Emiter wysyła sygnał świetlny; detektor mierzy opóźnienie fazowe lub czas powrotu odbitego światła. Znając prędkość światła, układ oblicza odległość dla każdego piksela, tworząc mapę głębi. Warianty obejmują ToF bezpośredni (dToF, pomiar czasu impulsu) i pośredni (iToF, pomiar przesunięcia fazy).
Roboty i urządzenia potrzebują szybkiego, taniego pomiaru głębi/odległości do nawigacji i interakcji z otoczeniem, bez kosztownego skanowania mechanicznego.