近日，美國(guó)蘋(píng)果公司在新發(fā)布的iPad Pro設(shè)備中首次應(yīng)用ToF技術(shù)，ToF正式開(kāi)啟了在iOS和Android兩大陣營(yíng)的雙行道發(fā)展，為3D成像技術(shù)帶來(lái)前所未有的生態(tài)機(jī)遇。在5G和人工智能時(shí)代的大背景下，ToF技術(shù)的廣泛應(yīng)用為人們帶來(lái)便捷的深感影像應(yīng)用環(huán)境，具備3D屬性的深感影像有望快速獲得市場(chǎng)認(rèn)可。面向正在走來(lái)的深感影像時(shí)代，市場(chǎng)參與者也將開(kāi)辟發(fā)展新藍(lán)海。

深感影像時(shí)代為什么需要ToF

深感影像是融合了3D成像技術(shù)的創(chuàng)新成像方式，通過(guò)3D深感攝像頭輔助傳統(tǒng)影像技術(shù)進(jìn)行影像重構(gòu)，影像信息從二維變成三維，影像體驗(yàn)環(huán)境變得更加真實(shí)。巨大的市場(chǎng)潛力讓系統(tǒng)集成商、零組件廠商等紛紛加碼深感影像的研發(fā)與應(yīng)用。

面向深感影像信息獲取，市場(chǎng)上較為成熟的光學(xué)技術(shù)解決方案包括雙目立體視覺(jué)法（Stereo Vision）、結(jié)構(gòu)光法（Structured Light）和飛行時(shí)間法（Time of Flight， ToF）。其中，飛行時(shí)間法（ToF）經(jīng)過(guò)技術(shù)的不斷完善，具備了成本適中、設(shè)備體積小、功耗低、響應(yīng)速度快、工作距離遠(yuǎn)等綜合優(yōu)勢(shì)，在多種技術(shù)解決方案中脫穎而出，獲得主流智能終端廠商的追捧。

ToF技術(shù)采用主動(dòng)光源獲取3D信息，與傳統(tǒng)攝像頭結(jié)合完成3D成像。ToF的3D信息收集過(guò)程主要有4個(gè)步驟，包括利用光源主動(dòng)向被攝物體發(fā)送紅外光脈沖（形態(tài)為面光），使用傳感器接受從物體反射回的紅外光，計(jì)算光脈沖的往返飛行時(shí)間來(lái)測(cè)算目標(biāo)物體的距離，建立物體“Z軸”景深信息。由于ToF技術(shù)成像分辨率有限，ToF攝像頭不直接參與成像過(guò)程，通過(guò)與常規(guī)攝像頭組合形成完整3D影像。

直接飛行時(shí)間法（Direct-ToF， dToF）有望成為未來(lái)技術(shù)發(fā)展主流。ToF技術(shù)可分為直接飛行時(shí)間和間接飛行時(shí)間（Indirect-ToF，iToF）兩種。其中，dToF發(fā)送的是離散的激光脈沖，可達(dá)到超低的占空比，相比iToF更省電，成像速度更快，但是技術(shù)壁壘較高、對(duì)硬件的要求較高。由于dToF相比iToF在信息快速獲取、抗干擾、成像清晰度等方面具有優(yōu)勢(shì)，伴隨算法技術(shù)、硬件設(shè)備的不斷成熟與完善，dToF有望成為深感影像技術(shù)的主流解決方案。

ToF驅(qū)動(dòng)深感影像成為5G和AI時(shí)代典型用例

5G網(wǎng)絡(luò)為深感影像應(yīng)用提供了合適環(huán)境，ToF+5G有助于培育應(yīng)用生態(tài)，讓深感影像成為應(yīng)用剛需。伴隨5G網(wǎng)絡(luò)部署的不斷完善，電子設(shè)備用戶對(duì)低延遲、高帶寬、大容量的應(yīng)用需求與日俱增，培育適應(yīng)5G環(huán)境的創(chuàng)新型應(yīng)用迫在眉睫。影像信息傳輸對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境具有天生的高要求，瀏覽視頻影像已成為人們的生活日常，需要更高網(wǎng)絡(luò)環(huán)境需求的深感影像創(chuàng)新，將成為5G時(shí)代視頻消費(fèi)升級(jí)的重要特征，深感影像也將同5G網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備一起快速融入消費(fèi)者日常生活。在ToF技術(shù)的幫助下，個(gè)人錄制高清深感影像的成本大幅降低，支持5G網(wǎng)絡(luò)、具備ToF攝像頭的手機(jī)就可以成為人們錄制和體驗(yàn)深感影像的終端。在ToF+5G的支持下，人們?cè)诓贿h(yuǎn)的將來(lái)就可以體驗(yàn)到身臨其境般的實(shí)時(shí)互動(dòng)傳媒，屆時(shí)的視頻娛樂(lè)生態(tài)也將大不相同。

ToF助力人工智能數(shù)據(jù)收集和算法建設(shè)，人工智能場(chǎng)景加速深感影像應(yīng)用。優(yōu)化和改善人工智能深度學(xué)習(xí)算法需要大數(shù)據(jù)的“訓(xùn)練”，大數(shù)據(jù)信息源成為人工智能技術(shù)研發(fā)企業(yè)的“立業(yè)之本”。借助于ToF攝像頭，影像信息從二維升級(jí)成三維，設(shè)備記錄影像信息的精準(zhǔn)度隨之提升，大數(shù)據(jù)信息的收集能力成倍增加。深感影像的應(yīng)用讓平面信息變得立體，不但提升了數(shù)據(jù)的收集效率，還增加了信息密度，讓有限時(shí)間和空間內(nèi)收集到的數(shù)據(jù)就可以滿足使用需求。ToF技術(shù)推動(dòng)興起的深感影像應(yīng)用為大數(shù)據(jù)、人工智能的發(fā)展提供更加便利的條件，人工智能技術(shù)廣闊的使用場(chǎng)景也將推動(dòng)深感影像應(yīng)用不斷壯大。

ToF開(kāi)啟光電行業(yè)新藍(lán)海

ToF技術(shù)的應(yīng)用不僅有助于提升個(gè)人娛樂(lè)體驗(yàn)，未來(lái)工作生活的方方面面均可能見(jiàn)到ToF的身影。近期看，ToF技術(shù)將快速滲透到個(gè)人移動(dòng)終端中。如果2020年款iPhone手機(jī)如市場(chǎng)所料搭載ToF技術(shù)，ToF在智能手機(jī)中的滲透率有望在2021年從2020年初的約5%提升至20%以上。未來(lái)，伴隨ToF技術(shù)向中低端智能手機(jī)的持續(xù)滲透，ToF攝像頭可望成為智能手機(jī)標(biāo)配。此外，伴隨ToF攝像頭價(jià)格的走低、測(cè)量精度的提升，ToF技術(shù)將進(jìn)一步成為智能支付、智慧家庭等應(yīng)用場(chǎng)景的優(yōu)質(zhì)技術(shù)解決方案。在工業(yè)、醫(yī)療、汽車等領(lǐng)域，由ToF技術(shù)帶來(lái)的三維動(dòng)態(tài)體驗(yàn)讓遠(yuǎn)程操作變得更加便利，助推相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用的智能化、自動(dòng)化和實(shí)時(shí)化。

光電行業(yè)將從ToF技術(shù)獲利，ToF產(chǎn)業(yè)鏈容量可望達(dá)百億美元。根據(jù)意法半導(dǎo)體的數(shù)據(jù)，公司ToF模塊出貨量在截至2019年11月底的約18個(gè)月時(shí)間內(nèi)達(dá)6.5億顆。未來(lái)，在ToF技術(shù)發(fā)散性應(yīng)用滲透的作用下，ToF模塊年出貨量有望在不遠(yuǎn)的將來(lái)達(dá)到10億顆級(jí)別。目前，整套ToF解決方案的應(yīng)用成本在10美元以上，由此推算百億美元可能只是ToF技術(shù)市場(chǎng)的“小目標(biāo)”。在巨大的應(yīng)用需求作用下，圖像傳感器、攝像頭模組、鏡頭、VCSEL芯片、濾光片、擴(kuò)散器等相關(guān)零組件廠商將迎來(lái)一場(chǎng)“狂歡”，光電行業(yè)企業(yè)將獲得新的業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)點(diǎn)。