走进飞行时间传感技术揭秘TOF传感器工作原理及应用领域

sensor · 发表于 2020-11-14 14:50:58

TOF是飞行时间（Time of Flight）技术的缩写，即传感器发出经调制的近红外光，遇物体后反射，传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差，来换算被拍摄景物的距离，以产生深度信息，此外再结合传统的相机拍摄，就能将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的地形图方式呈现出来。根据原理来看,ToF技术早期的应用相对简单,就是用来测距。

从去年开始,一票传感器厂商和手机厂商的目光都投向了ToF传感器。直到今年,英飞凌、AMS等传感器厂商,以及苹果、华为、三星等手机厂商仍在不断推进ToF传感器的技术和应用升级,可以推测,ToF传感器不仅是火了,它已经来了。

但是,随着ToF技术的应用不断拓宽,ToF传感器进入人们的视野主要是智能手机和平板领域,并且主要集中在3D ToF图像传感器,由于ToF传感器目前最主要的是应用在成像领域。

在ToF传感器逐渐成为智能手机标配的时候,多摄像头的目的就逐渐浮出水面,可用于多场景的识别应用,例如前置及后置镜头用于手势识别或者安全支付的脸部3D辨识,以及AR/VR也是ToF在3D感知上的应用方向。

图2可以看到,目前ToF传感器在细分领域的市场份额,主要还是以消费电子和汽车为主。但是我们注意到ToF图像传感器除了在消费电子上仍然有很大的应用前景,其在物联网领域潜力也具有被挖掘的潜力。例如：

智能家居、智慧安防、智慧零售、人流监控,ToF传感器用于识别和跟踪人体,不仅仅是现在的认脸模式,通过深度信息可以提高识别准确度;在自动驾驶/ 车内感知领域,ToF 传感器也可以成为车载激光雷达、车内人体识别、车内手势识别的重要元器件等。目前,也有不少企业将ToF传感器植入AGV和机器人手臂当中,用于精准导航和实时避障。

拥有如此广泛的应用场景,得益于ToF传感器相比于结构光和双目RGB的优点:实时地快速地计算物体的深度信息,且深度计算不受物体表面灰度特征的影响,深度计算精度不会随距离改变而变化,基本上可以保证厘米级的精度,尤其适用于一些大范围距离变化且高速的应用场合。ToF传感器理论上的最远探测距离可以达到100m,且可以调节光源灵活切换需求距离。另外,ToF传感器抗干扰能力和成本优势也比较明显。工采网提供的激光雷达长距离传感器 - TF03-180是一款工业级高速测量的激光雷达，且量程可达最高180m。