为什么对于整个传感器行业来说，苹果公司的示范效应意义重大？

据麦姆斯咨询报道，前不久苹果发布了新款iPad Pro，成为苹果第一款为虚拟现实/增强现实（VR/AR）应用引入激光雷达（LiDAR）的智能设备。迄今为止，激光雷达已经广泛应用于自动驾驶、工业自动化、机器人、无人机以及安防等领域。苹果此次的激光雷达应用，或将标志着激光雷达已经超越了它最初的工业自动化领域，逐步打开主流消费类市场。

三维空间感知需求

苹果的开发团队认为，激光雷达可以改善AR体验，而这仅仅依赖摄像头威廉希尔官方网站 是难以实现的。对于整个传感器行业来说，苹果公司的示范效应意义重大，因为，一直到现在业界仍在争论纯摄像头威廉希尔官方网站 的可行性。许多厂商尝试仅采用摄像头，通过算法推算三维空间信息来改善AR体验，但是，低质量的空间数据，使这些尝试的用户体验并不理想。

AR设计师希望用户看到的画面

基于摄像头的AR系统的实际体验

激光雷达输出的3D数据可以提供精确的环境3D深度信息，解决了以往AR系统仅使用摄像头的不足，并且，激光雷达对于阴影、眩光和低/无光照条件具有原生的免疫力。对苹果来说，激光雷达威廉希尔官方网站 给AR体验带来的优势远超成本。为了实现这一目标，苹果公司采用了一种长期来看具有最高性能、最佳可靠性以及最低成本的激光雷达架构：数字激光雷达。

苹果选择的数字激光雷达

苹果新款iPad Pro配备了数字Flash激光雷达（一种固态激光雷达）系统。顾名思义，Flash激光雷达就像照相机的闪光灯一样，通过发射一整幅光束来探测物体，而不是传统机械旋转激光雷达的逐点扫描激光束。

这套激光雷达系统采用垂直腔面发射激光器（VCSEL）作为光源，单光子雪崩二极管（SPAD）阵列作为光探测器。这两项核心威廉希尔官方网站 构成了数字激光雷达的基础，这种方案所具有的多项优势使其更理想地适于商业化：

1、VCSEL和SPAD能够提供卓越的性能、尺寸和成本。与其它激光发射器威廉希尔官方网站 相比，VCSEL更小、更轻、更耐用、更易于制造。而SPAD能够进行单个光子计数，可以密集地封装在芯片上，具有出色的时间分辨率，与传统的interwetten与威廉的赔率体系 激光雷达探测器（如APD）相比，SPAD具有更简单、更小、更耐用且更原生的数字架构。

2、由于VCSEL和SPAD都可以以阵列形式集成，因此它们可以实现更坚固更耐久的系统。将所有激光器和探测器都以单芯片阵列形式体现，能够大幅减少系统中的组件数量，提高耐久性和鲁棒性。

3、VCSEL和SPAD的成本正随着规模的扩大而快速下降，并且，能够随着摩尔定律的发展而不断改善。而边发射激光器（EEL）和传统的模拟APD探测器已经成熟，几乎没有改进的空间。

2015年，Ouster成为第一家采用这种方案的激光雷达公司，拥有该领域最早的基础专利，并在2017年率先发布了第一款数字激光雷达传感器。从那以后，Ouster一直见证着这项威廉希尔官方网站 的成本、可靠性和性能在持续改善，而2020年苹果对这项威廉希尔官方网站 的应用，是推动该激光雷达方案迈向大规模量产的又一里程碑。

利用近红外相机拍摄的Ouster商用激光雷达和苹果iPad Pro消费级激光雷达分辨率对比

传统的基于模拟APD的激光雷达系统（匹配边发射激光器）一直用于研发，难以突破商业化。这种过时的系统有上百个激光器、探测器及其它组件，需要人工手动组装，并且需要不断重新校准。因此，这种复杂系统的成本可以高达35000美元，而且在室外条件下故障率很高，因此不具备商业化所要求的成本或可靠性。

相比之下，Ouster和现在苹果使用的数字激光雷达系统只需要两颗芯片。这种系统简单、经济、可靠性高，能够抵御最严苛的工业应用环境（现在已经实现消费级应用）。Ouster的激光雷达传感器通过了严格的车规级冲击和振动测试，达到IP68和IP69K防护等级，是目前市场上所有激光雷达传感器中防护等级最高的产品。

振动测试中的Ouster激光雷达

苹果iPad Pro中的激光雷达系统只需要数米的探测范围，但对于自动驾驶、工业自动化和3D测绘等应用，性能需求要高得多，例如，感知范围可能需要数百米。为了达到超过200米的探测性能，Ouster数字激光雷达传感器应用了相同的底层数字激光雷达威廉希尔官方网站 ，但是采用了更先进的专利光学设计。

左图，iPad Pro室内测绘图；右图，Ouster新款128线激光雷达OS1-128生成的高分辨率即时定位与地图构建（SLAM）图

随着芯片升级，系统性能还可以持续改善

苹果iPad Pro对VCSEL和SPAD应用的示范作用，势必会鼓励供应链合作伙伴加大投入，推动该威廉希尔官方网站 方案在未来几年内快速发展。随着VCSEL和SPAD品质和性能的改进，Ouster数字激光雷达传感器可以在不改变核心系统架构的情况下，获得更高的分辨率、更远的探测距离和更高的精度。

近红外摄像头拍摄的运行中的OS0-128激光雷达

事实上，自Ouster在2015年首次设计该方案以来，在5年左右的时间内，VCSEL和SPAD的性能已经提高了约1000%，而其它机械旋转式激光雷达所使用的模拟威廉希尔官方网站 几乎没有什么改进。

2020年初，Ouster推出了第二代激光雷达传感器，将垂直分辨率提高了一倍，达到了128线，同时精度还提高了一倍。此外，最大探测距离提高到了240米，并且，仍然能够提供市场上最低的价格。随着时间的推移，分辨率、探测范围和精度还会持续改善，同时成本将不断走低。在高性能激光雷达市场上，Ouster的数字激光雷达威廉希尔官方网站 将以极具竞争力的价格，提供令人难以置信的性能和可靠性。随着苹果数字激光雷达方案的商业化应用，Ouster期待将同样的优势和性能交付给全球各地的消费者。
责任编辑:pj