ToF 模组 Cover Glass 设计要求

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ToF 模组 Cover Glass 设计要求

核心结论

ToF 模组安装在 Cover Glass 后方时，盖板的材质、厚度、结构和装配误差都会影响红外光路及深度测量表现。
Cover Glass 建议优先采用 0.55–1.0 mm 的强化玻璃，并优先设计为平面结构。
针对 940 nm ± 7 nm 工作波段，常规应用建议透过率 T ≥ 91%，对探测性能要求较高的应用建议 T ≥ 95%。
AF 防指纹处理和 CG 分仓可以降低污染物对 ToF 光路的影响，但最终尺寸仍需结合具体模组和整机结构验证。

适用范围：本文是 SGI 针对 ToF 模组整机集成的设计建议，用于帮助结构、光学、硬件和产品工程师在 Cover Glass 方案评估阶段建立初步设计边界。具体项目仍应结合实际 ToF 模组、工作距离、目标物反射率和整机结构进行验证。

为什么 Cover Glass 会影响 ToF 性能？

当 ToF 模组安装在设备内部时，设备外壳前方通常会增加 Cover Glass。ToF 模组的发射光和接收光都需要通过这层盖板，因此盖板会成为光学路径的一部分。

Cover Glass 的材料、厚度、曲率、红外透过率、表面污染以及装配位置，都会影响有效红外信号和光路稳定性。对于最终的深度测量结果，还需要同时关注盖板设计与模组 FOV、安装位置、目标工作距离之间的匹配关系。

Cover Glass 材质与结构设计

材质建议

Cover Glass 建议优先采用强化玻璃，推荐玻璃厚度为 0.55–1.0 mm。Cover Glass 可以采用 VHB 双面胶进行粘接固定，但粘接后的平整度、位置关系和装配一致性仍需要在整机结构中确认。

塑料、亚克力等其他材料需要谨慎选用。部分材料在长期使用或温度变化条件下可能出现黄变、红外透过率下降或光学性能随时间变化等问题。如果采用非玻璃材料，应针对实际工作波段和实际 ToF 性能进行验证。

优先采用平面结构

Cover Glass 建议设计为平面结构，不建议仅为了整机 ID 效果而设计成明显的曲面结构。

ToF 模组的发射光和接收光都需要通过 Cover Glass。盖板的曲率、厚度以及装配误差可能改变光路，而普通结构件的尺寸和形状一致性通常难以达到精密光学透镜的精度要求。采用曲面设计后，不同零件之间的差异可能造成实际光路变化，增加 ToF 性能验证和量产一致性控制的难度。

因此，在满足整机外观和结构要求的前提下，优先采用平面 Cover Glass，通常更有利于控制集成风险。

Cover Glass 红外透过率要求

Cover Glass 的红外透过率会直接影响 ToF 模组能够接收到的有效红外信号。根据现有验证结果，Cover Glass 透过率越低，ToF 的有效应用距离通常越短。

因此，透过率要求应结合实际应用距离进行定义，不应脱离模组和场景简单追求某一个固定指标。以下建议针对 940 nm ± 7 nm 工作波段：

常规 ToF 应用

对于避障、姿势识别等常规应用，建议 Cover Glass 透过率为 T ≥ 91%。

对性能要求较高的应用

对于人脸识别等对 ToF 探测性能要求较高的应用，建议 Cover Glass 透过率为 T ≥ 95%。实际项目中仍应根据 ToF 模组的工作距离和目标应用进行最终验证。

Cover Glass 表面处理

AF 防指纹镀膜

Cover Glass 表面建议增加 AF（Anti-Fingerprint）防指纹镀膜处理，建议指标为水滴角 > 110°。

AF 处理有助于减少灰尘、指纹等污染物在盖板表面形成的影响，从而降低其对 ToF 红外光路及点云质量的影响。实际效果还与盖板清洁度、使用环境、安装位置和维护方式有关。

CG 分仓设计

如果 Cover Glass 无法完全避免灰尘、指纹等污染物对 ToF 光路的影响，可以考虑采用 CG 分仓设计进行优化。

对于 CG 分仓结构，建议开槽窗宽度为≥ 1.3 mm。具体尺寸仍需结合 ToF 模组的 FOV、安装位置和整机结构进行确认，不能脱离实际光学路径单独确定。

设计项目	建议
材质	优先采用强化玻璃
厚度	0.55–1.0 mm
结构	优先采用平面结构
工作波段	940 nm ± 7 nm
常规应用透过率	T ≥ 91%
高性能应用透过率	T ≥ 95%
表面处理	AF 防指纹镀膜
AF 指标	水滴角 > 110°
CG 分仓开槽窗宽度	≥ 1.3 mm
装配方式	可采用 VHB 双面胶粘接

工程验证时需要重点确认什么？

Cover Glass 设计完成后，建议将盖板作为 ToF 模组集成方案的一部分进行验证，而不是只对盖板零件单独判断。验证时可以重点关注以下关系：

Cover Glass 透过率与 ToF 工作波段是否匹配。
盖板厚度、平面度和装配位置是否造成光路变化。
盖板 FOV 覆盖范围是否满足 ToF 模组的有效视场。
灰尘、指纹和其他污染物是否影响红外光路及点云质量。
不同批次盖板和不同装配状态下，ToF 性能是否保持一致。

对于需要较远工作距离或较高探测性能的项目，建议尽早将 Cover Glass 样件纳入 ToF 模组实测流程，避免在整机后期才发现光学路径或透过率问题。

SGI 视角

在 ToF、RGB-D 相机和三维视觉系统的产品集成中，Cover Glass 不应只被视为外观件，而应作为影响红外信号和系统一致性的集成部件进行管理。SGI 可以结合 ToF 模组的工作距离、FOV、安装位置和应用目标，协助评估 Cover Glass 方案及整机验证路径。