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平板电脑,苹果手机|成本曾高达 7 万多美元的 LiDAR，苹果是怎么引进到 iPhone 的？( 二 )


这个故事跟单光子雪崩二极管类似 。顾名思义 ， 这种二极管的感光度足以检测单个的光子 。但高灵敏度也意味着很容易吸收大量噪音 。其结果是 ， 这种二极管运用到激光雷达等应用时需要进行复杂的后处理 。但是SPAD的一大优势是 ， 就像VCSEL一样 ， SPAD也可以利用常规的半导体技术制造 ， 并且可以把数千个封装在一个芯片上 。
VCSEL和SPAD的组合可极大简化传统激光雷达的设计 。Velodyne原创的三维激光雷达是在旋转的万向架上依次排列安装64个独立包装的激光器 。每个激光器都要对应配置一个探测器 。这种设计很复杂 ， 再加上每个激光器都要跟对应的探测器进行精确对准 ， 是导致Velodyne早期的激光雷达装置如此昂贵的原因之一 。
最近 ， 很多公司开始尝试利用小镜子用一种扫描的模式来“操纵”激光束 。这种设计就只需要一个激光器而不是64个 。但是仍然至少需要一个活动件 。
相比之下 ， 苹果、Ouster以及Ibeo制造的是完全没有活动件的激光雷达传感器 。当一颗芯片有成百上千的激光器时 ， 基于VCSEL的激光雷达可以为激光雷达视场中的每一点配备专用的激光 。而且由于所有这些激光器都预先封装在一颗芯片上 ， 所以它的组装要比Velodyne典型的旋转设计简单得多 。
最近 ， iPhone又配备了叫做TrueDepth相机的3-D传感器 。这种传感器启用了Apple的FaceID功能 。据报道 ， 它也利用了Lumentum提供的一系列VCSEL。TrueDepth的工作原理是把超过30000点的网格投影到对象的脸上 ， 然后根据网格模式变形的方式估算用户面部的三维形状 。
iPad的激光雷达传感器投射的激光点要比TrueDepth相机少很多 。iFixIt用红外摄像机拍摄的一段视频显示 ， 其激光雷达投射的栅格只有几百个像素 。不过 ， TrueDepth是根据落在对象脸上的光线组成的形状来测算深度的 ， 而iPad的激光雷达传感器则通过测量光线从物体反射并返回相机所需的时间来直接测量距离的 。这种做法得到的上年度测量精度也许会更好 ， 而且支持的范围更广 。功能更强大的激光雷达也用了VCSEL和SPAD
平板电脑,苹果手机|成本曾高达 7 万多美元的 LiDAR，苹果是怎么引进到 iPhone 的？
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Ouster的旋转传感器 。
苹果的激光雷达在性能上要远远落后于专业激光雷达公司出售的高端传感器 。发明了三维激光雷达的Velodyne宣称 ， 其最强大的激光雷达探测范围可达200多米 ， 而苹果的传感器的探测范围大概只有5米 。
其他一些基于VCSEL的激光雷达也比苹果的激光雷达要强大得多 。比方说 ， Ouster最强大的VCSEL型激光雷达的测距范围有100米左右 ， 可探测反射率达10％的物体 。
Ouster目前的传感器均为Velodyne式的旋转部件 。它们在一个芯片上集成了16到128个VCSEL ， 然后把该芯片垂直安装到像Velodyne一样的旋转万向架装置上 。这种固态设计的简洁性让Ouster可以在价格上击败Velodyne， 并成为Velodyne的最大竞争对手之一 。但是 ， 这些出自Ouster的旋转激光雷达传感器售价仍然要数千美元 ， 就算安装在主流车型上使用都算是太贵了 ， 智能手机就更不用说了 。
上周 ， Ouster发布了一项计划 ， 打算退出没有任何活动件的新型固态激光雷达 。跟Ouster当前一排布置16到128个激光器的激光雷达不同 ， Ouster的这款新产品将按照二维网格部署总共2万多个VCSEL 。
Ibeo也在采取类似的战略 ， 并且有可能会比Ouster领先一步 。Ibeo设计出了有史以来第一款可部署在量产车型（奥迪A8）上的激光雷达 。不过那款激光雷达很很简单 ， 只有四行的垂直分辨率 。不过Ibeo现在正在开发一种名为ibeoNext的新型号 ， 该新产品将具有128 x 80像素的激光栅格 ， 比Ouster计划要推出的传感器小一点 ， 但比Ibeo过去的产品要大得多 。Ibeo称 ， 其传感器的测量范围将达到150米 ， 反射率达到10％ 。


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