全球智能手機市場的增長放緩已是大勢所趨，從目前來看，只有刺激消費者的換機需求才能帶動整體的市場銷量，而下一個帶動換機需求的熱點到底會是什么呢？從近期各家手機廠商的動向不難發(fā)現(xiàn)，折疊手機無疑是最被看好的下一波帶動換機需求的“主角”。但值得注意的是，由于仍存在較多的技術(shù)瓶頸亟待克服，折疊手機暫時還無法獲得消費者的青睞。

展望 2019 年，ToF 儼然已經(jīng)成為手機廠商的“新寵兒”，華為、小米、OPPO、vivo 均已推出搭載 ToF 后置攝像頭的新手機，以ToF做為優(yōu)化自動對焦效果的主力，且獲得了不錯的市場反響，這也使得 ToF 深度傳感技術(shù)更加鋒芒畢露。

近年來，圖像傳感器的趨勢除了從電荷耦合器件（CCD）轉(zhuǎn)向互補金屬氧化物半導體（CMOS）之外，另一個趨勢就是從二維（2D）邁向三維（3D）。隨著 iPhone X 的問世，以及在汽車電子、機器人等應用市場的帶動下，3D 成像傳感市場也迎來了真正的爆發(fā)。后續(xù)手機廠商為帶動更多消費者的換機需求，紛紛將目光轉(zhuǎn)向 3D 成像傳感市場，并希望借此刺激消費者的購買欲望。提到 3D 成像技術(shù)，總免不了會提到三種主要方案：立體視覺如雙攝像頭或多攝像頭、結(jié)構(gòu)光、飛行時間（ToF）。

何為 ToF 技術(shù)？

接近傳感器門類眾多，包括紅外、超聲波等，但是意法半導體卻另辟蹊徑，主要采用FlightSense技術(shù)，通過計算發(fā)射和返回的激光光子時間差，即計算飛行時間（ToF）方案進行測距，實現(xiàn)了測量距離更遠、幀速率更高、功耗更低。

從基礎原理上來看，ToF是飛行時間（Time of Flight）技術(shù)的縮寫，即傳感器發(fā)出經(jīng)調(diào)制的近紅外光，遇物體后反射，傳感器通過計算光線發(fā)射和反射時間差或相位差，來換算被拍攝景物的距離，以產(chǎn)生深度信息。 實際上，ToF 技術(shù)除了應用在智能手機上之外，也已開始在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、 VR/AR手勢交互、汽車電子ADAS、安防監(jiān)控以及新零售等多個領域大顯身手，應用前景十分廣闊。工業(yè)級別ToF 應用技術(shù)測距規(guī)模彈性大，大多數(shù)情況下只需改變光源強度、光學視野以及發(fā)射器脈沖頻率即可完成，因此其在實際應用中的優(yōu)勢十分凸顯。

消費性電子級別的ToF 由于具有一級安規(guī)優(yōu)勢、體積小巧、響應速度快以及識別精度高等多重優(yōu)勢，使得其無論是在移動端還是車載等應用領域日漸成為 3D 視覺的首選技術(shù)方案。而提到 3D 成像技術(shù)，總免不了會提到結(jié)構(gòu)光結(jié)合ToF 以及雙攝像頭或多攝像頭結(jié)合ToF，將物體的三維輪廓以不同顏色代表不同距離的地形圖方式呈現(xiàn)出來。而這也為早已在 ToF 傳感方面潛心研究多年的意法半導體（ST）帶來了巨大的發(fā)展機遇。

ST在ToF領域大展身手

在近日于上海舉辦的 MWC 2019 上，作為 MEMS 技術(shù)和傳感器的全球領導者，意法半導體（ST）便展出了業(yè)內(nèi)最廣泛的 MEMS 和傳感器產(chǎn)品組合，其中包括公司推出的三代 ToF 傳感器，分別是VL6180X（第一代）、VL53L0X（第二代）、VL53L1（第三代）。

具體來看，第一代 ToF 傳感器 VL6180X 于 2014 年第二季度推出，測距最大范圍是 40cm，是一款3合1飛行時間模塊，在一個集成的模塊中整合了光源、接近傳感器和環(huán)境傳感器（ALS），相比于傳統(tǒng)的紅外（IR）技術(shù)有極大優(yōu)勢。從目標應用來看，該產(chǎn)品可用于移動設備（接近檢測、環(huán)境光傳感）、家用電器（電源開關(guān)、掃地和其他機器人）、工業(yè)（物體探測和測距、人機界面）領域等。

搭載 VL6180X 的教育平板

搭載 VL6180X 的 Amiro 智能化妝鏡

在現(xiàn)場，ST 便展出了搭載 VL6180X 的教育面板，可監(jiān)控孩子的眼睛是否離平板特別近；此外，ST 還展出了搭載 VL6180X 的 Amiro 智能化妝鏡，其外緣有一深色濾光片內(nèi)含 ST 的感應器，用于感應到你是否來到鏡子面前，此方案中的感應距離約20 cm。

第二代 ToF 傳感器 VL53L0X 于 2016 年推出。據(jù)意法半導體影像產(chǎn)品部技術(shù)市場經(jīng)理張程怡介紹，VL53L0X 采用了第二代FlightSense技術(shù)，可將測距長度擴至 2 米，精確度控制在 ±3% 范圍內(nèi)，測量速度較第一代 VL6180X 產(chǎn)品更快。相比第一代技術(shù)，第二代FlightSense技術(shù)的核心優(yōu)勢，一方面在于持續(xù)優(yōu)化算法，另一方面是采用了 940 納米紅外波段，在它的發(fā)射環(huán)境中，干擾更少，增強了對外部光源的抗干擾性能。

從目標應用來看，該產(chǎn)品可用于攝像機輔助（超快速自動對焦和景深圖）、智能手機或筆記本電腦節(jié)能監(jiān)測、手勢控制、無人機、機器人和工業(yè)控制、IoT、家用電器等。

第三代 ToF 傳感器 VL53L1X 于 2018 年 2 月推到市場。張程怡介紹，L53L1X 是一款長距離 ToF 測距傳感器。新一代VL53L1X模塊內(nèi)加置鏡頭，其上運行著的先進數(shù)字固件確保了前所未有、高達 4 米的絕對距離測量。還提供特定區(qū)域（ROI）的區(qū)塊大小和位置編程，可視同視角（FoV）縮放。從目標應用來看，該產(chǎn)品可用于高質(zhì)量用戶檢測、長距離和快速障礙物檢測或使用者檢測，輔助無人機的懸停和降落、一維的手勢識別、攝像和投影儀對焦輔助。

搭載 VL53L1X 的微型投影儀

在展會現(xiàn)場，ST 展出了搭載 VL53L1X 實現(xiàn)時時自動對焦的微型投影儀。還有搭載 VL53L1X 實現(xiàn)無人售貨機或智能零售領域的銷售與庫存實時清算的演示。另值得一提的是，在本次展會上，ST首次公開演示其人流量計數(shù)器，該解決方案用VL53L1X飛行時間傳感器計算進門人數(shù)，并在LED屏幕上顯示人數(shù)。

意法半導體影像產(chǎn)品部技術(shù)市場經(jīng)理張程怡

而在談到 ST 的 ToF 測距傳感器最大的優(yōu)勢時，意法半導體影像產(chǎn)品部技術(shù)市場經(jīng)理張程怡表示，最大的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在安規(guī)、尺寸和精準度這三個方面。對于未來技術(shù)的發(fā)展，張程怡表示會一方面專注“深度研究”，同時和不同領域更加密切的合作，提升更加智能化的體驗等，這是未來的一個重點方向。另一方面將在傳感器精度、有效距離、手勢識別方面深耕，不斷優(yōu)化。

同時，據(jù)張程怡透露，明年 ST 還會推出最新一代的 ToF 測距傳感器 VL53L5X。