ST是最早研發飛行時間感測器的廠商。截止今天，產品已經發展到第4代，與ST合作的OEM廠商已有50多家。此外，ST還擁有42,000多款開發套件在客戶和市面上流通。最重要的是，去年底，ST的ToF出貨量已超過10億顆。隨著推出更具競爭力的產品和服務，加上更多的細分市場，出貨量將繼續提升。

ToF原理與架構

意法半導體大中華及南亞區影像事業部技術行銷經理張程怡指出，ST的ToF解決方案FlightSense飛行時間感測器是透過雷射發射模組發射光子測量距離。光子擊中目標後被反射到另一個開口，即感測器或接收器端。因此，這是非常有效率的測距解決方案，原理通俗易懂，光速乘以光子飛行時間就是測量得到的距離，這也是非常重要的基本的測距設計準則。

圖一 : 飛行距離感測器主要功能

測距結果非常準確，不受被測物體的顏色、大小或反射率而影響，當受測物體為黑色、白色或其他顏色時，測距準確率相同。這種感測器測距速度快，功耗低，採用的是非常特殊的940nm光源。

這個產品是一個小巧的黑色封裝模組。除了接收器和發射器之外，在模組內部還有處理器，這些元件全都安裝在一個特定的模組內。並且，VCSEL完全符合1類雷射產品安全標準。多數客戶都非常關心能否提供Class 1認證。

相較於市場上其他的ToF產品， ST的ToF感測器是更安全的解決方案，並可以依照客戶需求來提供Class 1認證。 這個認證對於使用VCSEL雷射器的產品非常重要，因為ToF的目標應用就在你我以及親朋好友的身邊，所以，安全是絕對重要的另一個要素。

ST的ToF產品，對於高性能測距要求，推出了不同的產品型號，以及不同的測量距離和視角。針對ToF技術，ST最新的產品為VL53L5，預期將在未來幾個月投放市場。林國志認為，發展ToF技術，最重要的是為客戶提供準確而可靠的測距解決方案。

此外，ST還為客戶提供方便的整合工具，包括STM32環境和推薦的玻璃蓋板。ST的解決方案除了功耗很低，並繼續研發新的解決方案，提供更長的測量距離、更多的測量區域、更高的測量線性度（相對於蓋板）。因此，無論是指紋還是汙垢，都比以往的處理得得宜。

DToF vs. iToF

在ToF的市場上，有包含了dToF和iToF等兩種技術。dToF和iToF市場應用不一樣，對大眾市場來講，dToF這種產品使用起來比較簡單便利，因為它的尺寸比較小，對於產品供應商來說，能夠提供的型號也比較多。

就客戶來說，客戶可能會有各種不同的應用，不同的應用使用dToF對他們來說有比較多的選項。相對於iToF來說是解析度比較高的一個應用，所以它本身的系統架構也比較複雜，跟dToF比較起來可以說是完全不一樣。而無論是dToF還是iToF，對於ToF技術供應商ST來說，都有相關的產品上市計畫，iToF目前規劃將等這一兩年市場上的應用已經完備了再行推出。

針對這個議題，意法半導體大中華及南亞區影像事業部技術行銷經理林國志也表示，其實每個客戶的要求都是不一樣的，所以針對不同需求，ST會提供多個型號供客戶選擇。可能會包含：不同距離的偵測、不同角度的偵測、單點跟多點不同的需求。

圖二 : 測量距離延長可擴大目標偵測區域

此外，針對不同的產品，ST也可以在硬體或光學上提供不同的設計，所以，有這些彈性以後，客戶就可以依照提供的選項選擇最好的產品，例如依據硬體來配合不同軟體與光學元件。目前ST提供的解決方案，都可以滿足客戶不同的需求。

從產品面來看，VL53L5CX對ST是一個全新的產品，過去前幾代產品都是單區產品，VL53L5則是一個新演進的多區產品，而且可以支援到64區，目前沒有看到市場上有相關產品出現。因為它有多區，所以它的應用面會比較廣，單區是著重在單動作的開關，但多區就相對應地有更多的應用，比如說手勢操控或者是一些AR/VR應用等，都可以考慮進去。

ToF的全新系統設計

VL53L5CX產品本身是全新的產品，不論是在接收端感測器本身的設計，或者是在光源發射端的VCSEL設計，它完全是不一樣的設計，因為在接收端目前擴充角度從27到61度，擴充角度就是為了接收到更寬的影像輸入，所以在感測器自身就需要帶有更多的二極體。

在光源發射的部分，相對於接收的61度，光源本身也必須能夠發射到61度甚至更大一些，所以在光源部分目前採用多點VCSEL設計，同時接收感測器和發射的設計都是新的。

至於功耗方面，若要對比VL53L5CX和VL53L1CX功耗的表現，就必須參考客戶的使用方式，兩者的用法不盡相同。因為VL53L5CX是多區的感測器，一般客戶會拿來做比較複雜的應用，比如可能拿來做手勢操控，這可能需要感測器一直維持開啟狀態，也就是VCSEL維持發射狀態，如果是這種連續的使用模式，當然相對應的功耗會增高。但如果是進行單偵測模式，感測器就不需要持續開啟，本身的功耗就可以降低。

VL53L1CX本身就是低功耗感測器設計，它也可以拿來進行單偵測或連續偵測使用，以單偵測模式來看，其功耗非常低，可以使用在一些帶有電池供電的裝置上。當然這些功耗最後還是會回歸到客戶的應用，亦即客戶的應用將決定整個系統的功耗是高還是低。

與CIS結合

林國志說，ToF在與CIS產品（CMOS影像感測器）的結合，目前已經在發生，這可以從三個方向來說。一是手機的應用，dToF在手機應用上主要是在快速對焦，這是需要結合目前市場上主要使用的CIS，它的解析度可能非常高，例如2000萬像素，或者是達到4800萬像素。相對於高解析度的CIS，它本身在一個陰暗環境或複雜場景的環境下，沒有辦法看得清楚、沒辦法讓對焦做得很好。所以，如果ToF和高解析度的CIS結合在一起就是一個更為完美的組合，這是目前市場上所有主流手機上看到的組合，也是ToF在手機上面的主要應用。

第二個部分是電腦PC的部分，PC部分的ToF和CIS結合的用法就會不太一樣，它在PC上主要用來做觸發，使用者到了螢幕前的時候，就啟動CIS去做登入的動作，進而可以做到省電或者是保護螢幕的功能。

第三部分還有更多其他的應用，例如在智慧門鎖和智慧閘門方面也需要用到CIS和ToF的應用，CIS也有兩種，有一種叫做捲簾快門，有一種叫做全局快門，像手機用到的就是捲簾快門，一般門鎖用的都是相當於全局快門的感測器。針對不同的應用，ToF也可以和不同的CIS 感測器進行整合。