近日，Bloomberg 援引知情人士消息，透露苹果公司目前正在尝试在 iPhone 背面添加一个使用 ToF（Time of Flight）技术的 3D 传感器。
iPhone X 的前置 TrueDepth 传感系统让手机可实现脸部解锁，还实现对面部表情的实时跟踪和识别，生成 Animojis。但显然，这只是苹果的第一步。前置结构光 3D 传感器已经让世界乐成一片，如果在 iPhone 的背面也加上一颗 3D 传感器，创造出的效果就不是 Face ID 能比得了了。双摄+3D 传感器的组合，可能会让 iPhone 在 AR、导航和内容制作上再次大幅领先竞争对手，并为公司的 AR 或者 MR 眼镜产品铺平道路。
根据 Bloomberg 的报道，苹果目前正在和英飞凌、索尼、意法半导体和松下等制造商讨论，如何在 iPhone 上使用 ToF 技术的 3D 传感器。
报道中称苹果将采用的后置 3D 传感器，使用的技术为 ToF，Time of Flight，直译为「飞行时间」。顾名思义，就是通过计算光线从光源到目标的时间，来算二者之间的距离。本质上，ToF 方案和结构光方案在硬件方面类似，不同的是二者的算法。并且，ToF 方案的传感器在装配上需要的精度并没有结构光那么高，意味苹果公司如果确定方案，在生产方面不会出现今年 iPhone X 遇到的产能问题。
联想Phab 2 Pro（图片来自联想官网）
苹果并不是第一家尝试在手机背后加入 ToF 传感器方案的公司，此前谷歌和联想就推出了搭载 Tango 技术的 Phab 2 Pro，这款手机背后有 1 颗 1600 万普通 RGB 摄像头和 1 颗用于运动追踪的鱼眼镜头，两个镜头中间就是 ToF 组件。利用 ToF 技术，Phab 2 Pro 可以实现运动追踪、环境学习和深度感知等「黑科技」功能。可惜，Phab 2 Pro 和很多谷歌硬件一样，推出之后寂寂无闻，Tango 项目最后也并入 Google 的 VR 和 AR 部门，促成了 World Sense 技术的诞生。
技术相同，但不同的公司用则会有不同效果。苹果公司如果在 iPhone 手机中整合 ToF 技术，造成的影响绝对要比联想的 Phab 2 Pro 大得多。
根据彭博社报道，苹果正在研发后置 3D 传感系统采用的技术路径，跟前置的 TrueDepth 系统并不一样。
TrueDepth 采用结构光技术，将 30000 个激光点图案投射到用户的脸上，并测量失真以生成用于认证的精确 3D 图像。这种技术原本由以色列公司 PrimeSense 研发，后在 2013 年被苹果收购。PrimeSense 曾基于结构光技术为微软研发 Kinect 传感系统。
但据了解，苹果正在研发的 3D 后置传感系统将使用飞行时间法 3D 成像（Time of Flight，ToF），这种方法更难以实现。其主要是通过激光扫面物体表面，传感系统会测量激光到达物体和返回的时间。
ToF 原理
在上述图中，我们能看到，ToF 关键是传感器要测量物体的距离。
ToF 多被应用到 LIDAR （雷达）中，其主要的不足在于，它每次只能测量激光到达一个特定点的距离。所以，大部分雷达系统采用机械扫描装置。雷达系统目前多被用于自动驾驶领域。但体型通常较大，会被放置在汽车的顶部。
显而易见，这对手机并不适用。目前还有一种新型的雷达称之为 Flash LIDAR。它使用特殊的摄像头，可测量对每个像素实现飞行时间测量。但 Flash LIDAR 还在研发中，同时也遇到了一些挑战。因为每个像素需要得到自己的飞行时间测量，其中包括触发电路、脉冲检测电路。这便与 TrueDepth 产生了一定的冲突。
尽管 Flash LIDAR 的问题在逐步解决，但如传感器的分辨率可能相当低，接近于 VGA 分辨率。
另外的问题是，提供适当的脉冲激光照明。光以每纳秒约一英尺的速度传播，而多数 LIDAR 和 Flash LIDAR 系统光脉冲时间非常短，只有 1-2 纳秒。所以，在一定的时间内，生成足够密度的光脉冲，被 Flash LIDAR 检测到，也具有一定的挑战。
苹果已经确定在研发 ToF，但是否最终会用到手机上，还不一定。结构光非常适合用于房间大小的空间内，这也是为什么 Kinect 和 HoloLens 也会使用结构光的方案。
对比两种方案的话，ToF 的精准度和稳定性较好，但结构光可以做的更小、功耗也小，分辨率相对高。
苹果也许在尝试不同的解决方案，融入到手机中必定有很大的挑战，我们期待后置 3D 传感器能让 AR 功能更强大。
（本文整合自：极客公园，雷锋网）
最前沿的电子设计资讯
