Mikä on LiDAR? Kuinka päivittäisissä laitteissa käytetään erikoislasereita

• LiDAR, joka tunnetaan myös nimellä Light Detection and Ranging, käyttää lasereita 3D-objektien etäisyyden, muodon ja suunnan mittaamiseen.  
• LiDAR on tulossa yhä yleisempään, ja se näkyy laitteissa, kuten iPhone 12 Prossa, robottiimurissa ja itseajavien autojen prototyypeissä.
• Nämä laitteet skannaavat LiDAR-lasereilla ympäröivää ympäristöä ja saavat tarkemman kuvan alueen muotoutumisesta ja lähellä olevista kohteista.

Moderni elektroniikka on täynnä kameroita, Bluetoothia

ja muita vähemmän yleisiä antureita. LiDAR on yksi tällainen anturi, joka on löytänyt tiensä Applen iPhone 12 :een sekä moniin robottiimuriin ja useimpiin itseajaviin autoihin.

LiDAR on lyhenne sanoista Light Detection and Ranging ja on kuin RADAR, mutta se korvaa laservalon radioaaltojen sijaan. Ja se on yhä tärkeämpi anturi kulutuselektroniikassa. 

Mikä LiDAR on ja miten se toimii

Saatat olla tietoinen siitä, että RADAR (Radio Detection and Ranging) lähettää radioaaltoja ja mittaa aikaa, joka kuluu paluusignaalin saamiseen, mikä antaa tietoa siitä, kuinka kaukana esineet ovat.

LiDAR toimii paljolti samalla tavalla, sillä se mittaa lasersäteen "lentoaikaa" (ToF) saadakseen tietoa kohteista, joista laser pomppii pois. 

LiDARilla on kuitenkin suuri etu RADARiin verrattuna. Koska valolla on paljon lyhyempi aallonpituus kuin radioaalloilla, se on tarkempi ja voi maalata yksityiskohtaisemman kuvan kohteesta. Tämä tarkoittaa, että LiDAR ei vain mittaa etäisyyttä johonkin; se voi myös päätellä paljon tietoa kohteen muodosta.

Ei siinä kaikki; toistuvilla pingillä on mahdollista määrittää paitsi sen liikkeen suunta ja nopeus, myös sen suunta. Esimerkiksi laite, jossa on LiDAR, voi oppia tietoja siitä, kuinka lähellä olevat kohteet kääntyvät ja ovatko ne LiDAR-laitetta kohti tai poispäin siitä.

LiDAR ei ole ensimmäinen Time of Flight -anturi, joka on löytänyt tiensä kulutuselektroniikkaan. Samsungilla on infrapuna-ToF-antureita älypuhelimissa, kuten esimerkiksi Galaxy S20+:ssa ja Galaxy S20 Ultrassa, mutta ne eivät ole lasereita, vaan infrapunasäteitä. Galaxy-puhelimissa on myös Quick Measure -sovellus, joka arvioi puhelimen edessä olevan kohteen koon ja tilavuuden ToF:n avulla.

Mutta aidot LiDAR-anturit, kuten iPhone 12 Prossa, lähettävät ruudukkomaisen laserkuvion yhden säteen sijaan, mikä tekee LiDARista tarkemman ja nopeamman ympäristökuvan luomisessa.

LiDAR:ia voidaan käyttää virtuaalisen mallin luomiseen huoneestasi.

Omena

Kuinka LiDAR:ia käytetään kulutuselektroniikassa

Historiallisesti LiDAR on tieteellinen instrumentti, jota on käytetty sovelluksissa, kuten lentokoneissa ja droneissa, maan pinnan kartoittamiseen. Viime aikoina LiDAR-anturien hinta on laskenut ja LiDAR löytää tiensä yhä enemmän kuluttajakeskeisiin laitteisiin.

Vaikka yleinen sovellus – yksityiskohtaisen kuvan kehittäminen paikallisesta ympäristöstä – on suunnilleen sama, eri laitteet käyttävät LiDARia eri tavalla. Tässä ovat tärkeimmät nykyään käytössä olevat sovellukset:

• Älypuhelimet. LiDARin pääasiallinen käyttö älypuhelimissa, kuten iPhone 12 Pro, on laskennallinen valokuvaus – erityisesti LiDARin syvyystunnistusominaisuuksien avulla valokuvatilojen, kuten yömuotokuvien, parantamiseen. Mutta LiDARilla on paljon potentiaalia lisätylle todellisuudelle (AR), jossa tietokoneella luodut visuaalit upotetaan todelliseen ympäristöön (puhelimen kameran läpi katsottuna) puhelimen näytöllä.
• Robotit. Robottiimurit käyttävät yhä enemmän LiDAR :ia navigointiin ja esteiden välttämiseen. Esimerkiksi Wyzen ja Roborockin kaltaisten tuotemerkkien pölynimurit voivat tunnistaa kohtaamiaan esteitä (kuten erottaa kengän lasten leluista) ja navigoida niiden ympärillä paremmin.
• Autot. Vaikka Tesla ei tällä hetkellä sisällä LiDAR-antureita missään itseajavissa autoissaan, monet muut itseajavat autot prototyypit luottavat osittain LiDARiin kartoittamaan maaston, teitä, autoja ja ihmisiä ajoneuvon ympärillä.