2020.06.01

【微分享】数百人研发团队如何攻坚一款索尼ToF图像传感器

探寻背照式ToF图像传感器研发背后的故事


【微分享】数百人研发团队如何攻坚一款索尼ToF图像传感器
探寻背照式ToF图像传感器研发背后的故事

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       索尼在图像传感器领域仍占据技术至高点。据预测,在目前图像领域的市场需求基础上,传感应用领域的需求将进一步扩大。

        在克服了诸如居住国、文化、职责领域和经验差异等障碍的前提下,索尼多样性人才所创造的技术和创意,在传感器开发领域持续推动着突破性进展。

       我们采访了一些工程师,他们负责研发采用了最新距离成像技术的背照式ToF图像传感器。

* 背照式ToF图像传感器中的缩写词“ToF”指的是“飞行时间(Time of Flight)”。这一方法通过测量光从光源到达物体并反射回传感器所需要的时间,来测量光源到物体的距离。



索尼传感器研发,凝聚了大量工程师的技术

山崎:我们开发的背照式ToF图像传感器(ToF传感器),融合了集团在比利时的一家专门从事ToF设计和开发的公司的技术、和索尼研发的最新图像传感器技术,能够高精度地测量短程和远程的距离。

大桥:这种传感器内置在娱乐机器人aibo中,以防止它撞到障碍物或在不平坦的表面上跌倒。ToF传感器也被用于智能手机和其他设备。它们在感知物体距离时很有用,能帮助在数码摄影中实现背景虚化(即焦外模糊)效果,以及物体的3D成像和高精度人脸识别。

森山:100多位从事不同领域工作的工程师,携手致力于开发同一款传感器。尤其就ToF传感器而言,所涉及的技术范围比一个感应单元要广泛得多,从激光光源、到将检测到的光学信息转换成距离的信号处理,均有所涉及。如果把参与这一研发进程的人才都算进去,总数可能达到200-300人——这些工程师们组成一个团队,汇集每个人的技术知识,制造出ToF传感器。


克服障碍、交流思路、创造突破

山崎:工作中遇到不懂的东西时,我们常去咨询相关部门,而索尼的企业文化则鼓励工程师与整个索尼集团范围内拥有高技术知识的专家直接沟通。无论何时出现问题,我们都会将各个部门或集团公司的成员聚集在任何可利用的空间,展开坦率的讨论。自从电话会议系统和在线会议被广泛引入,不论是否在总部或是在出差,人们已不再受限,这极大地促进了讨论。大家带来各自的想法,并努力通过讨论做到最好,不断涌现的新见解,使每天都有新的突破。

森山:由于ToF传感器对我们来说是一个全新的领域,因此在开发的初始阶段,感觉自己是在黑暗中摸索。然而,每一位项目团队成员在提出思路和积极行动方面所表现出的主动,为我们提供了前进所需要的动力。有时候,我们遇到了重大障碍,无论开多少次会,都无法想出解决办法。然而,考虑到其他集团公司也在从事ToF传感器其他应用领域的研究,我们总能在相关负责人有用建议的基础上、开辟新的思路。我相信,索尼最大的优势之一,是一种鼓励轻松讨论,而不考虑团队、部门或集团公司组织细分的企业文化。


用于评估ToF传感器性能的评估系统

索尼多样化人才资源及其知识储备,促进传感器研发蓬勃前行

山崎:这个项目,汇集了有广泛背景和专业知识的人才。我在大学主修化学,从没研究过半导体。此外,在加入公司时,我被分配到半导体营销。如今,我负责决定我们应该向客户推荐什么样的规格和提供哪种促销活动。这意味着我在做市场营销期间获得的经验和不断接受客户观点的能力,仍能派上用场。

马场:我在大学所学的专业也与半导体毫无关系,从事的是机器人研究。目前,我正致力于为ToF传感器创建评估体系,将包括激光和透镜在内的整个系统作为模块进行评估,而不再仅仅把传感器作为一个单一的单元。这个模块就像一个小机器人,将机械和电子部件合并成一个单元。我目前的工作非常适合我,因为它使我能够利用从机器人研究中获得的电气和机械知识来评估整个系统。

大桥:我目前负责对安装在移动设备上的各种应用程序中的ToF传感器进行调试,并将可能出现的任何问题,反馈给信号处理开发团队或系统开发团队。由于我在大学期间研究的是信号处理,加入公司后就负责半导体系统,基于在这两个领域获得的知识,我也将尽我所能提供正确的反馈。

森山:在大学以来,我便一直在从事半导体的研究工作。但在加入公司后,我被安排去开发用于SLR和其他可换镜头相机的图像传感器。在加入现任部门后的一段时间,我研究的用于检测ToF传感器人脸识别表现的图像传感器的方案,结果不尽如人意,我很受挫。当时,曾受雇于另一家公司、在面部识别技术方面经验丰富的人士,为我提供了建议和帮助。此外,空间感知和数学专家的观点和知识也令我获益匪浅。我发自内心地认为,在索尼,传感器开发是由具有不同技术背景的人共同支撑的。


比利时工作人员画的表格。这天,他们将“孤独”一词翻译成了各种语言。

接受并融合其他文化来制定解决方案

山崎:我们正在与比利时的一个商业中心合作开发ToF传感器,不过项目刚开始时,我们常常感到困惑。除了语言障碍,那里的文化很重视工作和生活的平衡。关键人员会在开发过程中休长假,这在日本是不可想象的。另一方面,比利时被其他国家包围,所以人们习惯于在多元文化的环境中工作,他们中的许多人对外国文化非常好奇,也愿意理解和适应日本的思想和文化。

森山:我们真的是有很多机会接触到各种语言,通过就像“每日一词”这种活动,得有人每天自愿地整合特定单词的多语种翻译列表。这样的活动,让我觉得人们是愿意主动接受不同文化的。小组中的比利时成员对信号处理和软件开发有深入的了解。在开发图像传感器硬件时,他们从多种角度尝试、来提出想法,从而确保人们能够在各自的专业领域相互补充。这也是索尼的优势之一。

大桥:我们与比利时团队成员一起拜访中国客户时,发现了个问题。在日本,我们通常会把问题带回去,有方案之后再去提供给客户;但当时比利时成员当场编写了一些源代码,并建议我们直接尝试。这其实是迅速推进工作的方法,过去我们自己不太会去做的。中国的客户寻求快速的反应,因此这种方法很好地满足了他们的要求。然而,当与韩国客户打交道时,有必要采用不同的方法。为了灵活地应对来自不同国家的客户,理解他们的文化并制定“量身定做”的解决方案是至关重要的。


索尼的传感器将使我们未来的生活更加愉快和舒适

马场:最近,很多人都在讨论,人工智能和自动驾驶汽车该如何成为我们生活的常态。我相信它们将稳步增加对于从外部检测数据的传感技术的需求,尤其是距离传感。在这种情况下,我认为开发ToF传感器将有助于解决未来的社会问题,该业务也被计划成为索尼的核心业务之一。由于参与开发的工程师必须是各个领域的专家,我个人希望能够与不同领域的专家进行平等的交流。

大桥:在成像技术中加入高精度的远程和短程传感技术,将为传感器增加多种新的功能,并开辟广泛的新可能。其在自动驾驶汽车手势控制中的应用,以及将其安装在机器人和智能手机中,都让人们对成像技术在VR和AR中的应用抱有很高的期望。我敢肯定,未来的传感技术会更有趣。在开发ToF传感器的过程中,我第一次接触了很多新东西,了解了比利时、中国、韩国等具有不同文化背景的国家的技术开发和商业思维。展望未来,我想在开发高质量传感器的同时,通过这些活动来拓宽自己的视野。

森山:索尼半导体解决方案集团的使命是“用技术的力量激发想象力、丰富全社会。”我相信传感的优势在于,它为这些期望增添了“吸引力”、“乐趣”和“便利性”,并且是对社会做出贡献的关键技术。为了确保技术充分发挥其潜力,我们必须继续迎接未来更大的挑战。虽然我目前专注于ToF传感器的开发,我打算通过结合各种其他技术来提供更好的传感器解决方案。

山崎:除了距离检测之外,整合新的传感技术将极大地扩展传感器的能力。展望未来,近乎肯定的是,传感器会被引入自动化商店和自动售货机等服务中,而不仅仅是技术解决方案和系统。我相信,在不久的将来,它们的应用将扩展到自动驾驶汽车、机器人和无人机,但它们也可能在我们尚未想象到的领域得到广泛的应用。当ToF传感器业务刚开始的时候,我觉得它需要来自完全不同领域的知识,这是我们以前从未设想过的。我决心从广泛的领域获取各种各样的知识,并把传感器展现给世界,使我们的生活更加丰富和舒适。