟硬套件，加上開發(fā)工具提供的擴展板和樣片，以及第三方提供IP的模塊，以及全局快門參考設(shè)計開發(fā)支持等，為客戶提供了全方位的支持。

 

生態(tài)系統(tǒng)與工具

 

張程怡較后總結(jié)道，意法半導(dǎo)體是全球第一大高集成度飛行時間（ToF）模塊廠商，FlightSense™ 技術(shù)利用飛行時間ToF原理，提供高精度的絕對距離測量數(shù)據(jù)。意法半導(dǎo)體正在用智能光傳感與FlightSense™ 幫助客戶巧用光線，實現(xiàn)各種各樣與檢測有關(guān)的智能應(yīng)用。

 

智能檢測應(yīng)用五花八門

 

他深信，FlightSense™ 絕對距離測量技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，各類市場需求持續(xù)成長；FlightSense™ 出貨實績繼續(xù)領(lǐng)先，未來產(chǎn)品更具成長力度。

 

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