LiDAR

Begriff und Einleitung

Begriff:

1. Deutsch: LiDAR, Lidar, Laserscanning
2. Englisch: LiDAR, lidar, laser scanning

Einleitung:

LiDAR (Light Detection and Ranging) ist eine Technologie zur Entfernungsmessung und Kartierung von Objekten und Umgebungen mithilfe von Lichtimpulsen. In Smartphones ermöglicht LiDAR präzise Tiefenmessungen, verbesserte Augmented Reality (AR) Erlebnisse und fortschrittliche Kamerafunktionen. Obwohl noch nicht weit verbreitet, gewinnt die Technologie in deutschen und europäischen Smartphone-Modellen zunehmend an Bedeutung.

Historischer Hintergrund

LiDAR wurde ursprünglich in den 1960er Jahren für die Vermessung und Kartierung aus der Luft entwickelt. In den letzten Jahrzehnten fand die Technologie Anwendung in selbstfahrenden Fahrzeugen, Robotik und schließlich in mobilen Geräten. 2020 führte Apple als einer der ersten Hersteller LiDAR-Scanner in seinen Premium-iPhones und iPads ein, was den Weg für breite Anwendung in Smartphones ebnete.

Technische Details und Funktionsweise

In Smartphones sendet der LiDAR-Sensor unsichtbare Laserstrahlen aus, die von Objekten in der Umgebung reflektiert werden. Durch Messung der Reflexionszeit kann die Entfernung präzise bestimmt werden. Durch Abtasten der gesamten Umgebung erstellt der Sensor so eine detaillierte 3D-Tiefenkarte.

Der LiDAR-Sensor arbeitet in Verbindung mit anderen Komponenten wie Kameras, Beschleunigungssensoren und Softwarealgorithmen. Die gewonnenen Tiefendaten verbessern Fokussierung und Bokeh-Effekte bei Fotos, ermöglichen präzise AR-Überlagerungen und unterstützen Anwendungen wie Indoor-Navigation oder Raumvermessung.

Anwendungsbeispiele in Smartphones

Aktuelle Premium-Modelle wie das iPhone 12 Pro nutzen LiDAR für folgende Funktionen:

1. Porträtmodus bei Nacht oder schwachem Licht
2. Schnellerer Autofokus
3. Präzisere Platzierung von AR-Objekten, z. B. In Spiele-Apps wie „Pokémon GO„
4. Exakte Messung von Personen und Objekten für Anwendungen wie Online-Shopping oder Innenarchitektur

Auch Modelle anderer Hersteller wie das Samsung Galaxy S20+ implementieren ähnliche Tiefensensoren für verbesserte Foto- und AR-Funktionen, allerdings bisher ohne dedizierte LiDAR-Hardware.

Vorteile und Herausforderungen für Smartphone-Nutzer

Vorteile:

1. Deutlich verbesserte Fotoqualität, insbesondere bei schwierigen Lichtverhältnissen
2. Realistischere und präzisere AR-Anwendungen für Spiele, Navigation und Produktvisualisierung
3. Neue Möglichkeiten zur Raumvermessung und 3D-Modellierung mit dem Smartphone

Herausforderungen:

1. Erhöhte Gerätekosten durch zusätzliche Hardware
2. Höherer Stromverbrauch, der sich auf die Akkulaufzeit auswirken kann
3. Begrenzte Unterstützung durch Apps und Software, da die Technologie noch nicht weit verbreitet ist

Vergleich mit ähnlichen Technologien

Andere Tiefenmessverfahren in Smartphones umfassen:

1. Time-of-Flight (ToF) Sensoren: Funktionieren ähnlich wie LiDAR, haben aber oft eine geringere Reichweite und Präzision. Werden in vielen Android-Geräten verbaut.
2. Structured Light: Projiziert ein bekanntes Muster auf die Umgebung und berechnet aus Verzerrungen die Tiefeninformation. Kommt z. B. In Gesichtserkennungssystemen zum Einsatz.
3. Stereoskopische Kameras: Nutzen den Unterschied zwischen zwei Kameraansichten, um Tiefe zu berechnen - ähnlich wie das menschliche Sehen. Erfordern mehr Rechenleistung und Kalibrierung.

Im Vergleich bietet LiDAR oft die höchste Genauigkeit und Reichweite, ist aber auch am kostspieligsten zu implementieren.

Sicherheit und Datenschutz

Da LiDAR-Sensoren detaillierte Umgebungsdaten erfassen, bestehen potenzielle Bedenken hinsichtlich Privatsphäre und Datenmissbrauch. Hersteller betonen jedoch, dass die Sensoren keine identifizierbaren Bilddaten erfassen und die Verarbeitung primär auf dem Gerät stattfindet.

Die genauen Regelungen für die Verwendung von LiDAR in Smartphones unterliegen den allgemeinen Datenschutzbestimmungen wie der europäischen DSGVO und dem deutschen BDSG. Anbieter müssen Nutzer klar über die Datenerfassung informieren und ihre Zustimmung einholen.

Rechtliche und gesellschaftliche Aspekte

Neben Datenschutzfragen gibt es auch Überlegungen zur sicheren Nutzung von LiDAR-Sensoren, etwa in Bezug auf Augensicherheit. Smartphone-LiDAR arbeitet jedoch mit ungefährlichen Niedrigenergie-Lasern, die keine Schäden verursachen.

Gesellschaftlich eröffnet die Technologie neue Möglichkeiten für Barrierefreiheit, Navigation und digitale Teilhabe. Gleichzeitig wirft sie aber auch Fragen zu Überwachung, Tracking und Datensouveränität auf - Themen, die in Deutschland und der EU intensiv diskutiert werden.

Zukünftige Entwicklungen

Experten gehen davon aus, dass LiDAR in den nächsten Jahren zum Standard in Premium-Smartphones wird. Auch mittelpreisige Modelle könnten bald mit der Technologie ausgestattet sein. Gleichzeitig dürften die Sensoren kleiner, stromsparender und leistungsfähiger werden.

Für den deutschen und europäischen Markt ergeben sich spannende Anwendungspotenziale, etwa in den Bereichen Industrie 4. 0, Logistik, Vermessung und Medizintechnik. Auch AR-gestützte Remote-Assistenz, wie sie während der Corona-Pandemie an Bedeutung gewann, könnte durch präzise LiDAR-Daten verbessert werden.

FAQ

1. Welche iPhones haben LiDAR?

Derzeit verfügen das iPhone 12 Pro, iPhone 12 Pro Max, iPhone 13 Pro und iPhone 13 Pro Max über einen LiDAR-Scanner. Auch das iPad Pro 2020 und 2021 sind mit der Technologie ausgestattet.

2. Können auch ältere iPhones oder Android-Geräte LiDAR nutzen?

Ältere Geräte besitzen keine integrierte LiDAR-Hardware. Manche hochwertige Android-Smartphones bieten aber ähnliche Tiefensensoren wie ToF-Kameras. Für manche Anwendungen kann auch auf reine Software-Lösungen zurückgegriffen werden, die jedoch weniger präzise sind.

3. Wie genau ist Smartphone-LiDAR?

Die Genauigkeit hängt vom spezifischen Sensor und der Anwendung ab, liegt aber typischerweise im Millimeter- bis Zentimeterbereich. Die maximale Reichweite beträgt bei aktuellen Geräten bis zu etwa 5 Meter. Damit ist die Technologie präziser als reine Kameralösungen, aber weniger leistungsfähig als teure Industriesensoren.

4. Gibt es datenschutzfreundliche Alternativen zu LiDAR?

Für manche Anwendungen wie verbesserte Fotos reichen auch herkömmliche Kamerasysteme aus, ohne sensible Tiefendaten zu erfassen. Will man jedoch die Vorteile präziser 3D-Daten nutzen, führt kein Weg an Tiefensensoren wie LiDAR vorbei. Entscheidend ist dann die verantwortungsvolle und transparente Implementierung unter Einhaltung von Datenschutzstandards.