ToF的全稱為Time of Flight（飛行時間）技術，該技術通過向目標物發射連續光脈衝，然後用感測器接收從目標物返回的光，並探測光脈衝的飛行（往返）時間，進而獲得目標物距離訊息。在近幾年間，ToF測距技術被廣泛應用於消費電子、汽車、工業視覺檢測等諸多領域，在進一步延伸了探測距離的同時，ToF技術的出現極大地簡化了測距模組的設計複雜度，迎合了目前小型化的主流產品趨勢。

圖一 : 飛行時間原理

ToF應用場域

在今天，TOF的重要性在於其在很多領域中的廣泛應用。首先，TOF技術被廣泛應用於雷射雷達系統中，用於三維成像和測量距離。雷射雷達可以透過測量雷射脈衝從發射端到接收端的時間，來計算物體與雷達的距離。這種技術在自動駕駛汽車、機器人導航、工業機器人、安防監控等領域中獲得了廣泛的應用。

其次，TOF技術也被用於醫療成像中。例如，飛行時間質譜儀可以用於測量分子的品質和結構，進而在生物醫學研究和診斷中扮演重要的角色。此外，TOF技術也被應用於礦山勘探、地質勘測、氣象探測、航空航太等領域中。例如，飛行時間質譜儀可以用於在太空中分析行星和星際塵埃的成分。

至於在消費市場，TOF技術也有非常廣泛的應用，下面是一些例子：

●車載系統：TOF技術在車載系統中，可以幫助駕駛更正確地感知周圍的環境，以提高行車安全。例如，TOF技術可以用於車輛之間的距離測量和障礙物識別。隨著自動駕駛技術的不斷發展，TOF技術將會成為其中的一個重要組成部分，可以為車輛提供更加精確的環境感知和障礙物檢測能力，進一步提高自動駕駛的安全性和穩定性。

●智能手機：許多高端智能手機已經開始採用TOF技術，以提高鏡頭效能和精確度。透過TOF技術，智能手機可以更精準地實現深度感測，實現更好的擴增實境（AR）體驗、更精確的人像模式和更好的手勢識別。

●智能家居：TOF技術可以用於智能家居系統中，實現手勢識別和空間感知。例如，智能音箱可以利用TOF技術來識別使用者的手勢，實現更好的控制體驗；智能燈則可以透過TOF技術來實現人體識別，實現更智能的室內照明控制。

●遊戲設備：TOF技術可以用於遊戲設備中，實現更好的體感控制。例如遊戲機可以感測玩家的手勢和動作，實現更有趣的體感互動。

ToF廠商發展現況

ToF技術的出現，大幅簡化了測距模組的設計複雜度，迎合了目前小型化的主流產品趨勢。

有許多廠商正在積極開發TOF技術，以下是這些主要的TOF技術供應商和他們的技術特點。

意法半導體（STMicroelectronics）的TOF技術包括多種元件和模組，涵蓋從單獨的感測器晶片，到完整的模組解決方案。其TOF技術在精度和測量範圍上具有優勢，並且適用於多種應用，例如智慧手機、自動駕駛汽車、機器人和虛擬實境設備。

英飛凌科技（Infineon）的TOF技術主要應用於行動設備和工業自動化。其技術特點包括極高的測量精度、低功耗和小尺寸。英飛凌的TOF晶片可以實現光電轉換、信號放大和數位信號處理，進一步提高測量精度和性能。

AMS是一家專注於感測器解決方案的公司，他們的TOF技術主要應用於消費電子和汽車市場。技術特點包括高精度測量、快速回應時間和低功耗等。該公司的TOF晶片還具有環境光抑制功能，可以在室內和室外環境中提供精確的距離測量和手勢識別。

Lumentum一家雷射和光學元件製造商，他們的TOF技術主要應用於3D成像、人臉識別和機器人導航等領域。技術特點包括高功率雷射、快速調製和高解析度等。其TOF晶片可以實現高速資料傳輸和即時追蹤，提高3D成像和識別的準確性和可靠性。

多區ToF感測器可偵測多目標

意法半導體（ST）推出最新FlightSense飛行時間（ToF）多區感測器。該產品與一套實用的軟體演算法，組成一個專為電腦應用而設計的使用者偵測、手勢辨識和闖入報警的整體解決方案。

FlightSense多區感測器無需鏡頭拍攝或錄製影像，便可連續掃描、繪製場景，並收集資訊。透過ToF感測技術，感測器除了能夠偵測、追蹤多個目標，還能高速計算目標的XYZ軸座標和動作方向。

最新VL53L5CP FlightSense多區域感測器可以在61度的視角內偵測64個測距區並測量多個目標。該感測器搭載ST的第三代電腦專用演算法，支援感測器進階創新功能，同時加強資料安全保護。整體解決方案與電腦硬體和作業系統的原生功能互動，目前已取得英特爾的最高安全級別認證。

透過非視覺的ToF技術取代電腦鏡頭，VL53L5CP可以在許多方面展現差異化。感測器始終處於開啟狀態且隱藏在螢幕後面，就不會有影像，亦沒有隱私問題，網路攝影鏡頭位置的難題也就此根除。此外，該感測器還整合了940nm VCSEL紅外線發射器，相較於需要專用且耗電的LED補光鏡頭，紅外線為不可見光，能夠確保感測器在黑暗或光線不足的條件下仍能正常運作。

意法半導體的FlightSense技術優於其他偵測技術，例如，傳統紅外感測器無法量測距離，易受物體顏色和反射影響；超音波對吵雜環境敏感，可能會對寵物聽力造成影響。而雷達感測訊號處理則極其耗電，又需開發複雜的軟體。

i-ToF提升3D攝影效能

英飛凌合作pmdtechnologies合作推出IRS2975C影像感測器，新款影像感測器會基於ToF原理（亦稱為間接ToF或i-ToF）運作，其外型尺寸和效能皆是針對日益成長的光斑型i-ToF應用量身打造，可在最佳功耗下提供最高的操作範圍。i-ToF影像感測器是智慧型手機、服務型機器人、無人機以及各種物聯網裝置等消費性使用案例的理想選擇。

英飛凌最新的像素技術包括3D領域工程，可提供最佳解調效率。此外，內建的光學反射器可將量子效率提高到目前只有背照感測器才能達到的水準，同時仍維持前照感測器的成本優勢。IRS2975C可減少攝影機模組的物料清單，並有助於為廣大的智慧型手機應用實現產品差異化。其設計可支援2.8伏供電。此外還提供完整的雷射安全功能，並在自訂使用案例和輸出功率方面提供高度靈活性。

圖二 : 英飛凌新款影像感測器是採用間接ToF原理運作

結語

TOF由於其高精度、高速度、低功耗、低成本等特點，在近年來獲得了廣泛的應用，並且在未來有著廣闊的發展前景。在未來，TOF技術將會被廣泛應用於3D成像、機器人導航、智慧駕駛、虛擬實境、增強現實等領域。例如，TOF技術可以用於對人體進行3D成像，實現更加精準的醫學檢測和治療。

另外，TOF技術還可以用於機器人導航，可以使機器人更加精確地感知環境，並且避免與障礙物碰撞。身為一項重要的測距技術，TOF技術將會在未來的很多領域獲得更為廣泛的應用，為人們的生活帶來更加便捷、智慧、安全的體驗。