意法半导体的多区飞行时间（ToF）传感器系列介绍

VL53L5、VL53L7、VL53L8都是基于意法半导体（ST）的FlightSense技术的多区飞行时间（ToF）传感器。

所有意法半导体的多区飞行时间（ToF）传感器有以下共同特点：

?都使用直方图，并且拥有4x4或8x8个区域。

?具备自主模式，无需与芯片进行交互。一旦设置了开始及中断时间，它会在触发事件出现时自动中断。

?通过I2C接口，传输速率可达1兆赫。对于那些产生数据量巨大的应用就非常方便。

?具备运动指示器，能够提醒您是否有动作发生。

?具有相同的软件驱动程序，在STM32CubeMX环境中得到充分支持。

?芯片尺寸相似，L8稍高一些。

光线范围广是L7的独特之处！我们将光线以60乘60度的锥形发射出去，形成了一个90度的视场角，从而获得更宽泛的光线范围。同时和L5一样，我们还添加了一个手势控制解决方案（STSW-IMG035软件包）这对某些人来说会非常有趣。

小知识——视场角

如果我在谈论视场角理论时让你感到困惑，这里具体说明一下两个部分的区别。

在左边的红色图纸上，L7L5和L8形成了一个45度的光金字塔，如果你将其对准墙壁，就会形成一个正方形，而L7的光发射角度为60度，当光线照射到墙壁上时，覆盖的面积也就更大了。这60度光束照射的面积几乎是两倍。

从右边的图表可以看出，我们声称L8可以到达4米，并且在寻找人时可以辨认出距离为4米的区域。由于L7的光线更分散，所以它无法看得那么远，但是也能到3.5米左右的位置。

对于L8，我们对发射透镜进行了较大幅度的修改，采用了高效的光学衍射超构表面透镜技术，使其光学效果比L5更清晰。有了这个新的镜头，我们能够将VCSEL的功率提升三倍，同时仍然保证光安全，这不得不说是一个巧思！

我们添加了一个SPI接口，比I2C接口快20倍。所以，如果您有一个对时间敏感的应用程序，L8将是一个很好的选择。

我们还增加了一个自动停止功能，方便您在某些条件下更快地停止传感器并给出下一个命令。

小知识——超构表面（metasurface）

意法半导体已经完善超构透镜的能力，用新兴的行业术语来说就是超构表面（metasurface）。通过这项技术，基本上可以无需工具和模具、就可以轻松获得到没有任何瑕疵的透镜。而且，使用1300毫米的晶圆就能生产数千个这样的透镜，价格已经大大降低。在打印过程中，我们可以加入追溯性特征、对准特征，我们可以做很多事情。而对于购买飞行时间传感器（VL53L8）的用户而言，这意味着透镜更实惠，芯片更便宜，图像更清晰。堪称完美！

产品差异？

现在让我们深入了解几款产品的细节

VL53L5：它具有45°X45°视场角。封装尺寸：6.4mm x 3.0mm x1. 5mm。具有I2C接口。

VL53L7与L5相比，驱动程序100%兼容，尺寸100%兼容，但是L7稍微更高一些。同样使用I2C接口，由于光线能扩散更大的视场角，所以测距范围没有L5那么远，功耗略高。如果您已经为L5编写了代码，在L7上插入也可正常工作。

VL53L8型号与众不同。它具有与L5相同的视场角但是添加自动停止功能，并且具有一个外部同步引脚，添加了SPI接口——这些都是许多客户呼声很高的功能，芯片比L7更高一些，尺寸完全不同。所以，如果您需要从L5切换到L8，那硬件上的就需要一些修改，它的测距范围比L5或L7更远更有效，而且使用的功率更少，是不是很厉害！

那当L8的功耗配置为与L5相同时会发生什么呢？

看看下图中的环境光条件，很明显你能看得更远，在某些条件下甚至可以看到的两倍距离，看到4米以内的人。

自主模式与连续模式不同之处在于，你可以告诉芯片你想每秒测量一次，每两秒一次，或者每周一次。

而且您可以选择集成时间。

但是，在一秒钟的积分时间中，如果你选择了5毫秒，你会发现无论是在暗处还是在亮处，L8比L5或L7能更远。这是因为VCSEL获得了三倍的功率。但并不需要更多的功耗。L8是一款更出色的芯片。

功能细节 阈值功能

所有多区域飞行时间传感器都具有阈值功能，你可以确定何时触发和响应阈值距离、信号速率和运动阈值，可以选择大于阈值、在两个阈值之间或者在窗口之外等等。

但关键是，当某个条件发生时，比如有人走过你的阈值时，它会触发中断。你的微控制器在触发之前可以完全休眠。传感器可以自行工作，并产生中断，实际上你可以有64个不同的中断，一个区域一个，或者将偶数区域用于距离阈值，奇数区域用于信号速率阈值，完全由你决定，非常灵活。

移动指示器是所有阈值的特例。

它的功能是比较两帧之间的差异。如果存在显著差异，它会触发中断。

如果它们基本相同，它只会进入睡眠状态，等待下一次范围，无论是每秒、每分钟还是每周一次。

您可以确定是否有任何有价值的内容发生了变化。它会唤醒您的MCU，您可以读取数据，了解发生了什么，并进行必要的操作。

自动停止功能是VL53L8特有的功能。

但在某些应用中，当有人进入视野范围，您希望立即更改，重新配置传感器以执行不同的操作，您需要尽快停止传感器，以便它可以重新配置和设置。

我们找到了一个解决方法，那就是启用自动停止功能。用户进入传感器的视野范围，触发中断，传感器立即停止工作。这使得MCU能够重新配置传感器，以执行您想要的任何不同操作，并重新开始。

这是一种非常巧妙的节省时间的方式。虽然并不节省很多功耗，但它使系统能够更快地重新配置。

简单总结一下，意法半导体拥有领先的飞行时间技术。

现在有两个新产品。

如果您的应用需要大视场角的支持，您可以选择VL53L7。

如果您想在高环境光下以更低的功耗获得更强的性能，您可以选择VL53L8。

此外，不要局限于我们上篇所列举的那些应用领域，您可以用这个芯片做更多的事情。

审核编辑：刘清