智能手機的下一個標配:3D感測

2018-04-16 09:26:22 post by microhm

不出所料,iPhoneX新搭載的3D感測人臉識別成為產業界為之熱捧的下一代智能手機新功能。目前,據了解安卓陣營推出的時間點預計出現在2018年下半年。產業鏈緊鑼密鼓準備,新技術導入,產能爬坡,迎接這一波風潮的到來。


YoleDéveloppement近期的一項研究報告顯示,到2022年,單是3 D消費市場的規模就將增長至60億美元。這一增長最初將由消費類應用驅動,隨後汽車應用也加入其中,LIDAR激光雷達)和車廂內解決方案扮演了重要的角色。此外,工業和自動化家居領域亦為三維傳感提供了發展機會。

自從蘋果在去年10月發售iPh one X以來,face ID熱潮開始襲來,2017年第四季度銷售3870萬台,2018年第一季度約3000萬部的銷量也足以表現出用戶及市場的反饋。我們認為蘋果的路線是正確的,並且由於iPhoneX的成功,蘋果在2018年也會將前置3D結構光方案導入到iPad上以及今年秋季發售的全部新款iPhone產品中,這也是為什麼安卓陣營從去年就開始積極地謀劃3D人臉識別,預計2018年下半年開始安卓手機會出現3D結構光方案。


蘋果定調的3D結構光

早在iPhoneX發布之前,業界猜測蘋果將採用哪種3D感測技術,發布後揭示出蘋果採用了單目結構光的方案。於是我們看到單目結構光方案為其他智能手機廠商競相追逐。


結構光,雙目立體成像,TOF用於智能手機,各有市場

目前行業內所採用的主流3D感測技術方案大約有三種:結構光,TOF飛行時間,雙目立體成像如果說蘋果採用的單目結構光是一種產業風向,那麼其他技術在智能手機3D感測功能上如何施展?

單目結構光方案通過將光源投射到被測物體上時,根據這些光柵的畸變來解調出被測物的三維信息。結構光方案適合於消費電子產品前置3D成像,用於近距離場景。沉瑄介紹,華捷艾米結構光方案具有以下幾個優勢:1)自有知識產權,與蘋果沒有專利問題,華捷艾米的算法全部自研,公司從成立伊始就開始三維方向的算法研究,經過8年的迭代優化以及在OTT市場的反复驗證0.2)產業優勢,華捷艾米目前已經與主芯片商,手機廠,光學模組廠,應用算法供應商合作,打通了從技術到生產的整個產業鏈0.3)合作模式靈活,華捷艾米由於是全部自主研發,因此與產業鏈的合作模式是多種多樣的,會提供的SoC及IP授權等多種模式0.4)供應鏈優勢,華捷艾米在光學方案中,打破了蘋果的壟斷,自主的光學方案具備可量產,良率高等優勢0.5)安全性高,華捷艾米方案得到主要手機芯片商的大力支持,從數據加密,存儲,傳輸上具備支付級別的要求。因此,華捷艾米的方案相比其他方案具有低成本,深度成像質量優,安全性高等特色。


所謂TOF飛行時間法3D成像,是通過給目標連續發送光脈衝,然後用傳感器接收從物體返回的光,通過探測光脈衝的飛行(往返)時間來得到目標物距離。如聯想PHAB2 Pro搭載了了一顆德國英飛凌定制的TOF深度攝像頭,一顆紅外線發射器和接收器以及一顆動作追踪攝像頭,為實現AR功能提供了保證。業界一度認為蘋果也採用了TOF方案。它與結構光比較明顯的區別在於,在紅外光發射端,TOF基本不需要使用光學棱鏡,而結構光由於需要形成特定的光學圖案,所以需要添加DOE(衍射光柵)和鏡頭(光學棱鏡)。


不過,一些手機搭載TOF方案實現AR功能的體驗並不太理想,盧克認為與設備不想佔用太多的CPU資源從而降低運行速度有關。立普思已為國際汽車電子大廠提供TOF方案,盧克看好手機TOF方案在VR,AR應用上實現更優質的體驗。至於在單目結構光方案上,立普思也在進行研發。以盧克的看法,三大技術路線都將有可觀的應用市場,是並存的關係,因此皆有投入。


產業鏈的準備

結構光3D成像技術主要由4大部分組成,包括不可見光紅外線(IR)發射模組,IR接收模組,鏡頭模組,圖像處理芯片。

其中,IR發射模組主要部件包括不可見紅外光發射源(激光器或者LED),準直鏡頭(WL0),光學衍射元件(DOE)。而由於VCSEL光譜準確性更高,響應速度更快,使用壽命更長,投射距離更長,將成為不可見紅外光發射源的主流。準直鏡頭以WLO工藝為主,光學衍射元件DOE的製造門檻較高,通過DOE進行散射,即可得到所需的散斑圖案(模式).IR接收模組包括特製紅外CMOS,窄帶濾光片和鏡頭的鏡頭。


目前安卓陣營的夥伴們都在努力爭取盡快將具有3D人臉識別及AR體驗的手機發布給用戶,但這還需要一段時間,沉瑄透露主要是新產品的生產加工需要一個過程,目前預計主要的手機廠推出的時間都在下半年,華捷艾米方案也正在導入幾家手機大廠,目前的商用發佈時間在2018年第三季度。

3D感測模組的量產仍需時間,且面臨一定的困難據拓產業研究院分析師黃敬哲分析,目前生產的3D感測模組的技術門檻主要有三:第一,高效率VCSEL組件生產不易,目前平均光電轉換效率僅約30%;第二,結構光技術的必要組件DOE以及紅外光鏡頭的CIS,都需要極高的技術底蘊;第三,3D感測模組生產過程需考慮熱漲冷縮的問題,提高模組組裝的困難度。這些因素導致現階段的3D感測模組的生產良率仍低。


文章來源:eMedia Asia Ltd.


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