VCSELテクノロジは、数多くの光センサーに使用されており、家電、産業、自動車分野での照明用途に適しています。
家電、産業、自動車分野での多くの光学アプリケーションは、高度な3Dセンサーに基づいています。VCSELソリューションは、光センサーの光源として最適で、複雑な3次元検出も可能にします。 タイムオブフライト (ToF)、構造化光、自己混合干渉 (SMI) など、さまざまな光学センサーテクノロジが使用されています。これらの光センサーテクノロジは、レーザベースの垂直共振器面発光レーザ（VCSEL）アレイなどの高度な光源を使って、シーンや目的物を照らします。
3D センサーは、VCSEL レーザに難しい課題を課します。超短パルスモード、カスタム照明（ドットパターンなど）、均質なスキャン、設定可能なランダム光源アレイ、太陽光ノイズを低減する狭スペクトル、高信頼性、大量生産、低コストなど、幅広い要求に答えなくてはなりません。
TRUMPF の最先端の VCSEL ベースのセンサー ソリューションには、エッジ発光レーザや赤外線 LED などの従来の技術に比べて多くの利点があります。
数ミリワットという最小限の消費電力で、モバイルアプリケーションのバッテリー消費を最適化できます。
立ち上がり、立ち下がり時間が短いため、ToFアプリケーションに重要な高速パルスモードが可能です。
SMD から TO ハウジングまでのさまざまなハウジングオプションがあり、簡単に製品統合や追加機能が可能です。
最新 VCSEL の追加機能 (統合されたマイクロ光学系やさらなる信号処理用のフォトダイオードなど) は、小型化をサポートし、センサー機能を向上します。
TRUMPFには数十年にわたる技術的リーダーシップがあり、長期的な顧客関係およびサポート、そして標準製品だけではなくカスタマイズされたソリューションの両方を目指しています。
VCSEL には、すでに機能性と信頼性の面で画期的な進歩がありました。広い温度範囲で長い製品寿命を実現します。
産業用センサーの用途は、酸素測定から産業用光学エンコーダーや原子時計まで多岐にわたります。その他、速度/間隔測定、デプスゲージ/や近接測定などがあります。VCSELテクノロジは、産業用アプリケーションに信頼性があり、かつ強力なセンサーソリューションです。
家電メーカーは、3Dセンサーアプリケーションの重要なユーザーです。ここでは、センサーとその光学機能を利用して、例えば、顔の認識やスキャンを行ってみます。VCSELは、高度な光センサーテクノロジを支える強力な照明能力を備えています。
自動車産業では、次世代3Dセンサーの新しいアプリケーションが着実に増えています。これには、LiDAR、ドライバーと乗員の監視、ドライバー制御システムなどの自動運転機能を備えた自動運転車などがあります。
物体検出には、タイムオブフライト、構造化光、自己混合干渉などさまざまな光検出テクノロジと3Dセンサーが組み合わせられます。つまり3D機能を持った光センサーです。これらのテクノロジは、高度な光源を使用して、ターゲット シーンやオブジェクトを照らします。VCSELレーザは、この課題に適しており、現代のエレクトロニクス設計のためのフォトニクスにおける重要な光アプリケーションに使用されています。
距離センサー用 Direct ToF
Direct Time of Flight (dToF) アクティブ照明システムに基づいています。まず、VCSELダイオードはターゲットに向かってレーザ光（光子）を発信します。光は一部ターゲットに反射し、光センサー（ToFセンサー）が光（光子）の到達時間を判断します。dToF 値は、光子の移動時間/2 x 光の速度の計算から距離に変換されます。解像度は1 mmです。
デプスゲージにはIndirect ToF
Indirect Time of Flight (iToF)では、単一の光パルスの遅延時間を測定するのではなく、VCSEL レーザが連続的に変調光を放射します。この放射光と反射光の間の位相シフトを使って、距離を計算します(間接と呼ばれるのは、遅延時間ではなく、送信信号と受信信号の間の位相シフトに基づいているからです)。これは連続波（Continuous Wave）変調、またはCW位相シフト、iToFと呼ばれます。
点模様が表面に投影されます。VCSELレーザ光は、このような対象物を照らし、センサーが観測された歪みを把握し、照らされた対象物の3次元の情報に変換します。こうして、非常に高い精度を達成し、顔認証などの光学アプリケーション用センサーに適応します。
VCSEL は、一つずつの光点をオブジェクトに投影します。オブジェクトは光を散乱してレーザに戻し、線導体に応じて干渉します。レーザパワーは、オブジェクトからのフィードバックによって変調します。変調されたレーザパワーは、内蔵されたフォトダイオードで測定されます。変調されたレーザ電流を使用して、距離と速度を同時に測定できます。
フォトダイオード内蔵のViPやVCSELは、SMIテクノロジの鍵となる機器です。
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