張程怡介紹FlightSense™ 飛行時間傳感技術

 

日前，意法半導體在北京舉辦FlightSense™ ToF（Time-of-Flight，飛行時間）技術媒體溝通會，公司影像產品部技術市場經理張程怡先生和影像業務部應用及技術經理李詠先生介紹了FlightSense™ 飛行時間傳感技術，并與記者進行了深入的交流與探討。

 

影像解決方案領先業界

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

談到影像事業部的戰略，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：包括先進像素技術和硅制造工藝、光學封裝/模塊與影像系統專長；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范圍與防閃爍成像、全局快門與卷簾快門。意法半導體所看好并為之提供針對性解決方案的快速增長應用包括：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。

意法半導體影像解決方案

 

他強調，保證上述戰略順利實施的基礎是意法半導體的影像產品制造廠布局，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。

 

飛行時間一馬當先

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

FlightSense™ 原理

 

意法半導體是飛行時間技術的先驅和先鋒，也是飛行時間傳感器全球第一大供應商。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，在手機以外的其它領域也有大量的應用。意法半導體全盤掌控著相關供應鏈，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品在市場上銷聲匿跡，而是幾代產品形成了完備的FlightSense™ 產品組合，分別針對不同市場應用，一直走俏。

 

FlightSense™ 產品組合

 

VL53L1優勢盡顯

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

據張程怡介紹，FlightSense™ 模塊是多合一（光源和傳感器）飛行時間系統，是尺寸/性能/成本均衡的測距傳感器。其光學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安全標準、性能強大的VCSEL驅動器。該模塊在技術先進的意法半導體深圳封測廠組裝。

 

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類激光發射器、物理紅外濾光片和光學器件，在各種環境照明條件（帶各種蓋片選項）下實現較佳的測距性能。

與傳統的IR傳感器不同，VL53L1X使用ST較新一代ToF技術，可測量在任何目標顏色和反射率時的絕對距離。它還能調整接收陣列上興趣區域（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™ 的工業用例與應用不勝枚舉，其主要功能包括：測距、接近檢測、存在檢測、環境光檢測、反射率檢測、多區域檢測、3D檢測；典型用例包括：天花板檢測、內容分析、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、人數統計、省電、SLAM檢測、非接觸式操作、用戶檢測、音量控制、沿墻運動；而主要市場與應用有：門禁、增強現實/虛擬現實、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、智能農業、家用機器人、室內無人機、智能燈、燈光、智能鎖、醫用器材、智能梳妝鏡、公共停車場、寵物健身機器人、衛浴用品、服務機器人、智能貨架、運輸、自動售貨機、倉庫、可穿戴設備和物聯網、白色家電，涵蓋的范圍非常廣泛。

他還列舉了一些已經開發出來的FlightSense™ 用例。一類是專注機器人和機器人相關的應用，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，以低功耗實現障礙物檢測、沿邊與防跌落，還可多顆芯片串聯使用。

 

機器人應用

 

另一類是用例是專注用戶存在檢測應用，型號齊全的FlightSense™ 測距傳感器具有尺寸及低功耗優勢，測距長度從近距離到4米，可實現精準測距，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，獲獎的創新技術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、材質的影響。性能測試證明，它適用于具有挑戰性的工業設計，175 μW/1 Hz的較低功耗更適合電池供電的高性能應用。

 

更適合電池供電的高性能應用

 

FlightSense™ 豈止用于人類，它還可以為任何寵物品種帶來福音。用它開發的貓狗玩具加上具有挑戰性的工業設計，可以充分調動寵物活潑好動的天性。

 

寵物喂食設計

 

張程怡還演示了一款采用FlightSense™ 的微型投影儀，以往的產品需要手工對焦，這款產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°的視場角實現分區域對焦，多區域檢測，捕捉多區域和多對象。這一功能將有助于電子產品的設計人員開發出與眾不同的各種創新產品。

 

李詠演示多區域檢測，捕捉多對象

 

為了支持FlightSense™ 傳感器的創新，意法半導體提供一整套的生態系統工具，并且不斷擴大這一生態系統所支持的影像產品和視覺技術。整合FlightSense傳感器的意法半導體的STM32軟硬套件，加上開發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計開發支持等，為客戶提供了全方位的支持。

 

生態系統與工具

 

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

 

智能檢測應用五花八門

 

他深信，FlightSense™ 絕對距離測量技術應用前景廣闊，各類市場需求持續成長；FlightSense™ 出貨實績繼續領先，未來產品更具成長力度。

 

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