揭開“真像”：3D視覺成像的挑戰及ST打出的組合拳

在自動導引車（AGV）/自主移動機器人（AMR）、資產追蹤、人形機器人等方面，成像傳感器是重要的組成部分。例如對于AGV/AMR，成像傳感器用于導航和障礙物檢測、繪制周圍環境的精確地圖，并通過避免碰撞來確保安全操作。對于人形機器人，除了上述功能外，成像傳感器還可用于識別人類的手勢和動作，實現直觀的人機交互，并用于面部識別等。

1   工程師在應用的痛點是什么？

工程師在選擇和應用成像技術時面臨多個挑戰，因此沒有一種傳感器可以滿足所有需求。因為應用場景和操作環境都會影響最合適的技術選擇，并且需要考慮諸如分辨率、操作距離、精度、速度、視場、環境光、眼部安全、計算能力、功耗等參數。每種技術都有其優點和缺點。

在處理光學系統時，系統集成和生產對解決方案的成本具有顯著影響。此類3D傳感系統需要校準和對準以確保最佳性能。這增加了設計和工業化的復雜性，并且在生產線上可能非常耗時。

2   ST的兩大產品系列

ST（意法半導體）擁有廣泛的產品系列，包括微控制器（MCU）、電源管理、MEMS和成像傳感器，涵蓋了廣泛的應用領域。其中，成像子部門設計和制造兩大類產品：飛行時間（ToF）傳感器和CMOS圖像傳感器（CIS），可以支持多樣化的產品組合，提供針對應用需求的量身定制的解決方案。

●   ST FlightSense產品系列包括從單區到多區（8x8或16x16）ToF模塊、具有2300區分辨率的3D dToF模塊以及支持SVGA分辨率的iToF傳感器。

●   ST BrightSense產品系列包括RGB和NIR全局快門CMOS圖像傳感器，提供機器視覺的最佳性能。這些傳感器可以用于使用結構光生成3D圖像。ST正在大力投資成像傳感器，預計其在個人電子產品、工業和汽車領域的需求也將增長。

3 如何解決工程師的痛點？

為了使工程師能夠解決痛點，并在各個行業中交付高性能的成像應用，ST對這兩大類產品進行了解決方案的優化。

●   ST不僅提供VD55H1 iToF傳感器的高分辨率3D傳感器，也提供一體化模塊VL53L9的方案。該模塊集成了發射器、VCSEL驅動器、SPAD接收器，并嵌入了處理后處理的MCU。

模塊化的好處是避免了系統集成、校準、激光安全認證和外部組件計算能力的負擔，因為后處理是在芯片上完成的。這將顯著縮短產品上市時間，因為它減少了集成多個離散元件的工程工作量，以及工業化的努力，因為它可以從硬件和軟件角度直接使用現成的模塊。

●   對于CMOS圖像傳感器，ST擁有一系列高靈敏度傳感器，憑借其一流的量子效率（QE）和調制傳遞函數（MTF），為基于機器視覺的應用提供高精度成像。

（本文來源于《EEPW》202412）