3D相機的設計難點及安森美的解決方案

1   在AGV/AMR、物流測量的完整布局

安森美(onsemi)在AGV/AMR、物流測量方面有完整的產品布局，在客戶端有非常多成功的應用案例。安森美有高性價比、小尺寸、高幀率的AR 系列的全局快門圖像傳感器，支持彩色黑白，特別適合用在VSLAM（視覺同時定位與建圖）應用。同時，安森美也有高性價比、高分辨率、高幀率、大像元尺寸、高NIR QE的Hyperlux LH and Hyperlux LP系列卷簾快門圖像傳感器，廣泛應用于物流行業高拍掃碼。再有，安森美也還重磅推出了iToF 產品，給3D 應用行業帶來了革新的選擇。

2   工程師應用的痛點是什么

目前市場上的3D相機產品主要是雙目相機、結構光相機、ToF相機，每種設計都有其局限性。例如，雙目相機在低照度下精度不佳，面對特征點少的平坦墻壁也存在挑戰，對計算能力要求較高；結構光則需要復雜的光源系統，測量距離偏短；ToF 則存在多路徑反射，分辨率普遍較低，在室外陽光下存在挑戰。各種挑戰歸納如下。

a) 工程師在開發過程中會遇到鏡頭選型設計的難點，比如景深、光圈、角度、畸變、MTF、成本之間的平衡，往往為了一個最佳的產品需要進行鏡頭的定制。

b) 在AGV/AMR 等移動設備上，雙目相機的設計往往還需要考慮體積，需要選擇芯片封裝較小且高性能的GS圖像傳感器芯片，2顆芯片的控制和輸出需要嚴格同步。同時雙目相機在組裝精度方面也有較高的要求。同時因為是電池應用，對于低功耗的需求也是非常重要的。

c) 在進行ToF產品設計的時候，電源設計以及VCSEL驅動電路設計往往會存在挑戰，如何能確保VCSEL能達到滿意的反光功率是需要重點考慮，存在一版不成功需要改版的風險；iToF 相機的內參校正硬件治具設計和方案往往也是工程師比較頭疼的地方。

3   安森美的解決方案

a)安森美每顆傳感器都會提供推薦的鏡頭選型表，包括市場上常用的鏡頭，以及配合客戶進行鏡頭定制、鏡頭性能測試評估。

b)安森美不僅僅提供優異圖像傳感器芯片，其完整的參考設計文檔和應用手冊更是能幫助客戶簡化設計，節約產品設計周期。安森美圖像傳感器支持多種相機同步模式，且功耗水平往往優于市場上同類產品；值得一提的是，安森美針對主流應用的市場，都進行了PRISM模組的設計與生產，客戶在前期評估的時候，可以直接從安森美購買到模組，大大節約了開發成本和開發時間。

c)針對目前市場上iToF 產品普遍分辨率不高，測量距離不太長、抗陽光干擾性能不佳的痛點，安森美推出了全新的1.2 M 像素的iToF 產品AF0130, 這是一款小尺寸的（1/3 寸）的BSI 全局快門傳感器芯片，芯片內部集成了深度計算模塊、可以直接輸出深度信息；內部有緩存模塊從而大大降低了運動物體的artifact；其特有的Smart iToF 模式以及940 nm >40% 的QE，使其在室外陽光下也有比較好的測量精度。同時，AF0130 的校正方法也比較簡單，無需客戶進行復雜的物體移動治具來進行校正，大大降低了開發成本跟生產效率。

（本文來源于《EEPW》202411）