3D 飞行时间 (ToF) | 亚德诺半导体

ADI公司的3D飞行时间(ToF)技术：

3D飞行时间，或3D ToF是一种无扫描仪LIDAR（光检测和测距）技术，通过发射纳秒级的高功率光脉冲来捕获相关场景的深度信息（通常是短距离内）。

ADI提供可直接实现和提升先进ToF系统和摄像头功能的行业领先产品和解决方案，包括高分辨率CMOS成像芯片（100万像素）、深度计算和处理、激光驱动器、电源管理以及开发工具和软件/固件，帮助快速实现ToF解决方案。此外，ADI利用全球合作伙伴网络开发ToF模块、摄像头和设计服务，从而帮助缩短收入时间。

飞行时间技术概述

ToF摄像头通过使用调制光源（例如激光）主动照亮物体，然后用对激光波长敏感的传感器捕捉反射光，以此测量距离。传感器测量从摄像头发射光，到摄像头接收到发射光之间的时间延迟∆。时间延迟与摄像头和物体之间的两倍距离（往返）成正比；因此，距离可以估算为深度 = cΔ/2，其中c表示光速。

目前存在多种不同的测量∆T的方法，其中两种最为常用：连续波(CW)方法和脉冲方法。值得注意的是，目前已经实施且在市面上使用的绝大多数连续波ToF系统都使用CMOS传感器，脉冲ToF系统则使用非CMOS传感器（特别是CCD）。

ToF Simplified Diagram

简单的飞行时间测量示意图。

ToF - Time of Flight

使用飞行时间测量进行人员分类和范围检测的图像示例。

通过与微软合作，ADI采用基于CMOS CW的新产品系列来补充现有基于CCD脉冲系统的元件产品组合。ADI正在利用其技术专长，并以Microsoft的Azure Kinect技术为基础，提供较领先的ToF解决方案，这些解决方案可提供高深度精度，覆盖更远的距离，并能在跨环境稳定运行且功耗极低。

在关键应用领域发挥价值

消费电子

从AR（增强现实）和VR（虚拟现实）耳机到具有高级摄影和安全功能的智能手机，预计ToF技术将成为下一代消费电子产品的重要组成部分。

在AR/VR耳机中，通过ToF系统获取的深度信息能够为用户提供额外的现实维度。在智能手机中，该技术将使摄像头能够产生单反相机质量的摄影效果，实现更逼真的AR/VR功能，并提供额外的保护，避免不必要的外部访问。

工业4.0

智能传感器（特别是深度传感器）在制造业以及运输和物流中的应用越来越普遍。

从用于质量检查的工业机器视觉，用于资产管理的容量检测到用于自主制造的导航设备，制造业正在采用这些传感技术，并推动开发适合恶劣工业环境的高分辨率系统。

汽车

在下一代汽车中，驾驶舱内的ToF系统将能够监控驾驶员和乘客的位置和状态，在驾驶员丧失驾驶能力的情况下控制并操纵汽车，确保车辆行驶安全。

通过ToF技术实现的手势控制系统据说是下一代汽车用户界面，允许驾驶员通过简单的手势或触控操作接听来电，切换音频输入源，甚至调节车内温度。

医疗健康

鉴于最近的疫情大流行，适用于远距离和深度测量的飞行时间技术在医疗健康领域变得更加重要。通过手势进行非接触式控制操作、婴儿呼吸的远程监控以及在各种环境中对社交距离的监控等，这些都可以使用ADI飞行时间技术来实现。

安防和监控

与传统的2D图像检测技术相比，ADI的高分辨率景深测量技术具有明显的优势。高分辨率景深测量能够更轻松可靠地区分人和物体。非常适合商业楼宇出入口的安防和监控检测以及医疗环境的患者跌倒或受伤检测。

机器人

高分辨率ToF系统在使自动化机器和机器人可以感知环境、规划路径方面将变得至关重要，从而以优化、可靠和安全的方式完成任务。此外，3D成像可以在人类和协作机器人协同工作的应用中实现安全功能。

CMOS 3D——非常简单便捷

多年来，ADI一直提供3D飞行时间(ToF)成像元件，并为消费电子、汽车和工业应用量产提供经过验证的解决方案。ADI正在扩展这一范围，并为CMOS成像器、激光驱动器、基于软件和硬件的深度计算以及完整的解决方案提供全面路线图。了解ADI如何应对ToF的一些深层次挑战，从而帮助客户解决复杂的工作难题，专注提供丰富多样的应用。

阅读EngineerZone上的博客