盘点几款新颖的ToF传感器

新的飞行时间 (ToF) 传感器正在用于个人电脑、智能门锁面部识别、3D 图像传感等应用。

飞行时间 ToF 传感器的基本原理是测量光波从发射到返回所需的时间，从而测量出物体距离。最近出现了一批有趣的新型 ToF 传感器，用于人体存在检测、面部识别或其他技术。

ST推出用于人体存在检测的 ToF 传感器

ST上个月推出了其 FlightSense 产品线的最新 ToF 传感器 VL53L5CP。该设备旨在在 PC 中实现手势识别、入侵者警报和人员存在检测。
 
据 ST 称，新的 ToF 传感器改善了交互，增强了安全性，并为 PC 节省了摄像头功耗。自 ST 于 2020 年底发布首款 64 位多区 ToF 传感器以来，该公司的 FlightSense 产品组合已经取得了长足的进步。

VL53L5CP 首先以61度视野扫描绘制场景，在不使用相机或预先录制的图像的情况下收集情报。使用 ToF 技术，传感器可以检测和记录多个目标，测量 X/Y/Z 坐标，并跟踪 64 个区域内的多个目标。

新传感器配备 ST 的第三代 Presence Premium PLUS 软件。该软件具有专用算法，使 PC 设计人员能够创建自定义 AI 应用程序。ST 表示，这种组合使他们能够实现智能电源管理、安全性和非接触式用户交互功能。

在硬件层面，VL53L5CP 具有嵌入式单光子雪崩二极管 (SPAD) 阵列、物理红外滤光片和衍射光学元件 (DOE)。每个组件都可以帮助摄像头反射/偏转光线，以获得各种环境光水平下的交互或手势。

这些技术使 VL53L5CP 非常适合在 PC 中进行人体存在检测。ST 报道称，PC 制造商联想正在将 VL53L5CP 集成到其笔记本电脑中。

ADI推出用于 3D 深度感应的 ToF 模块

为了采用模块化方法，ADI推出了其 ADTF3175 ToF 传感器模块。该公司声称它是业界首款用于 3D 深度传感和视觉系统的高分辨率、工业质量、间接 ToF (iToF) 模块。该器件具备百万像素分辨率，它在 0.4 至 4 米的深度范围内提供 ± 3 毫米的深度精度。

ADTF3175 模块的核心是ADI的 ADSD3100 芯片，这是一款 1 兆像素 CMOS iToF 成像器。该模块还集成了用于成像器的镜头和光学带通滤波器，一个红外发射源。该源由光学器件、激光二极管、激光二极管驱动器和光电探测器、闪存和功率调节器组成。

ADI表示，该模块已在多种范围和分辨率模式下进行了全面校准。完成深度传感系统后，ADTF3175 的原始图像数据由主机系统处理器或深度 ISP 进行外部处理。

将 ADTF3175 的图像数据输出连接到主机系统是通过 4 通道 MIPI CSI-2 Tx 接口完成的。通过 4 线 SPI 和 I2C 串行接口完成编程和操作。ADTF3175 模块的尺寸为 42 mm × 31 mm × 15.1 mm，额定工作温度范围为 -20°C 至 65°C。
 
Toppan开发混合 3D ToF 传感器

Toppan和Brookman Technology 宣布合作创建一种混合 3D ToF 传感器，该传感器扫描距离长达 30 米，非常适合自主无人机和工业应用。

2021年，Toppan收购了专门从事先进CMOS图像传感器设计的公司Brookman Technology。

如图所示，光波从传感器和物体反射和偏转，以便 ToF 传感器确定他的距离（左）。Toppan 的 ToF 混合传感器可同时支持多达 256 个摄像头（右）。

对于传感器产品，Toppan利用 Brookmans 的短脉冲调制来预测可能威胁自主无人机或工业设备的障碍物。Toppman 说，加上 Toppan 的消光功能，混合 ToF 传感器可以扫描区域并承受 100,000 勒克斯的照度，相当于最亮的一天。

相比之下，意法半导体的 FlightSense 可以达到 400 厘米（4 米）的范围，明显低于Toppan最新的 ToF 原型。然而，ST 的解决方案侧重于改进 PC 中的摄像头，它不需要物体（人）和摄像头之间太远。Toppan的目标是为自主无人机和工业设备添加更智能的 3D 图像传感，这将需要比 ST 的模型更长的范围。

ToF 传感器为智能门锁添加面部识别功能

TDK InvenSense 在 6 月宣布其 CH201 ToF 传感器已集成到 Kaadas 的新型高端智能门锁设计中。Kaadas K9-5F 是一款 3D 人脸识别推拉门锁。TDK 表示，通过在 TDK 的 ToF 传感器中进行设计，Kaadas 提高了物体识别能力，同时延长了智能锁的电池寿命。

TDK InvenSense 的 SmartSonic 技术可在 Kaadas 最新的智能门锁中实现面部识别。
 
SmartSonic 传感器嵌入了 MEMS PMUT（压电微机械超声换能器），它由薄硅膜和压电层组成。

一旦在压电层上施加电场，产生横波，PMUT 将传输该波，该波偏转物体并反射回 PMUT。该波在 PMUT 的薄膜上产生应力，该压力作为用于计算距离的数据接收。

据 TDK 称，SmartSonic CH201 传感器确保 Kaadas 智能锁的低功耗，并在任何环境照明下提供最远 0.8 米远的面部识别。这为 Kaadas 的门锁增加了另一种形式的安全性，总共有多达 6 种不同的开门方式。

ToF 传感器提供更简单的成像方法

在某些方面，ToF 传感器可以被认为是复杂成像或视觉系统的替代品。ToF 传感器仅检测所需的 3D 数据，无需捕获和处理图像相关数据，因此实现起来更加简便。