Il est bien connu que les smartphones modernes sont une merveille informatique, les performances des derniers appareils dépassant les spécifications de nombreux ordinateurs portables. Mais les superpuissances des smartphones ne s’arrêtent pas là. Les nombreux capteurs présents dans les appareils mobiles ajoutent à l’attrait des combinés, ce qui, pour les clients Apple, inclut le LiDAR dans les smartphones. Et cette technologie, grâce à ses capacités de télémétrie, de numérisation 3D et même de mesure du sang, ouvre la porte à des cas d’utilisation très intéressants.

Qu’est-ce qui rend LiDAR dans les smartphones si utile ?

Le géant de la technologie Apple a commencé à inclure des capteurs LiDAR dans ses appareils mobiles à partir de l’iPad Pro 2020, et aujourd’hui, tous ses smartphones haut de gamme en sont équipés. En fait, vous pourriez affirmer que la majorité des produits iPhone et iPad d’Apple ont des capacités LiDAR si vous incluez Face ID, qui possède également des fonctionnalités d’imagerie 3D. Mais il existe des différences essentielles entre le module LiDAR monté à l’arrière et l’ensemble Face ID orienté vers l’avant.

Le module Face ID projette un nuage de points à motifs de plus de 30 000 points infrarouges sur des surfaces situées à environ une longueur de bras (25 à 50 cm) de l’appareil. Si la surface cible était parfaitement plate, la forme de ce nuage de points serait inchangée, en comparant le motif généré optiquement émis par l’iPhone ou l’iPad avec l’image reçue par l’élément de caméra infrarouge dans l’assemblage matériel Face ID.

Toute variation de la surface reflétant ces points infrarouges vers la caméra déplacera les points soit plus près l’un de l’autre, soit plus éloignés l’un de l’autre. Et les déviations peuvent être utilisées pour déduire la forme et les caractéristiques physiques de l’objet – dans ce cas, le visage de l’utilisateur – en cours d’imagerie.

En revanche, pour en revenir aux différences entre Face ID et LiDAR, le capteur présent à l’arrière des produits Apple émet moins de points marqueurs infrarouges, constitué d’une grille régulière de 24 x 24 points. Cependant, chaque point est plus lumineux que les points projetés par Face ID, ce qui donne au LiDAR à l’arrière des combinés et des tablettes une plage de travail beaucoup plus grande jusqu’à 5 m.

Et non seulement le système peut déterminer les informations de forme à partir des distorsions de la grille observées lorsque les points infrarouges sont projetés sur la scène devant le capteur, mais il peut également capturer des informations de profondeur en fonction du temps de vol. La détection des impulsions laser émises par la puce LiDAR est affectée par le fait que les surfaces réfléchissantes sont plus proches ou plus éloignées de la source infrarouge de l’appareil.

Brevets tels que US-20200256669 (voir le PDF) montrent qu’Apple utilise un réseau clairsemé de diodes à avalanche à photon unique (SPAD) pour effectuer une sorte d’inventaire optique sur la localisation des émissions LiDAR de télémétrie infrarouge. Et la conception True Depth Face ID du fabricant d’iPhone comporte également des innovations qui permettent au matériel de percevoir la distance avec plus de précision, bien que sur différentes échelles de longueur.

Le LiDAR dans les smartphones profite à la photographie, aidant à faire la mise au point des images même dans des conditions de faible luminosité grâce à la télémétrie infrarouge. Et être capable de cartographier avec précision l’environnement physique d’un appareil donne aux développeurs la possibilité de mélanger les mondes réel et virtuel pour créer des expériences de réalité augmentée.

Il existe un nombre croissant d’applications iPhone et iPad qui utilisent les capacités LiDAR pour générer automatiquement des dessins CAO à partir d’images optiques recueillies à partir des appareils. Les outils logiciels commerciaux tels qu’AutoCAD d’Autodesk ont ​​depuis longtemps la capacité d’ingérer des données de nuage de points LiDAR, mais le fait de pouvoir tout faire (de la capture des mesures numériques au rendu du fichier final) sur votre smartphone ou votre tablette rationalise considérablement le processus.

Les smartphones comme appareils de bien-être

L’une des opportunités commerciales les plus curieuses ouvertes par l’intégration du LiDAR dans les smartphones est de pouvoir sonder optiquement des fluides tels que le sang ou le lait pour déterminer le degré de coagulation ou caractériser la teneur en graisse. En 2022, des chercheurs ont montré comment il était possible de tester une goutte de liquide à l’aide du smartphone LiDARet le travail met en évidence l’énorme potentiel des appareils mobiles pour soutenir le bien-être des utilisateurs.

Dans le cas de l’utilisation de smartphones pour mesurer les propriétés des liquides, l’équipe de l’Université de Washington utilise les propriétés cohérentes de la lumière laser pour collecter des données d’échantillon à distance. Les faisceaux brillants d’émission laser infrarouge du module LiDAR d’un iPhone sur des échantillons liquides produisent des motifs de chatoiement formés par des interférences optiques constructives et destructrices.

Et regarder comment ces motifs de chatoiement changent au fil du temps peut être utilisé pour démêler les propriétés fluidiques sans avoir à envoyer de gouttelettes au laboratoire pour analyse.