蘋果未來新產(chǎn)品的人臉識別系統(tǒng)或?qū)⒉捎胕ToF傳感器方案

據(jù)麥姆斯咨詢報道，美國專利商標局(US Patent & Trademark Office)近日公開了一件蘋果(Apple)公司的新發(fā)明專利申請，該專利涉及一種采用間接飛行時間(iToF)技術的深度映射方法和裝置，該技術作為下一代人臉識別(Face ID)系統(tǒng)足夠強大，或?qū)脭U展至未來的蘋果iMac等設備。

在消費電子領域，3D成像和傳感模組主要有三大類：立體視覺、結構光和飛行時間(ToF)。不過，在智能手機上很難尋覓到立體視覺的身影，主要是結構光和ToF的競爭。結構光和ToF都屬于主動光探測方案，包括發(fā)射端和接收端兩部分。

3D成像和傳感模組及元器件示例(來源：麥姆斯咨詢)

迄今，iPhone的前置3D人臉識別系統(tǒng)一直采用結構光方案。結構光方案依靠視差關系和空間三角計算的原理，技術成熟，對于近距離物體，可以達到較高的測量精度。iPhone X及以后的新款蘋果手機用戶都了解，用戶在解鎖iPhone時，需要人臉距離手機較近才行。這樣的距離對于現(xiàn)在的蘋果電腦(iMac或MacBook)還不太適用，或許這是蘋果仍然選擇在新款MacBook Pro上繼續(xù)使用指紋識別方案(Touch-ID)的原因之一。

與結構光技術不同，ToF方案通過測量光從發(fā)射到達物體表面再反射回來的時間，計算得到與被測物之間的距離。其中，iToF方案并不直接測量飛行時間，通常是將發(fā)射的光波調(diào)制成一定頻率的周期性信號，通過測量發(fā)射信號和該信號經(jīng)過被測物反射回來到達接收端時的相位差，間接計算出光的飛行時間，常見的方案有四步相移法和兩步相移法等。

ToF在消費電子領域的應用趨勢(來源：麥姆斯咨詢)

iToF方案帶來更遠距離的人臉識別系統(tǒng)

蘋果公司的這件專利展示了一種能夠在iMac顯示器(以及其它筆記本電腦、智慧電視等)上應用的人臉識別攝像頭，通過采用所謂的iToF系統(tǒng)，能夠在距離攝像頭更遠的位置識別用戶。

此外，采用iToF方案的人臉識別攝像頭還可以用于增強現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實(AR/VR)等應用。即使面對具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境光照條件，采用iToF也可以通過脈沖調(diào)制提高短距離、中距離以及遠距離的深度測量精度。

蘋果的這件發(fā)明專利涉及一種改進的深度映射方法和裝置。

該發(fā)明專利覆蓋了一種用于光學傳感的裝置，包括一個照明組件，該照明組件將發(fā)射器的光束陣列指向目標場景中的不同方向和相應區(qū)域，同時采用具有共同載波頻率和不同相位角的載波來調(diào)制波束，以預定義的空間模式變化;以及一個檢測組件，包括傳感元件陣列和物鏡，接收從目標場景反射的光輻射，響應在一個或多個檢測間隔中入射到傳感元件上的光輻射，輸出相應的信號。再利用處理電路處理傳感元件輸出的信號，以生成目標場景的深度圖。

蘋果公司新公開發(fā)明專利的摘要附圖

上圖示意性地展示了該發(fā)明專利中深度映射裝置的實施例框圖。該裝置包括由處理電路控制的照明組件和檢測組件。在上圖的實施例中，照明和檢測組件共用相同的光軸，沒有視差;當然，也可以采用其它光學配置。

照明組件包括光源陣列，例如合適的半導體發(fā)射器(半導體激光器或LED)，用于向目標場景中的不同點發(fā)射光束陣列。典型的如非可見的紅外輻射，但是可選地，也可以使用光譜中其他部分的輻射。光束通常由投影光學器件準直，從而在目標場景中形成穿過感興趣區(qū)域的光斑陣列。投影光學器件通常包括一個或多個折射元件，例如透鏡，并且可以另外包括一個或多個衍射光學元件(DOE)，如下圖所示。

照明組件示意圖

當然，考慮到這還僅是一項專利申請，目前還無法確定采用該技術的新產(chǎn)品的上市時間。