一文知道連續(xù)波ToF和脈沖ToF的區(qū)別

　　ADI曾在2019年12月發(fā)布過一篇文章，總結(jié)了該公司在連續(xù)波和脈沖ToF系統(tǒng)方面的經(jīng)驗。

　　連續(xù)波系統(tǒng)的優(yōu)勢：

　　對于不具有高精度要求的應用，CW系統(tǒng)可能比基于脈沖的系統(tǒng)更易于實現(xiàn)，因為光源不一定要非常短，且具有快速的上升/下降沿，盡管很難再現(xiàn)。在實踐中是完美的正弦波。然而，如果對精度的要求變得更加嚴格，則將需要更高頻率的調(diào)制信號，并且在實踐中可能難以實現(xiàn)。

　　由于照明信號的周期性，來自CW系統(tǒng)測量的任何相位測量都將每2π環(huán)繞一次，這意味著會有混疊距離。對于只有一個調(diào)制頻率的系統(tǒng)，混疊距離也將是最大可測量距離。為了克服該限制，可以使用多個調(diào)制頻率來執(zhí)行相位展開，其中，如果具有不同調(diào)制頻率的兩個（或多個）相位測量值與估計距離相一致，則可以確定對象的真實距離。這種多調(diào)制頻率方案還可用于減少多徑誤差，該誤差在來自物體的反射光在返回傳感器之前撞擊另一個物體（或在透鏡內(nèi)部內(nèi)部反射）時發(fā)生，從而導致測量誤差。

　　取決于其配置，CMOS ToF成像器往往具有更大的靈活性和更快的讀出速度，因此可以實現(xiàn)諸如感興趣區(qū)域（RoI）輸出之類的功能。

　　在溫度范圍內(nèi)校準CW ToF系統(tǒng)可能比脈沖ToF系統(tǒng)容易。隨著系統(tǒng)溫度的升高，由于溫度變化，解調(diào)信號和照明將相對于彼此偏移，但是這種偏移只會影響測量距離，而偏移誤差在整個范圍內(nèi)都是恒定的，并且深度線性度基本保持穩(wěn)定。

　　連續(xù)波系統(tǒng)的缺點：

　　盡管CMOS傳感器與其他傳感器相比具有更高的輸出數(shù)據(jù)速率，但CW傳感器需要在多個調(diào)制頻率上進行四個相關(guān)函數(shù)采樣以及多幀處理才能計算深度。較長的曝光時間可能會限制系統(tǒng)的總體幀速率，或者可能導致運動模糊，從而可能會將其限制用于某些類型的應用程序。這種更高的處理復雜性可能需要外部應用程序處理器，這可能超出了應用程序的要求。

　　對于更長距離的測量或環(huán)境光水平較高的環(huán)境，將需要更高的連續(xù)光功率（與脈沖ToF相比）；激光的這種連續(xù)照射可能會導致散熱和可靠性問題。

　　基于脈沖的ToF技術(shù)系統(tǒng)的優(yōu)勢：

　　基于脈沖的ToF技術(shù)系統(tǒng)通常依賴在短積分窗口內(nèi)以非常短的脈沖串發(fā)射的高能量光脈沖。這具有以下優(yōu)點：

　　它使設計對環(huán)境光穩(wěn)定的系統(tǒng)變得更加容易，因此更有利于室外應用。

　　較短的曝光時間可最大程度地減少運動模糊的影響。

　　在基于脈沖的ToF系統(tǒng)中，照明的占空比通常比可比的CW系統(tǒng)的照明占空比低得多，因此具有以下優(yōu)點：

　　在較低范圍的應用中，它降低了系統(tǒng)的整體功耗。

　　通過將脈沖猝發(fā)置于幀中與其他系統(tǒng)不同的位置，可以避免來自其他脈沖ToF系統(tǒng)的干擾。這可以通過在各種系統(tǒng)的幀中協(xié)調(diào)脈沖的放置或通過使用外部光電檢測器確定其他系統(tǒng)的脈沖的位置來完成。另一種方法是動態(tài)隨機化脈沖突發(fā)的位置，這將消除協(xié)調(diào)各個系統(tǒng)之間的時序的需要，但不會完全消除干擾。

　　由于脈沖時序和寬度不需要統(tǒng)一，因此可以實施不同的時序方案以實現(xiàn)諸如更寬的動態(tài)范圍和自動曝光等功能。

　　基于脈沖的ToF技術(shù)系統(tǒng)的缺點：

　　由于透射光脈沖和快門的脈沖寬度需要相同，因此系統(tǒng)的定時控制需要非常精確，并且根據(jù)應用需要可能需要皮秒級的精度。

　　為了獲得最大效率，照明脈沖寬度必須非常短，但功率卻很高。因此，激光驅(qū)動器需要非?？斓纳仙?下降沿（小于1 ns）。

　　與CW系統(tǒng)相比，溫度校準可能更加復雜，因為溫度變化會影響單個脈沖寬度，不僅影響偏移和增益，還影響其線性。