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光学多传感器系统受益于 VCSEL 技术

VCSEL 技术用于众多光学传感器,适用于娱乐电子、工业和汽车领域的照明应用。

带有 VCSEL 激光器的光学传感器可实现高级 3D 识别

娱乐电子、工业和汽车领域的许多光学应用都基于高要求的 3D 多传感器系统。VCSEL 解决方案非常适合作为光学传感器中的光源,通过这种方式甚至可以实现复杂的 3D 识别。为此,将使用不同的光学传感器技术,例如时间差(ToF)、结构光和自混合干涉(SMI)。这些光学传感器技术依赖于先进的光源,例如基于激光的 VCSEL(垂直腔面发生激光器)阵列来照亮场景或目标。

3D 多传感器系统对 VCSEL 激光器提出了很高的要求。后者必须满足广泛的要求,比如超短脉冲运行、客户定制照明(例如点图案)、均匀采样、可配置的随机光源阵列、用以减少阳光噪声的窄光谱、高可靠性、大件数和低成本。

VCSEL 激光器为光学多传感器系统提供哪些优势?

与边缘发射激光器和红外线发光二极管等传统技术相比,通快基于 VCSEL 的先进传感器解决方案具有许多优势:

低功率消耗

几毫瓦的最低功率消耗可优化移动应用中的电池消耗。

极快的脉冲模式

较短的上升和下降时间可实现快速脉冲模式,这对于 ToF 应用至关重要。

简单集成

从 SMD 到 TO 外壳的不同外壳选项保证了简单的产品集成和附加功能。

提升功能

现代 VCSEL 中的附加功能,例如用于进一步信号处理的集成微加工头或光电二极管,可支持小型化并提升传感器功能。

定制化解决方案

凭借数十年的技术积累,通快重视长期的客户关系和支持,不仅针对标准产品也适用于客户特定的解决方案。

特别可靠

过去,VCSEL 在功能和可靠性方面已经显示出突破性的改进。可以在很宽的温度范围内实现较长的产品使用寿命。

光学多传感器系统可以在哪里使用?

采用 VCSEL 激光器的 3D 多传感器系统、光学传感器和图像传感器用于许多应用领域。例如下一代 3D 生物识别安全、工业测量和检测应用,或自动驾驶和 LiDAR。

工业用光学多传感器系统

工业传感器应用范围从氧气测量到工业光学编码器和原子钟。其他示例包括速度、距离和深度测量以及接近度测量。VCSEL 技术为工业应用提供可靠和高性能的传感器解决方案。

面向消费者的 3D 多传感器系统

娱乐电子制造商是 3D 传感器应用的主要用户。例如,传感器及其光学功能可用于识别和扫描面部。VCSEL 提供强大的照明功能以支持先进的光学传感器技术。

用于汽车行业的 3D 多传感器系统

在汽车领域,下一代 3D 多传感器系统的新应用数量不断增加。其中包括具有自动驾驶功能(例如 LiDAR、驾驶员和乘客监控以及驾驶员控制系统)的自动驾驶汽车。

光学多传感器系统如何工作?

在检测物体时,将时间差、结构光、自混合干涉等不同的光学识别技术与 3D 传感器相结合,即具有 3D 功能的光学传感器。这些技术依靠先进的光源来照亮目标场景或物体。VCSEL 激光器完美适合这项任务,并用于现代电子设计的光子学中的重要光学应用。

不同的光学传感器技术

时间差(ToF)

用于距离传感系统的直接时间差

直接时间差(dToF)基于主动照明系统。首先,VCSEL 二极管向目标发射激光(光子)。光被目标部分反射,光学传感器(ToF 传感器)确定光(光子)到达的时间点。通过计算光子传播时间/2 x 光速,将 dToF 值转换为距离。分辨率为 1 mm。

用于深度测量的间接时间差

间接时间差(iToF)不测量单个光脉冲的延时,而是由 VCSEL 激光器发射连续调制的光,并使用此发射光与反射光之间的相移进行距离计算(间接,因为它不基于延迟,而基于输出和输入信号之间的相移)。这称为连续波(CW)调制,也称为 CW 相移或 iToF。

结构光

点图案将被投影到表面上。VCSEL 激光由此照亮目标场景,使传感器捕获观察到的失真,并将其转换为有关被照亮物体第三维的信息。这可实现用于支持面部识别等光学应用的传感器所需的极高精度。

自混合干涉(SMI)

VCSEL 将单个光点投射到物体上。物体将光散射回激光器,并根据相位进行干涉。激光功率由物体的反馈调制。调制后的激光功率由集成光电二极管测量。调制的激光电流可用于同时测量距离和速度。

带有集成光电二极管的 ViP 或 VCSEL 是 SMI 技术的关键工具。

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