蘋果的產(chǎn)品總是發(fā)布的悄無聲息,受疫情影響,原本計(jì)劃好的蘋果春季發(fā)布會(huì)開不成了,便悄悄在官網(wǎng)上架了iPad Pro、MacBook Air 和 Mac mini 等數(shù)款新品。
其中最受人關(guān)注的當(dāng)屬iPad Pro,其功能模塊跟大多數(shù)iPad產(chǎn)品一樣,真正讓iPad Pro成為黑科技的,不是背后的浴霸雙攝,而是攝像頭旁搭載的dToF激光雷達(dá)。iPad Pro也成為了蘋果首款應(yīng)用ToF技術(shù)的產(chǎn)品。
可能很多人并不了解什么是ToF,ToF是Time of flight的簡(jiǎn)寫,直譯為飛行時(shí)間的意思。所謂飛行時(shí)間法3D成像,是通過給目標(biāo)連續(xù)發(fā)送光脈沖,然后用傳感器接收從物體返回的光,通過探測(cè)光脈沖的飛行(往返)時(shí)間來得到目標(biāo)物距離。
ToF測(cè)距方法屬于雙向測(cè)距技術(shù),它主要利用信號(hào)在兩個(gè)異步收發(fā)機(jī)(Transceiver)(或被反射面)之間往返的飛行時(shí)間來測(cè)量節(jié)點(diǎn)間的距離。傳統(tǒng)的測(cè)距技術(shù)分為雙向測(cè)距技術(shù)和單向測(cè)距技術(shù)。
在信號(hào)電平比較好調(diào)制或在非視距視線環(huán)境下,基于RSSI(Received Signal Strength Indication,接收的信號(hào)強(qiáng)度指示)測(cè)距方法估算的結(jié)果比較理想;在視距視線環(huán)境下,基于ToF距離估算方法能夠彌補(bǔ)基于RSSI距離估算方法的不足。
ToF又分為iToF(間接飛行時(shí)間)和dToF(直接飛行時(shí)間),兩者之間的原理主要區(qū)別在于發(fā)射和反射光。
iToF是間接測(cè)量時(shí)間的一種方法,大部分的間接測(cè)量方案都是采用了測(cè)相位偏移的方法,即發(fā)射的正弦波與接收的正弦波之間的相位差,飛行時(shí)間t,也即距離Z,是關(guān)于相位差的函數(shù),因此可以解出Z,上述所說的正弦波:橫坐標(biāo)是時(shí)間,縱坐標(biāo)是光強(qiáng)。正是由于基于正向偏壓的光電二極管以及其測(cè)量電路的時(shí)間分辨率比較低,為了避免各種因素的干擾才采用測(cè)量相位偏移的方法來達(dá)到低于硬件系統(tǒng)時(shí)間分辨率的效果。
而dToF是直接測(cè)量飛行時(shí)間。ToF最初就是希望能直接測(cè)量時(shí)間來對(duì)應(yīng)距離,但能達(dá)到ps級(jí)分辨率的測(cè)量系統(tǒng)成熟的較慢,即SPAD+TDC。SPAD single photon avalanche diode,單光子雪崩二極管,這是一種能在ps級(jí)的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生響應(yīng)電流的器件,其工作原理是采用反向偏壓的光電二極管,使其工作在超過擊穿電壓而尚未擊穿的很小的一個(gè)電壓范圍內(nèi),此時(shí)的二極管處在非常敏感的工作區(qū)間,因此只要有微弱的光信號(hào)即可引發(fā)其產(chǎn)生雪崩電流,相應(yīng)速度極快。
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