出手即王炸，ADI推出百萬像素級ToF傳感器解決方案

日前，在ADI進博會展臺上，ADI MEMS和傳感器事業(yè)部總經理Tony Zarola帶來了公司最新的iToF傳感器模組ADTF3175以及工業(yè)掃描相機的實物，中國客戶得以首次近距離直觀感受該產品的魅力。此前，該產品曾在Embedded World 2022上亮相，備受市場關注的同時，還斬獲了2023年CES創(chuàng)新獎。

ToF并不算一個最新的技術，其早已應用于諸如手機、掃地機等產品中，但ADI正在通過一系列創(chuàng)新，使其可以激發(fā)出更多的創(chuàng)新。

Tony Zarola手里拿著的正是ADTF3175模塊

ADI的獨門秘籍

ToF是Time of Flight縮寫，直譯為飛行時間。其基本原理是通過連續(xù)發(fā)射光脈沖到被觀測物體上，然后接收從物體反射回去的光脈沖，通過探測光脈沖的飛行（往返）時間來計算被測物體離相機的距離。

雖然原理簡單，但ToF有個天然的多路徑干擾問題，就像無線信號從發(fā)射端天線到接收端天線經過不同路徑一樣，光波也會通過不同的路徑反射回來，致使其測量的距離失真，尤其是對于復雜的工業(yè)成像場景，精度和準確度會成為最大障礙，尤其是iToF準確率更低。

ADI iToF正在通過一系列創(chuàng)新，以解決這些技術瓶頸，特別是在精度和準確度方面，經由ADI強大且全面的信號鏈技術，使ToF技術再一次騰飛。

首先，與市場上傳統(tǒng)的基于CCD技術的iToF產品不同，ADI的ToF傳感器產品是基于CMOS技術的，因此成為了市場上第一家具有一百萬像素（1MP）的ToF傳感器產品。

第二，ADI有獨特的調制方案（modulation schemes）。相比于使用雙頻四相（2 frequencies, 4 phases）方案，ADI三頻三相方案，可以實現(xiàn)4.5米的探測范圍內誤差不超過正負五毫米的超高精度。

最后，通過以上兩點差異化特點，以及ADI的產品優(yōu)勢，其能夠幫助客戶在諸多工業(yè)領域快速轉化為應用與商業(yè)優(yōu)勢。比如機器人的視覺識別與避障、利用傳感器精確測量物體尺寸等等場景。

顯然，通過更高精度的成像，iToF將應用到更多以前無法想象的場景中。

圖中明顯可以看到，隨著分辨率及精度的提高，物體的信息更加清晰。

如何超越硅？

“Beyond the Silicon（超越硅）”是ADI內部一個較為新穎的提法，其內涵是通過提供模組、系統(tǒng)甚至整體解決方案，為客戶實現(xiàn)更多價值。

“我們希望客戶能夠更好、更容易地使用ADI技術，并且將其設計到產品中去，所以我們愿意與生態(tài)系統(tǒng)伙伴一起合作。我們會直接向客戶詢問“這個攝像頭會去連到什么上，會用來做什么”這樣的問題。這樣，客戶可以真正把ADI的技術用起來，而非自己或是尋找一個第三方角色來開發(fā)解決方案?！盩ony說道。

ADTF3175模塊上已經打上了ADI的Logo

“很多客戶不知道如何制作ToF模塊。我們看到了這個痛點，所以決定給客戶一個開箱即用的方案。”Tony強調道。“整個模塊的設計、驗證、調教和工程都是由ADI完成的。”

如圖所示，ADTF3175模組中，有ADI的ADSD3100 ToF傳感器，此外還有部分電源類產品，光學系統(tǒng)則是由其他供應商提供。Tony強調，因為ToF以每秒30幀速率發(fā)射940nm波長的激光，因此系統(tǒng)會產生大量熱，散熱是除了光學設計的另外一大挑戰(zhàn)?！癟oF真正的問題不在尺寸，而在于散熱。”Tony說道。

同時，ADI還擁有更為完整的系統(tǒng)級方案，包括深度測量ISP以及整個SDK軟件工具包，從而可以將使用傳感器收集到的原始數(shù)據(jù)直接轉化為點云（point cloud，空間坐標集），或是深度圖（depth map），并將計算卸載至ISP中，使整體方案具有極低的時延、芯片功耗與系統(tǒng)功耗，并且客戶可以簡單直接的拿來使用。

“總而言之，我們通過核心技術的性能與應用來實現(xiàn)ADI產品在市場上的區(qū)分，進而為客戶交付應用與商業(yè)價值?！盩ony總結道。

iToF的未來

就在2023年10月，微軟宣布停止生產 Azure Kinect Developer Kit，但這并不意味著其不看好iToF的技術前景，相反，是要創(chuàng)造更多同合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)共同服務的機會。歷史上來看，作為iToF技術大放異彩的首個產品，Kinect已經從游戲外設延伸至更多的場景中。

2020年，ADI就宣布與微軟達成戰(zhàn)略合作，利用其ToF傳感器技術，讓客戶可以輕松創(chuàng)建高性能3D應用，實現(xiàn)更高的深度精度，而不受具體的環(huán)境條件限制。ADI將基于Microsoft Azure Kinect技術，為工業(yè)4.0、汽車、游戲、增強現(xiàn)實、計算攝影和攝像等領域中廣泛的受眾提供領先的ToF解決方案。

也正如微軟Swati Mehta在公司網(wǎng)站上的一篇文章中（https://techcommunity.microsoft.com/t5/mixed-reality-blog/microsoft-s-azure-kinect-developer-kit-technology-transfers-to/ba-p/3899122）所評論的，ADI已經制定了使該技術大眾化且充滿活力的路線圖。

進博會現(xiàn)場，Tony展示了采用ADI方案的3D建模相機，不僅能通過幾張照片，幾秒鐘內實現(xiàn)快速準確實現(xiàn)建模，而且還能測量出物體的詳細尺寸，并不需要任何參考點。實際上在ADI的Demo中，iToF甚至能掃描出一個完整的人物模型。

ToF技術潛在應用場景一覽

一家名為Tempo的美國家庭健身器材供應商，最初打算采用Kinect作為其運動與深度測量傳感器，但由于Kinect并不是為嵌入式所開發(fā)的，在尺寸、功耗等方面存在不足，因此Tempo開始本打算開發(fā)自己的ToF模塊，然而在與ADI公司ToF團隊達成合作后，Tempo決定使用ADI的ToF模塊，從而降低系統(tǒng)的尺寸、功耗以及復雜程度，并保持Kinect的相關性能。該案例足以說明在獲得微軟的授權后，Kinect的ToF技術將得到更為廣泛的應用可能。

除了工業(yè)領域，深度傳感器和成像技術的廣泛應用可能帶來超出我們想象的智能設備，或者會出現(xiàn)全新的技術，讓智能鏡和AR耳機變得和掃地機器人一樣平常。而這一切的基礎都將歸功于高精度的iToF。