全球首款最遠可達30米、室外測距最遠可達20米的iToF傳感器，有望在自動飛行無人機等工業領域作為3D圖像傳感器及相機實現廣泛應用。

據麥姆斯咨詢報道，凸版印刷株式會社（簡稱：凸版印刷）與子公司株式會社Brookman Technology（簡稱：Brookman）共同開發出一款采用“混合型（hybrid）ToF（飛行時間法）”的“三維（3D）距離圖像傳感器（簡稱：3D傳感器）”。該款傳感器可實現在1～30米范圍內的距離測量，是目前主流的“iToF（間接飛行時間法）”3D傳感器測距范圍的5倍以上。自動飛行無人機或自動運輸機器人等通過配備這款傳感器之后，可避免與障礙物發生碰撞，有助于提升該類設備的可操作性和安全性。

此外，該款采用混合型ToF技術的3D傳感器還集成了獨家的環境光噪聲消除功能，是全球首款可在相當于盛夏白天光照強度達到10萬勒克斯（lux）環境下，實現最遠20米室外測距的CMOS圖像傳感器。

6月15日，在美國火奴魯魯召開的半導體技術國際會議"VLSI 國際研討會（全稱：2022 IEEE Symposium on VLSI Technology & Circuits）"（主辦方：美國電氣與電子工程師協會，會期：6月13日至17日）上，由凸版印刷、Brookman和靜岡大學聯合發表了該項新型iToF傳感器技術。

開發背景

近年來，隨著智能手機和游戲機功能的增強、工業自動駕駛機器人等的普及，3D傳感器市場有望進一步擴大。根據距離檢測原理的不同，3D傳感器存在幾種測距方式，而通過測量光線照射到被攝體并返回傳感器所需的時間來估算相機到被攝體距離的“飛行時間法”，則隨著近年技術發展的進步，以其小型化和低功耗等的特點而最先被智能手機所采用。

自動駕駛的機器人和無人機需要配備“環境映射”功能，才能檢測出幾十米開外的障礙物并從捕獲的圖像中掌握自身所處的位置，而目前主流的iToF 3D傳感器在戶外使用時，由于其缺乏足夠的“抗環境光”性能，因此阻礙了其進一步的普及應用。

凸版印刷將Brookman納為子公司后，靈活發揮兩家公司的優勢，全面推動新型3D傳感器的研發工作。通過改進Brookman專長的“短脈沖驅動方式”，成功研發出了全新的混合型ToF技術，不但具備遠距離測量和優異的抗環境光性能，還實現了高速圖像捕獲和多個3D相機同時驅動的功能。

本次開發的新型ToF傳感器的關鍵特性

1. 可實現30m遠距離測量

通過采用混合型ToF驅動方式，可實現長達30米的遠距離測量，約為現有機型的5倍。

新型iToF傳感器的室內測距結果示例。在同一視野下，用不同顏色表示1米至30米的距離。

2. 集成環境光噪聲消除功能，可在盛夏的室外進行測量

新型iToF傳感器的每個像素都配備了消除環境光成分的功能。因此，該傳感器可以消除環境光噪聲，即使是在盛夏白天光照強度達到10萬勒克斯的環境下，也能夠準確測量距離。

3. 每秒120張的高速圖像捕獲功能

通過在一幀內完成測距與消除環境光噪聲，確保不會發生成像模糊而導致“測量誤差”，實現精準測距。因此，1秒內最多可以捕獲120張距離圖像，大約是傳統iToF傳感器的四倍多。

4. 最多可同時驅動256個3D相機

采用獨家控制方式，可以像消除環境光一樣消除其他3D相機所發出的信號光。因此，可以同時驅動多臺3D相機而不產生干擾，最多可以同時驅動256臺3D相機。

今后的目標

凸版印刷與Brookman今后將致力于在自動駕駛機器人和工業設備等領域普及新型ToF傳感器，給此類設備安裝上這雙可提升性能的全新“眼睛”，為實現更安全、更便捷的社會做出貢獻。目前，凸版印刷正在研發相應的3D相機以搭載采用新型ToF測距傳感器，并計劃于2022年12月開始提供評估機型，在2023年秋季正式上市銷售。

凸版印刷預計在2025年度內，實現包括新型iToF傳感器及搭載該類傳感器的相機、以及相關周邊訂單在內的銷售額約70億日元的目標。

審核編輯 ：李倩