中国电子报@这是什么操作?,iPhone搭载激光雷达
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据前苹果授权零售商员工Fudge透露 , iPhone12Pro及12ProMax两款手机将和苹果iPadPro一样 , 搭载基于dToF技术的激光雷达传感器 。 提起激光雷达 , 很多人的第一反应是自动驾驶汽车顶部动辄几十万美元的“大罐子” , 或者搭载在自动驾驶汽车车身的万元左右传感器 。 苹果用于iPad、iPhone的激光雷达与车载激光雷达有何分别?dToF技术有何特点?将帮助苹果达成哪些目标?
消费级激光雷达有何玄机?
在自动驾驶场景下 , 激光雷达旋转并发射激光线束 , 对车体周围的各类目标进行检测 , 再结合软件算法创建车体周围环境的实时3D模型 , 是车辆自动选择可信车道的决策基础 。
但是 , 车载激光雷达传感器 , 尤其是车顶的机械式激光雷达传感器造价昂贵 , 从几万美金到几十万美金不等 , 特斯拉CEO马斯克就曾公开表示“傻子才用激光雷达” 。 为了降低成本 , 安森美、欧司朗 , 以及国内的览沃科技等企业推出了固体雷达方案 , 有望将激光雷达传感器价格降至人民币万元左右 。
即便是万元左右的传感器 , 对于手机、平板电脑等个人消费产品 , 仍然是不可承受之重 。 苹果搭载在iPadPro的激光雷达 , 与车载激光雷达有何不同?麦姆斯咨询创始人兼CEO王懿向采访人员解释了两者的区别 。
在探测器方面 , 苹果iPadPro搭载的激光雷达采用索尼研发的ToF图像传感器 , 该传感器是基于CMOS技术的单光子雪崩二极管(SPAD)阵列 , 由于索尼拥有深厚的CMOS图像传感器功底 , 可以将ToF图像传感器的量产成本降低 , 以满足消费电子近距离的深度感知需求 。 而汽车激光雷达 , 尤其是远距离机械旋转式激光雷达采用单点APD , 实现多线束探测时需要多对探测器和光源 , 成本大幅上升 。
在光源方面 , iPadPro搭载的激光雷达采用垂直腔面发射激光器(VCSEL) , 而汽车激光雷达常常采用边发射激光器(EEL)等大功率产品 。
“EEL等大功率产品通常价格较贵 , 而苹果激光雷达采用的VCSEL属于消费类级别小功率产品 , 价格较低 。 ”王懿说 。
为什么选择dToF?
ToF(飞行时间法)是一种具备深度感知能力的3D成像技术 , 可分为dToF(直接飞行时间法)和iToF(间接飞行时间法)两种 。 此前 , 已经有手机厂商将ToF装进手机 , 用于辅助对焦、检测物体体积等应用 , 多为iToF方案 。 相比iToF , 苹果采用的dToF技术有哪些特点?
赛迪智库集成电路所在最新报告中指出 , dToF可达到超低的占空比 , 相比iToF更省电 , 成像速度更快 , 但是技术壁垒较高、对硬件的要求较高 。 由于dToF相比iToF在信息快速获取、抗干扰、成像清晰度等方面具有优势 , 伴随算法技术、硬件设备的不断成熟与完善 , dToF有望成为深感影像技术的主流解决方案 。
王懿指出 , dToF光源需要纳秒甚至皮秒级的短脉冲激光 , 探测器需要SPAD或者APD , 这两类探测器受限于技术原因很难做成大阵列 , 所以分辨率通常较低 , 但是dToF抗环境光干扰、功耗低、测量距离远 。 iToF输出一帧深度图像通常需要采集多个相位的图像数据来计算相位差 , 对光源和探测器要求不高 , 能提供较高的分辨率 , 但是iToF整体功耗较高、易受环境光干扰 , 并且提高深度图的帧率较难 。
苹果表示 , 特制的激光雷达扫描仪能测量室内或室外环境中从最远五米处反射回来的光 。 它可从光子层面进行探测 , 并能以纳秒速度运行 , 为AR(增强现实)及更广泛的领域开启无尽可能 。
“苹果iPadPro激光雷达集成的dToF传感器可以呈现深度图像 , 主要应用是AR , 未来有望在消费市场规模化搭载 。 据悉 , 苹果下一代iPhone手机会集成激光雷达dToF传感器 。 ”王懿表示 。
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