最近では、ToF（タイムオブフライト）カメラを搭載していることを自慢するベンダーが増えています。しかし、ToFカメラとは何なのか、どのように機能するのか、そしてなぜスマートフォン**に搭載したいのでしょうか？

深度方向の解像度を持つカメラ

ToFカメラは、ごく基本的なことを言えば、通常のHDカメラに深度方向の解像度を高めただけのカメラです。実際、2019年のHuawei P30 Pro**のようなものは、従来のカメラの4倍の深度解像度を有しているのです。深度解像度」というと、写真用語としてわかりにくいかもしれませんが、実はとても簡単なことなのです。深度解像度の高いカメラは、近くにあるもの（手前）と遠くにあるもの（奥）を区別することができます。

写真では、この前景と後景の概念を被写界深度と呼んでいます。現実感や集中力が生まれます。近くのものはシャープに、遠くのものはややぼやけて見える。

ToFカメラでは、被写界深度をコントロールするためのオプションが増えました。もちろん、写真家でなくても、ToFカメラによる深度解像度の向上の恩恵は受けられます。自動カメラ設定と飛行時間型カメラの組み合わせで、前景と背景を明確にした美しい画像を撮影できます。また、飛行時間型カメラは、高度な手ぶれ補正機能を使って美しい動画を撮影したり、Instagramのフィルターの精度を高めるために使用できます。

また、ToFカメラは、高度な顔認識やジェスチャー、ARビデオゲームなどにも利用できます※2。ポケモンGOでは、カメラを使ってポケモンを配置していますが、ToFカメラを使えば、この機能をさらに説得力のあるものにすることができます。

この技術は新しいものではありません

不思議なことに、ToFカメラは1970年代後半から存在しており、一般消費者が使えるほど安価で身近な技術になるまでには、まだ時間が必要だったのです。

これまでToFカメラは、地形図や産業用機械の自動化、自動ドアなどに使われてきました。Xbox OneのKinectは、ToFカメラを使って顔を認識し、ジェスチャーを正確に追跡することができます。

2019年4月現在、ToFカメラを内蔵しているのは、LG G8 ThinQ、Honor View 20、Huawei P30 Pro、Oppo RX17 Proなどわずか**ですが、これらはカメラマンやギーク向けですが、サムソンやアップルの2019年、2020年発売の**など、今後の**に標準装備していくことになります。

さて、ToFカメラは超クールで、スターウォーズの公開以来、ずっと存在しています。しかし、その仕組みはどうなっているのでしょうか？なぜ、これほどまでに深度方向の解像度が高いのでしょうか？

LIDARで深度を測定する飛行時間型カメラ

コウモリやイルカが音を使ってどのように環境を「見て」いるか知っていますか？ToFカメラも同じような技術を使っていますが、これはライダーと呼ばれ、音ではなく赤外線のパルスに頼って深度を測定します。

ToFカメラで写真を撮ると、目に見えない赤外線のパルスが発射され、近くの物体で反射されます。この光の一部は深淵に散っていきますが、大部分は**ToFカメラに帰ってきます。

コウモリのソナー波のように、LIDARの波は断片となって返ってくるのです。近くの物体で反射した赤外線はすぐにToFカメラに戻ってきますが、遠くの物体で反射した光は時間がかかります。あなたの**は、それぞれの光線が回復するまでの時間を測定し、いくつかの数字を計算し、詳細な3D深度マップを作成します。

顔を押し付けるペグボードのおもちゃのようなものですね。このおもちゃは、ボードに近い鼻が、ボードから比較的遠い目や頬よりも大きな凹みを作るので、「立体感」があるのです。

もちろん、赤外線の反射で得られるのは、**の奥行き情報のみです。そのため、ToFカメラは従来の高解像度カメラに赤外線機能を付加しています。Your**は、従来の写真と赤外線の3次元深度マップをソフトウェアで混合し、前景と背景がはっきりした画像を作成します。

tofカメラの今後の応用

今後数年のうちに、ToFカメラは**で写真やビデオを撮る方法に革命を起こすでしょう。しかし、ここで大局的に考えてみよう。光の速さで環境の奥行きをマッピングできる技術の話です。写真の枠を超えた応用が可能です。

実は、ToFカメラでの最初の体験**は、写真撮影だけではないのかもしれません。Samsung Galaxy S10 5Gは、前面と背面にToFカメラを搭載する予定です。Appleは将来のiPhoneの計画について口を閉ざすことで知られていますが、2019年のiPhoneにもToFカメラが搭載される可能性があるという噂があります。たしかに、このアップデートで**は見違えるほどきれいになりましたが、顔認証の精度などセキュリティ対策も向上しています。セットアップ時に顔認証を有効にすると**、あなたの顔の3Dマップを事前に黙々と撮影します**。

ジェスチャーコントロールは、ToFカメラのもう一つのエキサイティングなアプリケーションです（しかし、間違いなく愚かなことです）。Kinectのジェスチャーシステムは一見の価値がありますが、今後数年のうちに、同様の技術を使って**、コンピューター、スマートアシスタント、スマートウォッチを操作している人がいるかもしれませんね。現在、Inmotion社のような企業がデスクトップコンピュータ用のToFアプリを開発し、Google社のような**売り手がハンズフリーでジェスチャー制御のスマートウォッチやスマートアシスタントにレーダーやLIDARシステム**を使用しています。

また、ToFカメラはジェスチャーコントロールだけでなく、VRやARのアプリケーションにも最適です。基本的なことですが、InstagramのフィルターやPokemon Goなどは、ToFカメラで使うとより「リアル」に見えます。しかし、VRのようなより複雑なアプリケーションでは、ToFカメラを使ってプレイヤーのジェスチャーや足音を記録することができます。また、物理的な環境を素早くマッピングしてバーチャルリアリティに変換することも可能で、プロのゲーム開発を加速させたり、独立系ゲーム開発者にバーチャルリアリティ市場を開放したりすることもできます。

しかし、ToFカメラには実用的な用途もあるのです。かつては、工場の機械の自動化に使われていた。それは変わりませんね。ToFカメラの性能が上がれば（そして安くなれば）、より多くの産業用・民生用AI製品に搭載されることになるでしょう。スマートカーの多くは、すでにLIDAR技術を使って周囲を「見る」ことができます（興味深いことに、テスラ車はLIDARを使っていません）。

新型**のToFカメラは写真撮影やAR、顔認識などの用途に限定されますが、今がその技術に親しむ良い機会だと思います。いずれはToFカメラがユビキタスになる。

出典：Mouser