iphone新機(jī)后置或采用三顆攝像頭，且飛行測距將成為主要感測技術(shù)

蘋果于去年11月份推出了10周年紀(jì)念版iphone X，成功引起一波“跟機(jī)潮”，日前一則曝光蘋果下一代iphone的消息再次引起行業(yè)關(guān)注。

這則消息表明，iphone 新機(jī)后置或采用三顆攝像頭，且飛行測距將成為主要感測技術(shù)。

iphone 9攝像頭或由大立光、夏普、索尼、LG Innotek和Alps供貨

據(jù)悉，蘋果的下一代iphone，除了目前曝光很多的三款“劉?！比嫫林?，還會(huì)推出iphone 9和iphone 9 Plus（另外也有消息表示，蘋果今年新推出的iphone將不再以數(shù)字命名），所以iphone 9也有可能命名為iphone。

據(jù)德意志證券科技分析師表示，新一代iphone或?qū)⒉捎煤笾萌龜z像頭，將采用3D感測模組來提升增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR影像，其中“飛時(shí)測距”將成為主要感測技術(shù)，AR將成為下一代iphone相機(jī)的主要規(guī)格，也是蘋果在2018—2019年的重點(diǎn)研發(fā)功能。

若真如上述分析師所說，那么接下來“飛時(shí)測距”很有可能成為繼3D結(jié)構(gòu)光后的又一大主流技術(shù)，筆者通過其他資料獲悉，TOF的測距原理是通過目標(biāo)連續(xù)發(fā)送光脈沖，用傳感器接收從物體返回的光，通過探測光脈沖的飛行（往返）時(shí)間來得到目標(biāo)物距離。

TOF由照射單元、光學(xué)透鏡（鏡片+窄帶濾光片）、TOF傳感器、控制單元和計(jì)算單元構(gòu)成，原理與結(jié)構(gòu)光殊途同歸，都是屬于主動(dòng)光探測方案，TOF的優(yōu)勢在于遠(yuǎn)距離探測，不易受到環(huán)境光線的干擾，但是TOF芯片每一個(gè)像元要對入射光往返相機(jī)與物體之間的相位分別記錄，傳感器結(jié)構(gòu)比普通圖像傳感器更復(fù)雜，單個(gè)像素要大得多，成本和體積更大。

不過，對于iphone 9攝像頭模組的供應(yīng)關(guān)系，該分析師也有談及，他表示，iphone 9的主要攝像頭將采用三鏡頭成像，其中兩顆運(yùn)用于立體視覺技術(shù)，另一枚則為長焦鏡頭，用戶變焦拍攝。據(jù)悉，iphone 9相機(jī)模組的供應(yīng)鏈目前包括了大立光、索尼、夏普、LG Innotek和Alps。

這一消息一經(jīng)發(fā)布，對于國內(nèi)的廠商來說或許是在意料之中，也或許是在意料之外，但有一點(diǎn)不得不說，國內(nèi)在TOF方面仍處于起步階段。

筆者從業(yè)內(nèi)人士處獲悉，國內(nèi)手機(jī)廠商之所以未能成功量產(chǎn)帶有結(jié)構(gòu)光的3D攝像頭新機(jī)的一個(gè)重要原因就是，國內(nèi)的TOF方案不成熟所致。

不過，日前，筆者從供應(yīng)鏈處獲悉，今年國內(nèi)三大品牌搭載帶有3D結(jié)構(gòu)光的新機(jī)將問世，但是，是否采用TOF測距這一方案，目前還尚不得知。

筆者在查詢相關(guān)資料時(shí)獲悉，相比于結(jié)構(gòu)光，國內(nèi)TOF廠商更少，僅有樂行天下能夠量產(chǎn)基于TOF的深度攝像頭。

據(jù)悉，樂行天下的鏡頭組配合了一顆TOF深度攝像頭和一顆普通RGB拍照攝像頭，分別用于測量景物深度和輪廓信息，樂行天下產(chǎn)品的硬件性能較為出色；TOF像素達(dá)到320*240，已是國內(nèi)最高，測試范圍為0.2—7.5m，精度誤差10毫米，視場角最高可達(dá)80度（對角），幀率最高可達(dá)60FPS、RGB鏡頭則是1080P高清，配合其自主開發(fā)的人物識(shí)別、人臉識(shí)別、輪廓分離、骨骼追蹤、動(dòng)作識(shí)別等算法、可應(yīng)用手機(jī)機(jī)器人定位導(dǎo)航、VR、AR手勢識(shí)別、體感游戲、三維建模、工業(yè)智能化檢測等領(lǐng)域。

從某種程度上來說，樂行天下掀起了本土廠商進(jìn)軍TOF的帷幕，但不可否認(rèn)的是，國內(nèi)在TOF方面仍處于起步階段，即使是樂行，也并未掌握底層技術(shù)，仍是在TI和PMD Tech所提供的第三方方案上進(jìn)行二次開發(fā)，相當(dāng)于將TI的方案進(jìn)行產(chǎn)品化，并且尺寸有沒有小道能夠集成至手機(jī)之中，相比意法等國際龍頭，國內(nèi)廠商在TOF領(lǐng)域還有較大追趕空間。

紅外器件相關(guān)廠商是3D成像紅利的最大受益者

筆者從資料處獲悉，3D攝像頭核心部件主要包括發(fā)射端（紅外光源）和接收端（紅外/彩色鏡頭），在發(fā)射端，常用的紅外激光發(fā)射器解決方案是VCSEL，同時(shí)由于結(jié)構(gòu)光需要形成特定的光學(xué)圖案，在發(fā)射端還需要衍射光柵和準(zhǔn)直鏡頭；而在接收端，紅外/可見光圖像傳感器，窄帶紅外濾光片和圖像處理器芯片共同組成了可以處理光電信號(hào)的部分。

TOF與結(jié)構(gòu)光類似，稍顯不同的是，結(jié)構(gòu)光由于投射出特定圖案的光，在紅外光發(fā)射端需要添加光學(xué)棱鏡和衍射光柵，而TOF也不需要。

基于此，可以看出，無論采用結(jié)構(gòu)光方案還是TOF，都離不開核心的紅外器件。以VCSEL和紅外窄帶濾光片為例，這二者既適用于結(jié)構(gòu)光方案，同樣也適用于TOF方案，基于此對于攝像頭供應(yīng)商而言，這兩大產(chǎn)業(yè)后續(xù)的發(fā)展前景頗為可觀。

不過筆者獲悉，用于成像的發(fā)射紅外光技術(shù)主要有LED和VCSEL兩種，不過相交而言，VCSEL激光在技術(shù)和成本上有明顯優(yōu)勢。

首選在技術(shù)上，VCSEL線寬較窄（0.35nm）且波長對溫度漂移較?。?.06nm/℃），閾值電流也較?。?mA）在相同的輸出功率下具有更高的效率，特別適用于手機(jī)等電量“緊缺”的移動(dòng)設(shè)備；而在成本方面，比起其他激光，調(diào)整準(zhǔn)直VCSEL更加容易，這樣就能夠生產(chǎn)低成本的基于VCSEL的接發(fā)器，更重要的是制造工藝與LED兼容，批量制造成本很低，目前850nm的VCSEL已得到大規(guī)模應(yīng)用。

綜上，VCSEL功耗低、效率高等優(yōu)點(diǎn)，使得其比其他紅外光源更加適合移動(dòng)智能終端，主流的3D成像產(chǎn)品大多采用VCSEL光源，隨著3D成像的爆發(fā)，VCSEL市場將迎來強(qiáng)勁增長。根據(jù)MEMS預(yù)計(jì)，2015年VCSEL市場規(guī)模為9.546億美元，至2022年將增長至31.24億美元，2016年期間的復(fù)合年增長率可達(dá)17.3%。

目前全球范圍內(nèi)主要的VCSEL廠商包括Fninisar、Lumentum、Princeton Optronics、Heptagon以及Ⅱ-Ⅵ等公司，基本上都是來自光通信芯片的龍頭企業(yè)。正是有了光電子在通信領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)積累，消費(fèi)級應(yīng)用才變得順理成章，兩者產(chǎn)品具備很強(qiáng)的技術(shù)延展性。VCSEL器件由光通信轉(zhuǎn)向消費(fèi)電子領(lǐng)域，發(fā)展趨勢為陣列化和小型化，核心工藝主要為基于MEMS技術(shù)的可調(diào)諧VCSEL技術(shù)、VCSEL陣列技術(shù)以及電流限制技術(shù)。而我國在VCSEL領(lǐng)域的積淀尚不足。

而窄帶濾光片對于3D成像同樣是必不可少。筆者獲悉，3D成像與2D在濾光片上有著較大差異，以手機(jī)為例，目前傳感器芯片多為CMOS芯片，由于CMOS自身只能獲得光強(qiáng)信號(hào)，并不能辨別光的顏色，需要在每個(gè)像素上設(shè)置濾光器以記錄顏色。而在3D攝像中，濾光片則是為了測量景深服務(wù)， 因此需要采用窄帶紅外濾光片，只允許與發(fā)光元件發(fā)出的光線波長相同的光通過，使得相干光線得到抑制并降低噪聲。因此不論是TOF還是結(jié)構(gòu)光，不論前置還是后置，窄帶IRCF都是剛需。

從目前的現(xiàn)實(shí)情況看，VCSEL和窄帶濾光片是本土廠商較具有競爭力的環(huán)節(jié)，因?yàn)椴还苁荰OF方案還是結(jié)構(gòu)光方案，考慮到這兩者的剛需，這兩大類廠商的龍頭企業(yè)有望深度受益。