關(guān)于3D圖像傳感器的性能分析和應(yīng)用

移動(dòng)通信領(lǐng)域的一大發(fā)展趨勢就是通過3D臉部識(shí)別而不是指紋或PIN碼來解鎖智能手機(jī)。這使得身份驗(yàn)證更方便、更安全，對(duì)于移動(dòng)支付應(yīng)用和手機(jī)識(shí)別應(yīng)用而言，這很快就會(huì)變得不可或缺了。憑借英飛凌科技股份公司推出的3D圖像傳感器芯片，臉部識(shí)別解鎖功能會(huì)變得更智能、更快捷、更可靠。

英飛凌攜手創(chuàng)新合作伙伴pmdtechnolgies公司，以飛行時(shí)間（ToF）技術(shù)為基礎(chǔ)，開發(fā)出屬于REAL3芯片產(chǎn)品系列的全新3D圖像傳感器。這可助力實(shí)現(xiàn)尺寸小于12 mm x 8 mm的全球最小的智能手機(jī)攝像頭模塊，其中包含接收光學(xué)器件和VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）。英飛凌和pmdtechnologies公司在2018國際消費(fèi)電子展CES 上展示該產(chǎn)品創(chuàng)新成果。這款芯片在德累斯頓生產(chǎn)，在慕尼黑和格拉茨研發(fā)，融入了來自德國和奧地利的專業(yè)技術(shù)知識(shí)。

ToF優(yōu)勢助力實(shí)現(xiàn)快速市場增長

市場預(yù)測認(rèn)為采用3D傳感功能的智能手機(jī)數(shù)量將從2017年的大約5000萬部增至2019年的大約2.9億部。相比雙目可見光或結(jié)構(gòu)光等其他3D傳感器原理而言，飛行時(shí)間技術(shù)能在電池供電移動(dòng)設(shè)備的性能、大小和功耗方面帶來諸多優(yōu)勢。

兩個(gè)要素決定了攝像頭的范圍和測量精度：發(fā)射和反射的紅外光強(qiáng)度，以及3D圖像傳感器芯片的像素靈敏度。該REAL3芯片的分辨率為3.8萬像素，每個(gè)像素都有獨(dú)特的背景照明抑制（SBI）電路。它可以利用940 nm紅外光源，使投射光不可見，進(jìn)一步提升室外性能。此外，IRS238xC集成專用功能，以支持完整解決方案的第一級(jí)激光安全級(jí)別。

ToF攝像頭模塊可投入批量生產(chǎn)

英飛凌與pmdtechnolgies公司推出的攝像頭是集成于商用智能手機(jī)的唯一基于ToF原理的深度攝像頭。它已贏得領(lǐng)先的手機(jī)用攝像頭模塊制造商的信賴，并已被證實(shí)可以高效批量生產(chǎn)。此外，在使用過程中不需要對(duì)其重新校準(zhǔn)。

全新英飛凌3D圖像傳感器芯片的樣品現(xiàn)已開始供貨。計(jì)劃于2018年第四季度開始批量生產(chǎn)。Sensible Vision公司和IDEMIA等軟件合作伙伴提供用于用戶臉部檢測和身份驗(yàn)證的應(yīng)用軟件。采用REAL3 3D圖像傳感器芯片的演示產(chǎn)品現(xiàn)可供貨。

飛行時(shí)間技術(shù)優(yōu)于結(jié)構(gòu)光技術(shù)

較之雙目可見光或結(jié)構(gòu)光技術(shù)，飛行時(shí)間（ToF）技術(shù)具有多重優(yōu)勢：

ToF圖像傳感器芯片直接測量到對(duì)象的距離。在其他3D技術(shù)中，距離的計(jì)算要通過復(fù)雜算法進(jìn)行。因此，ToF更快捷、更可靠，并能降低應(yīng)用處理器的功耗。

將調(diào)制紅外光發(fā)射到整個(gè)場景。該3D圖像傳感器芯片的分辨率為3.8萬像素，可測量紅外光在攝像頭和對(duì)象之間往返所花的時(shí)間。每個(gè)像素檢測反射光的相位延遲，產(chǎn)生高度可靠的距離信息，同時(shí)產(chǎn)生完整場景的灰階圖像：即使通過單幀數(shù)據(jù)采集也能實(shí)現(xiàn)臉部驗(yàn)證。

在英飛凌開發(fā)的特定制造環(huán)節(jié)中，顯微透鏡被應(yīng)用于每個(gè)像素。因此，盡管像素很?。▋H為14 x 14μm），但高光學(xué)靈敏度能實(shí)現(xiàn)使用期間非常低的功耗。

ToF在戶外性能方面非常出色。該全新圖像傳感器芯片可支持940 nm光源，并且每個(gè)像素都有獨(dú)特的背景照明抑制（SBI）電路。即使有兩倍的照明峰值功率，結(jié)構(gòu)光攝像頭在這種陽光條件下也不能提供任何可用的深度數(shù)據(jù)。

ToF攝像頭模塊設(shè)計(jì)簡單牢靠。ToF攝像頭僅包括兩個(gè)關(guān)鍵組件：圖像傳感器芯片和照明元件，二者之間機(jī)械無縫連接。其結(jié)果就是帶來非常小的攝像頭模塊——能靈活集成于手機(jī)，以及精簡而快速的校準(zhǔn)程序。預(yù)計(jì)2019年大批量生產(chǎn)的BOM物料成本將低于10美元。