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『』新iPad Pro“三摄”看似没用，它却是苹果的未来( 二 )


『』新iPad Pro“三摄”看似没用，它却是苹果的未来
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之所以iToF设立如此繁杂的机制 ， 归根结底是因为有利于小型化 。如今的手机上的iToF的芯片像素可以小到5um ， 以此来实现较高的分辨率（现在可以做到640*480左右） 。并且系统容易集成 ， 不需要额外的测量电路 。不过这种运算方式 ， 需要高帧率图像进行运算 ， 功耗不小 。
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而相比之下 ， dToF的原理就简单多了 ， 和手机厂商一开始和我们“科普”的一样 。dToF只需要发射脉冲波 ， 然后光反射回来被接收 ， 只要计算光发射和返回的时间 ， 自然就可以计算距离了 。
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但说起来简单 ， 做起来难：和连续波不一样 ， 脉冲波需要极高精密度的元器件进行检测 ， 元器件需要对光精度很敏感 ， 只有SPAD（单光子雪崩二极管）才能检测到微弱的光脉冲 。
除了光检测之外 ， dToF电路还要对时间判断十分敏感 ， 需要专门的高精密度时间检测（TDC）电路来进行计算 ， 而连续波是从相位来判断的 ， 自然不需要这个问题 。
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例如上图 ， 第一条光是发射光的脉冲信号 ， 第二条光则是返回收到的脉冲信号 ， 而在接收器上会布置两个窗口 ， 里面的SPAD将会把光信号变为电荷量 。这两个窗口相位相反 ， 因此两个窗口的电荷量之和就是反射光偏离（上图中的DMIX0与DMIX1的红色之和 ， 恰好等于反射光的脉冲） 。
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所以 ， 只要向两个施加高电平 ， 窗口打开时收到的电荷量 ， 就能反映出总体的脉冲变化 。如果算上施加高电平窗口打开的时间的话 ， 就可以直接进行测距 。
双方优劣
那么 ， dToF的高精密度检测 ， 就注定要比平民化的iToF昂贵不少 ， 并且不易集成 。那么 ， 为何苹果坚持要选择dToF ， 而不是现在已经在手机上大规模应用的iToF呢？
因为iToF虽然可以做到分辨率高 ， 集成度高 ， 成本低等原因 ， 但对于环境光的甄别并不如dToF 。只要在强光环境下 ， iToF的识别率就会下降明显 ， 而dToF抗干扰能力比较强 。
并且只要距离开始拉远 ， iToF面光源发射器的功耗就会大幅增加 ， 而dToF由于只发射脉冲光运算端压力都交给了识别 ， 所以发射功率自然就小很多 。并且在接收过程中 ， 不同于iToF的多帧图像计算 ， SPAD可以直接输出脉冲信号 ， 大大缩短时间与功耗 。
虽然无论iToF和dToF ， 目前主要的应用目标都是在数米之内 ， 但dToF的低功耗、抗干扰、精准度高等特点 ， 都是胜过iToF好几分 ， 无疑更有未来前景 ， 唯一能制约dToF发展的 ， 无非是结构复杂难以小型化 。
而在近几年 ， 随着汽车厂商开始发力激光雷达 ， dToF的集成化和分辨率便一直有人在努力提升 。松下就做出了分辨率为1200x900的传感器 ， 而去年九月份 ， 艾迈思也宣布 ， 推出了使用智能手机的dToF模组 ， 体积仅为2.2mm x 3.6mm x 1.0mm 。


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