什么是TOF？

TOF是飛行時間（Time of Flight）技術的縮寫，即VCSEL激光器發出經調制的近紅外光，遇物體后反射，探測器通過計算光線發射和反射時間差或相位差，來換算被拍攝景物的距離，以產生深度信息，此外再結合傳統的相機拍攝，就能將物體的三維輪廓以不同顏色代表不同距離的地形圖方式呈現出來。

TOF技術主要是為了實現3D成像而生，和其競爭的技術包括散斑結構光、編碼結構光、雙目視覺以及雙目結構光等。結構光技術中接收模組需要拍攝到清晰的圖案才能計算出深度。而隨著距離的增加，投出的圖案或出現模糊，或出現亮度能量上的衰減，導致深度圖不完整，出現破洞，甚至于失效，所以3D結構光并不適用于遠距離深度信息采集。從產品設計上看，結構光的精度和Baseline（投射器和接收模組的距離）關系非常大，Baseline間隔越長，精度就越高。常用的Baseline至少需要保證20mm以上，iPhoneX更是選擇了27mm的Baseline。

TOF技術發射的是面光源，在一定距離內光信息不會出現大量的衰減，配合TOF芯片背照式的、大圖像尺寸的設計，大幅提升了光線收集率和測距速度，使遠距離應用成為可能。這也是TOF可以被用作手機后攝，而結構光無法用作后攝的原因之一。而且TOF就沒有Baseline的要求，投射器和接收模組可以緊挨在一起，尺寸上會更加緊湊。

TOF投射器主要包括VCSEL+Diffuser。TOF的VCSEL并不像結構光那樣對編碼圖案有一定要求，只是最常規的規則排列，器件制作上更為簡單，可供選擇的VCSEL供應商也會更多。結構光的VCSEL需要制作成特定的圖案，對圖案表現的一致性、器件高溫漂移情況、發熱表現、耐環境高溫等都會有更高的要求，總體來說，對VCSEL供應商的工藝及設計能力以及產品良率上考驗更大。TOF的Diffuser的設計制作難度，相對于結構光投射器中的DOE不可同日而語，能穩定供應DOE的廠商全球范圍內屈指可數，而Diffuser的生產則表現得更加容易，供貨廠商也更多。

TOF最具技術含金量的器件就是TOF芯片，然而TOF芯片和普通的可見光CMOS芯片在基礎構造上大同小異。目前芯片資源多來自日本的Sony，還有其他幾家日本、美國等供應商。

另外，TOF的核心算法在于深度信息的生成，通常由TOF芯片廠商提供Library，放在手機AP里面調用，算法整體運算量并不大，不需要額外附加處理芯片，對AP本身的硬件能力要求也相對不高。相同的方案和算法Library可供不同的手機廠商采用，移植簡單靈活，通用性更廣，不像結構光整體移植工程較為龐大，對平臺硬件有一定要求，且受制于專利等原因通用性沒有那么強。

TOF優點在于可以做到對逐個像素點的深度進行計算，近距離情況下精度可以很高；缺點則在于室外受自然光紅外線影響大、測量范圍窄（遠距離無法保證進度）以及成本較結構光要高。

目前的主流技術TOF技術采用SPAD（single-photonavalanche diode，單光子雪崩二極管）陣列來精確檢測并記錄光子的時間和空間信息，繼而通過三維重構算法進行場景的三維重構。SPAD是一類高靈敏度的半導體光電檢測器，被廣泛應用于弱光信號檢測領域。