日前，在ADI进博会展台上，ADI MEMS和传感器事业部总经理Tony Zarola带来了公司最新的iToF传感器模组ADTF3175以及工业扫描相机的实物，中国客户得以首次近距离直观感受该产品的魅力。此前，该产品曾在Embedded World 2022上亮相，备受市场关注的同时，还斩获了2023年CES创新奖。
ToF并不算一个最新的技术，其早已应用于诸如手机、扫地机等产品中，但ADI正在通过一系列创新，使其可以激发出更多的创新。
Tony Zarola手里拿着的正是ADTF3175模块
ADI的独门秘籍
ToF是Time of Flight缩写，直译为飞行时间。其基本原理是通过连续发射光脉冲到被观测物体上，然后接收从物体反射回去的光脉冲，通过探测光脉冲的飞行（往返）时间来计算被测物体离相机的距离。
虽然原理简单，但ToF有个天然的多路径干扰问题，就像无线信号从发射端天线到接收端天线经过不同路径一样，光波也会通过不同的路径反射回来，致使其测量的距离失真，尤其是对于复杂的工业成像场景，精度和准确度会成为最大障碍，尤其是iToF准确率更低。
ADI iToF正在通过一系列创新，以解决这些技术瓶颈，特别是在精度和准确度方面，经由ADI强大且全面的信号链技术，使ToF技术再一次腾飞。
首先，与市场上传统的基于CCD技术的iToF产品不同，ADI的ToF传感器产品是基于CMOS技术的，因此成为了市场上第一家具有一百万像素（1MP）的ToF传感器产品。
第二，ADI有独特的调制方案（modulation schemes）。相比于使用双频四相（2 frequencies, 4 phases）方案，ADI三频三相方案，可以实现4.5米的探测范围内误差不超过正负五毫米的超高精度。
最后，通过以上两点差异化特点，以及ADI的产品优势，其能够帮助客户在诸多工业领域快速转化为应用与商业优势。比如机器人的视觉识别与避障、利用传感器精确测量物体尺寸等等场景。
显然，通过更高精度的成像，iToF将应用到更多以前无法想象的场景中。
图中明显可以看到，随着分辨率及精度的提高，物体的信息更加清晰。
如何超越硅？
“Beyond the Silicon（超越硅）”是ADI内部一个较为新颖的提法，其内涵是通过提供模组、系统甚至整体解决方案，为客户实现更多价值。
“我们希望客户能够更好、更容易地使用ADI技术，并且将其设计到产品中去，所以我们愿意与生态系统伙伴一起合作。我们会直接向客户询问“这个摄像头会去连到什么上，会用来做什么”这样的问题。这样，客户可以真正把ADI的技术用起来，而非自己或是寻找一个第三方角色来开发解决方案。”Tony说道。
ADTF3175模块上已经打上了ADI的Logo
“很多客户不知道如何制作ToF模块。我们看到了这个痛点，所以决定给客户一个开箱即用的方案。”Tony强调道。“整个模块的设计、验证、调教和工程都是由ADI完成的。”
如图所示，ADTF3175模组中，有ADI的ADSD3100 ToF传感器，此外还有部分电源类产品，光学系统则是由其他供应商提供。Tony强调，因为ToF以每秒30帧速率发射940nm波长的激光，因此系统会产生大量热，散热是除了光学设计的另外一大挑战。“ToF真正的问题不在尺寸，而在于散热。”Tony说道。
同时，ADI还拥有更为完整的系统级方案，包括深度测量ISP以及整个SDK软件工具包，从而可以将使用传感器收集到的原始数据直接转化为点云（point cloud，空间坐标集），或是深度图（depth map），并将计算卸载至ISP中，使整体方案具有极低的时延、芯片功耗与系统功耗，并且客户可以简单直接的拿来使用。
“总而言之，我们通过核心技术的性能与应用来实现ADI产品在市场上的区分，进而为客户交付应用与商业价值。”Tony总结道。
iToF的未来
就在2023年10月，微软宣布停止生产 Azure Kinect Developer Kit，但这并不意味着其不看好iToF的技术前景，相反，是要创造更多同合作伙伴生态系统共同服务的机会。历史上来看，作为iToF技术大放异彩的首个产品，Kinect已经从游戏外设延伸至更多的场景中。
2020年，ADI就宣布与微软达成战略合作，利用其ToF传感器技术，让客户可以轻松创建高性能3D应用，实现更高的深度精度，而不受具体的环境条件限制。ADI将基于Microsoft Azure Kinect技术，为工业4.0、汽车、游戏、增强现实、计算摄影和摄像等领域中广泛的受众提供领先的ToF解决方案。
也正如微软Swati Mehta在公司网站上的一篇文章中（https://techcommunity.microsoft.com/t5/mixed-reality-blog/microsoft-s-azure-kinect-developer-kit-technology-transfers-to/ba-p/3899122）所评论的，ADI已经制定了使该技术大众化且充满活力的路线图。
进博会现场，Tony展示了采用ADI方案的3D建模相机，不仅能通过几张照片，几秒钟内实现快速准确实现建模，而且还能测量出物体的详细尺寸，并不需要任何参考点。实际上在ADI的Demo中，iToF甚至能扫描出一个完整的人物模型。
ToF技术潜在应用场景一览
一家名为Tempo的美国家庭健身器材供应商，最初打算采用Kinect作为其运动与深度测量传感器，但由于Kinect并不是为嵌入式所开发的，在尺寸、功耗等方面存在不足，因此Tempo开始本打算开发自己的ToF模块，然而在与ADI公司ToF团队达成合作后，Tempo决定使用ADI的ToF模块，从而降低系统的尺寸、功耗以及复杂程度，并保持Kinect的相关性能。该案例足以说明在获得微软的授权后，Kinect的ToF技术将得到更为广泛的应用可能。
除了工业领域，深度传感器和成像技术的广泛应用可能带来超出我们想象的智能设备，或者会出现全新的技术，让智能镜和AR耳机变得和扫地机器人一样平常。而这一切的基础都将归功于高精度的iToF。
