安森美技術突破攻克iToF現有挑戰

現代工業自動化的成功離不開 3D 視覺技術的強大功能。 傳統的 2D 感測器只能提供平面圖像，這使其在設備檢測等應用中的效能大打折扣。 2D 感測器可以讀取包含物品尺寸的條碼，但無法獨立測量物體的實際形狀和大小，更難以獨立識別潛在的凹痕、缺陷或不規則之處。 此外，2D 感測器讀取的數據易受光照條件的影響，不理想的光線往往會使關鍵區域變得模糊或失真。

然而，深度感測技術透過模擬人類視覺，以 3D 方式處理 Z 軸，為突破這些限制帶來了曙光。 現在，深度攝影鏡頭可以分辨物體的完整性，對設備進行精確檢查，甚至可以捕捉細微的面部特徵，為門禁控制等應用提供強大支援。 憑藉這些出色性能，3D 視覺成為了重塑市場格局的關鍵力量，給國防、航空航太、醫療、汽車、消費電子等各行各業帶來了深遠影響。 無論是障礙物檢測、面部識別、自動駕駛還是機器人助手，深度感測都已經成為了現代工業自動化領域不可或缺的重要技術。

各種各樣的深度感測技術都依賴於主動或被動視覺照明。 基於被動照明的深度感測通常需要高度校準的立體感測器和視差，這與人眼的視覺機制非常相似。 主動感測則會向目標發射光束，並利用反射的能量確定深度資訊。 這種技術需要一個能量發射器，但它優勢明顯，例如能夠穿透雲霧和煙塵、可以全天候工作，測量結果更加精準可靠。

主動照明技術有以下幾種：直接時間差 （dToF）、間接時間差 （iToF）、結構光和主動立體視覺。 間接時間差 （iToF） 技術利用發射訊號和接收訊號之間的相位差來計算距離。 這種方法準確性很高，並且照明硬體非常簡單。
安森美 (onsemi) 最新推出的產品系列——Hypelux ID。 該系列在 iToF 技術領域取得了重大進展，能夠提升當前工業和消費應用中的深度感測能力。

現有 iToF 技術局限性導致其難以大規模普及
iToF 感測是許多應用的核心技術。 常見的範例包括各種智慧手機都支援的面部識別功能。 然而，這種存取控制功能只能在近距離範圍內發揮作用。 除此之外，iToF技術還被廣泛應用於機器視覺 （MV）、機器人、增強現實/虛擬實境 （AR/VR）、生物識別、病患監測等領域。 目前，這些應用僅限於室內近距離（5公尺內）環境，針對不需要高解析度的靜止目標使用。 iToF 技術的潛在應用範圍受到多重挑戰的制約，具體涉及到運動問題，硬體和數據處理架構的開銷與複雜性，以及對精密校準的需求。
這些重大障礙迫使工程師們採用複雜且昂貴的 3D 方案來獲取深度資訊，或是乾脆徹底放棄獲取深度資訊方案。 安森美憑藉傑出的創新實力，強勢推出 Hyperlux ID 系列，成功突破了以往的技術限制，充分釋放了 iToF 技術的核心優勢。 Hyperlux ID iToF的技術實現，將有望促使這項重要技術得到更廣泛的應用。

Hyperlux ID 技術進展詳情介紹
安森美的 Hyperlux ID 感測系列首兩款 120 萬像素 （MP） iToF 產品，即 AF0130 和 AF0131。 該系列將從以下四個關鍵方面改善感測器性能以及優化相關開發流程：
1. 獲取移動目標的可靠深度資訊
2 以高精確度達到最佳化解析度和深度距離
3. 降低成本並減小尺寸
4. 減少校準時間

下面將展開詳細探討以上四點。
減少運動偽影
為了實現更廣泛的應用，iToF 感測器必須能夠有效處理行動目標，產生無運動偽影的準確結果。 前文提到，iToF 感測依賴於光反射，需利用四個或更多不同相位來計算深度。 市面上現有的 iToF 感測方案幾乎都無法同時捕獲和處理這些相位，因而難以應對行動目標的應用。 Hyperlux ID 深度感測器採用獨特的專有整合和讀出結構設計，可以透過晶片內存取和即時處理能力的全域快門捕獲快速移動目標，支援傳送帶操作、機械臂、監控、防撞、手勢檢測等應用。
更高解析度 = 更高準確性和更大深度
目前市場上的大多數 iToF 感測器僅支援 VGA 解析度，這導致其準確性不足，進而限制了其應用範圍。 前文提到，VGA 之所以更為盛行，主要歸因於其複雜的相位捕獲機制以及數據密集型處理需求。 相比之下，Hyperlux ID 感測器採用高性能 3.5 μm 背照 （BSI） 像素設計，解析度達 1.2 MP （1280x960）。 比 VGA 更高的解析度給 Hyperlux ID 感測器帶來了更多優勢，不僅擴展了其深度範圍，在近距離使用時，它還能實現非常高的準確性，並支援使用廣角光學元件。
憑藉更高的解析度，Hyperlux ID 感測器還進一步提高了量子效率，降低了深度抖動。 所有這些性能改進的結合，為iToF感測器在高解析度和深度需求突出的應用領域開闢了新的應用前景，比如手勢識別、品質檢測與控制、存取控制等。
更大範圍
得益於解析度的提升，Hyperlux ID 深度感測器的深度測量範圍優於當前市場上的其他 iToF 感測器。 目前 iToF 產品的室內測量範圍普遍小於 10 公尺，而 Hyperlux ID iToF 感測器系列可以達到 30 公尺。 高性能全域快門像素的採用，使得整個感測器陣列能夠與主動紅外光精準對齊，從而有效抑制其他紅外源（包括常見的室內燈光和最具挑戰性的太陽光）產生的干擾。

校準和開發更加輕鬆
要準確記錄和計算相位差，必須先精確校準 iToF 感測器，這一過程通常非常耗時。 為了簡化此過程，我們開發了一種專有方法，使 Hyperlux ID 感測器更便於校準，從而大幅縮短了設置時間。
為了協助開發， 安森美還打造了一套易於使用的開發套件，其中包括一個主機板、一個感測器主機板和一個鐳射板。 此套件可在室內和室外使用，支援的範圍為0.5 - 30公尺，能夠分析圖像，進而生成深度圖、3D點雲以及相關的相位和深度數據。
最後，透過使用擴頻技術，許多iToF感測器和其他支援紅外的設備可以在同一系統中協同工作，完全無需擔心設備間的訊號干擾。

安森美的 iToF 感測器以更低成本實現更強大功能
iToF 感測器以其精準的 3D 深度測量能力，在工業和消費應用中佔據了重要地位。 安森美的 Hyperlux ID 深度感測器顯著提升了 iToF 深度感測技術的性能並簡化了相關設計，為此類技術開創了嶄新的應用未來。
與目前市面上的 iToF 感測器相比，Hyperlux ID 深度感測器能夠更有效地處理運動中、戶外環境和更遠距離的目標。 此外，新穎的設計降低了 Hyperlux ID 深度感測器的成本，減少了對電路板空間的需求，而且還更易於使用。
Hyperlux ID 系列深度感測器目前包括兩款產品：AF0130 和 AF0131。 AF0130 內置了深度處理功能，而 AF0131 則無此功能，適合希望使用自有原創演算法的客戶。
關於安森美（onsemi）
安森美（onsemi， 納斯達克股票代號：ON）致力推動顛覆性創新，打造更美好的未來。 公司關注汽車和工業終端市場的大趨勢，加速推動汽車功能電子化和汽車安全、可持續電網、工業自動化以及5G和雲基礎設施等細分領域的變革創新。 安森美提供高度差異化的創新產品群組以及智慧電源和智慧感知技術，以解決全球最複雜的挑戰，引領創造更安全、更清潔、更智慧的世界。 安森美位列《財富》美國500強，也被納入納斯達克100指數和標普500指數。 瞭解更多關於安森美的資訊，請訪問：http://www.onsemi.com。

安森美和安森美圖示是Semiconductor Components Industries， LLC的註冊商標。 所有本文中出現的其它品牌和產品名稱分別為其相應持有人的註冊商標或商標。 雖然公司在本新聞稿提及其網站，但此稿並不包含其網站中有關的資訊。