苹果未来新产品的人脸识别系统或将采用iToF传感器方案

据麦姆斯咨询报道，美国专利商标局(US Patent & Trademark Office)近日公开了一件苹果(Apple)公司的新发明专利申请，该专利涉及一种采用间接飞行时间(iToF)技术的深度映射方法和装置，该技术作为下一代人脸识别(Face ID)系统足够强大，或将应用扩展至未来的苹果iMac等设备。

在消费电子领域，3D成像和传感模组主要有三大类：立体视觉、结构光和飞行时间(ToF)。不过，在智能手机上很难寻觅到立体视觉的身影，主要是结构光和ToF的竞争。结构光和ToF都属于主动光探测方案，包括发射端和接收端两部分。

3D成像和传感模组及元器件示例(来源：麦姆斯咨询)

迄今，iPhone的前置3D人脸识别系统一直采用结构光方案。结构光方案依靠视差关系和空间三角计算的原理，技术成熟，对于近距离物体，可以达到较高的测量精度。iPhone X及以后的新款苹果手机用户都了解，用户在解锁iPhone时，需要人脸距离手机较近才行。这样的距离对于现在的苹果电脑(iMac或MacBook)还不太适用，或许这是苹果仍然选择在新款MacBook Pro上继续使用指纹识别方案(Touch-ID)的原因之一。

与结构光技术不同，ToF方案通过测量光从发射到达物体表面再反射回来的时间，计算得到与被测物之间的距离。其中，iToF方案并不直接测量飞行时间，通常是将发射的光波调制成一定频率的周期性信号，通过测量发射信号和该信号经过被测物反射回来到达接收端时的相位差，间接计算出光的飞行时间，常见的方案有四步相移法和两步相移法等。

ToF在消费电子领域的应用趋势(来源：麦姆斯咨询)

iToF方案带来更远距离的人脸识别系统

苹果公司的这件专利展示了一种能够在iMac显示器(以及其它笔记本电脑、智慧电视等)上应用的人脸识别摄像头，通过采用所谓的iToF系统，能够在距离摄像头更远的位置识别用户。

此外，采用iToF方案的人脸识别摄像头还可以用于增强现实/虚拟现实(AR/VR)等应用。即使面对具有挑战性的环境光照条件，采用iToF也可以通过脉冲调制提高短距离、中距离以及远距离的深度测量精度。

苹果的这件发明专利涉及一种改进的深度映射方法和装置。

该发明专利覆盖了一种用于光学传感的装置，包括一个照明组件，该照明组件将发射器的光束阵列指向目标场景中的不同方向和相应区域，同时采用具有共同载波频率和不同相位角的载波来调制波束，以预定义的空间模式变化;以及一个检测组件，包括传感元件阵列和物镜，接收从目标场景反射的光辐射，响应在一个或多个检测间隔中入射到传感元件上的光辐射，输出相应的信号。再利用处理电路处理传感元件输出的信号，以生成目标场景的深度图。

苹果公司新公开发明专利的摘要附图

上图示意性地展示了该发明专利中深度映射装置的实施例框图。该装置包括由处理电路控制的照明组件和检测组件。在上图的实施例中，照明和检测组件共用相同的光轴，没有视差;当然，也可以采用其它光学配置。

照明组件包括光源阵列，例如合适的半导体发射器(半导体激光器或LED)，用于向目标场景中的不同点发射光束阵列。典型的如非可见的红外辐射，但是可选地，也可以使用光谱中其他部分的辐射。光束通常由投影光学器件准直，从而在目标场景中形成穿过感兴趣区域的光斑阵列。投影光学器件通常包括一个或多个折射元件，例如透镜，并且可以另外包括一个或多个衍射光学元件(DOE)，如下图所示。

照明组件示意图

当然，考虑到这还仅是一项专利申请，目前还无法确定采用该技术的新产品的上市时间。