苹果将激光雷达应用于增强现实应用的iPhone 12 Pro

光检测和测距或激光雷达简而言之，这是一种创建周围环境的3D地图的流行方法。

激光雷达的工作原理是飞行时间，其中信号从传感器向对象发送。然后，传感器测量信号返回所需的时间，并使用光速来计算该对象的距离。LIDAR在更大的尺度上应用这一原理，在表面上发出激光脉冲，有时每秒高达150,000。

LIDAR产生深度图。图像使用美国地理调查的礼貌政府通讯

使用飞行时间信息来计算距离并在快速的连续中重复这一点允许传感器构建它测量的表面的复杂地图。

这项技术已被证明在增强现实(AR)应用程序中特别有用，以至于苹果最新产品iPhone 12 Pro为增强现实应用集成了激光雷达传感器。

激光和增强现实

在增强现实应用中，创建环境高度精确和详细的深度图的能力是非常有价值的。较不先进的增强现实系统通常受到单一视角的限制，这意味着像深度这样的功能很容易被糟糕的光线所破坏，而这在现实世界中是不可避免的变量。

另一方面，激光雷达几乎可以在任何环境下立即生成精确的深度地图。通过这种方式，增强现实模型可以在任何给定的环境中开发，允许更准确的深度感知和放置虚拟对象。

苹果是如何将激光雷达技术融入iPhone 12 Pro的

苹果公司声称，他们已经在其最新款的iPhone上引入了激光雷达，这可能会使该设备成为可能创建极其逼真的增强现实应用程序。例如，更精确的深度地图也可以让iPhone 12 Pro更好地了解哪些物体在其他物体前面，这意味着AR字符和物体将在他们的环境中准确地定位。

苹果的激光雷达可以开启“夜间模式”，并与该公司的A14仿生芯片相结合，据说在低光环境下聚焦速度可以提高6倍。

这张照片是由iPhone 12激光雷达扫描仪拍摄的。图片由苹果

《福布斯》撰稿人Sabbir Rangwala为我们带来更多关于苹果激光雷达技术的细节，解释它在8xx nm波长下运行。另外，它实现了光子计数探测器 - 即，单光子雪崩光电二极管或“SPADs”和垂直腔面发射激光器(VCSELs)。

iPhone 12 Pro激光雷达采用了一种架构(闪光灯照明和VCSELs)，反映了对尺寸、空间限制和成本的关注。Rangwala声称该激光雷达“射程约为5米，视场有限——完全适合它打算推广的消费类应用。”

增强现实激光雷达的设计挑战

虽然激光雷达为增强现实技术带来了巨大的好处，没有一些严肃的设计挑战，它没有出现。对于初学者来说，LIDAR系统所需的力量和LIDAR系统产生的热量对LIDAR系统设计人员来说是严重关注的问题。

这是因为在某些情况下，激光雷达系统中使用的雪崩光电二极管和激光器需要几百伏特的电压才能工作。除了这些高工作电压带来的巨大功耗，在像智能手机这样的嵌入式设备中，数百伏特的电压并不是一个现实的工作点。

激光雷达的电气结构。图片由模拟设备

除此之外，系统的SNR会影响激光雷达的范围，通常将其限制在100米至300米。这涉及用于将接收的脉冲转换为可以发生飞行时间计算的数字域的ADC的噪声底板。虽然在许多应用中，这一范围是可接受的，但它也可以限制他人。

LIDAR在日常设备中？

激光雷达是一种较老的技术，由于AR系统的优点，它在今天找到了新的用途。苹果(Apple)将激光雷达功能添加到其最新硬件上的举动，是向日常设备添加AR功能迈出的一步。许多人认为，这一进展可能是苹果在不久的将来推出AR耳机的先驱者。

虽然列出的LIDAR系统的设计挑战并不穷近，但有许多障碍仍然必须在激光器普遍接受到AR世界之前仍然克服。尽管如此，它的利益超过了其挑战，在AR的世界中，由于时间越来越常见，这可能是一种变得更加无处不在的技术。