يتمتع Apple iPad 11 Pro المجهز بنظام lidar بتعرف أعمق وأكثر تفصيلاً على الكائنات ثلاثية الأبعاد. لهذا الغرض ، تُستخدم كاميرات ToF أيضًا مع تقنيات مختلفة لقياس نطاق موضع النقطة.
لقد كانت Apple رائدة في سباق استخدام الليدار عبر مجموعة متنوعة من المنتجات. قامت Apple بتضمين lidar في iPad Pro 11 ، ويبدو الآن أن الجميع يريد استخدام lidar.
لقد أثرت مناورة Apple ورد فعلها على صناعة الإلكترونيات بأكملها. يعيد موردو الرقائق وأجهزة الاستشعار النظر في خططهم. لقد قام البعض بالفعل بتغيير نماذج أعمالهم.
لكن ما هو الليدار؟ اختارت Apple هذا المصطلح لوصف مستشعر جديد يقيس العمق - بمعنى آخر ، مستشعر يتعرف على الأشياء في ثلاثة أبعاد.
أوضح بيير كامبو ، كبير المحللين في قسم الضوئيات والعرض في شركة Yole Développement ، أن الليدار في الأجهزة اللوحية والهواتف الذكية هو في الأساس "مجرد نوع من التكنولوجيا للتعرف على الأشياء ثلاثية الأبعاد".
اكتشف العديد من المهندسين في مختلف المجالات - سواء كانت سيارات ذاتية القيادة أو هواتف ذكية أو أجهزة لوحية - طرقًا لاستخدام معلومات "العمق" للبيانات بالاقتران مع وحدات البكسل والألوان من أجهزة الاستشعار التي تتعرف على الأشياء ثنائية الأبعاد. على سبيل المثال ، يتم استخدام الليدار في صناعة السيارات لتحديد المسافات إلى الأشياء الموجودة حول المركبات الآلية للغاية.
يستخدم iPad 11 Pro الذي تم كشف النقاب عنه مؤخرًا من Apple تقنية lidar لتحسين تجربة الواقع المعزز. تم تصميم هذا الليدار لمجموعة أدوات تطوير ARkit 3.5 من Apple.
التكنولوجيا الخاصة المستخدمة لتحديد وقياس العمق تجعل هذا الليدار ضروريًا. هذه التكنولوجيا هي التي تسببت في مراقبة هذا المستشعر من قبل الشركات المصنعة للأجهزة المحمولة الأخرى ، بما في ذلك Huawei و Vivo.
طرق مختلفة للتعرف على الأشياء ثلاثية الأبعاد
يستخدم المهندسون مجموعة متنوعة من الأساليب للتعرف على الكائنات ثلاثية الأبعاد . وتشمل هذه القياسات الرؤية المجسمة ، وهيكلة الضوء ، وقياسات وقت الرحلة (ToF). لتعقيد الأمور أكثر ، تتوفر تقنية ToF الآن في نسختين: iToF و dToF. يقيس iToF تحول الطور و dToF وقت الرحلة المباشر.
يتميز هاتف Apple iPhone X بخاصية التعرف على الوجه بشكل منظم. يعمل تقدير العمق الخاص به مع باعث الأشعة تحت الحمراء الذي يرسل 30000 نقطة بترتيب ثابت. النقاط غير مرئية للبشر ، ولكن ليس لكاميرا الأشعة تحت الحمراء ، التي تقرأ التشوهات في القالب الذي يعكس الأسطح على أعماق مختلفة.
مع إصدار iPad 11 Pro ، أصبح التعرف على الكائنات ثلاثية الأبعاد أعمق وأكثر تفصيلاً بفضل استخدام تقنية dToF. يعد iPad Pro من Apple المنتج الاستهلاكي الوحيد الذي يستخدم تقنية dToF حتى الآن. يستخدم العديد من مصنعي الهواتف الذكية بالفعل iToF للحصول على صور أفضل (يمكن لكاميرا ToF تشويه الخلفية في الصور) ، ولكن ليس dToF.
توفر طريقة هيكلة الإضاءة دقة عالية في تحديد العمق ، ولكن عيبها هو المعالجة اللاحقة المعقدة المطلوبة لحساب العمق عند المطابقة مع العينة.
على النقيض من ذلك ، تتمثل ميزة طريقة dToF في قدرتها على توفير سهولة المعالجة اللاحقة. ومع ذلك ، يُعتقد أن صعوبة استخدام هذه التقنية تكمن في حقيقة أن أجهزة الكشف الضوئية ذات الحساسية العالية (على سبيل المثال ، الثنائيات الضوئية أحادية الفوتون) والحجم الكبير مطلوبة لقياس زمن الرحلة مع عدد صغير من الفوتونات في بُعد واحد.
في الوقت الحاضر ، يعد iToF أكثر طرق التعرف على الكائنات ثلاثية الأبعاد شيوعًا. إنه يوفر استشعار عمق عالي الدقة ومعالجة سهلة ودقة مكانية عالية باستخدام كاشفات صور صغيرة الحجم شائعة الاستخدام في مستشعرات التصوير ثنائية الأبعاد.
ومع ذلك ، فقد اتخذت Apple مسارًا أقل دقة للتعرف على الكائنات ثلاثية الأبعاد. قررت الشركة استخدام الضوء المنظم لتحديد الوجوه. للواقع المعزز ، تستخدم Apple dToF.
إذن ، هذه هي الأسئلة التي يطرحها كل شخص في عالم التعرف على الكائنات ثلاثية الأبعاد: ما هو dToF؟ مما تتكون هذه التكنولوجيا؟ ومن طور مكوناته؟
عرض تحليل من System Plus Consulting ، قسم من Yole Développement ، تفاصيل وحدة التعرف على الكائنات ثلاثية الأبعاد في Apple iPad 11 Pro.
في مقابلة مع EE Times ، أوضح سيلفان هاليرو ، كبير محللي التكنولوجيا والقيم في System Plus ، أن ليدار iPad 11 Pro يتكون من ليزر انبعاث عمودي (VCSEL) من Lumentum وجهاز استقبال مطور من Sony ، ومستشعر CMOS قريب المجال. نطاق الأشعة تحت الحمراء (NIR) ، الذي يقيس زمن الرحلة.
مستشعر CMOS قريب من الأشعة تحت الحمراء باستخدام الثنائيات الضوئية أحادية الفوتون من سوني
كان قطع مستشعر Sony CMOS ، كجزء من دراسة لجهازه ، بمثابة كشف للخبراء بعد تطوير الضوئيات. بما في ذلك كامبو ، الذي يعمل لدى Yole. في مدونة حديثة ، كتب أن ما "بدا وكأنه جهاز قديم مع iToF و 10 ميكرون بكسل" اتضح أنه أول مستشعر CMOS للمستهلك مع اتصال داخل البكسل - ونعم ، نحن نتحدث عن مجموعة من الثنائيات أحادية الفوتون الانهيار. "
يعتبر الاتصال بين وحدات البكسل خاصية مهمة. قامت سوني بدمج مستشعر CMOS لأول مرة باستخدام التراص ثلاثي الأبعاد لمستشعرات ToF. أتاح الاتصال داخل البكسل وضع مستشعر صورة CMOS مع الركيزة المنطقية. وأوضح هاليرو أنه بفضل المصفوفة المنطقية المتكاملة ، يستطيع المستشعر إجراء حسابات بسيطة للمسافة بين جهاز iPad والأشياء.
شقت سوني طريقها إلى قطاع dToF من خلال تطوير جيل جديد من مستشعرات CMOS مع صفيفات الصمام الثنائي الانهيار أحادي الفوتون بحجم 10 ميكرون بكسل و 30 كيلو بكسل.
هذا ليس مجرد إنجاز تقني لشركة Sony. يتعلق الأمر أيضًا بحقيقة أن Sony قد غيرت مفهوم أعمالها.
تقليديا ، عمل العملاق الياباني أكثر على معالجة الصور. لا تفرط في المسح. ومع ذلك ، صرح Kambu أن "Sony أعادت تسمية أعمالها في مجال أشباه الموصلات قبل عام إلى التصوير والمسح". بعد ذلك ، اتخذت سوني خطوتين. الأول كان تسليم مستشعرات iToF إلى Huawei و Samsung في عام 2019 ، والتي كسبت Sony حوالي 300 مليون دولار. والخطوة الثانية هي الفوز بالمسابقة لتطوير مجسات dToF لجهاز Apple iPad ".
يشتبه كامبو في أن مستشعرات dToF قد تدخل في النهاية إلى iPhone. في تحليله ، أشار إلى أن "عائدات أجهزة الاستشعار من سوني من المرجح أن تتجاوز مليار دولار في عام 2020 في سوق تجاوز للتو علامة 10 مليار دولار. كان هذا الانتقال الناجح من معالجة الصور إلى المسح دورًا أساسيًا في تعزيز مكانة Sony باستمرار في سوق مستشعرات CMOS. كل هذا سيكون اساس ازدهار القسم الجديد ".
الليزر الباعث الرأسي Lumentum
بالإضافة إلى مستشعر CMOS من سوني ، تم تجهيز الليدار بأشعة ليزر ذات انبعاث رأسي من Lumentum. يوجد في تصميم هذه الليزرات عدة أقطاب كهربائية متصلة بالباعث.
ركز طه عياري ، محلل التكنولوجيا والقيمة في System Plus ، على خطوة معالجة جديدة (تسمى جهة اتصال ميسا) التي أضافتها Lumentum إلى الليزر الرأسي الخاص بها. يصدر ليزر Lumentum الضوء من سطح الركيزة. يتطلب الضبط الدقيق للانبعاث إدارة الطاقة وتطبيق عناصر تحكم مختلفة على المصفوفات المنبعثة. يعتقد أياري أن Lumentum أضافت هذه التقنية لتحسين اختبار المكونات على الركائز.
لتوليد النبض والتحكم في الطاقة والشعاعيستخدم الباعث محرك IC من Texas Instruments. تستخدم الدائرة حزمة قائمة على رقاقة (WLCSP) مصبوب من خمسة جوانب.
أخيرًا ، يدعي System Plus أن ليزر Lumentum يستخدم عنصرًا ضوئيًا حيويًا جديدًا (DOE) من Himax لإنشاء نمط النقطة.
في الصفحات التالية ، نشارك بعض الشرائح التي تم إنشاؤها بواسطة System Plus والتي توضح ما تم العثور عليه أثناء التفكيك ، وقمنا أيضًا بإضافة بعض الشرائح التي تصف النظرة المستقبلية لسوق lidar.
ميزات Apple iPad Pro: وحدة الكاميرا الرئيسية RGB ووحدة الكاميرا الواسعة ووحدة LiDAR الخلفية
إليك كيف يبدو المقطع العرضي لوحدة LiDAR.
نظرة عامة على مستشعر الصورة
كيف يبدو قالب VCSEL
VCSEL سائق IC تعبئتها في مروحة في WLCSP 5 جانبية للسائق VCSEL يموت
إنحرافي والبصرية عنصر
الاشتراك في القنوات:
TeslaHackers - قراصنة الجماعة تسلا-الروسية، وتوالت والتدريب الانجراف في تسلا
AutomotiveRu - أخبار صناعة السيارات، والحديد وسيكولوجية القيادة
حول ITELMA
اقرأ المزيد من المقالات المفيدة:
- دورات مجانية عبر الإنترنت في السيارات والفضاء والروبوتات والهندسة (+50)
- [توقعات] النقل في المستقبل ( على المدى القصير ، على المدى المتوسط ، على المدى الطويل آفاق)
- أفضل المواد الخاصة بالقرصنة للسيارات من DEF CON 2018-2019
- [توقعات] Motornet - شبكة تبادل البيانات للنقل الآلي
- 16 , 8
- open source
- McKinsey: automotive
- …