VCSEL和SPAD技术的组合使传统激光雷达设计发生戏剧性的简化 。 Velodyne最初研制出的三维激光雷达在一个旋柱上安装了64个单独封装的发射激光器 ， 而每一个发射激光器都有一个相匹配的激光探测器 。 这种复杂设计加之需要对每个发射激光器和探测器进行精确排列 ， 是早期激光雷达装置如此昂贵的原因之一 。
最近 ， 许多公司已经试验使用小镜子以扫描模式“引导”激光束 。 这种设计只需要一个发射激光器 ， 而不是64个 ， 但仍然涉及至少一个移动部件 。
相比之下 ， 苹果、Ouster和Ibeo正在制造完全没有移动部件的激光雷达传感器 。 一个芯片上有成百上千个激光器 ， 基于VCSEL的激光雷达可以为激光雷达视野中的每一点配备专用激光器 。 因为所有这些激光器都预先装在一个芯片上 ， 所以设备组装比Velodyne的经典设计要简单得多 。
最近的iPhone已经配备了另一款名为TrueDepth相机的3D传感器 ， 其支持苹果的FaceID面部识别功能 。 这款设备也使用了一个据说由Lumentum提供的一系列VCSEL 。 TrueDepth的工作原理是将一个由3万多个光点组成的网格投影到用户脸上 ， 然后根据网格图案的变形方式估算出用户面部的三维形状 。
iPad激光雷达传感器投射的激光点比TrueDepth相机要少得多 。 一段用红外摄像机拍摄的视频显示 ， iPad激光雷达投射出的网格只有几百个像素 。 TrueDepth模式是根据光线落在被测者脸上的形状变化来估算深度 ， 而iPad的激光雷达传感器是通过测量光线从物体反射到相机上需要的时间来直接测量距离 。 这一过程可能产生更精确的深度测量和更大的探测范围 。
功能更强大的激光雷达也使用VCSEL和SPAD

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图示：Ouster公司的OS-1 (左)和OS-2激光雷达
苹果激光雷达的性能远远落后于专业激光雷达公司销售的高端传感器 。 发明三维激光雷达的Velodyne公司称其最强大的激光雷达探测范围超过200米 ， 而苹果激光雷达传感器的探测范围约为5米 。
其他基于VCSEL的激光雷达也比苹果强大得多 。 例如 ， Ouster最强大的基于VCSEL的激光雷达探测范围在100米左右 ， 可以探测到反射率仅为10%的物体 。
Ouster的电流传感器都是Velodyne设计风格的旋转装置 。 包含16到128个VCSEL的单个芯片被垂直地安装在一个旋转架上 ， 就像Velodyne最初的装置一样 。 这种简单的固态设计使得Ouster在价格上比Velodyne更有优势 ， 使得公司成为Velodyne最大的竞争对手之一 。 但是Ouster公司生产的这些旋转式激光雷达传感器仍然需要数千美元 ， 用在主流汽车上都太贵了 ， 更不用说智能手机了 。
上周 ， Ouster宣布计划发布一款没有移动部件的新型固态激光雷达 。 与Ouster目前激光雷达中排列16到128个激光器不同 ， Ouster的新装置中将排列超过20000个VCSEL 。
Ibeo也在采取类似策略 ， 并且有可能领先于Ouster 。 Ibeo设计出第一款搭载在奥迪A8上的激光雷达 。 这款激光雷达很原始 ， 只有四行直线垂直排列 。 但是Ibeo现在正在开发一种名为ibeoNext的新款激光雷达 ， 其将拥有一个128×80像素的激光网格 ， 比Ouster计划中的传感器网格略小一点 ， 但比Ibeo过去的产品大得多 。 Ibeo说 ， 这款传感器将有150米的探测范围 ， 可以探测到反射率为10%的物体 。
Sense Photonics也在自家激光雷达中使用VCSEL和SPAD 。 然而 ， 该公司正在使用一种叫做微转移打印的技术来发射激光 。 这使得发射的激光功率更大 ， 而且不会产生热量或灼伤眼睛 。 到目前为止 ， Sense Photonics公司的激光雷达探测距离还不够长 ， 但是公司首席执行官Shauna McIntyre表示 ， 该公司的目标是在2021年初发布一款探测距离可达200米的激光雷达传感器 。

稿源：(腾讯科技)

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标题：激光雷达|激光雷达一度价高又复杂 揭秘苹果如何将其塞进iPhone 12( 二 )