Iphone X的面市带火了一波3D结构光的热潮，在国内市场上，OPPO在6月19日发布了FindX。据悉，FindX的3D结构光方案是由奥比中光独家提供算法，丘钛科技独家包揽3D摄像头模组的制造。据悉，华为等其它一线手机厂家也在跟进，和丘钛科技同处于一线模组阵营的舜宇光学、欧菲也在积极做3D模组的量产准备。

Iphone X的前摄镜头结结构

OPPO Find X的前摄镜头结构

散斑示意图

相比较结构光，TOF的优势为算法简易、帧率高，散斑结构光现有的激光发射模组中会使用到准直透镜来搭配DOE，而TOF的发射模组只需要激光器和Diffuselens或直接采用LED作为发射模组，且TOF的发射模组和接收模组的baseline可以做得更小，因此3DTOF模组的整体尺寸相比3D结构光可以变得更小。同时由于TOF的工作距离相比结构光更远，因此TOF的应用范围可以变得更广。TOF模组应用于手机前摄，可以实现人脸解锁、支付、Animoji表情等应用。TOF应用于手机后摄，可实现vSLAM、AR等领域的应用，如AR拍照、AR游戏、测距、虚拟购物、虚拟试衣、室内定位与导航等。

TOF的组成部分为发射端和接收端，发射端包括激光器、Diffuser lens，接收端包括红外接收镜头、窄带滤光片和红外图像传感器。市场上激光器的厂商有Finisar、Princetonoptronics（被AMS收购）、II-VI、Vixar、Lumentum、华立捷、纵慧等。窄带滤光片的主要厂商有viavi、水晶光电等。IR镜头的主要厂商有新钜科技（NEWMAX）、大立光（Largan）、玉晶光电等。对于3DTOF市场来说，真正稀缺的是芯片资源，SONY、三星、松下都已经开始着手于开发精度更高、像素更高的TOF芯片，并且满足手机端的应用需求。对于TOF传感器的工艺，比如SONY、Melexis、Infineon、TI等都利用的CMOS形式，只有松下使用的CCD模式，可能是沿用了它自身技术的优势。

业内领先的3D模组制造商丘钛科技在今年7月23日发布公告，宣布其成功取得一家为独立第三方的中国领先智能手机品牌制造商的首批3D结构光模组批量采购订单及备料需求指示，数量合计超过一百万颗。据悉，除在3D结构光模组上已实现大批量量产交付外，丘钛科技对TOF技术及关键零部件也进行了深入的研究，其并购的镜头厂NEWMAX是主流3D相机的红外镜头零部件供应商，在光学设计和镀膜工艺上技术领先，目前其应用在手机3D模组上的准直镜头和IR镜头也已经实现批量出货。小编了解到，丘钛科技同业内领先的TOF芯片方案商如SONY、三星等形成了合作伙伴关系，共同开发手机端TOF模组，目前其已具备TOF模组量产能力。

丘钛TOF模组

TOF（Timeof flight），光的飞行时间，利用光在空气中的传播速度不变的特性从而测算出被测物体的距离，TOF还分为Direct-TOF(直接飞行时间)和Indirect-TOF(间接飞行时间)。直接飞行时间的这种测试方式对传感器本身的要求和时间解析力的精度都很高，SPAD(Single photon avalanche diode,单光子雪崩二极管)的技术可以达到这种要求，SPAD是一类高灵敏度的半导体光电检测器，一直广泛应用于弱光信号检测领域，当传感器感受到了微弱的反射光子之后开始发生雪崩效应并计数，与此同时，传感器可以直接计算出发射与接收的时间差从而得到距离。

计算公式为：

直接飞行时间示意图

SPAD结构示意图（ST产品）

SPAD工作原理示意图

现在采用最多的方法就是间接飞行时间，利用CAPD（Current-Assisted Photonic Demodulator，电流辅助光子解调）的技术，利用不同时间开启的快门窗口接收反射光转换成的电荷。

CAPD工作原理示意图

光源即激光器有两种调制形式，一种是调制为方波形式，举例：可利用两个可控的快门窗口来接收反射回来的光，光源发射一段周期为T的脉冲波（方波形式），传感器的每个像素点采样反射光的能量，每个像素点使用2个反相的计算窗口C1，C2，周期都为T。在采样时间内像素点按窗口开启电荷累计Q1和Q2，然后通过公式计算每个像素点对应的距离信息。距离取决于Q1、Q2所占的比重。实际应用中还需要考虑到环境噪声的影响，所以芯片公司在此基础上会增加一个接收环境光的快门窗口，实际的原理没有改变。

光源为方波形式

如果是光源调制为正弦波模式，使用CAPD的方法，连续调制波使用多个采样计算窗口测量，每个计算窗口相位延时90°（0°，180°，90°，270°），共4个，也称四相位法，通过四个快门窗口接收的电荷量求得发射与反射光的相位差，从而计算出距离。公式中φ为相位差，Q1、Q2、Q3、Q4为电荷量,f为频率、B为强度偏移（由环境光引起）。这样得到的数据相较于方波形式的会更加精准一些，利用连续调制波方式的公司有3DV和canesta（被微软收购），但是正弦波调制比脉冲波难调制且功耗大，并没有广泛应用。

正弦波模式--四相位法

此前，PMD与英飞凌共同开发的TOF方案应用在了联想Phab 2 Pro及ASUS ZenFone AR手机上，基于谷歌Project Tango系统开发了一些AR的应用，但是这类产品并没有火热于市场，其中一个原因是缺少行业领头羊对后置3D AR应用的推广，相关的3D AR应用资源比较匮乏。

苹果在2017年6月的WWDC上发了ARKit，，开发人员可以使用这套工具基于iPhone和iPad创建增强现实应用程序。2018年6月4日，苹果在WWDC2018发布了ARKit2，此番更新后，苹果推出了增强人脸追踪、真实感图像绘制、3D目标检测、稳定性体验、多用户AR互动等新功能。Google在2017年8月29日发布了用于Android平台的ARSDK ARCore，ARCore是一套针对Android开发者提供的SDK（这是一套纯软件解决方案），帮助开发者为Android手机开发增强现实体验。所以，ARCore解决方案可以把ProjectTango的很多精华引入到包括手机在内的非常广泛的增强现实设备中。

随着ARKit和ARCore在移动终端的普及，AR相关的内容会越来越丰富。对于部分用户而言，会产生对高精度、高性能AR应用的使用需求（如精确测距、物体尺寸测量、空间三维构建等），基于TOF等景深模组的硬件，配合ARKit和ARCore，可以为终端用户带来更加极致的AR使用体验，有利于3D模组的普及，助力丘钛科技等具备领先3D技术的模组厂对3D模组硬件进行不断优化（小尺寸、高精度、低功耗、低成本），促进行业发展。据市场传言，苹果可能在2019年发布后置3DTOF模组的最新手机。从苹果及谷歌两大手机操作系统巨头在AR领域的布局以及苹果可能在明年发布后置TOF手机的消息来看，我们可以预见到后置3D TOF极有可能会在2019年迎来一个爆发点，成为手机3D应用的下一个风口。