tof摄像头 走近3D ToF摄像头，揭秘ToF传感器工作原理

在智能手机和汽车市场的争夺中，出现了三种领先的3D成像技术。这三项技术是双目立体成像、结构光和飞行时间。这些技术生成的3D数据可以实现行人检测、人脸识别、手部运动检测，并提供slam功能。

目前，该领域的两家领先公司是ams和英飞凌。

这里将解释测量值和相位角之间的关系。A1和A3之差与A2和A4之差的比值等于相角的正切值。ArcTan实际上是一个二元反正切函数，当A2=A4和a1 >: A3或a3 >: A1分别定义为0或180时，可以映射到合适的象限。

其中c为光速，φ为相位角，为调制频率。

测量光子的实际飞行时间需要频率为333GHz的电子设备。这种方法要求的最大调制频率是4倍，即4 x 20MHz=80MHz。这大大减少了资源的使用。但我相信你会更开心，因为聪明的工程师找到了进一步降低最大频率的方法。

通过测量充电电容器的差分电压来确定相移

另一种测量方法包括频闪光源和在每个像素中包括两个电容器的CMOS图像传感器。

时钟源可以产生50%的空比例的方波，控制明亮的选通光源和与每个像素中的电荷存储电容器的连接。

下图显示了这种测量方法的示例:

上图显示了在每个像素中包括两个电荷存储电容器的互补金属氧化物半导体图像传感器，并且两个电荷存储电容器的连接被切换以记录入射光

光子由光源发射，由物体反射，并由图像传感器的像素单元接收。此时，光将被记录为上图所示的电容器CA或CB中的电荷。使用相同的时钟源，电容器可以与照明源以相同的频率交替连接到像素单元。

这种巧妙的设计意味着电容中的差分电荷与相位偏移直接相关。相位由波长和到目标的距离决定。

您可以根据需要多次循环照明，为电容器充电。只要距离不变，充电比就不变。

ToF传感器正在发力

这个方法效果如何？比你想象的要好。

提供给AAC的传感器补充了附带的软件，可以记录高达45fps的数据。在较低的刷新率下，系统仍然可以很容易地成像衬衫上的皱纹。

上图描绘了pmd的皮科flexx相机捕捉到的每个像素的顶点位置

纯深度数据本身很难可视化。因此，深度图像通常与图片结合或以伪彩色显示，以方便场景的可视化。

低分辨率图像的伪彩色深度叠加，更容易展现场景。作者的头像被pmd的Royal Viewer软件和CamBoard pico flexx 3D开发套件捕获，

ToF传感器可用于一系列消费、汽车和工业应用，包括人工智能和3D成像的结合，以实现各种智能传感和识别功能，从而改变传统2D视觉的局限性。

*声明:这篇文章最初是作者写的。文章内容是作者个人观点。半导体行业观察的转载只是为了传达一种不同的意见，并不代表半导体行业观察同意或支持这种意见。如有异议，请联系半导体行业观察。

今天是《半导体工业观察》第1983期。请注意。

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