TOF是飛行時間（Time of Flight）技術的縮寫，即傳感器發出經調制的近紅外光，遇物體后反射，傳感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。

不論是自動駕駛，還是VR；亦或是現在市面上層出不窮的平衡車，都離不開ToF技術。

TOF測量原理

發射的紅外光線被被測物體反射后回到傳感器，內置的計時器記錄其來回時間，然后即可計算出其距離。聽起來好像和大家玩爛了的超聲波測距沒啥不同。但其實不然，超聲波測距對反射物體要求比較高，面積小的物體，如線、錐形物體就基本測不到，而TOF紅外測距完全可克服此問題，同時TOF測距精度高，測距遠，響應快。

這種技術跟3D激光傳感器原理基本類似，只不過3D激光傳感器是逐點掃描，而TOF相機則是同時得到整幅圖像的深度信息。

ToF的原理是通過光子的反射測距。傳統上是紅外測距，但紅外測距沒有計算時間差的能力，主要靠測光強，但打在黑色、白色等顏色物體上，由于材料本身的吸收度不同，也會影響測距效果，因此ST的FlightSense采用計算發射和返回的光子時間差，即計算飛行時間（ToF）方案。另外在集成度上，ST的方案是發射和接收都做在一起，而紅外測距往往是分立方案。

市面上有多家公司采用ToF方法，但主要采用相位測距法，主要用于工業，原理是脈沖計算法，但在波谷的能量就不測量了，會造成能量損失。

為何ST方案的測距角度都是25°？因手機鏡頭弧度是25°左右，所以市面上的產品往往是25~30°視角。FlightSense二代之所以是2米測距，因手機拍攝的理想距離是1.2~1.5米。

ST的FlightSense有三代產品。第一代產品是VL6180X，15fps，是40 cm+環境光傳感器，2014年第二季度推出;第二代是VL53L0X，為30fps，最大200 cm，是2016年以來主推的;新的第三代是VL53L1X，為60fps，最大400 cm，2018年2月問世。

*第一代測距傳感器——VL6180系列可用于教育面板，因為家長特別在乎孩子眼睛是不是看得太近。專業的筆記本上也有測距器件，不只是監控閱讀的距離，同時也做了開關，當人離開后就把屏幕關掉，以實現節能和保密。還有智能家居面板與服務機器人，它們在沒人的時候會關閉，有人過來后會開啟。

其中，Amiro智能化妝鏡很有創意，其外緣有一圈智能燈。有時候你在家里的化妝鏡前，明明涂的是桃紅色3號口紅，結果一去宴會會場它卻成了紫色8號的顏色。原因是環境光的影響。所以Amiro鏡子有幾種模擬光，可模擬太陽光、室內光等，以實現精準的科學模擬。例如你今天主要是去野餐的，你今天就要用它的3號光，你的桃色3號口紅在野外就會呈現這個顏色。FlightSense用于感應到你是否到鏡子面前，此方案中的最遠感應距離約20 cm。

*第二代測距傳感器VL53L0X的測距更遠，達2 m。可以用于衛浴，現在還在發展沖水馬桶，但它對可靠性要求比較嚴苛，因為要求檢測率達100%。還可用于距離更遠的照明開關，例如辦公室的燈。廣告機的測距距離也要更遠，有人就自動開啟。

*第三代測距傳感器VL53L1X于2018年2月推到市場，可用于探測距離達4 m的無人機，用于定高。還有室內機器人/掃地機器人的避障等。另外一個有前景的應用是室內門禁，門禁機開始采用人臉識別，然而常發生這樣一個尷尬現象，識別需要很長時間，識別完后，門又擋住了人，又需要再回去感應，如何在識別完成后，人一動，門就會迅速打開，這就需要對距離有非常敏銳感覺的感應器。再有，投影儀和相機，有了測距能夠拍攝得更遠更好。

飛行時間（ToF）傳感系統是最有盈利空間的創新成像技術之一。市場上的主要消費類產品制造商都希望在各種智能硬件中集成飛行時間（ToF）測距，以提供3D成像、接近感應、環境光感測、手勢識別等功能。

意法半導體在飛行時間（ToF）傳感方面潛心研究，而iPhone 7 Plus中的飛行時間（ToF）測距傳感器是意法半導體為蘋果公司定制的產品。

這款為蘋果定制的產品位于iPhone手機前面、主揚聲器上方，采用光學柵格陣列（LGA）封裝形式，尺寸為2.8mm x 2.40mm，小于意法半導體對外公開銷售的任一款ToF傳感器。

蘋果iPhone 7 Plus拆解

ToF傳感器包括紅外發射器（垂直腔面發射激光器，VCSEL）、紅外探測器（單光子雪崩二極管，SPAD）。

意法半導體飛行時間（ToF）測距傳感器封裝尺寸

意法半導體飛行時間（ToF）測距傳感器逆向分析

VCSEL芯片剖面圖（樣刊模糊化）

意法半導體第二代飛行時間（ToF）測距傳感器VL53L0X采用4.4 mm x 2.4 mm x 1 mm回流焊封裝，主要有以下優勢：（1）不到30 ms即可提供最長2米的絕對距離讀值；（2）快速模式：50Hz快速測距操作；（3）高精度（精確度控制在±3%范圍內），低功耗（正常工作模式下功耗僅20mW，待機功耗只有5μA）；（4）先進的環境光抑制的設計；（5）采用940nm紅外光。