1.飛行時間（TOF）センサーとは何ですか？

飛行時間カメラとは何ですか？飛行機の飛行をキャプチャするのはカメラですか？飛行機や飛行機と関係がありますか？まあ、それは実際には長い道のりです！

TOFは、オブジェクト、粒子、または波が距離を移動するのにかかる時間の尺度です。コウモリのソナーシステムが機能することをご存知ですか？飛行時間システムは似ています！

飛行時間センサーにはさまざまな種類がありますが、ほとんどは飛行時間カメラとレーザースキャナーで、Lidar（光検出と範囲）と呼ばれる技術を使用して、画像のさまざまなポイントの深さを照らして測定します。赤外線付き。

TOFセンサーを使用して生成およびキャプチャされたデータは、歩行者の検出、顔の特徴に基づいたユーザー認証、SLAM（同時ローカリゼーションとマッピング）アルゴリズムを使用した環境マッピングなどを提供できるため、非常に便利です。

このシステムは、実際にはロボット、自動運転車、そして今でもモバイルデバイスで広く使用されています。たとえば、Huawei P30 Pro、Oppo RX17 Pro、LG G8 Thinqなどを使用している場合、お使いの携帯電話にはカメラがあります！

TOFカメラ

2。飛行時間センサーはどのように機能しますか？

次に、飛行時間センサーとは何か、どのように機能するかについて簡単に紹介したいと思います。

tofセンサーは小さなレーザーを使用して赤外線を放出します。この光は、結果の光があらゆるオブジェクトから跳ね返り、センサーに戻ります。オブジェクトに反映された後の光の放射とセンサーへの戻りの時間差に基づいて、センサーはオブジェクトとセンサーの間の距離を測定できます。

今日は、TOFが移動時間を使用して距離と深さを決定する方法を2つの方法で調べます。タイミングパルスの使用、および振幅変調波の位相シフトを使用します。

時限パルスを使用します

たとえば、レーザーでターゲットを照らし、反射光をスキャナーで測定し、光の速度を使用してオブジェクトの距離を外挿して移動距離を正確に計算することで機能します。さらに、レーザーリターン時間と波長の違いを使用して、ターゲットの正確なデジタル3D表現と表面機能を作成し、個々の機能を視覚的にマッピングします。

上記のように、レーザーライトが発射され、オブジェクトから跳ね返り、センサーに戻ります。レーザーの戻り時間を使用すると、TOFカメラは、光の移動速度を考えると、短期間で正確な距離を測定できます。（TOF変換距離）これは、アナリストがオブジェクトの正確な距離に到達するために使用する式です。

（飛行時間の速度） / 2

TOFは距離に変換します

ご覧のとおり、ライトがオフになっている間にタイマーが起動し、レシーバーがリターンライトを受信すると、タイマーが時間を返します。 2回減算すると、光の「飛行時間」が得られ、光の速度が一定であるため、上記の式を使用して距離を簡単に計算できます。このようにして、オブジェクトの表面上のすべてのポイントを決定できます。

AM波の位相シフトを使用します

次に、tofまた、連続波を使用して、反射光の位相シフトを検出して、深さと距離を決定することもできます。

Am Waveを使用した位相シフト

振幅を変調することにより、既知の周波数を持つ正弦波光源を作成し、検出器が次の式を使用して反射光の位相シフトを決定できるようにします。

ここで、Cは光の速度（C = 3×10^8 m/s）、λは波長（λ= 15 m）であり、Fは周波数であり、センサー上の各ポイントは深さで簡単に計算できます。

私たちが光の速度で作業するとき、これらはすべて非常に速く起こります。センサーが測定できる精度と速度を想像できますか？例を挙げましょう。オブジェクトが5m離れている場合、ライトが1秒あたり300,000キロメートルの速度で移動します。カメラを離れる光と戻りの時間差は約33ナノ秒で、0.000000033秒に相当します。おお！言うまでもなく、キャプチャされたデータは、画像内のすべてのピクセルに対して正確な3Dデジタル表現を提供します。

使用される原理に関係なく、シーン全体を照らす光源を提供すると、センサーがすべてのポイントの深さを決定できます。このような結果は、各ピクセルがシーンの対応するポイントまでの距離をエンコードする距離マップを提供します。以下は、TOF範囲グラフの例です。

TOFレンジグラフの例

TOFが機能することがわかったので、なぜそれが良いのですか？なぜそれを使うのですか？彼らは何のために良いですか？心配しないでください、TOFセンサーを使用することには多くの利点がありますが、もちろんいくつかの制限があります。

3.飛行時間センサーを使用することの利点

正確で迅速な測定

超音波やレーザーなどの他の距離センサーと比較して、飛行時間センサーはシーンの3D画像を非常に迅速に構成できます。たとえば、TOFカメラはこれを一度だけ行うことができます。それだけでなく、TOFセンサーは短時間で正確にオブジェクトを検出することができ、湿度、空気圧、温度の影響を受けず、屋内使用と屋外での両方の使用に適しています。