電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）ToF，廣為人知的傳感技術(shù)，已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用得十分廣泛。ToF的測(cè)距原理其實(shí)并不復(fù)雜，通過(guò)給目標(biāo)連續(xù)發(fā)送光信號(hào)或脈沖，然后用傳感器接收從物體返回的光，計(jì)算探測(cè)光的飛行時(shí)間來(lái)得到目標(biāo)物距離。

單一ToF到混合ToF

提到ToF技術(shù)，目前有iToF和dToF之分。iToF，indirect Time-of-Flight，是一種間接的光飛行時(shí)間傳感方法，通過(guò)測(cè)量相位偏移來(lái)間接測(cè)量光的飛行時(shí)間，而不是直接測(cè)量光的飛行時(shí)間。dToF正好相反，直接對(duì)光的飛行時(shí)間進(jìn)行測(cè)量。

iToF計(jì)算的是光束從發(fā)射信號(hào)到接收信號(hào)之間收集到的圖像數(shù)據(jù)相位差異，或者說(shuō)是相位延遲的時(shí)間，而不是直接測(cè)量光束本身到目標(biāo)物體來(lái)回的飛行路徑，故而被稱為間接飛行時(shí)間測(cè)量。

單一的iToF 根據(jù)調(diào)制方式的不同，又能分為連續(xù)波調(diào)制和脈沖調(diào)制。連續(xù)波ToF發(fā)射連續(xù)的正弦信號(hào)，脈沖ToF發(fā)射重復(fù)的脈沖信號(hào)，前者是通過(guò)解析正弦信號(hào)相位解析深度，而后者是解析脈沖信號(hào)相位來(lái)解析深度。

連續(xù)波ToF系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與控制更簡(jiǎn)單一些，同時(shí)其頻率越高，精度也會(huì)越高，當(dāng)然量程也變小。到了更遠(yuǎn)距離的測(cè)量距離和更強(qiáng)環(huán)境光的場(chǎng)景應(yīng)用中，脈沖ToF優(yōu)勢(shì)更大，脈沖系統(tǒng)能在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)出高能光脈沖，在環(huán)境光強(qiáng)烈的場(chǎng)景里有著更強(qiáng)的魯棒性。但是相應(yīng)地，脈沖ToF對(duì)時(shí)序控制和功率要求更嚴(yán)苛。

而dToF則是直接測(cè)量光脈沖的發(fā)射和接收的時(shí)間差，不同于易于集成的iToF系統(tǒng)精度會(huì)隨著測(cè)量距離變化很大，dToF電路更復(fù)雜集成困難，但同時(shí)在戶外遠(yuǎn)距離測(cè)量里，其精度與功耗都更為優(yōu)秀。

在3D深度傳感領(lǐng)域，ToF憑借自身的特性成為受人青睞的傳感方案，尤其在工業(yè)以及汽車市場(chǎng)的應(yīng)用場(chǎng)合，ToF解決了很多傳統(tǒng)2D技術(shù)束手無(wú)策的問(wèn)題。但是隨著各領(lǐng)域?qū)Τ上駛鞲幸蟮闹鸩教嵘?，單一的ToF路線各有優(yōu)勢(shì)與弊端，無(wú)法完美解決復(fù)雜的傳感需求。

為了更強(qiáng)大的深度感應(yīng)和三維場(chǎng)景理解能力，混合ToF技術(shù)開(kāi)始集合兩種ToF技術(shù)的深度傳感概念解決單一ToF各自的劣勢(shì)。dToF的長(zhǎng)距離穩(wěn)定測(cè)量，強(qiáng)抗干擾能力，iToF的高分辨率、易于集成特性在混合ToF系統(tǒng)中結(jié)合了起來(lái)，互相彌補(bǔ)各自的不足。

混合ToF，不固化iToF和dToF的融合發(fā)展

iToF和dToF技術(shù)各有優(yōu)劣，dToF有著長(zhǎng)距離穩(wěn)定測(cè)量和強(qiáng)抗干擾能力，但是分辨率較低，電路復(fù)雜不易于集成，iToF的高分辨率、易于集成特性很突出但是在中遠(yuǎn)程傳感上有著硬傷，且抗干擾能力弱。

混合ToF系統(tǒng)中結(jié)合了二者擅長(zhǎng)的地方，互相彌補(bǔ)各自的不足，近年來(lái)，混合型ToF的開(kāi)發(fā)也是一個(gè)熱點(diǎn)。

如英飛凌的REAL3柔性ToF成像器技術(shù)將既有的高分辨率iToF泛光照明和dToF遠(yuǎn)距離點(diǎn)光源照明整合到單個(gè)混合ToF攝像頭中，通過(guò)添加精確的遠(yuǎn)距離光斑數(shù)據(jù)，創(chuàng)建周圍區(qū)域的精確三維地圖。

Toppan的混合ToF是實(shí)現(xiàn)了最遠(yuǎn)30米的距離測(cè)量，Toppan的混合ToF注重系統(tǒng)魯棒性的提升，其混合系統(tǒng)比傳統(tǒng)的iToF方法在消除環(huán)境光的噪聲上提升了很大，大大增加了感測(cè)距離，尤其是在戶外應(yīng)用中。

炬佑智能也一直在混合ToF技術(shù)路線上耕耘，炬佑智能的混合ToF稱為mToF技術(shù)也是一種，利用iToF的精度優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)小尺寸SPAD，也通過(guò)SPAD來(lái)增強(qiáng)敏感度和抑制干擾，以彌補(bǔ)iToF和dToF相應(yīng)的不足，目前其應(yīng)用還是針對(duì)遠(yuǎn)距和車載應(yīng)用較多。

目前，混合ToF的應(yīng)用主要還是在遠(yuǎn)程測(cè)量和車載測(cè)量上應(yīng)用，用dToF的長(zhǎng)距離穩(wěn)定測(cè)量和強(qiáng)抗干擾能力來(lái)彌補(bǔ)iToF在這方面的缺失，減少環(huán)境光對(duì)傳感的干擾，保證有足夠分辨率的深度傳感。ToF技術(shù)的不斷發(fā)展，iToF和dToF之間的界限也不再固化，混合型ToF技術(shù)取長(zhǎng)補(bǔ)短，給很多應(yīng)用提供了更全面的深度傳感解決方案。

小結(jié)

隨著混合型ToF方案持續(xù)發(fā)展，不僅在成本上它展現(xiàn)出更大的優(yōu)勢(shì)，還能夠發(fā)揮dToF和iToF各自的長(zhǎng)處，比如更高解析度、更高的精度以及更優(yōu)化的系統(tǒng)成本，從而讓ToF技術(shù)更加適配AR、車載等應(yīng)用場(chǎng)景。