做项目选传感器的时候，ToF（飞行时间）传感器这几年越来越常见。从手机的人脸识别到机器人的避障，从AR测距到工业检测，ToF技术的应用范围在不断扩大。但市面上的ToF产品种类繁多，dToF、iToF、VL53L0X、VL53L1X这些名词让人眼花缭乱。这篇文章就把ToF传感器的选型要点说清楚。
ToF是Time of Flight的缩写，翻译过来就是"飞行时间"。原理其实不复杂：传感器发射一束光（通常是红外激光），光碰到目标物体后反射回来，传感器计算光从发射到接收的时间差，就能算出距离。
光速是恒定的（约30万公里/秒），所以只要精确测量时间，就能得到精确的距离。测得的时间越短，说明物体越近；时间越长，说明物体越远。
（除以2是因为光走了个来回）
ToF传感器主要分为两大类：dToF（直接飞行时间）和iToF（间接飞行时间）。两者的区别主要在于测量时间的方式。
dToF直接测量光脉冲的往返时间。传感器发射一个极短的光脉冲（纳秒级），然后精确记录从发射到接收的时间差。这种方式的优点是测距范围大、精度高，但成本也相对较高。
典型应用：激光雷达（LiDAR）、长距离测距、自动驾驶。
iToF不直接测量时间，而是通过测量调制光波的相位偏移来推算距离。传感器发射连续调制的光波，接收到的反射光与发射光之间存在相位差，通过计算这个相位差就能得到距离。
典型应用：手机人脸识别、短距离测距、手势识别。
| 对比项 | dToF | iToF |
|---|---|---|
| 测距原理 | 直接测量光脉冲时间 | 测量调制光波相位差 |
| 测距范围 | 远（几米到几百米） | 近（一般<10米） |
| 精度 | 高（厘米级） | 中等（厘米到分米级） |
| 成本 | 较高 | 较低 |
| 功耗 | 较高 | 较低 |
| 典型应用 | 激光雷达、自动驾驶 | 手机、机器人避障 |
VL53L0X是意法半导体推出的第一代ToF传感器，采用iToF技术。测距范围0.1-2米，精度约±4%，I2C接口，功耗很低（典型工作电流20mA）。
优点：成本低、体积小、易于集成
缺点：测距范围有限、受环境光影响较大
VL53L1X是VL53L0X的升级版，同样是iToF技术，但测距范围提升到0.1-4米。增加了多区域检测功能，可以在视场中选择感兴趣的区域进行测距。
优点：测距更远、支持ROI、抗干扰能力更强
缺点：价格略高于VL53L0X
| 参数 | VL53L0X | VL53L1X |
|---|---|---|
| 测距范围 | 0.1-2米 | 0.1-4米 |
| 精度 | ±4% | ±4% |
| 视场角(FOV) | 25° | 27°（可编程） |
| 接口 | I2C | I2C |
| 工作电流 | 20mA | 20mA |
| 封装 | LGA-12 | LGA-12 |
ToF在手机上主要有三个用途：人脸识别（Face ID）、AR测距、夜景对焦。苹果从iPhone X开始用结构光，后来的iPad Pro和iPhone 12 Pro开始用dToF激光雷达。安卓阵营大多用iToF方案，成本更低。
扫地机器人、服务机器人用ToF做避障和导航，比超声波精度高，比激光雷达成本低。多个ToF传感器组合可以实现360°环境感知。
在工业自动化中，ToF用于物料检测、体积测量、定位引导等。相比传统光电传感器，ToF可以提供距离信息，实现更智能的控制。
ToF用于人体存在检测、手势控制等场景。相比PIR红外传感器，ToF可以检测静止的人体，还能识别简单的手势动作。
Q: ToF传感器受环境光影响吗？
A: 会。强光环境（如阳光直射）会影响ToF的测量精度。VL53L1X比VL53L0X的抗光干扰能力更强。
Q: ToF能穿透玻璃吗？
A: 不能。ToF测量的是光飞行时间，玻璃会反射部分光线，导致测量的是玻璃距离而不是玻璃后面的物体。
Q: ToF和超声波测距哪个好？
A: 各有优劣。ToF精度高、响应快、指向性强；超声波成本低、测距远、不受颜色影响。具体选哪个看应用需求。