蘋果于去年11月份推出了10周年紀念版iphone X，成功引起一波“跟機潮”，日前一則曝光蘋果下一代iphone的消息再次引起行業(yè)關(guān)注。
這則消息表明，iphone 新機后置或采用三顆攝像頭，且飛行測距將成為主要感測技術(shù)。
iphone 9攝像頭或由大立光、夏普、索尼、LG Innotek和Alps供貨
據(jù)悉，蘋果的下一代iphone，除了目前曝光很多的三款“劉海”全面屏之外，還會推出iphone 9和iphone 9 Plus（另外也有消息表示，蘋果今年新推出的iphone將不再以數(shù)字命名），所以iphone 9也有可能命名為iphone。
據(jù)德意志證券科技分析師表示，新一代iphone或?qū)⒉捎煤笾萌龜z像頭，將采用3D感測模組來提升增強現(xiàn)實AR影像，其中“飛時測距”將成為主要感測技術(shù)，AR將成為下一代iphone相機的主要規(guī)格，也是蘋果在2018—2019年的重點研發(fā)功能。
若真如上述分析師所說，那么接下來“飛時測距”很有可能成為繼3D結(jié)構(gòu)光后的又一大主流技術(shù)，筆者通過其他資料獲悉，TOF的測距原理是通過目標連續(xù)發(fā)送光脈沖，用傳感器接收從物體返回的光，通過探測光脈沖的飛行（往返）時間來得到目標物距離。
TOF由照射單元、光學透鏡（鏡片+窄帶濾光片）、TOF傳感器、控制單元和計算單元構(gòu)成，原理與結(jié)構(gòu)光殊途同歸，都是屬于主動光探測方案，TOF的優(yōu)勢在于遠距離探測，不易受到環(huán)境光線的干擾，但是TOF芯片每一個像元要對入射光往返相機與物體之間的相位分別記錄，傳感器結(jié)構(gòu)比普通圖像傳感器更復雜，單個像素要大得多，成本和體積更大。
不過，對于iphone 9攝像頭模組的供應關(guān)系，該分析師也有談及，他表示，iphone 9的主要攝像頭將采用三鏡頭成像，其中兩顆運用于立體視覺技術(shù)，另一枚則為長焦鏡頭，用戶變焦拍攝。據(jù)悉，iphone 9相機模組的供應鏈目前包括了大立光、索尼、夏普、LG Innotek和Alps。
這一消息一經(jīng)發(fā)布，對于國內(nèi)的廠商來說或許是在意料之中，也或許是在意料之外，但有一點不得不說，國內(nèi)在TOF方面仍處于起步階段。
筆者從業(yè)內(nèi)人士處獲悉，國內(nèi)手機廠商之所以未能成功量產(chǎn)帶有結(jié)構(gòu)光的3D攝像頭新機的一個重要原因就是，國內(nèi)的TOF方案不成熟所致。
不過，日前，筆者從供應鏈處獲悉，今年國內(nèi)三大品牌搭載帶有3D結(jié)構(gòu)光的新機將問世，但是，是否采用TOF測距這一方案，目前還尚不得知。
筆者在查詢相關(guān)資料時獲悉，相比于結(jié)構(gòu)光，國內(nèi)TOF廠商更少，僅有樂行天下能夠量產(chǎn)基于TOF的深度攝像頭。
據(jù)悉，樂行天下的鏡頭組配合了一顆TOF深度攝像頭和一顆普通RGB拍照攝像頭，分別用于測量景物深度和輪廓信息，樂行天下產(chǎn)品的硬件性能較為出色；TOF像素達到320*240，已是國內(nèi)最高，測試范圍為0.2—7.5m，精度誤差10毫米，視場角最高可達80度（對角），幀率最高可達60FPS、RGB鏡頭則是1080P高清，配合其自主開發(fā)的人物識別、人臉識別、輪廓分離、骨骼追蹤、動作識別等算法、可應用手機機器人定位導航、VR、AR手勢識別、體感游戲、三維建模、工業(yè)智能化檢測等領(lǐng)域。
從某種程度上來說，樂行天下掀起了本土廠商進軍TOF的帷幕，但不可否認的是，國內(nèi)在TOF方面仍處于起步階段，即使是樂行，也并未掌握底層技術(shù)，仍是在TI和PMD Tech所提供的第三方方案上進行二次開發(fā)，相當于將TI的方案進行產(chǎn)品化，并且尺寸有沒有小道能夠集成至手機之中，相比意法等國際龍頭，國內(nèi)廠商在TOF領(lǐng)域還有較大追趕空間。
紅外器件相關(guān)廠商是3D成像紅利的最大受益者
筆者從資料處獲悉，3D攝像頭核心部件主要包括發(fā)射端（紅外光源）和接收端（紅外/彩色鏡頭），在發(fā)射端，常用的紅外激光發(fā)射器解決方案是VCSEL，同時由于結(jié)構(gòu)光需要形成特定的光學圖案，在發(fā)射端還需要衍射光柵和準直鏡頭；而在接收端，紅外/可見光圖像傳感器，窄帶紅外濾光片和圖像處理器芯片共同組成了可以處理光電信號的部分。
TOF與結(jié)構(gòu)光類似，稍顯不同的是，結(jié)構(gòu)光由于投射出特定圖案的光，在紅外光發(fā)射端需要添加光學棱鏡和衍射光柵，而TOF也不需要。
基于此，可以看出，無論采用結(jié)構(gòu)光方案還是TOF，都離不開核心的紅外器件。以VCSEL和紅外窄帶濾光片為例，這二者既適用于結(jié)構(gòu)光方案，同樣也適用于TOF方案，基于此對于攝像頭供應商而言，這兩大產(chǎn)業(yè)后續(xù)的發(fā)展前景頗為可觀。
不過筆者獲悉，用于成像的發(fā)射紅外光技術(shù)主要有LED和VCSEL兩種，不過相交而言，VCSEL激光在技術(shù)和成本上有明顯優(yōu)勢。
首選在技術(shù)上，VCSEL線寬較窄（0.35nm）且波長對溫度漂移較?。?.06nm/℃），閾值電流也較?。?mA）在相同的輸出功率下具有更高的效率，特別適用于手機等電量“緊缺”的移動設備；而在成本方面，比起其他激光，調(diào)整準直VCSEL更加容易，這樣就能夠生產(chǎn)低成本的基于VCSEL的接發(fā)器，更重要的是制造工藝與LED兼容，批量制造成本很低，目前850nm的VCSEL已得到大規(guī)模應用。
綜上，VCSEL功耗低、效率高等優(yōu)點，使得其比其他紅外光源更加適合移動智能終端，主流的3D成像產(chǎn)品大多采用VCSEL光源，隨著3D成像的爆發(fā)，VCSEL市場將迎來強勁增長。根據(jù)MEMS預計，2015年VCSEL市場規(guī)模為9.546億美元，至2022年將增長至31.24億美元，2016年期間的復合年增長率可達17.3%。
目前全球范圍內(nèi)主要的VCSEL廠商包括Fninisar、Lumentum、Princeton Optronics、Heptagon以及Ⅱ-Ⅵ等公司，基本上都是來自光通信芯片的龍頭企業(yè)。正是有了光電子在通信領(lǐng)域的經(jīng)驗積累，消費級應用才變得順理成章，兩者產(chǎn)品具備很強的技術(shù)延展性。VCSEL器件由光通信轉(zhuǎn)向消費電子領(lǐng)域，發(fā)展趨勢為陣列化和小型化，核心工藝主要為基于MEMS技術(shù)的可調(diào)諧VCSEL技術(shù)、VCSEL陣列技術(shù)以及電流限制技術(shù)。而我國在VCSEL領(lǐng)域的積淀尚不足。
而窄帶濾光片對于3D成像同樣是必不可少。筆者獲悉，3D成像與2D在濾光片上有著較大差異，以手機為例，目前傳感器芯片多為CMOS芯片，由于CMOS自身只能獲得光強信號，并不能辨別光的顏色，需要在每個像素上設置濾光器以記錄顏色。而在3D攝像中，濾光片則是為了測量景深服務， 因此需要采用窄帶紅外濾光片，只允許與發(fā)光元件發(fā)出的光線波長相同的光通過，使得相干光線得到抑制并降低噪聲。因此不論是TOF還是結(jié)構(gòu)光，不論前置還是后置，窄帶IRCF都是剛需。
從目前的現(xiàn)實情況看，VCSEL和窄帶濾光片是本土廠商較具有競爭力的環(huán)節(jié)，因為不管是TOF方案還是結(jié)構(gòu)光方案，考慮到這兩者的剛需，這兩大類廠商的龍頭企業(yè)有望深度受益。
01月07日 18:14
