全球首款最遠(yuǎn)可達(dá)30米、室外測(cè)距最遠(yuǎn)可達(dá)20米的iToF傳感器，有望在自動(dòng)飛行無(wú)人機(jī)等工業(yè)領(lǐng)域作為3D圖像傳感器及相機(jī)實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，凸版印刷株式會(huì)社（簡(jiǎn)稱：凸版印刷）與子公司株式會(huì)社Brookman Technology（簡(jiǎn)稱：Brookman）共同開(kāi)發(fā)出一款采用“混合型（hybrid）ToF（飛行時(shí)間法）”的“三維（3D）距離圖像傳感器（簡(jiǎn)稱：3D傳感器）”。該款傳感器可實(shí)現(xiàn)在1～30米范圍內(nèi)的距離測(cè)量，是目前主流的“iToF（間接飛行時(shí)間法）”3D傳感器測(cè)距范圍的5倍以上。自動(dòng)飛行無(wú)人機(jī)或自動(dòng)運(yùn)輸機(jī)器人等通過(guò)配備這款傳感器之后，可避免與障礙物發(fā)生碰撞，有助于提升該類設(shè)備的可操作性和安全性。

此外，該款采用混合型ToF技術(shù)的3D傳感器還集成了獨(dú)家的環(huán)境光噪聲消除功能，是全球首款可在相當(dāng)于盛夏白天光照強(qiáng)度達(dá)到10萬(wàn)勒克斯（lux）環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)最遠(yuǎn)20米室外測(cè)距的CMOS圖像傳感器。

6月15日，在美國(guó)火奴魯魯召開(kāi)的半導(dǎo)體技術(shù)國(guó)際會(huì)議"VLSI 國(guó)際研討會(huì)（全稱：2022 IEEE Symposium on VLSI Technology & Circuits）"（主辦方：美國(guó)電氣與電子工程師協(xié)會(huì)，會(huì)期：6月13日至17日）上，由凸版印刷、Brookman和靜岡大學(xué)聯(lián)合發(fā)表了該項(xiàng)新型iToF傳感器技術(shù)。

開(kāi)發(fā)背景

近年來(lái)，隨著智能手機(jī)和游戲機(jī)功能的增強(qiáng)、工業(yè)自動(dòng)駕駛機(jī)器人等的普及，3D傳感器市場(chǎng)有望進(jìn)一步擴(kuò)大。根據(jù)距離檢測(cè)原理的不同，3D傳感器存在幾種測(cè)距方式，而通過(guò)測(cè)量光線照射到被攝體并返回傳感器所需的時(shí)間來(lái)估算相機(jī)到被攝體距離的“飛行時(shí)間法”，則隨著近年技術(shù)發(fā)展的進(jìn)步，以其小型化和低功耗等的特點(diǎn)而最先被智能手機(jī)所采用。

自動(dòng)駕駛的機(jī)器人和無(wú)人機(jī)需要配備“環(huán)境映射”功能，才能檢測(cè)出幾十米開(kāi)外的障礙物并從捕獲的圖像中掌握自身所處的位置，而目前主流的iToF 3D傳感器在戶外使用時(shí)，由于其缺乏足夠的“抗環(huán)境光”性能，因此阻礙了其進(jìn)一步的普及應(yīng)用。

凸版印刷將Brookman納為子公司后，靈活發(fā)揮兩家公司的優(yōu)勢(shì)，全面推動(dòng)新型3D傳感器的研發(fā)工作。通過(guò)改進(jìn)Brookman專長(zhǎng)的“短脈沖驅(qū)動(dòng)方式”，成功研發(fā)出了全新的混合型ToF技術(shù)，不但具備遠(yuǎn)距離測(cè)量和優(yōu)異的抗環(huán)境光性能，還實(shí)現(xiàn)了高速圖像捕獲和多個(gè)3D相機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)的功能。

本次開(kāi)發(fā)的新型ToF傳感器的關(guān)鍵特性

1. 可實(shí)現(xiàn)30m遠(yuǎn)距離測(cè)量

通過(guò)采用混合型ToF驅(qū)動(dòng)方式，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)30米的遠(yuǎn)距離測(cè)量，約為現(xiàn)有機(jī)型的5倍。

新型iToF傳感器的室內(nèi)測(cè)距結(jié)果示例。在同一視野下，用不同顏色表示1米至30米的距離。

2. 集成環(huán)境光噪聲消除功能，可在盛夏的室外進(jìn)行測(cè)量

新型iToF傳感器的每個(gè)像素都配備了消除環(huán)境光成分的功能。因此，該傳感器可以消除環(huán)境光噪聲，即使是在盛夏白天光照強(qiáng)度達(dá)到10萬(wàn)勒克斯的環(huán)境下，也能夠準(zhǔn)確測(cè)量距離。

3. 每秒120張的高速圖像捕獲功能

通過(guò)在一幀內(nèi)完成測(cè)距與消除環(huán)境光噪聲，確保不會(huì)發(fā)生成像模糊而導(dǎo)致“測(cè)量誤差”，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測(cè)距。因此，1秒內(nèi)最多可以捕獲120張距離圖像，大約是傳統(tǒng)iToF傳感器的四倍多。

4. 最多可同時(shí)驅(qū)動(dòng)256個(gè)3D相機(jī)

采用獨(dú)家控制方式，可以像消除環(huán)境光一樣消除其他3D相機(jī)所發(fā)出的信號(hào)光。因此，可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)多臺(tái)3D相機(jī)而不產(chǎn)生干擾，最多可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)256臺(tái)3D相機(jī)。

今后的目標(biāo)

凸版印刷與Brookman今后將致力于在自動(dòng)駕駛機(jī)器人和工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域普及新型ToF傳感器，給此類設(shè)備安裝上這雙可提升性能的全新“眼睛”，為實(shí)現(xiàn)更安全、更便捷的社會(huì)做出貢獻(xiàn)。目前，凸版印刷正在研發(fā)相應(yīng)的3D相機(jī)以搭載采用新型ToF測(cè)距傳感器，并計(jì)劃于2022年12月開(kāi)始提供評(píng)估機(jī)型，在2023年秋季正式上市銷售。

凸版印刷預(yù)計(jì)在2025年度內(nèi)，實(shí)現(xiàn)包括新型iToF傳感器及搭載該類傳感器的相機(jī)、以及相關(guān)周邊訂單在內(nèi)的銷售額約70億日元的目標(biāo)。

審核編輯 ：李倩