Выбор страны/региона и языка

Усовершенствование оптической системы сенсорных датчиков благодаря технологии VCSEL

Технология VCSEL применяется в самых разных оптических датчиках и отлично справляется с функциями подсветки в развлекательной электронике, автомобилях и промышленности.

Оптические датчики с лазерами VCSEL для продвинутого распознавания 3D-объектов

Многие оптические системы в развлекательной электронике, автомобилях и промышленности построены на базе высокотехнологичных системах сенсорных 3D-датчиков. Решения VCSEL могут служить идеальным источником света для оптических датчиков, обеспечивая трехмерное распознавание даже сложных объектов. Используются при этом различные сенсорные технологии, например времяпролетный анализ (ToF), структурированный свет и самосмешивающаяся интерференция (SMI). Эти оптические технологии базируются на продвинутых источниках света, таких как лазерные матрицы VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser – полупроводниковый лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором), для освещения сцены или целевого объекта. 

Системы сенсорных 3D-датчиков предъявляют высокие требования к лазерам VCSEL. Они должны соответствовать широкому набору критериев, таких как ультракороткий импульсный режим, специальные схемы освещения (например, точечные), однородное считывание, конфигурированные дополнительные матрицы случайных источников освещения, узкий спектр для снижения помех от солнечного света, высокая надежность, серийное производство и низкая стоимость.

Какие преимущества дают лазеры VCSEL при применении в оптических системах сенсорных датчиков?

Суперсовременные сенсорные решения на базе VCSEL от TRUMPF обладают целым рядом преимуществ по сравнению со стандартными технологиями, такими как лазеры торцевого излучения и инфракрасные светодиоды:

Небольшая потребляемая мощность

Минимальная потребляемая мощность в пределах нескольких милливатт позволяет оптимизировать работу от аккумулятора при мобильном использовании.

Очень быстрый импульсный режим

Благодаря короткому времени нарастания и спада с помощью VCSEL можно реализовать очень быстрый импульсный режим, что особенно важно для использования во времяпролетных системах (ToF).

Простота интеграции

Наличие различных вариантов корпусов – от SMD до TO – гарантирует простую интеграцию изделия и возможность реализации дополнительных функций.

Расширенные функции

А дополнительные функции современных VCSEL, например интегрированная микрооптика и фотодиоды для дальнейшей обработки сигналов, обеспечивают компактность и расширяют функционал датчиков.

Решения, соответствующие потребностям

Компания TRUMPF как многолетний технологический лидер делает ставку на долгосрочные отношения с клиентами и поддержку как стандартных, так и специальных решений.

Высшая степень надежности

Лазеры VCSEL уже успели продемонстрировать свои преимущества в части функциональности и надежности. Они отличаются долгой службой в широком диапазоне температур.

Где используется оптическая система сенсорных датчиков?

Системы сенсорных 3D-датчиков, оптические датчики и датчики изображения с лазерами VCSEL находят применения в самых разных областях. Это, например, биометрические 3-мерные системы безопасности следующего поколения, промышленные системы измерения и обнаружения, автономное вождение и лидары.

Система сенсорных датчиков для промышленного применения

Промышленные варианты применения датчиков простираются от измерения кислорода до промышленных оптических кодировщиков и атомных часов. Другими примерами являются измерение скорости, глубины, удаления и приближения. Технология VCSEL позволяет реализовать в равной степени надежные и производительные датчики для промышленного применения.

Система сенсорных 3D-датчиков для потребительской электроники

Основными пользователями 3D-датчиков являются производители развлекательной электроники. Здесь датчики и их оптические функции используют, например, для распознавания и сканирования лиц. Лазеры VCSEL обеспечивают мощную подсветку для поддержки продвинутых оптических сенсорных технологий.

Система сенсорных 3D-датчиков для автомобилестроения

Область применения системы сенсорных 3D-датчиков следующего поколения в автомобилестроении постоянно расширяется. Сюда входят автономные автомобили с такими функциями, как лидары, контроль водителя и пассажиров.

Как работает оптическая система сенсорных датчиков?

При обнаружении объектов используются различные оптические технологии распознавания, например времяпролетный метод, структурированный свет и самосмешивающаяся интерференция, в сочетании с 3D-датчиками, то есть оптическими датчиками с 3D-функциями. Эти технологии базируются на усовершенствованном источнике света для освещения целевой сцены и объекта. Лазеры VCSEL изначально предназначены для таких задач и используются в ключевых оптических элементах фотоники современных электронных устройств.

Различные технологии оптических датчиков

Время пролета (ToF)

Direct ToF для датчиков расстояния

В основе технологии прямого времяпролетного анализа (dToF) лежит активная система освещения. Сначала диод VCSEL испускает лазерное излучение (фотоны) в направлении цели. Свет частично отражается от цели, и оптический датчик (ToF) определяет время возвращения света (фотонов). Значение dToF пересчитывается в расстояние по формуле, где время пролета фотона/2 x скорость света. Разрешение составляет 1 мм.

Indirect ToF для измерения глубины 

Непрямой время-пролетный анализ (iToF) основан не на измерении задержки отдельного светового импульса, здесь лазер VCSEL непрерывно излучает модулированный свет, а сдвиг по фазе между излученным и отраженным светом используется для расчета расстояния (непрямым способом, так как оно базируется не на задержке, а на сдвиге по фазе входящих и исходящих сигналов). Это называют модуляцей с непрерывным излучением (CW), также сдвигом по фазе CW либо iToF.

Структурированная система освещения

На поверхность объекта проецируется точечная сетка. Свет от лазера VCSEL освещает таким образом целевую сцену, позволяя датчику зафиксировать наблюдаемое искажение и преобразовать его в данные о третьем измерении освещаемого объекта. За счет этого достигается исключительно высокая точность, необходимая датчику для поддержки оптических функций, таких как распознавание лица. 

Самосмешивающаяся интерференция (SMI)

VCSEL проецирует на объект отдельную световую точку. Рассеянный, отраженный объектом свет возвращается в направлении лазера и интерферирует в зависимости от фазы. Мощность лазера модулируется за счет обратной связи объекта. Модулированная мощность лазера измеряется встроенным фотодиодом. Модулированный ток лазера может использоваться для одновременного измерения расстояния и скорости.

ViP или VCSEL со встроенным фотодиодом – ключевой элемент технологии SMI.

Let's connect!

Вы готовы вывести оптическую систему сенсорных датчиков на новый уровень? Как? Спросите нас! 

Запросить консультацию

Это может быть вам интересно

Одномодовый лазер VCSEL, 850 нм
Одномодовый лазер VCSEL

Благодаря улучшенным оптическим свойствам одномодовые лазеры VCSEL 850 Нм — превосходный выбор для сложных задач использования сенсорного оборудования. Ознакомьтесь со всеми преимуществами профиля луча, а также со справочной информацией по нему, характеристикам LIVT и спектру.

Многомодовый лазер VCSEL с контролем поляризации
Многомодовый лазер VCSEL

Многомодовый лазер VCSEL 940 Нм — это инфракрасный источник света для мобильного использования потребителями. Ознакомьтесь с кратким обзором сфер применения при компактных размерах и определенном классе мощности лазерного диода.

Технологическая схема интегрированных решений VCSEL
Интегрированные решения VCSEL

Модули и датчики TRUMPF VCSEL характеризуются универсальностью применения во многих сферах потребительского и профессионального использования.

Контакты
Industry management TRUMPF Photonic Components
Адрес электронной почты
Сервисное обслуживание и контакты