一文解析dTOF技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望

目前存在兩種 ToF 技術(shù)路線: iToF(間接飛行時(shí)間，indirect-ToF)和 dToF(直接飛行時(shí)間，direct-ToF)。dToF 直接測(cè)量飛行時(shí)間，原理是通過直接向測(cè)量物體發(fā)射光脈沖，并測(cè)量反射光脈沖和發(fā)射光脈沖之間的時(shí)間間隔，得到光的飛行時(shí)間，從而直接計(jì)算待測(cè)物體的深度。iToF 則是通過發(fā)射特定頻率的調(diào)制光，檢測(cè)反射調(diào)制光和發(fā)射的調(diào)制光之間的相位差，測(cè)量飛行時(shí)間。dToF深度算法相對(duì)簡(jiǎn)單，難點(diǎn)在于用以實(shí)現(xiàn)較高精度的 SPAD。未來 TOF會(huì)向更高集成度、更小的傳感器尺寸、更高分辨率發(fā)展。

目前手機(jī)是 ToF 在消費(fèi)電子中的主要應(yīng)用領(lǐng)域，隨著市場(chǎng)對(duì) 3D 視覺與識(shí)別技術(shù)的興趣日益濃厚，頭部終端廠商推動(dòng) TOF 技術(shù)在 3D 感知和成像方向上不斷拓展，我們看到 TOF 技術(shù)在智能手機(jī)端加速滲透，TOF 的使用進(jìn)一步豐富著 3D sensing 的應(yīng)用場(chǎng)景。伴隨 AR/VR 的發(fā)展，ToF 有望成為智能手機(jī)攝像頭的下一個(gè)風(fēng)口。ToF 技術(shù)的應(yīng)用亦是 AR、VR 時(shí)代的催化劑?？紤]到 ToF 的兩個(gè)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)——作用距離長(zhǎng)、刷新率高，存在遠(yuǎn)距離 3D 測(cè)距需求的 AR/VR 是最能體現(xiàn) TOF 優(yōu)勢(shì)的功能之一。根據(jù) Markets and Markets，2019 年全球 AR 市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 107 億美元，預(yù)計(jì)到 2024 年將達(dá)到 727 億美元。

一、dToF 開啟深度信息的新未來

3D sensing 是智能手機(jī)創(chuàng)新的趨勢(shì)之一，當(dāng)前正加速向中低端手機(jī)滲透。目前實(shí)現(xiàn) 3D sensing 共有三種技術(shù)，分別為雙目立體成像、結(jié)構(gòu)光和 ToF，目前已經(jīng)比較成熟的方案 是結(jié)構(gòu)光和 ToF。其中結(jié)構(gòu)光方案最為成熟，已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于工業(yè) 3D 視覺，ToF 則憑 借自身優(yōu)勢(shì)成為在移動(dòng)端較被看好的方案。

ToF 的多場(chǎng)景應(yīng)用呈現(xiàn)出了比結(jié)構(gòu)光更為廣闊的發(fā)展前景。作用距離的劣勢(shì)限制結(jié)構(gòu)光 的應(yīng)用，ToF 技術(shù)則彌補(bǔ)了距離上的缺陷，可以被應(yīng)用于包含 3D 人臉識(shí)別、3D 建模以 及手勢(shì)識(shí)別、體感游戲、AR/VR 在內(nèi)的更多場(chǎng)景中，能夠?yàn)橹悄苁謾C(jī)帶來更娛樂性和實(shí) 用性的體驗(yàn)。此外，相比結(jié)構(gòu)光技術(shù)，ToF 的模組復(fù)雜度低，堆疊簡(jiǎn)單，可以做到非常 小巧且堅(jiān)固耐用，在屏占比不斷提高的外觀趨勢(shì)下，更得到手機(jī)廠商的青睞。

ToF(Time of Flight)，通過測(cè)量發(fā)射光與反射光的飛行時(shí)間計(jì)算出光源與物體之間的距 離，本質(zhì)上是時(shí)間維度測(cè)量。根據(jù)測(cè)距的方式不同，目前存在兩種 ToF 技術(shù)路線:iToF (間接飛行時(shí)間，indirect-ToF)和 dToF(直接飛行時(shí)間，direct-ToF)。dToF 直接測(cè)量飛 行時(shí)間，原理是通過直接向測(cè)量物體發(fā)射光脈沖，并測(cè)量反射光脈沖和發(fā)射光脈沖之間 的時(shí)間間隔，得到光的飛行時(shí)間，從而直接計(jì)算待測(cè)物體的深度。iToF 則是通過發(fā)射特 定頻率的調(diào)制光，檢測(cè)反射調(diào)制光和發(fā)射的調(diào)制光之間的相位差，測(cè)量飛行時(shí)間。

iToF 間接測(cè)量飛行時(shí)間，具備低成本、較高分辨率優(yōu)勢(shì)，適用于短距離測(cè)距。iToF 原理 為把發(fā)射的光調(diào)制成一定頻率的周期型信號(hào)，測(cè)量該發(fā)射信號(hào)與到達(dá)被測(cè)量物反射回接 收端時(shí)的相位差，間接計(jì)算出飛行時(shí)間。由于 iToF sensor 的 pixel 相對(duì)較小，可實(shí)現(xiàn)相 對(duì)高圖像分辨率。但 iToF 問題在于的測(cè)距精度的實(shí)現(xiàn)限制了最大測(cè)距距離，從原理上看， 調(diào)制頻率越高則測(cè)距精度越好，高調(diào)制頻率意味著對(duì)應(yīng)的測(cè)距距離不能太大，并且環(huán)境 光會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生干擾。因此目前 iToF 主要應(yīng)用在手機(jī)面部識(shí)別、手勢(shì)識(shí)別等測(cè)距距離較 短的場(chǎng)景中。

iToF 傳感器電路相對(duì)簡(jiǎn)單，難點(diǎn)主要在深度算法，安卓陣營(yíng)自 2018 年引入 iToF 并推 動(dòng)其主流化。目前如三星、華為、OPPO、vivo 等品牌均有在中高端機(jī)型中配臵，除此之 外，iToF 在物體識(shí)別，3D 重建以及行為分析等應(yīng)用場(chǎng)景中能夠重現(xiàn)場(chǎng)景中更多的細(xì)節(jié)信 息，因此還被廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、新零售等領(lǐng)域。

dToF 直接測(cè)量飛行時(shí)間，具備低功耗、抗干擾等優(yōu)勢(shì)，適用于對(duì)測(cè)距精度要求高的較 遠(yuǎn)距離測(cè)距場(chǎng)景。dToF 原理為向被測(cè)物體發(fā)射光脈沖，通過對(duì)反射和發(fā)射光脈沖時(shí)間間 隔的測(cè)量，直接計(jì)算待測(cè)物體的深度。測(cè)距原理使得 dTOF 測(cè)量精度不會(huì)因距離增大而 降低，功耗更低同時(shí)對(duì)環(huán)境光的抗干擾能力更強(qiáng)。

dToF 深度算法相對(duì)簡(jiǎn)單，難點(diǎn)在于用以實(shí)現(xiàn)較高精度的 SPAD。dToF 要檢測(cè)光脈沖信 號(hào)(納秒甚至皮秒級(jí))，因而對(duì)光的敏感度要求會(huì)很高，因此接收端通常選擇 SPAD(單 光子雪崩二極管)或者 APD(雪崩光電二極管)這類傳感器來實(shí)現(xiàn)，集成度弱于普通的 CMOS 圖像傳感器，像素尺寸一般大于 10μm，從而分辨率通常較差，成本更高。SPAD 是 dTOF 技術(shù)的核心，技術(shù)難度大且制作工藝復(fù)雜，目前世界上極少廠家具備量產(chǎn)能力， 集成難度很高難以小型化應(yīng)用在手機(jī)等小型消費(fèi)電子上，因而除傳統(tǒng)熱門應(yīng)用領(lǐng)域車載 LiDAR 之外，消費(fèi)電子領(lǐng)域目前僅有蘋果一家實(shí)現(xiàn)商用(iPad Pro 首次搭載)。

未來 TOF 會(huì)向更高集成度、更小的傳感器尺寸、更高分辨率發(fā)展。

目前傳統(tǒng)的 CIS 單像素尺寸最小可達(dá)到 0.7μm，而目前 0.6μm 也已經(jīng)在研發(fā)中。但 ToF 傳感器更要求單像素獲取信號(hào)的能力，因而需要更大的單像素尺寸;dToF 傳感器電路設(shè) 計(jì)比較復(fù)雜，需占據(jù)較大的片上尺寸;iTOF 像素尺寸則需暫時(shí)讓步于更高的集光效率。種種原因使得 ToF 圖像傳感器的小型化存在一定困難。

半導(dǎo)體工藝改進(jìn)將有望實(shí)現(xiàn) TOF 傳感器小型化。ToF 傳感器廠商通過半導(dǎo)體工藝方案的 改進(jìn)，如背照式(BSI)、堆棧式(Stacked)CMOS 等技術(shù)，將原本位于光電二極管上方 的布線層移至下方，以及將光電轉(zhuǎn)換器、電子倍增器(electron multipier)這些部分垂 直堆疊，增大像素開口率，同時(shí)減小像素尺寸。目前根據(jù)松下最新的研究成果，dToF 傳 感器也可以用 CMOS 工藝實(shí)現(xiàn)，集成度已經(jīng)在數(shù)量級(jí)上逼近 iToF 方案。

目前 ToF 技術(shù)低分辨率的固有缺陷仍然存在，未來有望隨技術(shù)更迭而實(shí)現(xiàn)突破。目前 ToF 測(cè)量精度量級(jí)仍然相較結(jié)構(gòu)光方案落后，但近兩年其傳感器分辨率已經(jīng)在提升。iToF 方面，英飛凌面向消費(fèi)市場(chǎng)的一般 REAL3TM傳感器(iToF)也達(dá)到了 3.8 萬像素，2019 年推出的 IRS2771C 則達(dá)到 15 萬像素;dToF 方面，例如 iPad Pro 2020 的 LiDAR 分辨率 達(dá)到了 3 萬像素;另外 TDC 電路設(shè)計(jì)進(jìn)步也逐步提升著 CMOS 電路中的 TDC 時(shí)間分辨 率精度，有望帶來 dToF 的分辨率的提升。

二、ToF 未來最有潛力的應(yīng)用在 AR 領(lǐng)域

目前手機(jī)是 ToF 在消費(fèi)電子中的主要應(yīng)用領(lǐng)域，隨著市場(chǎng)對(duì) 3D 視覺與識(shí)別技術(shù)的興趣 日益濃厚，頭部終端廠商推動(dòng) TOF 技術(shù)在 3D 感知和成像方向上不斷拓展，我們看到 TOF 技術(shù)在智能手機(jī)端加速滲透，TOF 的使用進(jìn)一步豐富著 3D sensing 的應(yīng)用場(chǎng)景。伴隨 AR/VR 的發(fā)展，ToF 有望成為智能手機(jī)攝像頭的下一個(gè)風(fēng)口。

ToF 助力消費(fèi)級(jí) AR 普及。ToF 技術(shù)的應(yīng)用亦是 AR、VR 時(shí)代的催化劑?？紤]到 ToF 的兩 個(gè)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)——作用距離長(zhǎng)、刷新率高，存在遠(yuǎn)距離 3D 測(cè)距需求的 AR/VR 是最能體 現(xiàn) TOF 優(yōu)勢(shì)的功能之一。3D 攝像頭技術(shù)提供的手勢(shì)識(shí)別功能將成為未來 AR/VR 領(lǐng)域 的核心交互手段。目前各大廠商推出的 VR 設(shè)備大都需要控制器，游戲控制器的優(yōu)勢(shì)在 于控制反饋及時(shí)、組合狀態(tài)多。

根據(jù) Markets and Markets，2019 年全球 AR 市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 107 億美元，預(yù)計(jì)到 2024 年 將達(dá)到 727 億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 46.6%。過去幾年中，以 Facebook、英特爾、高通 和三星為代表的公司在 AR 領(lǐng)域進(jìn)行了大量投資，推動(dòng)了全球 AR 市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)。中國(guó) AR 市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)在 2024 年將達(dá)到約 59 億美元，從下游應(yīng)用來看，工業(yè)應(yīng)用占比最大， 約占 42%，其次是汽車(18%)，零售(15%)以及航空與國(guó)防(10%)等。

AR 室內(nèi)設(shè)計(jì)。2020 款 iPad Pro 使用了 dToF LiDAR 技術(shù)，通過這一技術(shù)可以獲得 3D 空 間的深度信息，建立詳細(xì)的室內(nèi)環(huán)境空間數(shù)據(jù)，模擬出擺放了新家具后的情況。宜家的 IKE A P lac e 應(yīng)用，利用 AR 讓家居產(chǎn)品的外觀和在家中的擺放效果直接呈現(xiàn)在用戶眼前。

醫(yī)療學(xué)習(xí)。Complete Anatomy 是一款教醫(yī)學(xué)院學(xué)生通過虛擬技術(shù)了解心臟、實(shí)時(shí)肌肉 運(yùn)動(dòng)、神經(jīng)系統(tǒng)等人體結(jié)構(gòu)的軟件，在 2020 款 iPad Pro 上可以使用這一軟件，它將幫 助專業(yè)人士更準(zhǔn)確的評(píng)估病人的身體運(yùn)動(dòng)情況，為未來醫(yī)學(xué)發(fā)展帶來更多可能性。

3D 攝像頭技術(shù)提供的手勢(shì)識(shí)別功能將成為未來 AR/VR 領(lǐng)域的核心交互手段。目前各 大廠商推出的 VR 設(shè)備大都需要控制器，游戲控制器的優(yōu)勢(shì)在于控制反饋及時(shí)、組合狀 態(tài)多。以 HoloLens 為例，就擁有一組四個(gè)環(huán)境感知攝像頭和一個(gè)深度攝像頭，環(huán)境感 知 攝 像 頭用于人腦追 蹤，深度攝像頭用于輔助手勢(shì)識(shí)別并 進(jìn)行環(huán)境的三維重構(gòu)。

拍照虛化。ToF 具備更好的景深信息采集功能，加入智能手機(jī)后攝模組后，能夠?qū)崿F(xiàn)快 速、遠(yuǎn)距離獲取更高精度的深度圖(depth map)，從而完成較結(jié)構(gòu)光范圍更大的 3D 建 模，而且由于自帶紅外光源，其在暗光環(huán)境下獲得的景深信息同樣準(zhǔn)確。因此，有 TOF 攝像頭參與的成像在虛化效果上會(huì)更加真實(shí)，富有層次。華為 2019 年發(fā)布的旗艦機(jī) P30 Pro 在后臵 3D 成像與感知模組中加入 ToF 鏡頭輔助，ToF 鏡頭獲取的更多景深信息加強(qiáng) 背景虛化功能，相比雙目視覺更加精準(zhǔn)，使得得到的圖像虛化邊緣更加清晰、更具表現(xiàn) 力。

手勢(shì)識(shí)別。目前不少手機(jī)具備的懸浮手勢(shì)識(shí)別功能，不用直接接觸手機(jī)屏幕，僅借由前 臵 ToF 的對(duì)手勢(shì)的 3D 感知，通過如在手機(jī)前揮揮手這樣簡(jiǎn)單的操作來實(shí)現(xiàn)翻頁、滾屏 等普通操作。體感游戲相比前者更具交互性，通過 TOF 技術(shù)能夠采集到被拍攝人的身體 深度信息，捕捉和采集身體的動(dòng)作，進(jìn)行手勢(shì)判定，控制預(yù)制的 3D 建模人偶的形象和 動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)真人和 3D 虛擬形象跟隨，用身體、動(dòng)作和手勢(shì)做游戲交互。

ToF 技術(shù)的應(yīng)用是 AR、VR 時(shí)代的催化劑。考慮到 ToF 的兩個(gè)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)——作用距離 長(zhǎng)、刷新率高，存在遠(yuǎn)距離 3D 測(cè)距需求的 AR/VR 是最能體現(xiàn) TOF 優(yōu)勢(shì)的功能之一。3D 攝像頭技術(shù)提供的手勢(shì)識(shí)別功能將成為未來 AR/VR 領(lǐng)域的核心交互手段。

dTOF 技術(shù)的應(yīng)用有望推動(dòng) AR 內(nèi)容的完善，加速消費(fèi)級(jí) AR 普及。蘋果 2017 年便針對(duì) 開發(fā)者們發(fā)布了用于 iOS 設(shè)備上 AR 應(yīng)用開發(fā)的 ARKit 開發(fā)工具，2020 年發(fā)布的 iPad Pro 為消費(fèi)電子設(shè)備首次搭載 dToF 模組，可視為蘋果針對(duì) 5G 時(shí)代 AR 領(lǐng)域的進(jìn)一步布局。

iPad Pro 搭載的 LiDAR(激光雷達(dá)掃描儀)，采用 Sony 3 萬像素 10μm dTOF 圖像傳感 器，SPAD 陣列的探測(cè)器，并集成了 Lumentum 的 VCSEL 芯片和 TI 的 VCSEL 驅(qū)動(dòng)芯片， 能達(dá)到 ps 級(jí)時(shí)間分辨率，可實(shí)現(xiàn) 5 米范圍內(nèi)的 3D 感知與成像，具備更快的 AR 建模速 度、更高的測(cè)量精度和更少的抖動(dòng)、錯(cuò)位。

Sony 的 dTOF 方案首次采用 3D 堆疊工藝，像素內(nèi)連接通過混合鍵合互連技術(shù)將探測(cè)器 晶圓和邏輯電路晶圓鍵合實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，深溝槽隔離(Deep trench isolation)也被應(yīng)用， 充滿金屬的溝槽完全隔離了像素。從而有效控制了 dTOF 傳感器的尺寸，使其成功的應(yīng) 用在 iPad 這類小型消費(fèi)電子設(shè)備中。

目前 iPad Pro 的 LiDAR 共呈現(xiàn)出三種典型場(chǎng)景的應(yīng)用。AR 測(cè)量、AR 游戲和 AR 裝修設(shè) 計(jì)。

AR 測(cè)量:LiDAR 可以快速計(jì)算人的身高，并展現(xiàn)垂直和邊緣引導(dǎo)線。通過開發(fā)者開發(fā)的 app 可實(shí)現(xiàn)對(duì)物體尺寸、建筑物更精細(xì)的測(cè)量。

AR 游戲:LiDAR 通過對(duì)周圍真實(shí)環(huán)境的掃描和快速獲得深度信息能力，為 AR 游戲開辟 了更廣闊的設(shè)計(jì)空間。如官網(wǎng)展示的《熾熱熔巖 (Hot Lava)》電子游戲，可以把客廳變 成一個(gè)虛擬的熔巖環(huán)境，游戲中的玩家可以跳到家具上以此來避開模擬中的地板熔巖。iPad Pro 上市后帶動(dòng)開發(fā)者不斷豐富 iOS 平臺(tái)上 AR 游戲內(nèi)容，也使一些原有的 AR 游戲 因?yàn)橥娣ㄉ?jí)而更具有生命力。

AR 裝修:iOS 上的 Shapr3D app，借助 LiDAR 對(duì)房間進(jìn)行掃描創(chuàng)建 3D 模型，用戶可以 對(duì)該模型展開編輯或添加新對(duì)象，使用 AR 可以查看實(shí)際房間在編輯后的虛擬效果，幫 助用戶在裝修動(dòng)工前更真切體驗(yàn)設(shè)計(jì)效果。宜家 Place 應(yīng)用同樣可以通過掃描一個(gè)房間 獲得與之匹配的家具推薦，然后使用 AR 查看家具擺放效果。

dTOF 在 iPad Pro 上的應(yīng)用，可以視為蘋果打通 AR 生態(tài)硬件基礎(chǔ)的第一步。未來蘋果 通過技術(shù)改進(jìn)和突破，有望將 dTOF 引入手機(jī)端以及更多地 AR 設(shè)備，促進(jìn) AR 硬件設(shè)備 的發(fā)展同時(shí)，也激發(fā)設(shè)計(jì)師基于 dTOF 的特性開發(fā)如建筑、教育、醫(yī)療等更多場(chǎng)景的 AR 內(nèi)容應(yīng)用，推動(dòng) AR 應(yīng)用生態(tài)持續(xù)完善。

華為河圖(Cyberverse)定義地球級(jí) XR 應(yīng)用(包括 VR、AR、MR 等擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù))， 將 AR 應(yīng)用拓展到更廣闊的數(shù)字世界。華為河圖(Cyberverse)被定義用來提供地球級(jí) 的虛擬現(xiàn)實(shí)融合服務(wù)的數(shù)字平臺(tái)，華為 AR 地圖是其推出的第一個(gè)商業(yè)產(chǎn)品，主要功能 包括 AR 實(shí)景導(dǎo)航、全息信息展示、虛實(shí)融合拍照及其他虛擬活動(dòng)等。全場(chǎng)景空間計(jì)算 能力是河圖的核心，這一能力所需的宏觀地圖可以使用衛(wèi)星定位，而室內(nèi)及一些微觀場(chǎng) 所的建模定位則依賴智能手機(jī)的 3D Sensing 來完成。目前華為 P40 系列機(jī)型已經(jīng)能夠 支持華為 AR 地圖。

下一波移動(dòng)終端創(chuàng)新將圍繞 AR 進(jìn)行革命性創(chuàng)新。AR/VR 開發(fā)平臺(tái)的搭建和完善，及增 強(qiáng)現(xiàn)實(shí)內(nèi)容市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，必然會(huì)推動(dòng) TOF 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。TOF 有望接力結(jié)構(gòu)光，從生 物感知到虛擬現(xiàn)實(shí)，從人臉識(shí)別到 3D 建模，帶來產(chǎn)業(yè)端升級(jí)和用戶體驗(yàn)優(yōu)化，前臵人 臉識(shí)別+后臵虛擬現(xiàn)實(shí)功能可能成為手機(jī)的下一個(gè)形態(tài)。伴隨 AR/VR 的發(fā)展，ToF 有望 成為 5G 時(shí)代智能手機(jī)攝像頭的下一個(gè)風(fēng)口。

三、下一波創(chuàng)新性革命，TOF 市場(chǎng)空間巨大

下一波移動(dòng)終端創(chuàng)新將圍繞 AR 進(jìn)行革命性創(chuàng)新。隨著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)內(nèi)容市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展， 內(nèi)容廠商不斷推動(dòng) AR/VR 開發(fā)平臺(tái)的發(fā)展，必然會(huì)推動(dòng) TOF 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。TOF 有望接 力結(jié)構(gòu)光，從生物感知到虛擬現(xiàn)實(shí)，從人臉識(shí)別到 3D 建模，帶來產(chǎn)業(yè)端升級(jí)和用戶體 驗(yàn)優(yōu)化，前臵人臉識(shí)別+后臵虛擬現(xiàn)實(shí)功能可能成為手機(jī)的下一個(gè)形態(tài)。伴隨 AR/VR 的 發(fā)展，ToF 有望成為智能手機(jī)攝像頭的下一個(gè)風(fēng)口。

我們看到 2019 年 3D 感測(cè)手機(jī)大多集中在高端機(jī)等旗艦機(jī)型，結(jié)構(gòu)光以蘋果為代表，自 iPhoneX 后的機(jī)型都已經(jīng)搭載結(jié)構(gòu)光功能，而華為搭載 TOF 的機(jī)型數(shù)量最多。根據(jù) Yole 的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)也顯示，全球 3D 成像和傳感器的市場(chǎng)規(guī)模在 2016–2022 年的 CAGR 為 38%， 2017 年市場(chǎng)規(guī)模 18.3 億美元，2022 年將超過 90 億美元。其中，消費(fèi)電子是增速最快 的應(yīng)用場(chǎng)，2016–2022 年的 CAGR 高達(dá) 160%，到 2022 年消費(fèi)電子市場(chǎng)規(guī)模將超過 60 億美元。

從出貨量上來看，我們預(yù)測(cè)智能手機(jī) 3D 感測(cè)需求將從 2017 年的 4000 萬部增加至 2019 年的 2 億部以上，其中 2019 年的 ToF 機(jī)型還主要集中在幾款高端旗艦機(jī)，從 2020 年開 始 TOF 的出貨量將進(jìn)一步爆發(fā)，在整體 3D 感應(yīng)中占比有望達(dá)到 40%。

我們預(yù)測(cè) 2019/2020 年 TOF 的出貨量為 7760 萬/1.6 億部，同比大幅增長(zhǎng) 747%/108%。

四、BOM 比較:TOF 或更具成本優(yōu)勢(shì)

我們預(yù)計(jì) ToF 和結(jié)構(gòu)光的 BOM 成本大約為 12~15 美元和 20 美元，相比之下 TOF 更具 有成本優(yōu)勢(shì)。以 iPhone X 為例，結(jié)構(gòu)光技術(shù)的解決方案包括三個(gè)子模塊(點(diǎn)投影儀，近 紅外攝像機(jī)和泛光照明器+接近傳感器)，而 ToF 解決方案則將三個(gè)集成到一個(gè)模塊中， 可以將包裝成本降低。

我們預(yù)計(jì)在這個(gè) TOF 模組中，芯片的成本仍占主要的部分，大約占到整體 BOM 的28%~30%。

五、深度解析 3D Sensing 攝像頭產(chǎn)業(yè)鏈

目前 TOF 或結(jié)構(gòu)光的 3D 感知技術(shù)均為主動(dòng)感知，因此 3D 攝像頭產(chǎn)業(yè)鏈與傳統(tǒng)攝像頭 產(chǎn)業(yè)鏈相比主要新 增加紅外光源、紅外 傳感器和光學(xué)組件等部分 。通過對(duì)已經(jīng)上市的主 流 3D 攝像頭產(chǎn)品進(jìn)行拆解分析，3D 攝像頭產(chǎn)業(yè)鏈可以被分為:

1、 上游:紅外傳感器、紅外光源、光學(xué)組件、光學(xué)鏡頭以及 CMOS 圖像傳感器;

2、 中 游 :傳感器模組、 攝像頭模組、光源代工、光源檢測(cè)以 及圖像算法;

3、 下 游 :終端廠商以及 應(yīng)用。

TOF 和結(jié)構(gòu)光二者雖然原理不同，但其所需要的核心部件基本相同，TOF 中的核心部件 包括發(fā)射端的 VCSEL 光源、Diffuser 等，接收端的鏡頭、窄帶濾光片、近紅外 CMOS 等。

編輯：hfy