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自从苹果去年在其最新产品中导入dToF后，基于dToF的3D传感市场开始升温，围绕3D场景的应用有望成为今年智能手机升级价值亮点。这些场景包括影像增强、对象扫描、AR和自动对焦辅助等，它们通常基于手机的后置传感来实现。其中AR应用正在成为一个新的增长点，而这一应用需要高精度、低噪声和高可信度的深度图，并且要低功耗和稳定的帧率——减少重建时间并支持与其他摄像头进行图像融合。
图：后置3D ToF用例中对分辨率、功耗和距离在性能上有不同要求
这些都离不开3D深度摄像头。在dToF浮出水面之后，有关iToF和dToF之间差异比较的讨论已经很多，毕竟之前包括手机在内的设备搭载的ToF都是前者，因其原理简单，系统容易集成，也不需要额外测量电路和算法。但iToF由于其工作机制，在分辨率、功耗、多路径干扰和标定上都存在短板，而dToF则没有这方面的问题。
图：dToF与iToF的关键规格对比
既然性能优势明显，那为什么至今除了苹果搭载，其他手机厂商都未见有相关产品面市？因为dToF系统门槛很高，供应商需要在VCSEL(垂直腔面发射激光器)发射器、SPAD(单光子雪崩二极管)接收器、TDC读出电路、软件和算法以及系统集成和制造工艺上拥有深厚的功力才能提供整套方案。
显然，这正是3D传感器头部厂商发力的领域。ams最近发布了一款3D dToF传感器方案，包含VCSEL阵列、点阵光学系统和SPAD传感器。ams市场经理Sarah Cheng强调，基于其晶圆级光学WLO技术，以及微型化封装和独特的人眼安全集成工艺，ams这套方案在3个方面体现出其独有的差异化特性：
一是在所有光线条件（包括强光，弱光，室内，室外，较复杂的环境光等）下，在恒定分辨率下可实现较大的距离检测范围和绝对的距离检测精度，目前iToF和结构光传感方案都不可能实现这点；二是高环境光抗扰性，和目前市面上的3D ToF方案相比，其峰值功率高出20倍，意味着该传感器可以在室外强光的环境下仍然保持非常好的精度和性能；三是针对移动设备在室内扫描距离范围内的高帧率（>30fps）运行环境，优化最低平均功耗。
图：ams 3D dToF方案设计初稿和性能目标
“整个系统分为两个模组，一个是高功效的光源模组，而另外一个是SPAD 3D 摄像模组，”Sarah Cheng说，“把两个模组分开有一个好处，在手机厂商设计整个系统的时候，他们可能有更多的灵活性在主板上去做零部件的排位和设计，提高了灵活性。”
无疑，这套方案显示出ams在激光架构上的核心技术优势，包括高功效的自有IP架构的点阵发射器，大功率VCSEL技术以实现高环境光抗扰性，针对超短脉冲的优化连接以实现高距离精度以及低EMI辐射的VCSEL驱动器(VOD)系统。此外，其优化的封装设计使整套系统在传热性能和人眼安全上都得到了优化。
一组在室内光线和微弱光线下该方案评估套件的3D渲染深度图像输出演示显示出其深度信息的精确性，包括5米内不同沙发的位置以及背景墙等。ams大中华区应用市场总监Bing Xu博士表示，ams的这套方案的绝对分辨率是在所有的测试范围距离内小于8mm，借助于CMOS的堆叠封装工艺，其SPAD、TDC和信号处理器进行了高度集成。
针对这套3D dToF传感方案，ams和计算机视觉成像软件供应商虹软进行了合作。这一合作针对ams光学传感系统的特点，结合RGB相机的输出，对虹软中间件进行了优化，实现即时定位与地图构建（SLAM）和3D图像处理，将深度图转换为精确的场景重建。此外，虹软软件还集成了3D图像输出和移动设备的显示，以支持更多沉浸式AR体验，这使得制造商能够快速简单地在移动设备中实现AR功能。而对于移动设备OEM而言，因为方案本身能与安卓操作环境集成，减少了集成dToF功能的工作量。
在去年与欧司朗整合后，ams在2020年的自然年度的营收为42亿美元。ams大中华区销售和市场高级副总裁陈平路解释，该营收是ams全年和欧司朗下半年的收入总和。整合带来的最大变化在于，ams的业务范围由原来的消费电子扩张到汽车工业和医疗领域，并且IP专利也有很大提升，目前已有的和正在申请的专利超过15000个。而这一整合也将给ams核心的可视化、光源和传感业务带来更多的市场机会。
在刚刚结束的上海MWC 2021展上，ams展出了这套3D dToF方案，该方案预计将在2021年年底前量产。
