惚恍微發(fā)布Spot dToF系統，為國內首發(fā)

近日，惚恍微發(fā)布自研的Spot dToF（散斑直接飛行時間）系統，為國內首發(fā)。

Spot dToF是目前市場上熱門、前沿的3DLidar Scanner方案，最開始是由蘋果公司iPad Pro 2020款帶火。在這款設備的后置攝像頭模組中，蘋果正是采用了Spot dToF技術。它是兩種先進技術的結合，包括Spot投射技術和基于SPAD陣列的dToF技術。

我們通過翻看一份名為《一種激光散斑投射ToF深度感知方法及裝置》的專利能夠看到，相較于傳統的ToF系統，最大的區(qū)別在于發(fā)射端，需要有一個散斑編碼投射器，然后反射回來的光信息還是由ToF接收鏡頭接收，并經過混合解碼器來處理，最終得到不同距離的高精度信息。

根據報道，在惚恍微的Spot dToF系統模組中，發(fā)射端的散斑投射器由4×16的點陣垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）芯片、準直鏡和3×3復制系數的光學衍射元件（DOE）組成，其投射的940nm激光光斑圖案，為均勻排布的576個光斑，每相鄰最近的3個Spot構成一個等邊三角形。

Spot技術在半導體光刻、攝像和汽車大燈控制等領域都有應用，比如在汽車大燈控制方面，有Spot Lighting 聚光投射技術，可以協助駕駛人聚焦在前方路上的行人、騎士、動物等。

Spot dToF技術里另一個關鍵要素是SPAD dToF技術，這是一種3D深度傳感技術。SPAD dToF一般是SPAD+TDC組合，也就是一個高速的光電探測器和高精度的時間數字轉換電路配合，其原理是高偏置，深勢阱的結構可誘發(fā)單光子產生雪崩電流，并不存在光電子積累的過程，其測量精度受光噪聲的影響比較小。

我們看到索尼和國內的靈光電子都曾發(fā)布過SPAD dToF芯片產品，其中索尼IMX459芯片利用在CMOS圖像傳感器開發(fā)過程中創(chuàng)造的背照式像素結構、堆疊結構和Cu-Cu連接等技術，成功地構建了一種將SPAD像素和測距處理電路封裝在單個芯片的獨特元器件結構，可進行高精度、高速度的距離測量，支持應用于高級駕駛輔助系統（ADAS）和自動駕駛（AD）系統。

靈光電子則是發(fā)布過240 x 160像素的SPAD dToF圖像傳感器，該公司通過3D堆疊技術解決了單光子計數（TCSPC）方案在SPAD和精確的時間數字轉換器（TDC）之間進行大量的連接線導致布線困難的問題，實現了更高的SPAD光子檢測效率（PDE）、更高的分辨率、更低的功耗以及更好的綜合性能。

惚恍微的SPAD陣列的像素分辨率為120 × 120，點云深度精度約3mm，在相同的激光功率下，其深度數據的SNR有10×以上的提升。

通過Spot散斑投射技術發(fā)射更多的光脈沖信息，再通過SPAD接受系統進行接收和數據處理，得到一張物體點云分布的直方圖，上面的數據量顯然比傳統的探測器要多得多，便可以對場景進行更好地識別，這也是為什么蘋果會將Spot dToF帶入到消費電子領域，并且很可能在后續(xù)的產品設計中繼續(xù)使用。

據悉，惚恍微是國內為數不多有Spot dToF芯片研發(fā)能力的公司，Polarstar模組為國內首發(fā)，這得益于該公司在該領域深厚的技術積累。雖然該公司2021年年初才剛剛成立，但今年以來已經陸續(xù)發(fā)布了首款SPAD芯片以及我們今天講到的Spot dToF系統。

惚恍微曾在產品發(fā)布新聞中提到，惚恍微通過搭建基于HHC0101的成像系統Demo，積累了關于SPAD成像的寶貴Knowhow，并計劃在下一顆芯片中合入優(yōu)化設計，包括小像素、分辨率、DCR、DeadTime、PRNU以及時序控制等，進一步提升SPAD面陣的成像能力。隨著Spot dToF系統的發(fā)布，惚恍微無疑做到了這一點。

當前，為了解決拍攝、支付、解鎖等應用場景中的問題，安卓智能手機正緊隨蘋果的腳步布局dToF，正如文中提到的，dToF的方式不止一種，加入不同的技術就會有不一樣的效果，隨著各手機廠對AR/VR的探索，預計Spot dToF系統會有更大的施展空間，進一步提升用戶體驗。