Czujnik ToF: jak telefon mierzy odległość światłem

Czujnik ToF (Time of Flight, „czas lotu”) to czujnik, który mierzy odległość do przedmiotów, sprawdzając, ile czasu potrzebuje światło podczerwone, żeby do nich dolecieć i wrócić.

Prostymi słowami

Krzyknij w górach - usłyszysz echo. Im dalej góra, tym dłużej czekasz. Czujnik ToF „krzyczy” niewidzialnym światłem i mierzy czas „echa”. Tylko światło leci tak szybko, że czas liczy się w miliardowych częściach sekundy - i z tego uzyskuje się odległość do każdego punktu sceny.

Jak to działa

1. Czujnik emituje impulsy lub modulowane światło podczerwone - człowiek go nie widzi.
2. Światło odbija się od przedmiotów i wraca na specjalną matrycę.
3. Każdy piksel matrycy ustala, jak długo leciało światło.
4. Z czasu lotu oblicza się odległość - powstaje mapa głębi sceny.
5. Program używa tej mapy do ostrości, rozmycia tła, pomiarów lub nawigacji.

Gdzie to zobaczysz

W niektórych smartfonach obok głównego aparatu (do szybkiego autofokusa i trybu portretowego), w robotach sprzątających (czujniki przeszkód), w dronach (utrzymanie wysokości), w czujnikach ruchu do gier, w systemach rozpoznawania twarzy i gestów, w czujnikach zbliżeniowych.

Czy to ważne przy wyborze

W smartfonie - nie jest kluczowy: nowoczesny autofokus i AI często radzą sobie bez ToF. W robocie sprzątającym czujniki ToF z przodu pomagają nie wjeżdżać w nogi krzeseł. Jeśli widzisz ToF w specyfikacji - to miły bonus, ale nie powód, by wybrać model.

Mity

• Mit: ToF to po prostu kolejny aparat do zdjęć. W rzeczywistości: Nie robi zwykłych zdjęć, tylko mierzy głębię.
• Mit: ToF i lidar to to samo. W rzeczywistości: Zasada jest podobna, ale kamera ToF zwykle rejestruje całą scenę naraz na krótkim dystansie, a lidar skanuje i widzi dalej.

Częste pytania

Po co ToF w telefonie, skoro są dwa aparaty?

Szybciej i dokładniej mierzy głębię w ciemności i na jednolitych powierzchniach.

Czy światło podczerwone ToF jest niebezpieczne?

Nie, moc jest bardzo mała i bezpieczna dla oczu.

Czy ToF widzi przez szkło?

Słabo: szkło przepuszcza lub odbija światło w nieprzewidywalny sposób.

Powiązane pojęcia

Lidar, SLAM, Fotografia obliczeniowa, Nawigacja robota sprzątającego