传感即生活，ams分享3D传感技术独特视角
2019-08-29 21:21:12 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
麦姆斯咨询有幸邀请到ams出席今年9月3日~4日在上海举办的『第二十六届“微言大义”系列活动：3D视觉技术与应用（消费领域）』。在此之前，我们采访了ams资深技术支持经理白燕恭先生，对这家全球顶级传感器供应商有了更加深入的了解。
微访谈：艾迈斯半导体（ams）资深技术支持经理白燕恭
采访背景：ams（艾迈斯半导体）是全球领先的先进传感器解决方案设计和制造商，专注于光学、图像及音频传感器。ams使命是以传感器解决方案打造完美世界，因此公司标语（Slogan）是传感即生活（Sensing is life）！ams传感器解决方案是一系列产品和技术的核心，这些产品和技术定义了我们如今所处的世界，包括智能手机和移动设备、智能家居和智能建筑、工业自动化、医疗技术和互联车辆。
在3D传感领域，近几年ams通过一系列收购活动，布局全产业链：2017年1月，ams收购高性能光学封装和微型光学器件厂商Heptagon公司；2017年7月，ams收购VCSEL领先供应商Princeton Optronics公司100%股权；近日也公布了收购欧司朗的意向。此外，ams还在软件方面收购了一家专注于人脸识别技术的公司：KeyLemon，它具备全球领先的3D人脸识别知识产权库。从ams近几年的财报可以看出，通过一系列3D传感产业链战略布局，ams的产品整合能力表现突出，为公司营收的持续增加注入了稳定的力量，其在3D视觉领域的霸主地位逐渐显现！麦姆斯咨询有幸邀请到ams出席今年9月3日~4日在上海举办的『第二十六届“微言大义”系列活动：3D视觉技术与应用（消费领域）』。在此之前，我们采访了ams资深技术支持经理白燕恭先生，对这家全球顶级传感器供应商有了更加深入的了解。
艾迈斯半导体（ams）资深技术支持经理白燕恭
麦姆斯咨询：白经理您好，感谢您接受麦姆斯咨询的采访！请介绍ams主要产品及应用领域，以及ams在亚太区的业务重点。谢谢！
白燕恭：艾迈斯半导体（ams）是全球领先的先进传感器解决方案设计和制造商。众多全球领先制造商均凭借ams传感技术实现先进系统的设计。ams认为“传感即生活”，公司致力于创建使设备和技术更智能、更安全、更易用、更环保的传感器解决方案。ams的传感器解决方案是一系列产品和技术的核心，这些产品和技术定义了我们如今所处的世界，包括智能手机和移动设备、智能家居和智能建筑、工业自动化、医疗技术和互联车辆。我们的产品推动了对小巧外观、低功率、高灵敏度和多传感器集成有要求的应用。我们为消费、通信、工业、医疗和汽车市场提供传感器（包括光学传感器）、接口和相关软件。
麦姆斯咨询：ams将创新精神根植于企业DNA。请结合一两个具体案例谈谈ams是如何贯彻这一精神于产品设计和开发过程。
白燕恭：ams一直致力于未来创新设计，不仅关注于ANC（主动降噪控制），还关注结合芯片耳机的创新，比如滑动条、血压检测、心率检测等。设想未来在各类耳机里实现的产品，ams无论在在硬件、软件上都有规划，包括一些特别的需求，如降噪或定向拾音。面向未来耳机市场，ams着眼规划全方位的传感解决方案，在尽可能减少体积的同时，赋予更多功能，用心帮客户设计出更受欢迎、更小巧的产品。
麦姆斯咨询：ams在3D传感领域做了深入布局，已经覆盖了所有主流3D传感方案：结构光（SL）、主动立体视觉（ASV）、飞行时间（ToF）。目前ams可以为这三种3D传感方案提供哪些关键元器件和模块？
白燕恭：ams全面拥有3D传感的三种技术，并且拥有这三种技术的IP（知识产权）。
（1）ams的结构光系统可使3D成像应用达到极高的精度。精确的结构光技术是智能手机实现用户脸部识别的支持技术。ams的结构光产品和设计专业知识可帮助客户迅速进入市场和快速扩大生产规模。
PARSENN是ams开发的结构光照明器。它采用专有的照明器架构在940nm生成一个高质量的30k像素点的红外图案，是前置手机平台用以脸部认证应用3D捕获的理想之选。另外，ams还提供应用开发所需的软件算法和环境。
（2）立体成像系统在场景缺乏特征时经常会受到性能下降的困扰：其中一个例子就是平坦光滑的表面，如墙壁。在这种情况下，立体成像系统捕获的3D信息通常不完整或不准确。而且，在图像中搜索特征常常会导致高计算负荷。
ams已经针对这个问题开发了一个独特、专有的解决方案。BELICE红外照明器是目前市场上用于立体成像的最小的点阵投影仪，它可生成非常高对比度的点阵图案，立体匹配算法可用于减轻纹理缺失问题，并生成高精度的深度图。红外图案也显著降低了由软件所施加的计算负荷，因为它提供了许多特征为左右图像的匹配提供了便利。BELICE使立体成像能够在各种平台上实现，从机器人到移动设备。
（3）飞行时间（ToF）摄像头需要将一致的高频调制红外光投射到场景中。ToF传感器与照明器细致地同步，并利用场景中对象的反射光来确定与这些对象的距离。
TARA泛光照明器系列专为各种各样的ToF摄像头而设计：从TARASLIM（适用于执行脸部识别任务的无边框手机平台）到TARA2000（适用于家用机器人和汽车等各种市场的广角手势传感和头部追踪应用）。
麦姆斯咨询：请您比较下结构光、主动立体视觉、飞行时间三种3D传感方案在智能手机上应用的优劣势。
白燕恭：3D传感已经率先在移动端打开市场，目前的主要应用是人脸识别和安全支付。3D传感三大主流的解决方案有结构光、主动立体视觉和ToF，其中结构光精度高、价格也比较高；主动立体视觉覆盖距离适中，价格比较具有优势；而ToF模块具有尺寸小及价格较低的优势。这三种方案各有利弊，最后的发展情况还未有定局。针对这三种解决方案，ams均有对策，包括提供硬件如VCSEL（垂直腔面发射激光器）光源、先进光学封装及NIR（近红外）和ToF摄像头，此外，ams还与领先的软件算法公司如旷视、bellus3D等合作，为客户提供完整的解决方案。
麦姆斯咨询：就智能手机而言，对高屏占比的追求会对前置3D传感模组提出哪些要求和挑战？ams对此已经做了哪些准备？有哪些创新性技术？
白燕恭：高屏占比能够美化外观，而对性能要求提出了很高挑战。前置边框通常是环境光/接近传感器所在的位置，手机在减少边框的同时，还需要保留关键的触摸屏禁用和自动显示亮度/色彩调节功能，这需要屏下RGB/红外光传感器。ams的TCS3701采用2.0mm x 2.5mm x 0.5mm OQFN小型封装，小身形在手机应用中极具优势。“OLED 屏后运行”是TCS3701受手机厂商青睐的关键要素，这让智能手机设计人员能够灵活安装红外发射器，以便在最佳前置位置支持接近传感功能。此外，ams开发了独特的算法，能够在不需要知道传感器上方显示内容的情况下精确检测环境光水平。
麦姆斯咨询：请畅谈下ams的智能手机3D摄像头技术规划。谢谢！
白燕恭：作为业界领先的智能手机光学传感器解决方案供应商，ams不断创新，现已推出可置于有机发光二极管显示屏(OLED)下的光学传感器，支持显示屏亮度控制。ToF传感器通过高度精确的距离测量支持3D脸部识别，并可使后置摄像头具有激光检测自动对焦(LDAF)功能，从而在太阳光环境下快速准确地测量与物体的距离。
此外，ams还计划在未来推出支持增强现实(AR)新用例的ToF传感器。针对后置（背面）摄像头，真彩传感器可实现高度精确的颜色测量，并支持Flicker检测功能，从而提高自动白平衡(AWB)算法的精度，这样便可在混合照明环境下生成无伪影图像。ams不断投资进行传感器创新，以期与战略客户携手共进，满足这一快速发展的移动细分市场的需求。
麦姆斯咨询：ams首款直接飞行时间（dToF）接近传感器采用单光子雪崩二极管（SPAD）技术，已经应用于华为（Huawei）Mate 20 Pro智能手机前置摄像头（参考报告：《ams直接飞行时间（dToF）接近传感器》）。请介绍下ams的dToF传感器系列产品和主要应用场景？
白燕恭：ams两个主打且已成熟量产的TMF8701和即将发布的升级版TMF8801。
TMF8701有两种工作模式：0-10cm接近/远离检测，可用于启动显示屏传感器和关闭人脸识别系统；10-60cm准确距离测量，可用于触发更高功耗的人脸识别系统。TMF8801的提升主要在于工作距离的扩展，可远至2.5m。
值得特别留意的是，TMF8701能够以低功率运行，在以10Hz频率采样时，接近传感模块耗能仅为940µA，极低的功耗使其非常适合保持常开状态，可作为智能手机脸部识别系统的唤醒器件。
ams的dToF传感器TMF8xxx系列有如下5大优势：
（1）多路径干扰抑制，即SPAD（单光子雪崩二极管）秒表计时的精确控制和直方图机制，可最大限度降低多路径效应影响；
（2）卓越的油污抑制；
（3）人眼安全检测，已通过1级人眼安全认证；
（4）环境光高抗干扰性，集成了光学滤波器，可以消除强光如太阳光中的红外部分，把干扰降到最低；
（5）芯片尺寸小，比市面成熟产品节省33%的空间。
麦姆斯咨询：ams与国内智能手机厂商（如小米）、算法厂商（如旷视科技）、3D成像系统解决方案供应商等也在开展紧密合作。请评价下贵司和中国3D传感产业链厂商之间的合作情况！
白燕恭：小米是ams在中国一直长期合作的客户。实际上，除小米之外，ams还有很多成功案例，遍布中国的主流安卓手机市场，以及3D系统的OEM厂商。
今年ams宣布与旷视科技合作，打造即插即用型的3D脸部识别方案。其实不仅是手机应用，还延伸至如POS机，人脸识别支付，智能门锁、门禁设备和支付终端等市场。ams希望在消费类电子和智能家居端，可以和旷视科技联手设计出更优秀的产品。
麦姆斯咨询：除了智能手机等移动端应用，ams还看好3D传感在哪些领域的应用？
白燕恭：3D传感器还将应用在汽车领域。利用3D传感方案能够准确地分辨出人的特性，汽车开发商可以将其应用到驾驶员身份验证、驾驶员监控和智能手势等领域。这对于一些需要确认司机身份的场合，如现在流行的共享汽车和物流等领域有巨大的意义。通过3D传感被收集的数据甚至还可以用来确定驾驶员重新控制车辆的就绪状态。
麦姆斯咨询：车载激光雷达是近几年的热门话题。据我们了解，ams在该领域也有所布局。ams会为激光雷达提供哪些光学传感器以及相关集成电路（IC）芯片？
白燕恭：ams与Ibeo、采埃孚（ZF）合作推出业界首款面向汽车行业的固态激光雷达（LiDAR）系统，预计2021年前在车上使用。ams将提供汽车级VCSEL阵列和驱动器，其可靠性和稳定性均优于其他光源技术，如边缘发射激光器（EEL）和LED。ams是业界首家推出固态的LiDAR光发射方案，这意味着无需使用任何机械部件来控制光束方向，不仅提高了可靠性，同时降低复杂性、尺寸、重量及成本。固态LiDAR可靠性高，外形小巧，为大规模在车上搭配LiDAR奠定了基础。
延伸阅读：
《LeddarTech固态激光雷达（LiDAR）模组：LeddarVu》