英飞凌打破ToF技术在智能场景中的应用限制与挑战

据麦姆斯咨询报道，近日，由易维讯（EEVIA）主办的第八届EEVIA年度产业和技术展望研讨会在深圳盛大召开。英飞凌、ams、赛灵思、ADI、兆易创新、华虹宏力专家集结，分享了对电子信息产业发展的真知灼见，带来了最贴近市场真实需求的行业领先解决方案。

本次研讨会第一位产业演讲嘉宾是英飞凌（Infineon）大中华区射频及传感器业务负责人麦正奇（Jeffrey Mai）先生，为大家阐述了英飞凌飞行时间（ToF）技术如何解决消费电子（尤其是智能手机）、工业、汽车等场景中的应用限制与挑战，以及最新REAL3图像传感器的特性和优势。麦正奇在演讲中感慨到：ToF技术的成熟离不开英飞凌与pmd携手合作，十多年的研发努力换来了如今的量产应用。

英飞凌麦正奇先生发表主题演讲

演讲伊始，麦正奇先生先带来了好消息：LG在今年世界移动通信大会（MWC 2019）上发布的新机LG G8 ThinQ采用了英飞凌基于ToF技术的REAL3图像传感器，从而为LG G8 ThinQ带来前置摄像头的深度感知能力，支持高度安全的手机解锁和支付识别认证。

LG G8 ThinQ智能手机中的ToF摄像头

实际上，不仅仅是智能手机，英飞凌REAL3图像传感器在多个市场都居于领先地位。面向移动和工业应用的ToF图像传感器已经投入量产，优化的CMOS技术可实现最优性能、最低功耗和较低成本，并且自有工厂和代工厂确保高产能。面向汽车应用的ToF图像传感器尚在研发阶段，相信不久会面市。

英飞凌REAL3图像传感器主要市场

随后，麦正奇先生科普了飞行时间（ToF）技术的工作原理：ToF是一种3D成像技术，通过向目标发送近红外光，并利用传感器接收从物体返回的近红外光，进而获得光的飞行时间t，再计算获得目标距离：d=ct/2。简单来说，ToF图像传感器就是在传统的2D图像上增加了Z轴的景深信息，从而生成3D图像。ToF技术在环境光下能够更快、更有效地进行深度信息绘制，减少应用处理器的工作量，从而也降低功耗。

飞行时间（ToF）技术工作原理

英飞凌REAL3图像传感器可以直接记录深度图和2D灰度图，具有业界最优性能、高度集成、优异性能等优点，并且芯片尺寸小巧，能轻松集成到智能手机、可穿戴设备等小型移动设备中。“不仅仅是ToF图像传感器，英飞凌还提供可靠且完备的REAL3传感器解决方案：摄像头、软件驱动程序、3D深度处理管道、参考设计和定制支持、模组制造商培训和支持资源，以及参考生产装置设置，以便3D模组制造商和原始设备制造商进行校准和测试。”麦正奇先生说道。

REAL3图像传感器3D成像介绍

REAL3图像传感器的关键应用是以智能手机、增强现实（AR）/虚拟现实（VR）为代表的移动设备。由苹果iPhone手机带动的3D人脸识别浪潮来袭，因此多家安卓手机厂商在高端旗舰机型的前置摄像头中集成了3D成像与识别功能，促进了ToF和结构光技术的快速发展。另外，后置摄像头也逐步采用ToF技术来实现AR、3D扫描和计算摄影等功能。

REAL3图像传感器关键应用：移动设备

接着，麦正奇先生分享了REAL3图像传感器“打破应用限制与挑战，最终获得市场成功”的关键特性：（1）即便在明媚的阳光下也可实现行业领先的ToF像素性能；（2）尖端的深度管道算法和针对特定应用的智能滤波和伪影校正；（3）高度集成，可实现最小巧的3D摄像头模组和最低物料成本（BoM）；（4）已经批量生产验证的校准概念，可实现高精度感测。

REAL3图像传感器关键特性

在竞争优势方面，除了提供可靠、准确的深度数据，REAL3图像传感器还无惧环境光干扰，通过获得专利的背景照明抑制（SBI）功能在每个像素中扩展动态范围；并且传感器直接提供原始深度数据，无需进行密集计算，所以CPU占用量低。与结构光技术相比，ToF技术的校准简单，无需进行机械调准和角度校正；同时得益于单目系统架构（无机械基线），发生跌落、振动或热弯曲时，无需重新校准，保证终生坚固耐用。

REAL3图像传感器优势概览

最后，麦正奇先生介绍了英飞凌与pmd的合作模式：英飞凌主要负责半导体工艺研发、产品研发和产生；pmd主要负责ToF像素和ToF系统（3D摄像头参考设计）研发。目前，双方已携手推出多款REAL3系列ToF图像传感器，其中第三代产品投入量产，第四代产品于今年2月刚发布。新款第四代REAL3图像传感器型号为IRS2771C，芯片面积仅为4.6mm x 5mm，提供150k（448 x 336）像素输出，接近HVGA水准的分辨率，较市面上多数的ToF解决方案高出四倍之多。

英飞凌与pmd合作模式

通过与pmd的长期合作，英飞凌在处理3D点云算法领域积累了深厚的专业知识，有能力为客户提供完善的工具与软件。麦正奇先生说道：“通过卓越的协同合作，从前沿的ToF像素点、集成芯片、模组设计到先进的图像处理，设计出深度传感方案，双方打造了业界最佳的3D ToF系统。”