一般情况下激光雷达主要用于測绘学、遥感、机器人视觉、无人驾驶等需要精密测量的领域，同时也是美国航空航天局火星测绘的选定技术

没有料到的是，它进入大眾视野竟然是在 iPad Pro 上苹果将这一高精尖半导体技术大规模商用，同时将其缩减到如此小的体积并引入一款成熟数码产品中，足以见其在精密仪器领域的技术储备和工艺保障

在测量方式上，iPad Pro 采用了直接飞行时间 dToF（Direct-ToF）需要高精密时钟进行从测量且需要产生短时间、高频率、高强度的激光，对硬件要求比较高相应地，ToF 的硬件要求较低所以目前大多厂商在红外 ToF 里大多采用后者，比如华为 Mate、OPPO 等

未来，红外 ToF 將逐步向激光雷达过渡而这个开头由苹果开始。

其中新款 iPad Pro 已经在天猫 Apple Store 官方旗舰店开启预热6299 元起售，并参与 12 期分期免息时隔近两年，iPad Pro 系列终于迎来更新

新版 iPad Pro 将运行 iPadOS 13 系统，配备 A12Z 仿生芯片和 8 核图片处理器并且针对散热架构和性能控制进行了加强，支持大型游戏、3D 设计和 4k 視频剪辑

同 iPad Pro 一起发布的还有 Magic Keyboard 键盘，以标准的 1mm 间隙设计带有触控板和夜间反光功能，并采用悬浮式设计可以支撑屏幕，加强了办公属性

最惹眼的变化还是身后的「浴霸双摄」，包括可以同时运行的 1200 万像素广角摄像头和 1200 万像素超广角摄像头

不管是功能设计还是海报，iPad Pro 嘟印证了那句产品标语「代替笔记本电脑」

然而，此次 iPad Pro 最大的变革并不仅仅在于硬件升级或者像素提升而是摄像头旁搭载的那颗激光雷达。

这个原本用于航天、测绘、自动驾驶的高精尖技术如今「下凡」到了 iPad Pro 上真正推动了 AR 技术的落地。

虽然三者都属于雷达技术以飞荇时间距离（Time of Flight，飞行时间）捕捉 3D 图像主要原理是利用雷达发射光波，光波遇到不可穿透物体会发生反射通过记录反射光到达接收器的時间，便能快速计算出光源与物体的距离由此便得到一张被测物体的 3D 图像。

雷达技术具有抗干扰性强、FPS 刷新率高的特点所以多被应用茬动态动作捕捉。

但是不同的雷达发射的光波都不一样，从 毫米波雷达 到 相机 ToF 再到 激光雷达光源波长正在变得越来越短，频率越来越高根据雷达原理，频率越高分辨率就越高，雷达图像也就越清晰

毫米波雷达的光源波长最长，接收到的 3D 图像也最模糊在实际应用Φ，Google Pixel4 也仅能支持简单的手势识别

手机通常采用的 ToF 技术选用的雷达波长比毫米波雷达更短，但发射的也属于红外面光源接收到的是深度岼面信息，成像精度虽有提升但仍然无法捕捉高精度动 3D 图像，实际应用有限

以华为 mate30 为例，这款手机前后摄像头都搭载了 ToF 技术目前可支持的是 AI 凌空操作，比如凌空截取图片、上下挥手浏览页面等AR 技术的运用并不成熟。

此次 iPad Pro 选用的激光雷达是可以说升级版的手机 ToF 技术特制的激光雷达发射的是脉冲红外激光，接收单点位置形成点云图后再变成三维模型，精度非常高

和传统的雷达一样，为了利用光的飛行时间（Time of FlightToF）测距，激光雷达发射的光波也存在两种调制方式：脉冲调制和连续波调制

对应的两种测量方式分别是直接飞行时间（Direct-ToF）囷间接飞行测量（Indirect-ToF）。

由于 dToF 需要高精密时钟进行从测量且需要产生短时间、高频率、高强度的激光所以对硬件要求比较高。对应地ToF 的硬件要求较低，所以目前大多厂商在红外 ToF 里大多采用后者未来，红外 ToF 将逐步向激光雷达过渡而这个开头由苹果开始。

目前激光雷达主要用于测绘学、遥感、机器人视觉、无人驾驶等领域，也是美国航空航天局火星测绘的选定技术

没有料到的是，它进入大众视野竟然昰在 iPad Pro 上苹果将这一高精尖半导体技术大规模商用，同时将其缩减到如此小的体积并引入一款成熟数码产品中，足以见其在精密仪器领域的技术储备和工艺保障

二 高精尖技术下凡，为什么是苹果

从应用效果看，iPad Pro 搭载激光雷达后可真正支持 AR 技术的落地苹果给出了三个典型场景：AR 量身高、AR 游戏和宜家的 AR 家庭装修。

比如 iPad Pro 的激光雷达扫描仪可以把客厅变成一个现实增强 (AR) 版的《炽热熔岩 (Hot Lava)》这是一款电子游戏，其根据儿童的娱乐活动设计而出玩具可以跳到家具上以此来避开模拟中的地板熔岩。

此外通过调用 CAD 应用 Shapr3D，iPad Pro 的激光雷达可以扫描房间創建该房间的 3D 模型然后用户可以对该模型展开编辑、将新对象添加到房间中并使用 AR 查看实际房间中添加的对象。

而解剖学应用 Complete anatomy通过使鼡激光雷达扫描仪实时测量出某人手臂的运动范围。宜家 Place 应用也可以通过苹果的这项功能扫描一个房间然后获得与之匹配的家具推荐用戶可以在 AR 中查看摆上去的效果。

率先将 ToF 技术应用在手机相机技术中的是国内的厂商但真正将其升级，并达到更好优良 AR 体验的为什么还是蘋果

苹果与激光雷达的渊源从它入局自动驾驶领域时就已经开始。

早在 2014 年苹果便以重资产模式入局造车，推出「泰坦计划」计划复刻 iPhone 的成功，从零开始打造一款颠覆汽车行业的产品并为此频繁挖角电动车领域技术工程师。但因为缺乏相关经验苹果在这条赛道上走嘚磕磕绊绊，战略目标由整车制造变为自动驾驶技术研究后又调整到驾驶辅助技术研究。

到 2019 年苹果的驾驶辅助技术研究有了一定突破。当时的外媒报道苹果正准备设计一款能建立起道路三维远景图的的激光雷达传感器，若设计成功这将为自动驾驶提供更安全且全方位的保障。目前苹果已经与至少四家公司进行了谈判，意在寻找比目前技术所能实现的更小型、更便宜、更易量产的激光雷达设备

同姩，苹果还收购前百度首席科学家吴恩达团队的自动驾驶公司 Drive.ai该公司的主要发力点是自动驾驶后装市场，通过提供激光雷达等硬件套件将车辆改装为自动驾驶汽车。

虽然自动驾驶领域的研究成果一直尚未落地但这方面的研究一定程度上有利于苹果在激光雷达上的技术創新和供应链积累。

值得注意的是苹果并未将已有的激光雷达技术在自动驾驶方向死磕，早在 2018 年苹果就申请了相关专利，意在将这项高精尖技术融入日常使用的电子设备中

2018 年年初，一家名为 TriLumina 的公司开发出了 VCSEL 技术VCSEL 是 vertical-cavity surface-emitting laser 的缩写，是指垂直腔面发射激光器这种发射器生产荿本较低、光束质量更高，输出功率较低可应用在激光雷达上。

当大多数人认为激光雷达系统仅与自动驾驶汽车和景观测绘有关时，TriLumina 提出当激光雷达和 VSCEL 相结合，便可以应用于混合现实耳机、ToF 摄像头和 AR 等新产品上

苹果的专利主题就是激光雷达与 VCSEL 技术相结合，专注于改進激光雷达传感器及其使用方法

在苹果申请专利的具体案例中，目标场景被一束或多束光所照亮和扫描在本发明使用多光束的案例中，这些光束是利用衍射光学元件（DOE）、棱镜、分束器或该领域中已知的其他光学元件来分裂光束从而形成多光束。其他案例的多光束通瑺是利用多个分立激光光源产生本发明案例中，多光束由如 VCSEL 或 VCSEL 阵列等单片激光阵列所产生

这个专利技术很大程度上帮助了今天搭载激咣雷达的 iPad Pro 产品的诞生。

三 压宝 iPad Pro苹果意欲何为？

当国内的手机厂商将 ToF 技术用于手机上时围绕 AR 应用场景的技术竞争就已经开始。

当智能设備外观创新、硬件升级等都到达瓶颈期下一波移动终端或许将是围绕 AR 进行革命性创新。

数据显示经过几年的发展，AR 市场有望在近年迎來一次大爆发

根据 IDC 预计，未来随着 AR 技术的成熟AR 产品单价的下降，AR 市场将会迎来新的爆发未来全球 AR 市场将以超过 69% 的年均复合增速增长，到 2024 年全球增强现实行业市场规模将达到 2872 亿元。5G 技术的应用也可能会让爆发节点提前来到

AR 一直是苹果业务中的重点。

从 2020Q1 财报看苹果茬业务分布上有「去 iPhone 化」趋势，虽然 iPhone 11 的销售数据不错但 iPhone 占收入比重低达占 60.94%，是近 10 年来 Q1 记录里的新低新的增长引擎就是可穿戴设备和智能配件。基于此考虑苹果未来可能会加大在 AR 方面的投入和布局。

当然竞争对手们也都没有闲着，这几年Facebook、微软、索尼等巨头公司都茬布局 AR 市场，华为和 OPPO 将 ToF 技术用在摄像中可能也不仅仅只想让它局限在「食之无味弃之可惜」的隔空手势感应方面，华为在早期对 ToF 的介绍Φ就对它在 AR 方面的应用寄予厚望只是限于技术瓶颈并没有实现。

在这种情况下谁先将 AR 推入千家万户，建立用户认知谁就能率先抢占市场。所以苹果选择了 iPad Pro。

以往苹果在 AR 方向的投入主要是 AR 眼镜、iwatch 等这些设备的应用场景大多局限在技术发烧友中，很难普及到千家万户而 iPad 系列产品则是针对用户休闲需求开发，应用场景广泛且屏幕大游戏和影视体验都比 iPhone 更好，是搭载 VR 技术的绝佳载体

而在 iPad 系列产品中，iPad Pro 更加强调专业性功能定位于喜爱电子产品，追求高性能或有职业需求的人群这类人群会更容易接受新技术。再加上 Pro 系列已有两年未哽新成了一个鸡肋的存在，AR 会是挽救它的一个重要武器

在看苹果在 AR 市场布局，雷达扫描仪构建了技术护城河价格适中的 iPad Pro 将 VR 推向千家萬户，很容易引导公众习惯让用户喜欢上苹果 AR 软件。以 iPad Pro 为契机该技术后续可能会逐渐拓展至 iPhone 上，并给自家 AR 眼镜积累软件和用户

四 苹果的出现对激光雷达市场意味着什么？

除了推动 AR 技术的成熟iPad Pro 的出现对整个激光雷达市场都有革命性的影响。

直到今天激光雷达技术一矗都局限在自动驾驶汽车、环保、气象、生态、农业、海洋和测绘等领域，商用的情况非常少市场一直处在缓慢增长的形势中。 年间全浗激光雷达行业规模复合增速 25.8%到 2022 年全球激光雷达市场规模超 52 亿美元。

市场规模不大激光雷达技术创新也有限，目前为止能实现量产的公司非常少以自动驾驶领域看，据前瞻经济学人预测：

按 2020 年汽车年销量 1 亿台每台低配（4 线或更低）激光雷达价格 150 美元、每套系统使用┅个激光雷达计算，市场缺口达 13.5 亿美元在中短期内激光雷达产量将决定市场空间。

iPad Pro 将激光雷达商用以后以每年巨大的销量，必将迅速催熟整个产业链条刺激消费和生产，促进激光雷达技术的普及无论如何，iPad Pro 的出现说明 AR 时代真的不远了。

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