TOF是Time of flight的简写,直译为飞行时间的意思。飞行时间技术在广义上可理解为通过测量物体、粒子或波在固定介质中飞越一定距离所耗费时间(介质/距离/时间均为已知或可测量),从而进一步理解离子或媒介某些性质的技术。

1.ToF是什么

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。

 

1.ToF是什么

(图片来源于网络)

 

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。

 

2.ToF工作原理

ToF传感器测量光在某介质中行进一段距离所需的时间。通常,这是对脉冲发射光到达物体并反射回到ToF传感器所用时间的测量。ToF摄像头则利用ToF测量原理(ToF图像传感器)来确定摄像头与物体或周围环境之间距离,并通过测量的点生成深度图像或3D图像,ToF摄像头的应用包括基于激光的非扫描激光雷达成像系统、运动传感和追踪、运用于机器视觉和自动驾驶的物体检测以及地形测绘等。

 

2.ToF工作原理

(图片来源于网络)

 

TOF测量原理如下,发射的红外光线被被测物体反射后回到传感器,内置的计时器记录其来回时间,然后即可计算出其距离。听起来好像和大家玩烂了的超声波测距没啥不同。但其实不然,超声波测距对反射物体要求比较高,面积小的物体,如线、锥形物体就基本测不到,而TOF红外测距完全可克服此问题,同时TOF测距精度高,测距远,响应快。这种技术跟3D激光传感器原理基本类似,只不过3D激光传感器是逐点扫描,而TOF相机则是同时得到整幅图像的深度信息。  但如何实现上述应用领域的深度测量?下面,介绍三种通过测量飞行时间来确定距离的方法。一是发射脉冲光并测量它们经反射后返回的时间间隔;二是调制光源的振幅并记录反射光波的相移;三是发射占空比为50%的方波,并记录在特定间隔内到达的返回光量。

 

--------------------- 

转自:
作者:Null
 来源:传感器专家网
原文:https://www.sensorexpert.com.cn/article/2510.html

 

3.ToF作用和用途

作用和用途

1 测距
 
最早应用该原理的器件是超声测距仪。

 

ToF测距方法属于双向测距技术,它主要利用信号在两个异步收发机(Transceiver)(或被反射面)之间往返的飞行时间来测量节点间的距离。传统的测距技术分为双向测距技术和单向测距技术。在信号电平比较好调制或在非视距视线环境下,基于RSSI(Received Signal Strength Indication,接收的信号强度指示)测距方法估算的结果比较理想;在视距视线环境下,基于ToF距离估算方法能够弥补基于RSSI距离估算方法的不足。

 

ToF测距方法有两个关键的约束:一是发送设备和接收设备必须始终同步;二是接收设备提供信号的传输时间的长短。为了实现时钟同步,ToF测距方法采用了时钟偏移量来解决时钟同步问题。Intersil最新的ToF信号处理IC——ISL29501方案就是典型的ToF方案,可用于所有光照条件,并且实现了小型化和电池应用的低功耗。因为Intersil专利的信号处理器技术使用了基于相位的ToF来应对检测物体周围的环境光的影响。  

   
2 微电子学

 
飞行时间技术可用来估计电子迁移相关性质。起初该原理被用于测量低电导率的薄膜,后来进一步拓展到了常见半导体等。利用激光或电压脉冲激发出来的大量电荷,该技术也能用于金属-绝缘体-金属(MDM)结构或有机场效应晶体管等领域。 


3 医学
 
在磁共振血管造影(Magnetic resonance angiography,MRA)领域,飞行时间法是一项主要的基础技术。MRA可用于动脉瘤,血管狭窄等症状的判断,或用于某些解剖学领域。 

   
4 质谱学
 
在飞行时间质谱学领域,不同的离子可通过电场加速至同样的动能,而其速度由质荷比决定。因此可用过飞行时间技术测量速度从而得知质荷比,并进一步得知动能等信息。