ToF在消費電子上的應用?

測距

      ToF在測距上的應用主要包括輔助對焦、前置距離傳感器和避障。

LG G3[D858 Titan] 智能手機的激光對焦燈

激光對焦

手機中第一批ToF相機的應用，是“激光對焦”，具體機型包括：華為P9，V8，聯(lián)想 moto g4+， HTC M10， 還有LG的非常多款手機。激光對焦利用了ToF傳感器的測距能力，例如LG的G3手機就采用了激光對焦。在攝像頭旁邊有個(gè)暗紅色的半透明發(fā)射窗口，當對焦時(shí)，里面會(huì )發(fā)射出測距激光。原理非常簡(jiǎn)單，通過(guò)測距激光，快速的定位焦點(diǎn)。

ToF傳感器成本算不上高，未得到普及主要問(wèn)題在于發(fā)射功率偏低，導致對焦范圍受限。大部分激光對焦均采用了來(lái)自意法半導體的兩款ToF傳感器，通過(guò)查閱技術(shù)文檔可知，這兩款傳感器的有效范圍均在2米以?xún)?。超過(guò)這個(gè)范圍，將回歸到傳統的反差對焦或相位對焦模式。隨著(zhù)傳感器技術(shù)的進(jìn)步，后置攝像頭激光對焦也逐漸消失在我們的視線(xiàn)中。

多款手機使用的ToF方案

距離傳感器

iPhone上使用的ToF組件電路圖 

財大氣粗的蘋(píng)果就不一樣了。根據Chipworks、上海微技術(shù)工研院等多個(gè)渠道的的拆解和分析，蘋(píng)果從iPhone 7系列開(kāi)始，前置距離傳感器采用了一塊類(lèi)意法半導體的ToF傳感器。蘋(píng)果使用這款距離傳感器，用來(lái)測量打電話(huà)時(shí)人臉距離的遠近，進(jìn)而選擇開(kāi)關(guān)屏幕。此外，Chipworks還猜測，這款傳感器也可能用作前置攝像頭的輔助對焦對焦。

無(wú)人機、無(wú)人駕駛避障 

大疆dji Spark曉 無(wú)人機-兩軸機械增穩云臺+1200萬(wàn)像素攝像頭/1080p視頻

在Spark上，大疆使用了ToF攝像頭用作避障與手勢信息識別。上圖中，攝像頭上方區域就是ToF攝像機。 通過(guò)小型深度相機不斷采集三維空間里的手勢視覺(jué)信息。采集到的這些手勢圖像傳輸給飛行器 CPU 進(jìn)行運算分析，完成后給飛行器發(fā)送特定的指令。

Microsoft 微軟 Xbox One游戲主機-主機與Kinect 2.0

ARVRMR應用開(kāi)發(fā)中的3D建模

谷歌Project Tango手機上使用的ToF組件

谷歌的AR技術(shù)Tango Project與系列部分機型采用ToF技術(shù)進(jìn)行場(chǎng)景3D建模，包括上圖所示的Project Tango原型機、聯(lián)想Phab 2 Pro、華碩ZenFone AR等。微軟也不會(huì )放棄來(lái)自Kinect 2中的ToF技術(shù)，微軟的MR設備里，用于場(chǎng)景3D建模的技術(shù)，同樣也是ToF。此外，根據供應鏈消息，蘋(píng)果一直沒(méi)有放棄在后置攝像頭上使用ToF傳感器，用作3D建模。

總結

不同廠(chǎng)商和設備的ToF在硬件實(shí)現上大同小異：使用ToF傳感器生成深度數據，使用紅外傳感器獲得紅外信息，使用RGB傳感器獲得色彩信息，以聯(lián)想的Phab 2 Pro為例，這款AR手機具有復雜的環(huán)境感知功能，其3D攝像頭中的傳感器包括英飛凌（Infineon）、PMD飛行時(shí)間（ToF）傳感器、豪威科技（OmniVision）近紅外全局快門(mén)圖像傳感器、三星（Samsung）RGB圖像傳感器等。 

其實(shí)ToF傳感器在手機上并不是什么新鮮事物，“激光對焦”曾一度在手機市場(chǎng)流行；也有蘋(píng)果手機、平板等設備用于距離傳感器；谷歌在Project Tango的探索中，也嘗試過(guò)使用ToF方案進(jìn)行3D建模。但用于3D人臉識別，vivo將是頭一個(gè)，它展示了人臉識別、人臉支付等安全認證領(lǐng)域一個(gè)全新技術(shù)規范和標準，指紋識別將不再是全面屏手機的難題，而且相對于指紋圖來(lái)說(shuō)，人臉的景深信息3D數據既不是完整的照片，也無(wú)法打印。非法利用的難度更高，對于移動(dòng)支付等安全領(lǐng)域也將比指紋更為安全。