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    1. 侵權投訴

      ToF技術的分岔路,是堆像素還是顧精度?

      E4Life ? 2020-08-14 09:08 ? 次閱讀

      (電子發燒友網報道 文/周凱揚)如今智能手機市場在攝像頭方面的競爭仍處于白熱化,除了攝像頭、像素之爭外,ToF攝像頭的出場率也開始逐步提升。我們能接觸到的ToF傳感器只有手機攝像頭這一種應用嗎?各家的ToF方案又有何異同呢?
      ?
      ToF作為三大主動式光學深度傳感技術之一,另外兩種分別是結構光和干涉測量。該技術主要用于中遠距離的傳感應用,我們也已經在汽車激光雷達中看到ToF的普及。據Markets and Markets最新報告顯示,全球ToF傳感器市場規模預計從2020年的28億美元增長至2025年的69億美元,復合年增長率將達到20%。
      ?
      據市場調研公司Tech Systems Research的調查報告表示,全球ToF傳感器去年的出貨量在4700萬左右,而這一數字將在今年增至1億5500萬,2021年預計達到2億5500萬。這其中最大的市場增長來源于自動駕駛/輔助駕駛對ToF傳感器的需求增長,以及智能手機中3D ToF攝像頭的日益普及,同時3D機器視覺系統在各行各業中的采用率提高,加之工業4.0的部署、國防與航空技術的發展,ToF傳感器市場將在未來幾年收獲更大的機遇。


      不同測距技術對比 / 電子發燒友網整理

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      在測距上,ToF與傳統的超聲波、紅外三角測量、激光相比有著不小優勢。不僅支持高讀取頻率和遠距離測量,同樣可以確保眼部保護以及多個傳感器的混用,更重要的是不受環境光的影響。

      dToF原理圖

      ?
      ToF攝像頭是利用ToF測距法實現范圍成像的產物,通過發射激光脈沖來測量物體與鏡頭間的距離。ToF技術本身也分為兩種,一種是直接測量飛行時間的dToF,另一種是測量相位偏移的iToF,而后者還可以分為pToF(脈沖ToF)和cwToF(連續波ToF)等方法。

      iToF原理圖

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      與dToF相比,iToF系統集成難度低,但其精度也隨之降低,并會隨著距離增加持續降低。因此出于對測量距離與精度的要求,往往車載激光雷達中更常用dToF技術。

      dToF和iToF對比 / 電子發燒友網整理

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      傳統的ToF攝像模組分為五個部分:發光單元,光學元件,圖像傳感器,驅動器件與接口。其中發光單元往往會出于可見性的考量而選擇紅外光。
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      現在我們對ToF有了一個簡要的了解,那么各個廠商又是如何落實自家的ToF方案的呢?
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      英飛凌(Infineon)

      IRS2381C 3D圖像傳感器 / Infineon

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      英飛凌針對ToF圖像傳感器推出了自己REAL3?傳感器,其中IRS2381C是專門針對消費級手機應用所研發的。早在IRS2381C基于高成本效益的標準英飛凌CMOS技術,目前已經入量產階段。該傳感器的高性能像素陣列對940nm紅外光高度敏感,因此可以提供難以匹敵的室外表現。最高性能的像素陣列可達到224 x 172像素(38k),微透鏡下可實現14μm的像素間距,同時該傳感器支持背景光抑制(SBI),在強日光下每個像素都可以做到20倍的動態擴充。在4.4 x 4.8 mm的極小尺寸下,該傳感器非常適合AR、計算機攝影、3D掃描重構等后置攝像頭應用,也可用于安全的面部識別和自拍等場景。
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      IRS1125A 汽車級3D ToF傳感器 / Infineon

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      除了消費級ToF傳感器外,英飛凌還推出了針對汽車應用的3D ToF傳感器,作為XENSIV?傳感器產品線的一份子,同時也是符合車規標準的REAL3?傳感器。這款封裝為LFBGA-84的ToF傳感器CIF分辨率達到352 x 288(約100k像素),還運用了擴頻時鐘技術(SSC)避免其它紅外設備的干擾,并已通過AEC-Q100 grade 2認證。這款汽車ToF傳感器更適合車內的應用場景,比如對乘客的艙內感知和駕駛者的手勢控制等。
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      索尼(Sony)
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      作為全球領先的圖像傳感器廠商,索尼自然不免要在ToF市場分一杯羹,事實上索尼的ToF產品在各大市場的占有率也是難以撼動的。索尼于2015年收購了比利時廠商Softkinetic,正式進入ToF市場,并在2017年將其改名為索尼深度感知部門。索尼結合ToF技術和自研的背照射CMOS技術推出了DepthSense ToF傳感器產品線,應用于手機、汽車、人機交互、機器人、游戲和物聯網等市場。

      iPad Pro激光雷達 / Apple

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      目前Vivo和華為都有部分機型加入了ToF攝像頭以提升拍照性能,也都選用了索尼的iToF傳感器方案,蘋果在iPhone 11產品線上依然在使用結構光技術,但今年上半年推出的新款iPad Pro就用到了索尼定制的激光雷達,并運用了dToF技術,面向未來的增強現實掃描。據了解,蘋果很有可能在下半年推出的iPhone 12 Pro Max中使用同樣的激光雷達傳感器,但蘋果會不會采用ToF技術加強拍照效果也未可知。

      Helios2 IP67 ToF 相機 / LUCID

      除此之外,索尼的ToF傳感器在物料處理和運輸領域也有不小的應用前景。加拿大工業視覺相機的設計商與制造商LUCID Vision Labs(以下簡稱LUCID)在其下一代ToF相機Helios?2中使用了索尼的DepthSense?IMX556PLR背照式ToF圖像傳感器。該傳感器的深度分辨率可達640 x 480,幀率可至60fps,LUCID不僅為其設計了IP67級別的防護,還可以提供亞毫米級的精度。
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      艾邁斯半導體

      TMF8801 ToF傳感器 / ams

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      艾邁斯的TMF8801是一款dToF的傳感器,可以實現最近20mm,最遠2500mm的目標探測距離,其測量精度高于5%,也不會碰上iToF的多路干擾和多檢測物體的問題。TMF8801通過亞納秒級別的光脈沖和一種抗混疊的“秒表”方法來測量往返的脈沖時間,從而提供高精度的深度圖像精度。
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      基于其2.2mm x 3.6mm x 1.0mm的單模塊封裝,非常適合作為手機鏡頭,通過激光檢測(LDAF)遠處物體來實現自動對焦。
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      邁來芯(Melexis

      MLX75027 ToF傳感器 / Melexis

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      邁來芯的主要ToF產品線是針對DMS(駕駛員監測)系統的汽車級ToF傳感器。盡管自動駕駛技術發展迅猛,在沒能真正實現L5級別的自動駕駛之前,對駕駛員的安全監測依然至關重要。邁來芯在近期與瑞士的一家3D眼動跟蹤技術公司Eyeware合作,通過邁來芯的ToF傳感器來實現可靠的視線與頭部跟蹤。
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      邁來芯的MLX75027汽車級VGA ToF傳感器不僅提供一套完整的ToF方案,同樣具有高達135個距離幀每秒的640x480深度分辨率。該傳感器沿用了連續波ToF技術(cwToF),支持850nm和940nm兩種波長,并通過了AEC-Q100 grade 2認證。這款傳感器的定位是汽車應用,有手勢控制、駕駛員監、骨架跟蹤、人或障礙檢測以及車流量監控等。據了解,邁來芯正在籌劃第三代QVGA ToF傳感器的推出,為客戶提供更多分辨率與集成水平的選擇。
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      炬佑智能(OPNOUS)
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      上海炬佑智能同樣開發出了自己的ToF傳感器系列,OPN8001/8008/8018,涵蓋了100x100、320x240(QVGA)、640x480(VGA)的分辨率范圍,幀率可選10/30/60 FPS,在5米的范圍內可以做到1%的精度。炬佑智能在這些ToF傳感器上使用了自研的脈沖混合式ToF技術。除ToF傳感器之外,炬佑智能還有ISP芯片、模組和系統平臺多條ToF產品線。在其產品規劃路線圖上,炬佑智能計劃在今年推出1M分辨率的ToF傳感器,并在2021年推出一體式動態易用的4D ToF方案。

      ToF模組 / 炬佑智能

      炬佑智能同樣業界首創了智能校正技術(Smart Correction),對發光系統實現動態可控可調,使ToF性能大幅提高。據了解,這一技術會將ToF發光系統端的多個分離芯片集成到一起,并對ToF進行溫度補償,維持溫度變化時傳感器的準確度。
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      目前全球傳感器廠商都在爭搶ToF市場的蛋糕,三星從去年開始就已經在自家的旗艦機型上安裝ToF傳感器,意法半導體也推出了自己的FlightSense? ToF傳感器產品線,國內也有靈明光子這樣的后起之秀。靈明光子聲稱面向消費電子的dToF單光子成像陣列(SPADIS)也于今年第二季度開始出貨,未來隨著3D集成的發展,dToF也有望達到iToF的像素水平。
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      考慮到對成本的控制和制造工藝難度上的原因,在未來的一段時間內iToF的產品依然將占據主流市場,并以達到VGA以上的像素為主。正是因為dToF的復雜程度和成本致使目前市場普及率不高,但在部分追求高精度的應用上依舊無法替代。再者我們已經看到了高度集成的趨勢以及該方法的優勢,未來dToF勢必會逐步走向中端甚至是低端應用,同時兼具ToF的精度和像素。

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      光程研創推出基于GeSi工藝平臺的ToF技術傳感器,安全性提升10倍

      光學和電子技術領先廠商─光程研創(Artilux)將于2020年美國消費電子展(CES)中,展出名為....
      發表于 12-11 17:58 ? 932次 閱讀
      光程研創推出基于GeSi工藝平臺的ToF技術傳感器,安全性提升10倍

      意法半導體的ToF傳感器模塊銷售量破10億

      11月26日,橫跨多重電子應用領域的全球領先的半導體供應商意法半導體 (STMicroelectro....
      發表于 12-01 09:04 ? 651次 閱讀
      意法半導體的ToF傳感器模塊銷售量破10億

      意法半導體飛行時間模塊出貨量突破10億大關

      橫跨多重電子應用領域的全球領先的半導體供應商意法半導體 (STMicroelectronics,簡稱....
      發表于 11-27 11:59 ? 480次 閱讀
      意法半導體飛行時間模塊出貨量突破10億大關

      2020年手機攝像頭發展6大趨勢預測

      隨著智能手機迅猛發展,品牌間競爭顯然已白熱化。各大品牌為了增強自身產品吸引力在創新上更是不遺余力的投....
      發表于 11-07 15:24 ? 6588次 閱讀
      2020年手機攝像頭發展6大趨勢預測

      貿澤推出Maxim MAX4002x高速比較器,具有低傳播延遲特性

      貿澤電子 即日起開始備貨Maxim Integrated的MAX4002x 比較器。MAX40025....
      發表于 10-23 16:27 ? 476次 閱讀
      貿澤推出Maxim MAX4002x高速比較器,具有低傳播延遲特性

      日本TDK公司推出了基于MEMS超聲波技術的ToF傳感器解決方案

      日本 TDK 的 MEMS 超聲波技術利用 3.5mm x 3.5mm 封裝的自研 ToF 傳感器,....
      發表于 10-15 15:09 ? 1901次 閱讀
      日本TDK公司推出了基于MEMS超聲波技術的ToF傳感器解決方案

      蘋果新iPad Pro系列加入ToF鏡頭,背后相機設計和iPhone 11一樣

      據最新報道稱,不管蘋果是不是做好這個月開發布會的準備的,至少他們的新品已經到位,這其中就包含了新的i....
      的頭像 牽手一起夢 發表于 10-12 14:48 ? 3308次 閱讀
      蘋果新iPad Pro系列加入ToF鏡頭,背后相機設計和iPhone 11一樣

      3D ToF怎么引領行業應用浪潮?

      隨著數字成像技術的發展,相機作為一種傳感器被廣泛研究。在過去一年多的時間中,ToF技術作為拍照的亮點頻頻出現在各家的手機產...
      發表于 08-01 07:00 ? 521次 閱讀
      3D ToF怎么引領行業應用浪潮?

      NCP1423 升壓轉換器 Sync-Rect PFM DC-DC 400 mA 具有真正截止和環殺手

      3是一款單片微功率高頻升壓型開關轉換器IC,專為電池供電的手持式電子產品設計,負載高達400mA。它集成了同步整流器,以提高效率并消除外部肖特基二極管。高開關頻率(高達600 KHz)允許使用低剖面電感和輸出電容。當IC禁用時,從LX或BAT到OUT的內部傳導路徑被阻斷,OUT引腳與電池隔離。這實現了True-Cutoff。 Ring-Killer還集成了消除非連續傳導模式中的高頻振鈴。低電池檢測器,逐周期電流限制,過壓保護和熱關斷為各種電池供電應用提供增值功能。所有這些功能都打開,靜態電源電流僅為9.0uA。該器件采用緊湊型Micro-10封裝 特性 高開關頻率,最高600 kHz 低靜態電流9.0 uA 電池電量不足檢測器 0.8 V無負載保證啟動 不連續傳導模式的殺手殺手 熱能關機 1.2逐周期電流限制 輸出電流高達400 mA @ VOUT = 3.3 V,200 mA @ VOUT = 1.8 V 過壓保護 薄型和最小外部件 打開漏極低電池電量檢測器輸出 Compact Micro-10軟件包 無鉛封裝可用 應用 無線光學鼠標 無線耳機 互聯網音頻播放器 個人數字助理(PDA) 手持設備 從一個...
      發表于 07-30 02:02 ? 60次 閱讀
      NCP1423 升壓轉換器 Sync-Rect PFM DC-DC 400 mA 具有真正截止和環殺手

      NCP1422 升壓轉換器 Sync-Rect PFM DC-DC 800 mA 具有真正截止和環殺手

      2是一款單片微功率高頻升壓型開關轉換器IC,專為電池供電的手持式電子產品設計,負載高達800mA。它集成了Sync-Rect,可提高效率并消除外部肖特基二極管。高開關頻率(高達1.2 MHz)允許使用小尺寸,小尺寸電感器和輸出電容器。當器件禁用時,從LX或BAT到OUT的內部傳導路徑被完全阻斷,OUT引腳與電池隔離。此True-Cutoff功能可將關斷電流降至50nA。 Ring-Killer還集成了消除非連續傳導模式中的高頻振鈴。除此之外,低電池檢測器,邏輯控制關斷,逐周期電流限制和熱關斷為各種電池供電應用提供增值功能。所有這些功能都打開,靜態電源電流通常僅為8.5 uA。該器件采用緊湊小巧的DFN10封裝。 特性 輸出電流高達800 mA,VIN = 2.5 V且VOUT = 3.3 V 高開關頻率,高達1.2MHz 不連續導通模式的抗振環殺手 低靜態電流為8.5μA 1.0V啟動無負載保證 輸出電壓從1.5V到5V可調 1.5A逐周期電流限制 帶滯后的片上熱關斷 采用節省空間和薄型DFN10封裝 無鉛封裝可用 應用 個人數字助理(PDA) 手持數字音頻產品 便攜式攝像機和數碼相機 將一至兩個堿性,...
      發表于 07-30 02:02 ? 111次 閱讀
      NCP1422 升壓轉換器 Sync-Rect PFM DC-DC 800 mA 具有真正截止和環殺手

      NCP1421 升壓轉換器 同步矩形 PFM DC-DC 600 mA 具有真正截止和環殺手

      1是一款單芯片微功率高頻升壓型開關轉換器IC,專為電池供電的手持式電子產品設計,負載高達600 mA。它集成了Sync-Rect,可提高效率并消除外部肖特基二極管。高開關頻率(高達1.2 MHz)允許使用小尺寸,小尺寸電感器和輸出電容器。當器件禁用時,從LX或BAT到OUT的內部傳導路徑被完全阻斷,OUT引腳與電池隔離。此True-Cutoff功能可將關斷電流降至50nA。 Ring-Killer還集成了消除非連續傳導模式中的高頻振鈴。除此之外,低電池檢測器,邏輯控制關斷,循環周期電流限制和熱關斷為各種電池供電應用提供增值功能。所有這些功能都打開,靜態電源電流通常僅為8.5μA。該器件采用緊湊型Micro8封裝。 特性 高效率: 3.3 V輸出為94% 2.0 V輸入時200 mA - 2.5 V輸入時500 mA時3.3 V輸出時84% 高開關頻率,高達1.2 MHz(未達到電流限制) 真正截止功能可降低器件關斷電流通常50nA 不連續傳導模式的反振鈴殺手 高精度參考輸出,1.2V 1 1.5%,當V OUT 時,可提供2.5mA負載電流> 3.3V 8.5μA的低靜態電流 集成式低電池檢測器 打開排水低 - 電池檢測器輸出 無負載時1.0V啟...
      發表于 07-30 02:02 ? 156次 閱讀
      NCP1421 升壓轉換器 同步矩形 PFM DC-DC 600 mA 具有真正截止和環殺手

      3D TOF深度剖析

      這段時間以來,最熱的話題莫過于iPhone X的Face ID,關于用它刷臉的段子更是滿天飛。其實iPhone X 實現3D視覺刷臉是采用...
      發表于 07-25 07:05 ? 478次 閱讀
      3D TOF深度剖析

      使用高速數據轉換器的LIDAR脈沖飛行時間測量方法

      描述             各種應用(如激光安全掃描儀、測距儀、無人機和制導系統)中都利...
      發表于 10-09 08:37 ? 1220次 閱讀
      使用高速數據轉換器的LIDAR脈沖飛行時間測量方法

      飛行時間技術的確切原理是什么?

      嗨,我在互聯網上搜索了飛行時間技術的確切原理,但我得到的答案在不同的網站上有所不同。我最近購買了VL53l0X傳感器,我需要...
      發表于 09-12 16:27 ? 1177次 閱讀
      飛行時間技術的確切原理是什么?

      OPT3101 基于 ToF 的遠距離接近和距離傳感器模擬前端 (AFE)

      OPT3101器件是一種高速,高分辨率AFE,適用于基于飛行時間的連續波接近感應和測距。該器件集成了完整的深度處理管道,包括ADC,時序序列器和數字處理引擎。該器件還具有內置照明驅動器,可覆蓋大部分目標應用供電的絕佳器件。 在高環境抑制比下,該器件可支持非常高的環境條件,包括130klux的全日照條件。 時序序列器具有高度可配置性,能夠針對特定應用提供功耗與性能之間的折衷。 該器件提供包含相位,振幅和環境測量結果的深度數據。校準子系統支持相位數據校準,從而校準溫度和串擾導致的不準確性 特性 接近感應和距離測量 與各種光電二極管和發射極兼容 在15毫不模糊的范圍內具有16位距離輸出 高達4kHz的采樣率 200nA滿標量程信號電流 1kHz時具有88dB信號相位動態范圍 支持高達200μA的直流環境,60dB的環境抑制(1kHz時) 不依賴于物體反射率的距離測量 通過去混疊技術使距離范圍擴展多達75m 由可編程序列發生器提供時序靈活性 自適應HDR節省功耗并擴展距離范圍 可配置事件檢測和中斷輸出機制 通過I 2 C接口實現控制和數據傳輸 集成照明驅動器,具有高達173.6mA的可編程電流控制能力 集成用于校準的溫度傳感器 內置串擾校...
      發表于 08-17 15:13 ? 288次 閱讀
      OPT3101 基于 ToF 的遠距離接近和距離傳感器模擬前端 (AFE)

      OPT9221 OPT9221 飛行時間控制器

      The time-of-flight controller (TFC) is a high-performance, 3D time-of-flight (ToF) sensor companion device that computes the depth data from the digitized sensor data. Depth data are output via a programmable complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) parallel interface. In addition to depth data, the TFC provides auxiliary information consisting of amplitude, ambient, and flags for each pixel. This information can be used to implement filters and masks and to dynamically control the system configuration for the intended performance. The TFC supports a wide range of binning and ROI options that help optimize the data throughput that must be handled. The 9-mm × 9-mm NFBGA package enables small form-factor, 3D, ToF systems that can be embedded into a variety of end equipment. 特性 QVGA 3D ToF控制器:最高120 FPS 深度數據: 12位相位 最高12位幅度 最高4位環境 飽和度檢測 芯片組接口: 與TI ToF傳感器兼容(OPT8241) 輸...
      發表于 08-06 17:19 ? 155次 閱讀
      OPT9221 OPT9221 飛行時間控制器

      OPT8241 OPT8241 3D 飛行時間傳感器

      OPT8241飛行時間(ToF)傳感器屬于TI 3D ToF圖像傳感器系列。該器件將ToF感應功能與經優化設計的模數轉換器(ADC )和通用可編程定時發生器(TG)相結合。該器件以高達150幀/秒的幀速率(600讀出/秒)提供四分之一的視頻圖形陣列(QVGA 320 x 240)分辨率數據。 內置TG控制復位,調制,讀出和數字化序列。例如功率,運動穩健性,信噪比和環境消除)。 特性 成像陣列: 320×240陣列 1/3“光學格式 像素間距:15μm 高達150幀/秒 光學屬性: 響應度:850nm時為0.35A /W 解調對比度:50MHz時為45% 解調頻率:10MHz至100MHz 輸出數據格式: 12位相位相關數據 4位共模(環境) 芯片集接口: 與TI的飛行時間控制器OPT9221兼容 傳感器輸出接口: CMOS數據接口(50MHz DDR,16通道數據,時鐘和幀標記) LVDS: 600Mbps,3個數據對 1LVDS位時鐘對,1LVDS采樣時鐘對 定時發生器(TG): 可編程感興趣區域(ROI)的尋址引擎 調制控制 抗混疊 主/從同步操作 用于控制的I 2 C從接口 電源: 3.3VI /O,模擬 1.8V模擬,數字,I /O 1.5V解調(典型值) 經優化的光...
      發表于 08-03 17:58 ? 461次 閱讀
      OPT8241 OPT8241 3D 飛行時間傳感器

      OPT8320 80x60 QQQVGA 分辨率 3D 飛行時間傳感器和控制器

      OPT8320飛行時間(ToF)傳感器是TI 3D ToF圖像傳感器系列的一部分。該設備具有高性能,高性能集成的,完整的片上系統(SoC),用于陣列深度傳感,由通用定時發生器(TG),優化設計的模數轉換器(ADC),深度引擎和照明驅動器組成。 內置TG的可編程性可靈活地優化各種深度感應性能指標[如功率,運動穩健性,信噪比(SNR)和環境消除]。內置深度引擎根據數字化傳感器數據計算深度數據。除了相位數據之外,深度引擎還提供輔助信息,包括每個像素的幅度,環境和標志以及直方圖形式的全陣列統計信息。 特性 成像陣列: 80×60陣列 1/6“傳感器格式 像素間距:30μm 幀率:可擴展至1000-FPS深度輸出率,內部原始速率為4000 FPS 光學特性: 響應度:在850 nm處0.35 A /W 解調對比度:50 MHz時70% 解調頻率:10 MHz至100 MHz 輸出接口: 數字視頻端口(DVP):8個數據通道, HD和VD引腳,以及時鐘 同步串行接口(SSI): 1數據通道,時鐘和芯片選擇 時序發生器: 傳感器尋址引擎 ModulationControl 去混疊 Master,Slave SyncOperation 高動態范圍操作 深度引擎: 像素分級 去混疊 直方圖 ...
      發表于 08-03 17:48 ? 305次 閱讀
      OPT8320 80x60 QQQVGA 分辨率 3D 飛行時間傳感器和控制器

      【直播邀請】TI 傳感器產品的前端處理及應用

      親愛的電子發燒友小伙伴們! 將介紹德州儀器傳感器產品關于前端處理及應用,重點講解 TI 單點 TOF 產品 OPT3101,O...
      發表于 07-27 17:33 ? 1181次 閱讀
      【直播邀請】TI 傳感器產品的前端處理及應用
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