2018传感新技术之3d传感

这阵子大家一定很常听到一个词——3D 传感，打从去年苹果 iPhone X 问世，提供 Face ID人脸解锁的 3D 立体影像感测技术，就成了大热门，直到近几个月安卓阵营包括小米、OPPO 也终于跟上，发布了支持 3D 传感的产品。小米抢在 5 月公布了一款小米 8 透明探索版，强调是安卓阵营第一款 3D 传感手机，使用以色列公司 Mantis Vision 的 3D 编码结构光方案、奥地利公司 AMS 则提供红外光（IR）垂直腔面发射雷射器（VCSEL）阵列等，有网友放上开售的海报照片，显示将在 7 月 24 人开卖，一度遭网友讪笑是“PPT 造机”，反倒让 OPPO Find X 后发先至，抢了开卖的先机。

中国第一个实现 3D 传感模组量产的公司

早在去年 iPhone X 问世时，苹果供应链就已经传出，苹果与关键元件 VCSEL 供应商 Lumentum 签有一纸专利协议，在专利高墙的保护下，其他公司很难绕过苹果设下的门槛而使用类似的方案，知名的法国调研机构 Yole Developpement 的 MEMS 与成像技术研究主管 Pierre Cambou 就曾表示，苹果 TrueDepth 摄像机技术设立了高门槛，预计其他竞争对手可能需要超过 1 年时间才能提供可匹敌 iPhone X 的 3D 传感技术。

不过，这个诅咒已经被打破，OPPO Find X 于日前正式销售，让安卓阵营量产的时间提前了不少，身为供应商的奥比中光也在这一波 3D 传感浪潮中一战成名，让国内的手机公司能够在一年之内就推出实现 3D 传感的手机，断了苹果专美于前的路，更值得注意的是，在 3D 传感领域有三大巨头公司：苹果、微软以及英特尔，奥比中光作为中国第一个实现 3D 感测模组（光学镜头＋发射器＋ ASIC 芯片）量产的公司，带来关键零部件国产化的行业意义。

3D 感测技术方向

先简单科普一下，目前 3D 传感有三个常听闻的技术方法：

立体视觉（Stereo Vision）：利用两个摄像头让 2D 图像加了深度，创造立体成像，类似人眼的原理。

飞时测距（ToF，Time of Flight），亦有人称飞行时间法：利用 LED、雷射二极体（LD）打出光源，照射到物体后光反弹回来，由于光速已知，所以能用红外光感测器量测反弹回来的时间，进而算出物体的距离。

另一个就是当今的主流的3D 结构光（Structured Light）：利用 LD 等打出不同的光源图形，光接触到物体后反射回来的会是形变或扭曲的光线图形，再利用红外光感测器，判断该物体的立体结构。是苹果 Face ID、OPPO FaceKey 采用的主要技术。其中结构光包括条纹结构光、编码结构光和散斑结构光。

不论是从苹果或 OPPO 所公开的结构，都可以看到使用了红外光摄像头、点阵投影器（Dot Projector），其中点阵投影器有几个关键元件，如 VCSEL 、绕射光学元件（DOE）、晶圆级光学元件（WLO），WLO 又包括扩束组件、准直组件和投射透镜，进而产生出数万个“结构光点”，例如苹果打出大约 3 万个光点到用户的脸上，而 OPPO 则打出 1.5 万个光点。

奥比中光副总裁陈挚接受 DT 君采访时指出，在 3D 传感领域，很难有单一技术可以满足所有的场景需求，在不同的地方就会使用不一样技术，因此奥比中光在各种技术都有投入研发。但是，为什么手机最先使用结构光技术？主要在于技术成熟度、核心元器件的制造以及技术产生的效果。举例来说，“结构光具有高分辨率、高帧率的优势，现阶段 ToF 则有分辩率较低、成本较高，量产可能性还没有准备好，”他说。

由于手机人脸扫描需要高清度的识别，但目前 ToF 模组普遍的分辨率是 224X171，相较于结构光的 1280X800 有一大段差距，不过，ToF 仍有优点，不易受到背景强光的影响，故在户外环境表现较好。