什么是ToF

蘋果的產品總是發(fā)布的悄無聲息，受疫情影響，原本計劃好的蘋果春季發(fā)布會開不成了，便悄悄在官網(wǎng)上架了iPad Pro、MacBook Air 和 Mac mini 等數(shù)款新品。

其中最受人關注的當屬iPad Pro，其功能模塊跟大多數(shù)iPad產品一樣，真正讓iPad Pro成為黑科技的，不是背后的浴霸雙攝，而是攝像頭旁搭載的dToF激光雷達。iPad Pro也成為了蘋果首款應用ToF技術的產品。

可能很多人并不了解什么是ToF，ToF是Time of flight的簡寫，直譯為飛行時間的意思。所謂飛行時間法3D成像，是通過給目標連續(xù)發(fā)送光脈沖，然后用傳感器接收從物體返回的光，通過探測光脈沖的飛行（往返）時間來得到目標物距離。

ToF測距方法屬于雙向測距技術，它主要利用信號在兩個異步收發(fā)機（Transceiver）（或被反射面）之間往返的飛行時間來測量節(jié)點間的距離。傳統(tǒng)的測距技術分為雙向測距技術和單向測距技術。

在信號電平比較好調制或在非視距視線環(huán)境下，基于RSSI（Received Signal Strength Indication，接收的信號強度指示）測距方法估算的結果比較理想；在視距視線環(huán)境下，基于ToF距離估算方法能夠彌補基于RSSI距離估算方法的不足。

ToF又分為iToF（間接飛行時間）和dToF（直接飛行時間），兩者之間的原理主要區(qū)別在于發(fā)射和反射光。

iToF是間接測量時間的一種方法，大部分的間接測量方案都是采用了測相位偏移的方法，即發(fā)射的正弦波與接收的正弦波之間的相位差，飛行時間t，也即距離Z，是關于相位差的函數(shù)，因此可以解出Z，上述所說的正弦波：橫坐標是時間，縱坐標是光強。正是由于基于正向偏壓的光電二極管以及其測量電路的時間分辨率比較低，為了避免各種因素的干擾才采用測量相位偏移的方法來達到低于硬件系統(tǒng)時間分辨率的效果。

而dToF是直接測量飛行時間。ToF最初就是希望能直接測量時間來對應距離，但能達到ps級分辨率的測量系統(tǒng)成熟的較慢，即SPAD＋TDC。SPAD single photon avalanche diode，單光子雪崩二極管，這是一種能在ps級的時間內產生響應電流的器件，其工作原理是采用反向偏壓的光電二極管，使其工作在超過擊穿電壓而尚未擊穿的很小的一個電壓范圍內，此時的二極管處在非常敏感的工作區(qū)間，因此只要有微弱的光信號即可引發(fā)其產生雪崩電流，相應速度極快。
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