凸版印刷株式會(huì)社(總公司：東京都文京區(qū)，代表取締役社長(zhǎng)：麿秀晴，以下簡(jiǎn)稱"凸版印刷")與子公司株式會(huì)社Brookman Technology(總公司：靜岡縣濱松市，代表取締役社長(zhǎng)：青山聰，以下簡(jiǎn)稱"Brookman Technology")共同開發(fā)出一款采用"混合型(hybrid)ToF(光飛行時(shí)間)法"的"三維距離圖像傳感器(以下簡(jiǎn)稱"3D傳感器")"。該款傳感器可實(shí)現(xiàn)在1～30米范圍內(nèi)的距離測(cè)量，是目前主流的"間接ToF法"3D傳感器測(cè)距范圍的5倍以上。自動(dòng)飛行無人機(jī)或自動(dòng)運(yùn)輸機(jī)器人等通過配備傳感器后，可避免與障礙物發(fā)生碰撞，有助于提升該類設(shè)備的可操作性和安全性。

　　此外，該款采用混合型ToF法的3D傳感器還配備了獨(dú)家的環(huán)境光噪聲消除功能，是全球首款可在相當(dāng)于盛夏白天光照強(qiáng)度達(dá)到10萬勒克斯(lux)環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)最長(zhǎng)20米室外測(cè)距的CMOS圖像傳感器。

　　6月15日，在美國(guó)火奴魯魯召開的半導(dǎo)體技術(shù)國(guó)際會(huì)議"VLSI 國(guó)際研討會(huì)(全稱：2022 IEEE Symposium on VLSI Technology & Circuits)"(主辦方：美國(guó)電氣與電子工程師協(xié)會(huì)，會(huì)期：6月13日至17日)上，由凸版印刷、Brookman Technology 和靜岡大學(xué)聯(lián)合發(fā)表了該項(xiàng)新型ToF 傳感器技術(shù)。

　　開發(fā)背景

　　近年來，隨著智能手機(jī)和游戲機(jī)功能的增強(qiáng)、工業(yè)自動(dòng)駕駛機(jī)器人等的普及，3D傳感器市場(chǎng)有望進(jìn)一步擴(kuò)大。根據(jù)距離檢測(cè)原理的不同，3D傳感器存在幾種測(cè)距方式，而通過測(cè)量光線照射到被攝體并返回傳感器所需的時(shí)間來估算相機(jī)到被攝體距離的"ToF法"，則隨著近年技術(shù)發(fā)展的進(jìn)步，以其小型化和低功耗等的特點(diǎn)而最先被智能手機(jī)所采用。

　　自動(dòng)駕駛的機(jī)器人和無人機(jī)需要配備"環(huán)境映射"功能，才能檢測(cè)出幾十米開外的障礙物并從捕獲的圖像中掌握自身所處的位置，而目前主流的"間接ToF法"3D傳感器在戶外使用時(shí)，由于其缺乏足夠的"抗環(huán)境光"性能，因此阻礙了其進(jìn)一步的普及應(yīng)用。

　　凸版印刷將Brookman Technology納為子公司后，靈活發(fā)揮兩家公司的優(yōu)勢(shì)，全面推動(dòng)新型3D傳感器的研發(fā)工作。通過改進(jìn)Brookman Technology專長(zhǎng)的"短脈沖驅(qū)動(dòng)方式"(※3)，成功研發(fā)出了全新的混合型ToF技術(shù)，不但具備遠(yuǎn)距離測(cè)量和優(yōu)異的抗環(huán)境光性能，還實(shí)現(xiàn)了高速圖像捕獲和多臺(tái)同時(shí)驅(qū)動(dòng)的功能。

　　新型ToF傳感器的關(guān)鍵特性

　　1. 可實(shí)現(xiàn)30m遠(yuǎn)距離測(cè)量

　　通過采用混合型ToF驅(qū)動(dòng)方式，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)30米的遠(yuǎn)距離測(cè)量，約為現(xiàn)有機(jī)型的5倍。

　　2. 配備環(huán)境光噪聲消除功能，可在盛夏的室外進(jìn)行測(cè)量

　　傳感器的每個(gè)像素都配備了消除環(huán)境光成分的功能。因此，該傳感器可以消除環(huán)境光噪聲，即使是在盛夏白天光照強(qiáng)度達(dá)到10萬勒克斯的環(huán)境下，也能夠準(zhǔn)確測(cè)量距離。

　　3. 每秒120張的高速圖像捕獲功能

　　通過在一幀內(nèi)完成測(cè)距與消除環(huán)境光噪聲，確保不會(huì)發(fā)生成像模糊而導(dǎo)致"測(cè)量誤差"，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測(cè)距。因此，1秒內(nèi)最多可以捕獲120張距離圖像，大約是傳統(tǒng)機(jī)型的四倍多。

　　4. 最多可同時(shí)驅(qū)動(dòng)256臺(tái)相機(jī)

　　采用獨(dú)家控制方式，可以像消除環(huán)境光一樣消除其他相機(jī)所發(fā)出的信號(hào)光。因此，可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)多臺(tái)相機(jī)而不產(chǎn)生干擾，最多可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)256臺(tái)相機(jī)。

　　今后的目標(biāo)

　　凸版印刷與Brookman Technology今后將致力于在自動(dòng)駕駛機(jī)器人和工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域普及新型ToF傳感器，給此類設(shè)備安裝上這雙可提升性能的全新"眼睛"，為實(shí)現(xiàn)更安全、更便捷的社會(huì)做出貢獻(xiàn)。目前，凸版印刷正在研發(fā)相應(yīng)的相機(jī)以搭載采用新型ToF法的距離傳感器，并計(jì)劃于2022年12月開始提供評(píng)估機(jī)型，在2023年秋季正式上市銷售。

　　凸版印刷預(yù)計(jì)在2025年度內(nèi)，實(shí)現(xiàn)包括新型ToF傳感器及搭載該類傳感器的相機(jī)、以及相關(guān)周邊訂單在內(nèi)的銷售額約70億日元的目標(biāo)。