Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Computer ControlsComputer Controls
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Analiza budowy LIDARu w iPadzie 11

ghost666 30 Dec 2020 12:18 1827 5
  • Analiza budowy LIDARu w iPadzie 11
    Apple zainicjowa這 wy軼ig w wykorzystaniu skaner闚 LIDARowych. Apple wbudowa這 tego rodzaju sensor w swojego najnowszego iPada Pro 11. Sprawi這 to, 瞠 teraz ka盥y producent urz康ze mobilnych chce zainstalowa w swoim flagowcu taki element.

    Manewr Apple spowodowa natychmiastow reakcj ca貫j bran篡 elektronicznej. Dostawcy uk豉d闚 scalonych i czujnik闚 natychmiastowo przyst徙ili do rewaluacji swoich plan闚 rozwoju portfolio uk豉d闚; kilku z nich ju dokona這 diametralnej zmiany modeli biznesowych zwi您anych z tym segmentem rynku.

    Ale czym dok豉dnie jest zainstalowany w tablecie Apple „skaner LIDAR”? Firma sensor ten okre郵a terminem „sensora g喚bi”. Innymi s這wy, jest to sensor dokonuj帷y pomiaru obiekt闚 w trzech wymiarach. Jak wyja郾ia Pierre Cambou, g堯wny analityk w dziale fotoniki i wy鈍ietlaczy w Yole D憝eloppement, „LIDAR w tabletach i smartfonach to og鏊nie tylko podkategoria uk豉d闚 do detekcji 3D". Wielu projektant闚 system闚 - niezale積ie od tego, czy projektuje samochody, smartfony czy tablety – poszukuje sposob闚 uzyskiwania informacji o g喚bi 3D, kt鏎 mo積a dodawa do informacji dotycz帷ych pikseli i kolor闚 rejestrowanych przez dwuwymiarowe czujniki obrazu. LIDARy s stosowane w przemy郵e motoryzacyjnym do wykrywania i mapowania odleg這軼i od obiekt闚 wok馧 samochod闚, zw豉szcza tych autonomicznych.

    Nowo wprowadzony na rynek iPad w wersji Pro 11 firmy Apple u篡wa skanera LIDARowego, aby zaoferowa bardziej profesjonaln rzeczywisto嗆 rozszerzon. Jest on przeznaczony do wsp馧pracy z zestawem programistycznym Apple ARkit3.5. To, co sprawia, 瞠 implementacja skanera LIDARowego jest znacz帷ym krokiem – i dlaczego inni dostawcy urz康ze mobilnych p鎩d w te 郵ady – to szczeg鏊na technologia stosowana wewn徠rz modu逝 wykorzystywanego w iPadzie do pomiaru g喚bi obrazu.

    R騜ne opcje skanowania 3D

    Istnieje kilka opcji dost瘼nych dla projektant闚 urz康ze noszonych, je郵i chodzi o pomiar w 鈔odowisku 3D. Obejmuj one widzenie stereo (kamery stereoskopowe), wykorzystanie o鈍ietlenia strukturalnego oraz sensory z pomiarem czasu przelotu (ToF), kt鏎e to maj dwa warianty: po鈔edni pomiar czasu przelotu (iToF) i pomiar bezpo鈔edni (dToF). Sensory iToF mierz przesuni璚ie fazowe sygna堯w, podczas gdy sensory dToF bezpo鈔ednio mierz czas lotu impulsu 鈍iat豉.

    Apple ju wcze郾iej korzysta這 z sensor闚 g喚bi – w iPhone X do realizacji funkcji Face ID (detekcja i rozpoznawanie twarzy u篡tkownika) wykorzystano sensor g喚bi korzystaj帷y z kamery i 鈍iat豉 strukturyzowanego. W module tym szacowanie g喚bi polega這 na analizie obraz闚 w podczerwieni – wbudowany w telefon projektor wy鈍ietla oko這 30 tysi璚y kropek (w podczerwieni) na elementach przed sob. Kropki te s niewidoczne dla ludzi, ale doskonale widoczne dla podczerwonej kamery wbudowanej w smartfona. Dzi瘯i strukturyzowanemu o鈍ietleniu kamera odczytuje deformacje p豉szczyzny, na kt鏎ej odbijany jest wz鏎 na r騜nych g喚boko軼iach.

    Teraz, wraz z wprowadzeniem iPada Pro 11, obrazowanie 3D sta這 si bogatsze i bardziej szczeg馧owe, dzi瘯i zastosowaniu czujnika z bezpo鈔ednim pomiarem czasu lotu. Do tej pory najnowszy iPad Pro jest jedynym produktem konsumenckim wykorzystuj帷ym technologi dToF. Wielu producent闚 smartfon闚 u篡wa ju sensor闚 iToF m.in. do robienia lepszych zdj耩 (ToF pozwala na na przyk豉d rozmywanie t豉 na zdj璚iach w celu uzyskania efektu bokeh), ale nie dToF.

    Wykorzystanie 鈍iat豉 strukturalnego zapewnia wysok dok豉dno嗆 pomiaru g喚bi, ale wymaga z這穎nej obr鏏ki uzyskiwanych obraz闚, z uwagi na konieczno嗆 analizy z這穎nego wzoru. Z kolei systemy dTOF zapewniaj prosty i niewymagaj帷y przetwarzania sygna na temat g喚bi obrazu. Wad jednak jest to, 瞠 sam sensor jest bardzo z這穎ny. Musi posiada on bardzo czu陰 matryc fotodetektor闚 – zbudowane s one na og馧 ze zdolnych do wykrywania pojedynczych foton闚 diod lawinowych – o dosy du篡m rozmiarze. W ten spos鏏 system mo瞠 dzia豉 szybko, przy niewielkiej ilo軼i foton闚 mierzy g喚bi du瞠go obszaru. Dlatego te do tej pory znacznie cz窷ciej w鈔鏚 metod obrazowania 3D stosowano metod iTOF. Zapewnia ona wysok dok豉dno嗆 g喚boko軼i, proste przetwarzanie sygna堯w i wysok rozdzielczo嗆 przestrzenn za pomoc ma造ch fotodetektor闚, kt鏎e s szeroko stosowane w czujnikach obrazu 2D.

    Niemniej jednak do analizy 鈔odowiska 3D Apple wybra drog mniej ucz瘰zczan. Firma wcze郾iej wybra豉 鈍iat這 strukturalne do identyfikacji twarzy, a teraz u篡wa sensora dToF w aplikacjach rzeczywisto軼i rozszerzonej.

    Oto pytania, kt鏎e obecnie zadaje sobie ka盥y w 鈍iecie czujnik闚 3D: Czym realnie jest dToF? Jakie s elementy sk豉dowe wykorzystanego przez Apple modu逝 i kto zbudowa go dla tego potentata smartfonowego 鈍iata? Na cz窷 z tych pyta mo瞠my odpowiedzie dzi瘯i analizie przeprowadzonej przez System Plus Consulting (oddzia Yole D憝eloppement). Specjali軼i z tej firmy przyjrzeli si dok豉dnie modu這wi z nowego iPada. W dalszej cz窷ci artyku逝 znale潭 mo積a ich wnioski.

    W wywiadzie dla EE Times Sylvain Hallereau, starszy analityk ds. technologii i koszt闚 w System Plus, wyja郾i, 瞠 skaner LIDAR iPada Pro 11 sk豉da si z emitera 鈍iat豉 – lasera o emisji powierzchniowej z pionow wn瘯 rezonansow od firmy Lumentum i unikatowego detektora 鈍iat豉 – matrycy CMOS, zdolnej do bezpo鈔edniego pomiaru czasu przelotu sygna堯w laserowych. Za projekt matrycy odpowiada豉 firma Sony. Ca造 system pracuje w zakresie bliskiej podczerwieni (NIR).

    Analiza budowy LIDARu w iPadzie 11


    Matryca SPIR NIR CMOS firmy Sony

    Przekr鎩 matrycy CMOS od Sony jest nie lada gratk dla ekspert闚 郵edz帷ych rozw鎩 fotoniki. Dotyczy to r闚nie Cambou z Yole, kt鏎a na niedawnym wpisie na swym blogu napisa豉, 瞠 „to, co wygl康a這 nieco podobnie do starego projektu systemu po鈔edniego pomiaru czasu przelotu (iToF) z 10-mikronowymi pikselami okaza這 si pierwszym konsumenckim sensorem obrazu CMOS z po陰czonymi w pikselach fotodiodami lawinowymi do detekcji pojedynczych foton闚(SPAD)”.

    Integracja element闚 w pojedynczych pikselach jest istotnym wyznacznikiem nowego sensora. Sony po raz pierwszy zintegrowa這 czujnik obrazu NIR CMOS z diodami SPAD, stosuj帷 metod uk豉dania 3D czujnik闚 ToF w urz康zeniu p馧przewodnikowym. Po陰czenie element闚 w pikselach umo磧iwi這 umieszczenie matrycy CMOS wraz z uk豉dami logicznymi w jednym miejscu. Dzi瘯i zintegrowanej matrycy logicznej czujnik obrazu mo瞠 wykonywa proste obliczenia odleg這軼i mi璠zy iPadem a obiektami, jak wskazuje Hallereau. Sony wkroczy這 wi璚 do segmentu dToF, opracowuj帷 now generacj matrycy SPAD NOS CMOS z matryc z pikselami o wielko軼i 10 µm i rozdzielczo軼i 30 kilopikseli.

    To jednak nie tylko technologiczny wyczyn dla Sony. Rewolucja dotyczy r闚nie transformacji biznesowej sp馧ki. Japo雟ki modu z matryc CMOS tradycyjnie odpowiedzialny by bardziej za obrazowania, a nie wykrywanie odleg這軼i. Jednak瞠, jak m闚i Cambou: „Rok temu Sony zmieni這 nazw dzia逝 p馧przewodnikowego na >>Imaging & Sensing<< (obrazowanie i pomiary – przyp. red.). Nast瘼nie wykona這 dwa osobne ruchy. Pierwszym by這 dostarczenie czujnik闚 iToF do smartfon闚 Huawei i Samsunga, generuj帷 w 2019 roku zam闚ienia o warto軼i rz璠u 300 milion闚 dolar闚. Drugim by豉 wygrana ich projektu czujnik闚 dToF dla iPad闚 Apple”.

    Cambou podejrzewa, 瞠 czujniki dToF mog ostatecznie trafi tak瞠 do iPhone'闚. „Przychody Sony z pomiar闚 prawdopodobnie przekrocz 1 miliard dolar闚 w 2020 roku z dzia豉lno軼i, kt鏎ej ca趾owita warto嗆 przekroczy poziom 10 miliard闚 dolar闚. To udane przej軼ie od obrazowania do detekcji odegra這 kluczow rol w zapewnieniu ci庵貫j si造 Sony na rynku p馧przewodnik闚. B璠zie to podstawa pomy郵nej przysz這軼i tego dzia逝 sp馧ki”.

    VCSEL firmy Lumentum

    Opr鏂z sensora firmy Sony, LIDAR jest wyposa穎ny w laser VCSEL firmy Lumentum. Laser ten zosta zaprojektowany z wieloma elektrodami pod陰czonymi osobno do uk豉du emitera. Taha Ayari, analityk technologii i koszt闚 w System Plus, skoncentrowa si na nowym procesie technologicznym wykorzystanym przy produkcji tego elementu – kontaktem mesa. Zosta on dodany przez Lumentum do tych VCSEL. Laser VCSEL emituje 鈍iat這 z ca貫j powierzchni elementu. Precyzyjne dostrajanie tego rodzaju emisji wymaga zarz康zania energi i zastosowania r騜nych element闚 steruj帷ych w macierzy emiter闚. Ayari uwa瘸, 瞠 Lumentum doda ten element uk豉du, by usprawni testowanie gotowych p造tek z laserami.

    Aby wygenerowa impuls i sterowa moc i kszta速em wi您ki z lasera VCSEL, modu wykorzystuje scalony sterownik firmy Texas Instruments. Uk豉d ten zintegrowany jest w systemie w kompaktowej obudowie WLCSP.

    Finalnym elementem emitera jest dyfrakcyjny element optyczny (DOE) dostarczany przez firm Himax, kt鏎y umieszcza si na szczycie VCSEL, aby wygenerowa wz鏎 punktowy, jak wskazuj analitycy.

    Poni瞠j zaprezentowano kilka slajd闚 utworzonych przez System Plus, kt鏎e pokazuj to, co ujawni豉 ich analiza.

    Analiza budowy LIDARu w iPadzie 11

    Analiza budowy LIDARu w iPadzie 11


    LIDAR w najnowszym tablecie Apple

    Analiza budowy LIDARu w iPadzie 11
    Przekr鎩 modu逝 LIDARowego.

    Analiza budowy LIDARu w iPadzie 11
    Wn皻rze modu逝 LIDARa.

    Analiza budowy LIDARu w iPadzie 11
    Przekr鎩 przez sensor obrazu od Sony. Widoczne s diody znajduj帷e si pod mikrosoczewkami oraz warstwa uk豉d闚 logicznych poni瞠j.

    Analiza budowy LIDARu w iPadzie 11
    Sensor obrazu (wraz z wymiarami).

    Analiza budowy LIDARu w iPadzie 11
    Struktura VCSEL. Widoczne s elektrody na jego powierzchni wraz z punktami, kt鏎e przygotowane s pod, jak si wydaje, sondy pomiarowe, wykorzystywane na etapie produkcji.

    Analiza budowy LIDARu w iPadzie 11
    Przekr鎩 przez scalony sterownik lasera VCSEL od Texas Instrumens.

    Analiza budowy LIDARu w iPadzie 11
    Dyfrakcyjny element optyczny, umieszczany na powierzchni lasera VCSEL.


    毒鏚這: https://www.eetimes.com/breaking-down-ipad-pro-11s-lidar-scanner/

    Cool! Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    ghost666
    Translator, editor
    Offline 
    Fizyk z wykszta販enia. Po zrobieniu doktoratu i dw鏂h latach pracy na uczelni, przeszed do sektora prywatnego, gdzie zajmuje si projektowaniem urz康ze elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku cz這nek zespo逝 redakcyjnego.
    ghost666 wrote 10189 posts with rating 8481, helped 157 times. Live in city Warszawa. Been with us since 2003 year.
  • Computer ControlsComputer Controls
  • #2
    bolek
    Stage lighting specialist
    Grubo. Rozwin窸o si lepiej jak dla wojska
  • Computer ControlsComputer Controls
  • #3
    ghost666
    Translator, editor
    bolek wrote:
    Grubo. Rozwin窸o si lepiej jak dla wojska


    My郵, 瞠 dla wojska jest lepiej, po prostu nikt nie pozwala ich urz康ze ci望 i analizowa cywilom :D
  • #4
    Jogesh
    Level 28  
    Fascynuj帷a technologia. Zastanawia mnie tylko to, 瞠 jestem szcz窷liwy i bez tego... wola豚ym mie pralk kt鏎a nigdy si nie psuje, lod闚k kt鏎a nigdy si nie psuje aby nie musie si zajmowa rzeczami codziennego u篡tku, a nie super-dok豉dny skaner odleg這軼i w tablecie. No c騜, mo瞠 nie rozumiem, 瞠 taki gad瞠t podnosi warto嗆 u篡tkownika, kt鏎y mo瞠 przy tym osobi軼ie nie stanowi wystarczaj帷ej warto軼i w swoich czy koleg闚 oczach.
    Oczywi軼ie czepiam si tylko zastosowania tej technologi w takim urz康zeniu i dlatego, 瞠 mam taki humor...
  • #5
    ghost666
    Translator, editor
    Jogesh wrote:
    Fascynuj帷a technologia. Zastanawia mnie tylko to, 瞠 jestem szcz窷liwy i bez tego... wola豚ym mie pralk kt鏎a nigdy si nie psuje, lod闚k kt鏎a nigdy si nie psuje aby nie musie si zajmowa rzeczami codziennego u篡tku, a nie super-dok豉dny skaner odleg這軼i w tablecie. No c騜, mo瞠 nie rozumiem, 瞠 taki gad瞠t podnosi warto嗆 u篡tkownika, kt鏎y mo瞠 przy tym osobi軼ie nie stanowi wystarczaj帷ej warto軼i w swoich czy koleg闚 oczach.
    Oczywi軼ie czepiam si tylko zastosowania tej technologi w takim urz康zeniu i dlatego, 瞠 mam taki humor...


    Ludzie kiedy nie mieli lod闚ek i te byli szcz窷liwi.
  • #6
    pokmijn
    Level 9  
    Mia貫m teraz okazj kupi nowego Iphone z Pro i bez Pro... i wiecie co, wybra貫m bez PRO. Jakbym ja si zajmowa wystrojem wn皻rz i mia ogarni皻e AR w ma造m palcu, mo瞠. A tak, po co mi to. Nie zmienia to faktu, 瞠 sam temat jest arcyciekawy i warty rozwa瞠nia w przysz這軼i, jak b璠 sobi toalet sam projektowa w AR... na ten moment nie widz w moim 篡ciu zastosowania.