tof和传感器 泡问泡答：都叫ToF，有什么不同呢？
泡问泡答：都叫ToF，有什么不同呢？
在最近的几年，越来越多的设备搭载了ToF传感器，并且在产品上进行了众多的应用，并且在众多的场景下得到了很好的使用，那么什么是ToF呢？能带来什么样的作用？
ToF的全称是 Time-of-Flight，翻译为中文就是飞行时间，是属于LiDAR（激光雷达技术）的一种，也是属于现阶段的主要3D识别技术之一。其原理主要是通过向场景中发射近红外光，利用光的飞行时间信息，测量场景中物体的距离，以此可以测量出中距离的空间。和3D结构光有所不同的是，虽然二者同样利用了红外光，但是3D结构光是利用光学衍涉器件将红外光产生的激光光束阵列继续复制并且发射，随后采用红外COMS对被照射物体所产生光斑大小及形态进行分析，从而获得深度信息。但是因为光束分布、光衰减及算法上的限制，其覆盖范围比起ToF更近，但却可以实现以更高的激光束密度换取更高精准度的效果。因此在苹果的Face ID上就采用了3D结构光的设计，实现更好的体验。
△苹果的3D结构光
在现阶段，ToF分为dToF（direct）和iToF（indirect）两种。其中dToF，全称是direct Time-of-Flight。顾名思义，dToF直接测量飞行时间。其原理是通过直接在发射端使用纳秒甚至皮秒级的短脉冲激光，并且在发射后也能很快的进行反应，很快的接收反射回来的激光。所以需要更高进度的Single Photon Avalanche Diode(SPAD 具有单光子探测能力的光电探测雪崩二极管)或者APD（雪崩光电二极管）进行探测。
在dToF上，其利用记录发射脉冲和接收脉冲之间的时间间隔，进行距离的计算。dToF会在单帧测量时间内发射和接收N次光信号，然后对这些时间进行分析统计，并且得出到最后的距离。
但现阶段，由于需要对光脉冲飞行时间、接收时间进行良好的同步判断，其对于算法、硬件的要求较高。在此前只有大部分的高端汽车采用了的dToF，直到苹果将此技术运用在iPad和iPhone上。
dToF之外还有另一个分支—iToF，（indirect Time-of-Flight）顾名思义就是采用间接飞行时间来揭晓距离的判断。其原理是把发射的光波调制成一定频率的周期性信号，通过测量发射信号和该信号经过被测物反射回来到达接收端时的相位差，间接计算出光的飞行时间，从而得到深度的数据。由于其原理的不同，其可以利用多次的周期性型号对相位差进行判断，在实际使用过程中，由于采用了周期性频率波的策略，所以为了更好的保障精度，需要在使用接收到的次数越高更好，因此距离越远，两个周期的波长会变得较难分辨，会产生干扰的情况，所以在应用距离上较短，并且相比较于dToF存在易被强光干扰的情况。
△两者的对比
实际的应用差距：
从成本上来说，由于dToF需要更高精度的发射、接收设备，并且还需要在两者间进行时间的同步判断等情况，所以在实际使用中，dToF会相比较于iToF增加一定的成本。但是，iToF的成本更低，可以在更多的设备上配套使用，达到对于距离的推测，也可以说是目前很多搭载ToF设备的第一选择。
从精度来说，dToF无法做到很高的图像分辨率，而iToF由于其原理的差异，其传感器尺寸需要更大的尺寸接收光的波长变化，所以可以实现更高精度的图像分辨率，所以在进行物体识别、3D重建等等方面相比较于dToF具有更高的优势。
从功耗来说，dToF采用的脉冲波发射相比较于iToF的连续波拥有更低的占空比，可以在相同时间内发射更有针对性的光源，两者相比较来说dToF的功耗会更小，更加适合在电量较小的设备上使用。
最后来谈谈两者现阶段的应用场景，dToF功耗低，体积小适合于在较小的设备使用，并且由于抗扰性较好，在户外的使用上也更胜一筹。并且由于dToF的原理，测量距离增大时精度不会大幅衰减，能耗也不会大幅提升，诸如苹果所选择的在AR方向利用是一个很好的发展方向。
而iToF的图像分辨率较高，在物体识别，3D重建以及行为分析等应用场景中能够重现场景中更多的细节信息，所以在扫地机器人（进行避障）、新零售。迎客机器人上拥有较好的使用场景。
手机对焦方式解析 PDAF激光ToF对焦的差别
现如今，拍照已经成为了用户选购手机的核心需求之一。因此各大厂商也在手机拍照上从硬件到软件进行了无所不用其极的“全面升级”。诸如一亿像素、底大一级压死人等功能的宣传我们已经比较熟悉，但是对于PDAF相位对焦、全像素多向对焦、激光对焦乃至ToF摄像头 等功能，依然还是比较陌生。因此，我们今天就来盘点一下手机常用的对焦方式。
一、相位对焦（Phase Detection Auto Focus）
相位对焦的全称是“相位检测自动对焦”，是目前手机拍照领域的主流对焦方式。相比于之前的反差对焦方式，相位对焦方式对焦速度更快。
这种取材于单反的对焦方式的原理是通过感光元件上预留出一些遮蔽像素点来充当自动对焦传感器，专门用来进行相位检测。通过比对左右两侧像素点的距离及其变化等来决定对焦的偏移值从而实现准确对焦。在整体相位检测焦点位置之后，镜头驱动模块会将镜片组进行移动合焦，因此在时间花费上会更短。
在整体相位检测焦点位置之后，镜头驱动模块会将镜片组进行移动合焦，因此在时间花费上会更短。
不过PDAF也不是全无缺点：因为PDAF对焦方式需要单独像素进行检测，因此对光照条件要求更高。在暗光环境下，由于对焦采样区域光线不足，所以PDAF对焦速度往往会减慢。在这种情况下，一般手机就会选择开启反差对焦。
反差对焦的原理是通过对焦区域进行对比度检测。同时通过对焦马达驱动镜头模组镜片逐步移动，并实时记录对比度数值，当完成一次镜片全部位移之后系统就会得出反差最大的位置，最后再回到对比最大值的地方来完成对焦过程。
这种对焦方式并不需要PDAF那样单独放出相位监测像素点，所以在成本上要更低。而在对比度比较明显的情况下，反差对焦也能取得不错的效果。
二、激光对焦（Laser Detection Auto Focus）
相位对焦和反差对接需要依赖于物体反光来进行对焦，因此也被成为被动式对焦。而激光对焦被成为主动式对焦，也可以叫做测距式对焦。
这是因为激光对焦的原理是通过单独的红外激光传感器向被摄物体发射红外激光，经过反射后被传感器接收，在计算出被摄物体之间的距离之后，对焦马达便会将镜片组驱动到相应位置完成对焦。
这种对焦方式对焦速度十分迅速，并且不依赖反射光，所以在暗光环境下依然能够保证出色的对焦表现。不过由于对焦距离和成本原因，激光对焦在使用上还是一定限制。
而ToF对焦 则可以理解成激光对焦的全面升级:它是面光源投射，将红外光均匀的投射在物体上，然后使用TOF相机捕捉红外光反射的时间差，通过计算得出景深信息，这样的好处在于投影成像距离较远，精度也不差。因为同样采用了主动光源，TOF在黑暗的环境下成像也不受影响。而且，将TOF布置在后置摄像头区域能更容易的放置主动光源，减少对手机空间的挤压。
三、双核对焦（Dual Pixel CMOS AF）
双核对焦与PDAF对焦在本质上是相同的，不过由于传统传感器单像素只有一个光电二极管，也就是一半像素是被遮蔽的。而全像素双核传感器在每个像素点的位置有两个光电二极管—光电二极管A和B。双核对焦则相当于左右眼同时对焦，对焦速度自然更快。对比相位对焦，双核对焦能够在不遮蔽像素的前提下完成相差检测，同时图像传感器上的像素100%用于自动对焦和成像，即便是暗光环境，对焦准确度和速度也很稳定。
而如果你了解了双核对焦，那么当前最流行的全像素全向对焦 也就很容易理解了。以首发搭载的Find X2 Pro为例，通过改进图像传感器微透镜结构和布局，它采用2*2 Quad bayer阵列，4个像素共用1个片上透镜，进一步提升了相机的感光面积和对焦性能。
目前对焦方式种类繁多，但大多还是以以上几种为基础来进行开展。而这些不同的对焦方式都有着各自的优缺点，为了应付不同的拍照场景，现在手机也内置了多种对焦方式，以此提高对焦能力。
在以后，这种对焦方式的混合使用也将会成为常态，所以我们在选购产品的时候并不用太过担心这一点。
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