TOF有望成主流技术 国内厂商将具备相关优势

来源:网络整理    作者:互联网        发布时间:2020-01-14    

一、智能手机3D感测渗透加速,TOF有望主流技术

1、3D 感测渗透加速,主流手机厂商加入 TOF 阵营

3D 感测技术路线很多,不同技术的性能不同,适合的应用领域也不同。在 消费电子应用领域,目前主流的 3D 感测技术有两种:3D 结构光(3D Structure Light)和时间飞行法(TOF, Time of Flight)。

3D 结构光在消费电子领域的商用最早可追溯到 2009 年,微软与以色列 3D 感测公司 PrimeSense 合作发布了搭载 3D 结构光模组的体感设备 Kinect 一 代,2010 年 11 月上市后,该产品成为 2011 年销售最快的消费电子设备。尽管 产品大获成功,但第一代 Kinect 的准确度、图像分辨率和响应速度并不理想, 微软在 2009 年和 2010 年先后收购了以色列 TOF 相机公司 3DV Systems 和 3D 手势识别公司 Canesta,并在 2013 年终止了与 PrimeSense 的合作,自行研发推出搭载 TOF 摄像头的 Kinect 2 代产品。

然而好景不长,由于缺乏爆款游戏 应用、硬件亏本销售等问题的存在,2017 年 10 月微软表示已经停止生产 Kinect, 自 2011 年上市以来累计销量仅 3500 万部。

尽管 Kinect 失败,但在游戏市场 的沉淀使得 3D 感测技术日益成熟。2017 年苹果发布 iPhone X,首次搭载 3D 结构光模组,可实现 3D 人脸识别技术,成为苹果近两年最大的创新。

此前由 于半导体工艺等多方面技术的限制,3D 感测很难应用到体积非常有限、功耗要求低的手机上,因此 iPhone X 的发布是 3D 结构光技术的重大突破,市场对 3D 结构光技术的热情重新点燃。苹果的 3D 结构光方案正是来自为微软 Kinect 一 代提供技术方案的 PrimeSense,苹果在 2013 年 11 月宣布以 3.6 亿美元收购该 公司。

苹果之外,主要 3D 结构光方案厂商还有美国的英特尔、高通/Himax, 以色列 Mantis Vision 以及国内华为、奥比中光等公司。

2014 年英特尔发布全 球首款内嵌于各种智能设备的 3D 景深摄像头 RealSense,采用 3D 结构光技术, 应用在联想、戴尔等多款超极本电脑以及无人机等设备中。同年高通宣布与影像 IC 设计公司奇景光电 Himax 合作提供高分辨率、低功耗的 3D 结构光模组 SLiMTM。

iPhone X 发布后,国内小米、华为和 OPPO 也先后发布了首款搭载 3D 结构光模组的智能手机,其中小米采用的是以色列 Mantis Vision 公司的解决 方案,华为采用的是自研方案,OPPO 采用的是国内公司奥比中光的解决方案。苹果在 2018 年和 2019 年的 iPhone 新产品中也全部搭载了 3D 结构光模组。

目前已经发布的搭载 3D 结构光模组的智能手机包括苹果的 iPhone X 以后 的所有机型,,华为的 Mate20 Pro、荣耀 Magic 2 和 Mate 30 Pro,小米的小米 8 探索版以及OPPO FindX。据 DigiTimes 数据,2018 年搭载 3D 结构光 的智能手机整体约 1 亿台,其中苹果占比约 88%。

TOF 最早的商用可追溯到 2006 年 7 月,衍生自 CSEM(瑞士电子与微技术 中心)的MESA Imaging公司成立,并推出商用TOF摄像头产品系列SwissRanger, 最开始应用于汽车的被动安全检测。2014 年,MESA 被新加坡微型光学器件厂商 Heptagon 收购,Heptagon 在 2016 年又被奥地利知名传感器厂商ams(艾迈斯半导体)收购, 在小型化 TOF 传感器领域已经具备了一定优势

2013 年,微软在第二代 Kinect 中采用了 TOF 技术,方案来自 2010 年收购的 TOF 相机公司 3DV Systems。

2015 年,索尼索尼收购比利时手势识别技术公司 SoftKinetic,该公司拥有知名 DepthSense TOF 感测系统,两年后索尼就发布了全球最小的 TOF 模组。

TOF 技 术首次应用到智能手机是在 2016 年,Google 和联想合作推出了全球首个搭载 TOF 模组的智能手机 Phab2 Pro,采用的是 pmd/英飞凌的 TOF 方案,该手机可 实现一些如三维测量等简易的 AR 应用,但并没有引起市场较大的反响。

英飞凌和德国 3D 感测公司 pmd 在 TOF 领域合作了数十年,并开发出了知名的 REAL3 TOF 传感器芯片,其中 pmd 主要提供 TOF 像素矩阵,英飞凌主要提供芯片上系 统(SoC)集成的所有功能组件,并开发相应的制造工艺,该方案还用在了华 硕 2017 年发布的 AR 智能手机 Zenfone 上。

TOF有望成主流技术 国内厂商将具备相关优势

▲英飞凌的REAL3 3D图像传感器芯片可以实现小巧的TOF摄像头模块,便于轻松集成到小巧的电子装置中(图片来源:芯智讯)

2018 年 8 月 6 日,OPPO 在北京召开 了 TOF 技术沟通会, 并在 8 月 23 日发布了其首部搭载 TOF 摄像头的智能手机 OPPO R17 Pro,采用了 Sony 的解决方案。随后在 2018 年 12 月,vivo 发布了其 首部搭载 TOF 摄像头的智能手机 vivo NEX 双屏版,采用了松下的解决方案;华为发布了其首部搭载 TOF 摄像头模组的智能手机荣耀 V20,采用的是 OPPO R17 Pro 相同的 TOF 方案。

进入 2019 年后,安卓厂商纷纷加入 TOF 镜头的阵营,2019 年 2 月,三星发布了 Galaxy S10 5G,前后分别各搭载一颗 TOF 镜头;LG 发布 了 LG G8 ThinQ,搭载后置 TOF 镜头,采用了英飞凌的解决方案;联想发布了 Z6 Pro 5G 手机,搭载了后置 TOF 镜头。华为在 6 月份在中端机型 nova 5 Pro 上也搭载了后置 TOF 镜头。

TOF有望成主流技术 国内厂商将具备相关优势

目前除小米以外,主要安卓手机厂商均发布了搭载 TOF 模组的智能手机, 其中华为和三星发布的机型数量相对较多。

据腾讯科技、集微网、韩国网站The Elec 等多家媒体报道,供应链消息 称苹果将在 2020 年的 iPad Pro 和两款 iPhone 中搭载 TOF 后置镜头,前置人 脸识别摄像头则还是沿用 3D 结构光的技术。报道还表示苹果或借助定制 CMOS 的方式模拟人眼功能,实现 AR 实景导航等应用,突破当前 TOF 镜头缺乏“硬” 用的瓶颈。苹果的入局有望加快安卓端的渗透速度,业界普遍看好 TOF 模组将 在 2020 年迎来放量。

我们对主要品牌手机厂商的 TOF 机型 2019 年和 2020 年 的渗透率进行了假设,预测 2019/2020 年全球搭载 TOF 模组的智能手机出货量 分别为 4300 万和 1.5 亿部。考虑到华为、三星等部分高端机型搭载前后 TOF 模组,预测 2019/2020 年全球智能手机的 TOF 模组合计为 5700 万和 1.83 亿个。

2、3D 结构光 vs TOF:手机厂为何选择 TOF 方案?

原理和系统组成对比

责任编辑:互联网
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