飛行時間(ToF)感測器是利用LED或是雷射發出的紅外線光,照射到物體表面反射後的時間,進一步算出物體不同位置的距離。事實上,ToF技術問世已有一段時間,而讓ToF聲名大噪的原因是,3D感測技術獲得蘋果(Apple)智慧型手機採用,進一步提升人臉辨識的精確度,一時之間,各家智慧型手機製造商群起效尤,促使ToF感測器在智慧型手機市場滲透率不斷提升。不過,隨著手機以外的應用市場對於3D感測技術的需求逐漸升溫,ToF感測器也開始在其他應用領域攻城略地。

由於智慧型手機的導入,ToF最大應用市場儼然為手機。而如同其他技術的發展歷程,ToF在手機市場的成功,以及其所創造出來的全新應用體驗,也讓該技術獲得其他應用市場的青睞。意法半導體(STMicroelectronics)影像產品部技術行銷經理張程怡表示,ToF感測器的功能包括測距、接近感測、存在偵測、環境光感測、反射率感測、多區域感測,以及3D感測蘋果iPhone的人臉辨識功能即是利用ToF 3D感測的能力。而其他消費性電子對於ToF感測器所能衍 生出來的新功能及產品價值,如供掃地機器人測距、白色家電偵測使用者的靠近...等等,促使ToF感測器越來越受消費性電子市場的歡迎。不僅如此,ToF感測器不僅可以增加人類消費者對各種裝置的使用體驗,還能為寵物增加樂趣。

值得注意的是,上述ToF的主要功能,也讓正夯的智慧工廠、工業4.0(Industry 4.0)相關應用注意到ToF感測器。包括機械手臂、自動導引車(AGV)、生產線輸送帶…等,都已開始借重ToF感測器做到偵測人員的接近、避開障礙物或人類、製作工廠簡易地圖…等,為實現智慧工廠、產線自動化而做出努力。張程怡指出,不只工業方面的應用,包括商用、教育用的筆記型電腦或平板電腦,也都開始導入ToF感測器,以為裝置打造更先進的安全防護功能,以及把關學童使用教育平板裝置時,若是過於靠顯示器,將對視力造成不良影響的示警。

新一代ToF產品穩固市場地位

為全面掌握市場商機,意法半導體也即將於2020年推出第四代ToF產品。

張程怡表示,意法半導體一直是ToF感測器市場的先鋒,憑藉著自身擁有的特有前端晶圓與後段封裝技術,以及採用單光子雪崩二極體(SPAD)感測技術,所打造出來的ToF晶片內含意法半導體專有的FlightSense測距技術,使產品具備非提供模擬值的實距測量、測量速度快、低功耗,以及採用940奈米(nm)不可見光等特色。

20200116NT31P1 意法半導體FlightSense ToF感測器各代產品與應用範例。(資料來源:意法半導體)

而第四代ToF產品除具備上述特性之外,還將偵測視野(FOV)由27度擴展至61度。張程怡說明,61度的偵測視野,可以讓ToF感測器協助業者打造更多新應用。舉例來說,新的ToF產品可做多區塊圖,在手機應用中可作為手勢辨識、追蹤手部移動的基礎,而在非手機、大型螢幕中的應用,則可以讓裝置更準確的感測使用者的靠近、提升相機拍照的景深效果、強化可攜式投影機的投影品質…等。

隨著新產品的推出,張程怡認為,即使目前意法半導體ToF產品最大宗應用市場——智慧型手機的市場成長態勢出現停滯,但包括有更多手機導入ToF技術,以及非手機應用市場的採用,累積了一定的口碑,加上工業市場的佈局與推廣,意法半導體可望仍能在ToF市場保持領先,穩坐全球第一大ToF感測器供應商寶座。

本文同步刊登於EE Times Taiwan 2020年1月號雜誌