混合ToF彌補單一ToF不足實現全面深度傳感

電子發燒友網報道（文/李寧遠）ToF，廣為人知的傳感技術，已經在各個領域中應用得十分廣泛。ToF的測距原理其實并不復雜，通過給目標連續發送光信號或脈沖，然后用傳感器接收從物體返回的光，計算探測光的飛行時間來得到目標物距離。

單一ToF到混合ToF

提到ToF技術，目前有iToF和dToF之分。iToF，indirect Time-of-Flight，是一種間接的光飛行時間傳感方法，通過測量相位偏移來間接測量光的飛行時間，而不是直接測量光的飛行時間。dToF正好相反，直接對光的飛行時間進行測量。

iToF計算的是光束從發射信號到接收信號之間收集到的圖像數據相位差異，或者說是相位延遲的時間，而不是直接測量光束本身到目標物體來回的飛行路徑，故而被稱為間接飛行時間測量。

單一的iToF 根據調制方式的不同，又能分為連續波調制和脈沖調制。連續波ToF發射連續的正弦信號，脈沖ToF發射重復的脈沖信號，前者是通過解析正弦信號相位解析深度，而后者是解析脈沖信號相位來解析深度。

連續波ToF系統的設計與控制更簡單一些，同時其頻率越高，精度也會越高，當然量程也變小。到了更遠距離的測量距離和更強環境光的場景應用中，脈沖ToF優勢更大，脈沖系統能在很短的時間內發出高能光脈沖，在環境光強烈的場景里有著更強的魯棒性。但是相應地，脈沖ToF對時序控制和功率要求更嚴苛。

而dToF則是直接測量光脈沖的發射和接收的時間差，不同于易于集成的iToF系統精度會隨著測量距離變化很大，dToF電路更復雜集成困難，但同時在戶外遠距離測量里，其精度與功耗都更為優秀。

在3D深度傳感領域，ToF憑借自身的特性成為受人青睞的傳感方案，尤其在工業以及汽車市場的應用場合，ToF解決了很多傳統2D技術束手無策的問題。但是隨著各領域對成像傳感要求的逐步提升，單一的ToF路線各有優勢與弊端，無法完美解決復雜的傳感需求。

為了更強大的深度感應和三維場景理解能力，混合ToF技術開始集合兩種ToF技術的深度傳感概念解決單一ToF各自的劣勢。dToF的長距離穩定測量，強抗干擾能力，iToF的高分辨率、易于集成特性在混合ToF系統中結合了起來，互相彌補各自的不足。

混合ToF，不固化iToF和dToF的融合發展

iToF和dToF技術各有優劣，dToF有著長距離穩定測量和強抗干擾能力，但是分辨率較低，電路復雜不易于集成，iToF的高分辨率、易于集成特性很突出但是在中遠程傳感上有著硬傷，且抗干擾能力弱。

混合ToF系統中結合了二者擅長的地方，互相彌補各自的不足，近年來，混合型ToF的開發也是一個熱點。

如英飛凌的REAL3柔性ToF成像器技術將既有的高分辨率iToF泛光照明和dToF遠距離點光源照明整合到單個混合ToF攝像頭中，通過添加精確的遠距離光斑數據，創建周圍區域的精確三維地圖。

Toppan的混合ToF是實現了最遠30米的距離測量，Toppan的混合ToF注重系統魯棒性的提升，其混合系統比傳統的iToF方法在消除環境光的噪聲上提升了很大，大大增加了感測距離，尤其是在戶外應用中。

炬佑智能也一直在混合ToF技術路線上耕耘，炬佑智能的混合ToF稱為mToF技術也是一種，利用iToF的精度優勢，開發小尺寸SPAD，也通過SPAD來增強敏感度和抑制干擾，以彌補iToF和dToF相應的不足，目前其應用還是針對遠距和車載應用較多。

目前，混合ToF的應用主要還是在遠程測量和車載測量上應用，用dToF的長距離穩定測量和強抗干擾能力來彌補iToF在這方面的缺失，減少環境光對傳感的干擾，保證有足夠分辨率的深度傳感。ToF技術的不斷發展，iToF和dToF之間的界限也不再固化，混合型ToF技術取長補短，給很多應用提供了更全面的深度傳感解決方案。

小結

隨著混合型ToF方案持續發展，不僅在成本上它展現出更大的優勢，還能夠發揮dToF和iToF各自的長處，比如更高解析度、更高的精度以及更優化的系統成本，從而讓ToF技術更加適配AR、車載等應用場景。