ToF（Time of Flight）センサーとは？

光の時間を計る

光は秒速約30万kmで進みます。10億分の1秒で、およそ30cmです。光を一瞬発してその反射を受け取るセンサーは、往復にかかった時間を距離に換算できます。光は行って戻ってくるので、その半分を距離とします。難しいのはこれほど短い時間を測ることで、その方法は2つあります。

• 直接方式（direct ToF）：センサーが短いパルス光を出し、とても高速な光検出器で、1つ1つの反射が届く時刻を計ります。
• 間接方式（indirect ToF）：センサーが連続的に変調した光を出し、戻ってきた波の位相がどれだけずれたかを測ります。こうした「ロックイン」カメラについての調査論文によれば、ほかの深度計測方式に比べて解像度が高いわけでも、距離を一意に決められる範囲が長いわけでもありません。ただし、深度と明るさを高いフレームレートで同時に得られ、小型で軽く、消費電力も低いとされています。

1つの距離から、マス目へ

最も単純なセンサーは、距離を1つだけ返します。マルチゾーンセンサーは視野を小さなマス目、たとえば8×8のゾーンに分け、それぞれの距離を1秒間に何度も返します。カメラと比べれば粗いものの、直接測った本物の深度で、計算はほとんど要りません。前方に通れる空間があるかを判断する小さなロボットには理想的です。

ToFセンサーをだますもの

• ガラス：光が通り抜けるので、センサーはガラス扉の向こうの壁を見たり、ガラスからのかすかな反射だけをとらえたりします。
• 鏡：光を別の方向へ送るので、センサーはそこにない部屋を測ってしまいます。
• とても暗い面：戻ってくる光が少なくなり、測定値のばらつきが大きくなります。
• 日光：日光にも赤外線が含まれていて、ノイズが増えます。
• 薄い布：薄いカーテンは、奥の壁からの強い反射の手前に、弱い反射を返すことがあります。このパターンは、カーテンを見分ける手がかりにもなります。

だからロボットは、複数のセンサーを組み合わせます。ガラスと鏡がロボットを混乱させる理由（英語）。

使われている場所

スマホでは、カメラのピントをすばやく合わせたり、スマホを耳に当てたことを検知したりするために。ロボットやドローンでは、壁との距離を保ち、床からの高さを測り、着地する場所を探すために。建物では、人がいるかどうかを検知するために使われています。

Alkyon での使い方（設計）

Alkyon は、家の中を飛ぶコンパニオンとして私たちが構想しているコンセプトです。周囲と下側に、それぞれ64ゾーンの深度センサーを5つ備えるよう設計しており、あわせてカメラと、ガラスや鏡に対応するための音を使ったセンサーも備える設計です。下向きのセンサーは、着地点とその高さを1フレームで測る設計です。開発中のコンセプトで、ヨーロッパ向けのみです。屋内ドローンのナビゲーション（英語）。

出典（2026年11月4日閲覧）：Foix、Alenyà、Torras「lock-in time-of-flight (ToF) cameras: a survey」IEEE Sensors Journal、2011年。一般的な情報です。