原创 氮化铝(AlN)陶瓷电路板技术应用——ToF传感器

2021-2-23 11:20 627 1 2 分类: PCB

什么是“ToF”?

“ToF”也就是所谓的飞行时间(Time of Flight)技术,即传感器发出经调制的近红外光,遇物体后反射,传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差,来换算被拍摄景物的距离,以产生深度信息,此外再结合传统的相机拍摄,就能将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的地形图方式呈现出来。ToF的原理并不复杂,但要实现较高的测量精度,并将发射接收模块小型化并不容易。

TOF 只是 3D 深度摄像技术中的一种方案。目前主流的 3D 深度摄像主流有三种方案:结构光、TOF、双目成像。

结构光(Structured Light):结构光投射特定的光信息到物体表面后,由摄像头采集。根据物体造成的光信号的变化来计算物体的位置和深度等信息,进而复原整个三维空间。(苹果iPhone X 用的就是这个方案)

双目成像(Stereo System):利用双摄像头拍摄物体,再通过三角形原理计算物体距离。

TOF(Time Of Flight):TOF 系统是一种光雷达系统,可从发射极向对象发射光脉冲,接收器则可通过计算光脉冲从发射器到对象,再以像素格式返回到接收器的运行时间来确定被测量对象的距离。

这三种方案中,双目测距成像因为效率低、算法难、精度差、容易受到环境因素干扰;结构光在近距离、一些特定场景以及特定应用的时候,表现性能是比较优异。如人脸解锁这种五六十厘米的应用范围结构光就非常合适。但随着技术不断的发展,仅为前摄人脸解锁这么一个功能在手机里植入一个3D摄像头,显然已不能满足广大用户对3D技术的应用需求。为了开拓更多更广的应用,越来越多的制造商开始采用ToF技术。

ToF图像传感器能够实时地快速地计算物体的深度信息,且深度计算不受物体表面灰度特征的影响,深度计算精度不会随距离改变而变化,基本上可以保证厘米级的精度。ToF传感器理论上的最远探测距离可以达到100m,且可以调节光源灵活切换需求距离。另外,ToF传感器还具有不错的抗干扰能力。

由于测量光的飞行时间需要非常高的频率和精度,早期的ToF设备在体积上一直存在问题,成本也高,所以多只用于工业领域。近年来集成电路与传感器技术上的突破,才有ToF的小型化和低成本的产品出现。

科技发展离不开硬件支持,ToF自然也离不开好的硬件——“陶瓷电路板”的支持。斯利通作为一家专业从事陶瓷电路板研发、生产、销售为一体的高新技术企业。推出了更适用于ToF技术的氮化铝(AlN)陶瓷电路板。

ToF技术的应用

手机摄像头

自18年苹果发布IphoneX以来,3D感应已然是手机不可缺少的功能。而随着科技进步,人们对商品需求越来越高,如AR看房,AR试穿,AR家居商品预览,手势操作等等应用层出不穷,结构光摄像头已然不能满足制造商需要,越来越多的制造商转向具有更多可能性的ToF。斯利通旗下生产的氮化铝(AlN)陶瓷电路板线/间距(L/S)分辨率可以做到20μm,且支持定制,可以更好的实现设备的TOF集成化、微型化,从而满足当下智能手机轻、薄化的硬性需求。

汽车电子

在汽车应用中,ToF可以被用于自动驾驶、防撞自动刹车等等。在飞行时间(ToF)原理支持下,汽车可精确检测驾驶员身体和头部位置,甚至在其戴眼镜或太阳镜的情况下捕获其眨眼动作,以判断驾驶员是否注意力足够集中、是否正疲劳驾驶,从而启动相应对策。譬如,通过震动座椅或警告音。驾驶员注意力越不集中,汽车就越会提起注意。为了快速和准确地做出响应,辅助系统和紧急制动系统可在潜在紧急情况发生之前自动激活。这时陶瓷电路板的优势就展现出来了,斯利通氮化铝(AlN)陶瓷电路板具有高导热系数(氮化铝(AlN)导热率180 W/(m-K)~ 260 W/(m-K))在芯片工作的时候能有效地将热量发散出去,确保传感器信号不会失真;陶瓷和线路的结合力好会产生线路脱落,陶瓷电路板与芯片的热膨胀系数匹配,使得产品更加可靠;陶瓷不含有机成分,即使在汽车高温,高震动,含腐蚀性的环境下仍然可以保正信号的高效,灵敏,准确。有效地延长产品寿命,为您的出行保驾护航。

ToF传感器更适用于未来物联网碎片化的场景需求,其灵活性更大。斯利通将继续不断研发更优质、更高效的陶瓷电路板,成为ToF传感器坚固的支持者,为全球更智能、便捷的美好生活贡献一份力量。

作者: 斯利通, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-3876914.html

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curton 2021-2-24 21:13

学习了
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