惚恍微发布Spot dToF系统，为国内首发

近日，惚恍微发布自研的Spot dToF（散斑直接飞行时间）系统，为国内首发。

Spot dToF是目前市场上热门、前沿的3DLidar Scanner方案，最开始是由苹果公司iPad Pro 2020款带火。在这款设备的后置摄像头模组中，苹果正是采用了Spot dToF技术。它是两种先进技术的结合，包括Spot投射技术和基于SPAD阵列的dToF技术。

我们通过翻看一份名为《一种激光散斑投射ToF深度感知方法及装置》的专利能够看到，相较于传统的ToF系统，最大的区别在于发射端，需要有一个散斑编码投射器，然后反射回来的光信息还是由ToF接收镜头接收，并经过混合解码器来处理，最终得到不同距离的高精度信息。

根据报道，在惚恍微的Spot dToF系统模组中，发射端的散斑投射器由4×16的点阵垂直腔面发射激光器（VCSEL）芯片、准直镜和3×3复制系数的光学衍射元件（DOE）组成，其投射的940nm激光光斑图案，为均匀排布的576个光斑，每相邻最近的3个Spot构成一个等边三角形。

Spot技术在半导体光刻、摄像和汽车大灯控制等领域都有应用，比如在汽车大灯控制方面，有Spot Lighting 聚光投射技术，可以协助驾驶人聚焦在前方路上的行人、骑士、动物等。

Spot dToF技术里另一个关键要素是SPAD dToF技术，这是一种3D深度传感技术。SPAD dToF一般是SPAD+TDC组合，也就是一个高速的光电探测器和高精度的时间数字转换威廉希尔官方网站 配合，其原理是高偏置，深势阱的结构可诱发单光子产生雪崩电流，并不存在光电子积累的过程，其测量精度受光噪声的影响比较小。

我们看到索尼和国内的灵光电子都曾发布过SPAD dToF芯片产品，其中索尼IMX459芯片利用在CMOS图像传感器开发过程中创造的背照式像素结构、堆叠结构和Cu-Cu连接等技术，成功地构建了一种将SPAD像素和测距处理威廉希尔官方网站 封装在单个芯片的独特元器件结构，可进行高精度、高速度的距离测量，支持应用于高级驾驶辅助系统（ADAS）和自动驾驶（AD）系统。

灵光电子则是发布过240 x 160像素的SPAD dToF图像传感器，该公司通过3D堆叠技术解决了单光子计数（TCSPC）方案在SPAD和精确的时间数字转换器（TDC）之间进行大量的连接线导致布线困难的问题，实现了更高的SPAD光子检测效率（PDE）、更高的分辨率、更低的功耗以及更好的综合性能。

惚恍微的SPAD阵列的像素分辨率为120 × 120，点云深度精度约3mm，在相同的激光功率下，其深度数据的SNR有10×以上的提升。

通过Spot散斑投射技术发射更多的光脉冲信息，再通过SPAD接受系统进行接收和数据处理，得到一张物体点云分布的直方图，上面的数据量显然比传统的探测器要多得多，便可以对场景进行更好地识别，这也是为什么苹果会将Spot dToF带入到消费电子领域，并且很可能在后续的产品设计中继续使用。

据悉，惚恍微是国内为数不多有Spot dToF芯片研发能力的公司，Polarstar模组为国内首发，这得益于该公司在该领域深厚的技术积累。虽然该公司2021年年初才刚刚成立，但今年以来已经陆续发布了首款SPAD芯片以及我们今天讲到的Spot dToF系统。

惚恍微曾在产品发布新闻中提到，惚恍微通过搭建基于HHC0101的成像系统Demo，积累了关于SPAD成像的宝贵Knowhow，并计划在下一颗芯片中合入优化设计，包括小像素、分辨率、DCR、DeadTime、PRNU以及时序控制等，进一步提升SPAD面阵的成像能力。随着Spot dToF系统的发布，惚恍微无疑做到了这一点。

当前，为了解决拍摄、支付、解锁等应用场景中的问题，安卓智能手机正紧随苹果的脚步布局dToF，正如文中提到的，dToF的方式不止一种，加入不同的技术就会有不一样的效果，随着各手机厂对AR/VR的探索，预计Spot dToF系统会有更大的施展空间，进一步提升用户体验。