而后开始逐渐深入全体消费电子，包括扫地机避障、投影仪赞助对焦、相机赞助对焦、智能灯具、智能卫浴如自动水龙头、自动皂液器、智能马桶、机器人、无人机等。现在，在自动驾驶汽车乃至美国宇航局建造的太空探测器中，都利用了它。它便是ToF（Time of Flight），中文翻译“翱翔韶光”。
上周，英飞凌宣告，石头科技（Roborock）最新智能扫拖一体机器人V20黑武士内部搭载英飞凌全新的hToF，取代传统的LDS模组和避障模组，提升了扫地机器人的灵巧性和可靠性。
以是，ToF究竟有多神奇，未来又会如何改变天下？以下进行详细先容。
ToF的上风和不敷ToF的观点很随意马虎理解，实在有点事情事理和声纳探测很像，通过红外光从物体上反射回传感器后，根据光的发射与反射的韶光差，就可以打算出传感器与丈量物体之间的间隔。
学术界对其的定义为基于时差测距法的三维（3D）成像技能，现已被广泛运用于无人驾驶、卫星测距、生物医学成像、智能机器人等领域。
而用ToF制造的传感器，又称深度相机、ToF相机。ToF传感器紧张分为dToF（Direct ToF，直接翱翔韶光）传感器和iToF（Indirect ToF，间接翱翔韶光）传感器，苹果利用的LiDAR（激光雷达）就属于dToF，光彩V20、Galaxy S20 Ultra与索尼Xepria 1 II等产品利用的则是iToF。
iToF在芯片工艺和家当链已趋于成熟，但效果并不完美，其精度会受丈量间隔影响，间隔限定在5米以内，从而导致其运用体验不佳。dToF技能在激光功耗、抗滋扰、远间隔精度等方面有着明显上风，是远间隔运用的绝佳候选，但对芯片设计、系统设计、制造工艺哀求较高。
既然激光雷达也是一种ToF，为什么苹果不叫ToF？这由于LiDar利用光脉冲来丈量翱翔韶光，ToF传感器则利用连续波从反射和相移得到翱翔韶光。ToF须要较少的专用设备，因此可以与更小、更便宜的设备一起利用。随着技能不断拓展，ToF与LiDar协同运用越来越多。
任何一项技能都会有其独特的上风，也会存在一些不敷，ToF亦如此。其上风在于低功耗、小尺寸、精确快速的丈量、远间隔丈量、安全性、本钱效益上，但也受到散射光、环境光、拐角凹面的影响。
ToF的上风和局限性，信源｜贸泽电子
三种深度相机，有何利害？
所谓深度相机也被称为3D摄像头，它和普通2D相机的差异在于可以获取物体到相机的间隔信息，加之2D平面的X，Y坐标，打算出每个点的三维坐标，以此推断深度相机的运用，如三维重修、目标定位、导航避障等。
目前，构建3D摄像头拥有三类主流技能——双目、构造光、ToF，三种技能在根本事理和本钱、精度上存在很大差别。
双目由于不主动对外发射光源，因此称为“被动深度相机”，运用处景紧张包括机器人导航、人脸识别、手势识别等。它通过旁边两个摄像头同时拍摄同一物体，然后利用打算机算法打算两个摄像头之间的视差，从而得出物体的深度信息。
由于双目不须要构造光、ToF的发射器和吸收器，因此构造大略硬件本钱低，适宜本钱敏感的运用处景。
成也自然光，败也自然光，虽然依赖自然光，可在室内外利用，但强光、暗光的影响都会比较大。同时双目对无纹理的物体或表面影响较大，如纯色墙。
构造光是一种通过投影仪主动发射的主动投影技能，运用处景包括3D扫描、机器视觉、机器人导航等。它通过打算构造化光斑照射到物品表面的畸变，从而天生深度图，紧张硬件有投射仪、相机。
构造光在近间隔（1米内）的精度达到毫米级，丈量范围也比较广、对光芒和颜色的敏感度低等，同时由于是主动投影，以是适宜弱光照利用。
不过它不太适宜在强光环境适用，随意马虎滋扰投影光，同时丈量间隔和分辨率存在一定的局限性。
由于主动发射脉冲光，以是ToF属于主动丈量办法，紧张运用处景包括客流统计、无人零售、虚拟现实、机器人导航等领域。相机通过发送一束光到目标物体上，这个光的波长常日为红外线。当这束光被目标物体反射回来时，相机的光电二极管（PD）阵列吸收反射光，并丈量光的韶光翱翔（ToF）。基于ToF的丈量技能可以打算光从相机到物体然后返回相机的韶光，从而确定物体的间隔。
ToF不须要任何外部光源，即便没有光芒情形下也能事情，深度间隔打算不会随间隔变革而变革，而且丈量间隔远至百米，不受表面灰度和特色影响，可用于无人驾驶。更主要的是，ToF不像双目相机、构造光须要经由算法处理才能输出三维数据，TOF可以直接输出被测物体三维数据。
与构造光相同，ToF对付环境光照的滋扰也很敏感，室外强光基本无法利用，同时反光的表面（在不同方向反射光），或者角落（产生多次反射）也都会使得ToF传感器很难事情。
总之，ToF是一种经济高效、机器紧凑的深度成像办理方案，不受环境照明变革的影响，比较来说也是一种比较平衡的选择，以是ToF传感器适宜大部分运用，运用更广泛。
哪些厂商在推进ToF
ST的三合一智能光学模块VL6180X是较早用于智好手机中的ToF产品，该芯片整合了靠近传感器、环境光传感器以及VCSEL光源。接下来的5年里，ST陆续推出了VL6180X、VL53L0、VL53L1、VL53L3、VL53L5等四代ToF产品。
ST的VL53L5产品也能运用在工业机器人领域，是第一款能够监测64个不同区域的ToF传感器。它与VL53L1X相似，都具有相同的量程，并采取了940nm VCSEL。不过，VL53L5尺寸稍大一些，为6.4mm x 3mm x 1.5mm。但视野范围扩大到61º（水平和垂直方向43º），而不是上一代的27º。
英飞凌则在最近与互助伙伴pmd及欧菲光携手开拓并推出经济高效的深度感知技能hToF，面向消费类运用。特殊是消费类机器人，与配备激光间隔传感器（LDS）+避障模块的机器人比较，超小的hToF传感器有助于设计更加纤薄的机器人。
独特的hToF技能采取英飞凌的高分辨率REAL3 ToF传感器，辅以均匀的泛光光源和强大的多点网格光源（spot grid illumination），供应经济高效的办理方案。hToF摄像头具有110°超宽水平视野（FoV），是SLAM和避障的空想之选。
ADI公司的ToF模块在汽车领域具备很强大的上风，其开拓的ToF模块结合影像传感器和VGA ToF传感器模块与内建图像处理器方案，比传统音波检测具备更佳的检测角度，也更能准确丈量物体跟汽车的间隔。因此可为汽车倒车系统、开门防护系统、停车赞助系统及盲点侦测等运用供应更大范围的碰撞侦测预防。
作为ToF方案的核心器件之一，ADI的ToF前端芯片ADDI903x系列支持CCD红外光ToF传感器，分辨率可达640 x 480。ADDI903x可将影像旗子暗记转换为数字旗子暗记，并供应高精确度的脉波韶光掌握器，闭回路设计，让激光二极管掌握的脉波宽度更准确，进而可以得到更精准的深度数据。
ams OSRAM拥有环球最小的集成式1D ToF间隔丈量和靠近传感模块。这款传感器非常适宜履行存在监测，例如，当用户脸部位于识别范围内时，即可触发人脸识别系统操作。最新款TMF8701传感器采取2.2mm x 3.6mm x 1.0mm封装，有助于智好手机制造商实现具有高显示屏占比的宽屏手机设计。
TMF8701集成了VCSEL红外发射器、多个SPAD（单光子雪崩光电二极管）光探测器、韶光-数字转换器和直方图处理内核。设备在芯片上实现基于直方图的全占位监测、间隔丈量和靠近传感算法。TMF8701独立识别显示屏上的指纹污染以及盖玻片范围以外物体（例如用户脸部）的光反射，纵然在传感器孔径脏污时，也能保持可靠性能。在正常照明条件下丈量间隔为20~60cm范围时，模块实现了±5%准确度。纵然在通亮太阳光（100klux）下，也可以在高达35cm的范围内保持±5%准确度。
索尼的ToF图像传感器将背照式CMOS图像传感器的像素技能，与读取反射光旗子暗记、提升精度的索尼独创像素技能相领悟，实现了3D ToF摄像头模组的小型化，并且还发挥背照式构造的优点，大幅提升了测距的处理速率和高效将光转换成电子旗子暗记的间隔分辨率。其余，传统ToF办法难以丈量约10m的远间隔，而新产品通过搭载提升感光度的驱动模式，实现了高检测率。在约30cm到1m的近间隔范围内，则能凭借VGA分辨率，获取高精度的间隔图像。
TI早在2013年就发布过3D ToF手势技能但是用于掌握领域。2017年发布的OPT8241算是一款经典产品，这颗芯片属于3D TOF图像传感器系列。它将ToF感应功能与经优化设计的模数转换器(ADC)和通用可编程定时发生器(TG)相结合，以高达150帧/秒的帧速率供应四分之一的视频图形阵列（QVGA 320x240）分辨率数据。紧张的运用是深度感测，例如3D扫描、手势掌握等等，其终端运用在ATM、人数统计等等。
Teledyne e2v研发的第一个3D翱翔韶光法办理方案，具有130万像素分辨率深度与1英寸光学尺寸。在可见光与近红外光谱850nm波长出量子效率大50%，高动态范围可实现实现夜间和昼夜视觉;可获取快速移动的目标3D图像：速率高达120帧/秒，全分辨率30帧/秒深度图像，全局快门效率高。
迈来芯Melexis在2017年推出了MLX75023 1/3英寸光学格式ToF传感器，其供应当时天下上最小的QVGA分辨率像素，并具有63dB线性动态范围和日光鲁棒性。MLX75123配套芯片将传感器IC直接连接到主机MCU，可以从传感器快速读取数据。
ToF虽然在这几年彷佛存在感没有2020年旁边那么强了，但实际上，依然有很大潜力。Yole曾经预测，2025年ToF将会拥有150亿美元的市场，2024年运用于智好手机的后置3D摄像头市场规模将增长到每年5亿多颗。
总之这个市场还在连续发展，厂商们也在不断进化，包括英飞凌的hToF，未来这个市场的竞争也会越来越激烈。
