意法半导体,做全球最小的测距传感器

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物联网是继计算机和互联网之后,在世界范围内兴起的又一次信息技术革命。伴随着物联网硬件市场的爆发,业界普遍认为物联网是创建未来无限可能的重要构建。而作为物联网技术先驱的意法半导体,正使用其技术帮助越来越多的物品实现智能化。

在刚刚结束的上海世界移动大会(MWCS16)上,意法半导体(ST)展出了其 MEMS 领域包括运动、触摸、环境和飞行时间(Time of Flight)测距等各类传感器的产品,涉及消费电子、汽车和工业、VR/AR等应用。

在意法半导体展台上,我们有幸采访了意法半导体影像产品部技术市场经理----张程怡先生,并对其展示的世界上最小的飞行时间(TOF)测距传感器--VL53L0X ,进行了详细的了解。

意法半导体 2016MWC上海展台
(意法半导体 2016MWC上海展台)

意法半导体影像产品部技术市场经理

(意法半导体影像产品部技术市场经理----张程怡先生)

据张程怡介绍,第二代的VL53L0X是目前市场上最小的飞行时间(TOF)传感器。它完全集成并嵌入一个符合人体安全的激光传感器,拥有先进的滤波器和超级快光子探测阵列,并且能够通过快速、准确、可靠的解决方案进行更长距离的测量。

目前市场上最小的飞行时间(TOF)传感器

(目前市场上最小的飞行时间(TOF)传感器---VL530X)

同第一代产品“VL6180X”相比,VL53L0X将ToF测距长度扩至最长两米,精确度在±3%范围内。而且测量速度较上一代产品更快,测距时间不足30ms。VL53L0X能效也更高,正常工作模式下功耗仅20mW,待机功耗只有5µA。此外内部激光器发射的不可见光波长由850nm增加到940nm,消除了与其它红外接近检测传感器发射红光分散人们注意力的问题,同时大大增强了对外部光源的抗干扰性能。

第一代和第二代的比较

(第一代和第二代的比较)

两个“世界第一”
4.4 x 2.4 x 1mm的外观尺寸使VL53L0X成为世界上最小的ToF(Time-of-Flight,飞行时间)模块,较第1代产品4.8mm×2.8mm×1.0mm的尺寸,实现了小型化,可利用回流焊接(1次)安装。

同时还是首款集成940纳米 VCSEL (Vertical Cavity Surface-Emitting Laser,垂直腔面发射激光器)光源、SPAD(Single-Photon Avalanche Diode,单光子雪崩二极管)光子检测器和先进微控制器(管理整个测距功能)的测距传感器。

VL53LX结构框图
(VL53LX结构框图)

此外根据张程怡介绍,同其它类似对焦形式相比,比如电感式,红外,超声波等相比VL53L0X的距离和精度都遥遥领先。

特别强调一点是,VL53L0X的感应光芯片是意法半导体自己开发和自己生产的。

应用领域
由于是首款应用940纳米发射光的模块,配合先进的红外滤波器,VL53L0X具有业内最好的环境光抗干扰性能,将环境光的影响降至最低。此外VL53L0X整合了Flight Sense TM近距离感测器,提供基本的手势识别功能,从而拓宽了应用领域。


VL53L0X的感测能力可以支持各种功能,包括各种创新用户界面的手势感测或接近检测;扫地机器人, 服务性机器人的障碍物探测与防撞系统;卫浴产品自动感应动作表现的提升,例如:水龙头、皂液器、干手机和冲洗器;其它目标应用包括 家电感应面版, 笔记本电脑的用户存在检测或电源开关监控器、以及无人机和物联网(IoT)产品的其他应用发展等。

值得一提的是在智能手机的应用中,由于VL53L0X还可以不到30ms的短时间测量最远到2米的对象物。因此在过去的技术难以实现的低照度和低对比度情况下,使用新产品能辅助摄像头系统实现更快更准的自动对焦,即便在视频模式和连拍模式下都可以展现快速准确自动对焦的优势。因此LG、HTC、华为等国际知名的手机品牌都应用到其旗舰机型手机中。

此外张程怡表示,已经有越来越多的手机厂商都开始使用VL53L0X,第一代的VL6180X被应用到几十种机型中,VL53L0X一定会有更多的手机厂商使用。

应用VL53L0X的旗舰机
(应用VL53L0X的旗舰机)

未来
在谈及到意法半导体影像产品部门未来的发展方向时,张程怡介绍到意法半导体影像部门会有两条线,一条是传统的照相感应器,尤其侧重在车用的市场。另外一条就是利用照相技术做的光学测距,因为测距感应光的芯片是意法半导体自己开发和生产的,并有独特的算法技术 。

对于未来技术的发展张程怡先生表示会关注于三个方面。第一个是专注“深度研究”同时和不同领域更加密切的合作,更加智能化体验等等,这是未来的一个重点方向。第二个是机器视觉,比如建构图像建模。第三个是在产品精度、有效距离、手势方面深耕,增加这三个方面的优势。

最后说到意法半导体影像产品部门在智能化话进程中的愿景时 这个来自台湾技术出身的经理人露出了期许的目光 说道:“能‘改变人类的生活方式,使大家的生活更加便捷’我们就很高兴了, 我们期待意法半导体影像部门未来带给我们更多的惊喜。”

 

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