3D傳感為動作捕捉、三維建模、VR/AR、室內(nèi)導(dǎo)航與定位等多種痛點型應(yīng)用打開了局面。自去年iPhone X首次引入3D傳感技術(shù)，基本上3D傳感一出場，就艷驚四座。于5月11日舉行的第四屆中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會 MEMS 分會市場年會上，amsVCSEL 3D應(yīng)用技術(shù)資深應(yīng)用工程師徐冰博士發(fā)表的關(guān)于ams 3D傳感解決方案的演講引起強烈關(guān)注。

amsVCSEL 3D應(yīng)用技術(shù)資深應(yīng)用工程師徐冰博士發(fā)表演講

咨詢機構(gòu)Yole Développement預(yù)測，受益于消費電子市場可以預(yù)見的爆發(fā)式增長，3D成像與傳感市場將從2016年的13億美元增長至2022年的90億美元。

3D攝像頭主要有三條主流技術(shù)路線：飛行時間（TOF，Time of Flight）、結(jié)構(gòu)光（structured light）和雙目視覺技術(shù)（Stereo Vision）。三種技術(shù)各有千秋，但目前前兩種應(yīng)用較多。結(jié)構(gòu)光深度圖像分辨率比較高，TOF抗干擾性好視角更寬，雙目方案成本較低。ams能為三種主流方案提供核心的元件，包括VCSEL、晶圓級光學(xué)元件(WLO)、衍射光學(xué)元件(DOE)等。

這次的演講主要關(guān)注ams的以下技術(shù)：

一流的 VCSEL 技術(shù)

結(jié)構(gòu)光技術(shù)方案

TOF技術(shù)方案

3D攝像頭產(chǎn)業(yè)鏈與傳統(tǒng)攝像頭產(chǎn)業(yè)鏈相比主要新增加“紅外光源+光學(xué)組件+紅外傳感器”等部分，其中最關(guān)鍵的部分就是紅外光源，我們就從這三種方案都不可或缺的紅外光發(fā)射器VCSEL（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，垂直腔表面發(fā)射激光器）說起。

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VCSEL技術(shù)：紅外光源的不二選擇

?紅外光源由LED向VCSEL轉(zhuǎn)變是必然趨勢

3D攝像頭技術(shù)通常使用紅外光來檢測目標(biāo)，早期一般都使用LED作為紅外光源。但LED不具有諧振器，導(dǎo)致光束更加發(fā)散，在耦合性方面也不如VCSEL。而VCSEL在精確度、小型化、低功耗、可靠性方面都更有優(yōu)勢，所以現(xiàn)在常見的3D攝像頭系統(tǒng)一般都采用VCSEL作為紅外光源。

? 收購Princeton Optronics，擴展3D傳感實力

ams于2017年收購VCSEL技術(shù)主要玩家之一的Princeton Optronics，強化供應(yīng)鏈能力。同時與國內(nèi)的一些模組廠合作，擴大市場占有率和應(yīng)用版圖。

?ams VCSEL優(yōu)勢

效率高達(dá)65％

最小pitch 18μm：更高分辨率和更低成本

較高的工作溫度上限：在100℃下依然能高效工作，工作溫度上限為150℃

高可靠性、使用壽命長

功率密度高：超過3.5kW/cm2

各種形式因素的設(shè)備記錄功率：100W-單個器件，1kW-一塊5×5毫米芯片上的VCSEL陣列

國內(nèi)最先進(jìn)的研究和中試生產(chǎn)設(shè)施

VCSEL是一系列產(chǎn)品和技術(shù)的核心，為智能手機、移動設(shè)備、智能家居、車聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療和通信市場提供廣泛應(yīng)用。

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主流技術(shù)之結(jié)構(gòu)光方案

結(jié)構(gòu)光3D成像的原理是首先將結(jié)構(gòu)光投射至物體表面，再使用攝像機接收該物體表面反射的結(jié)構(gòu)光圖案，由于接收圖案必會因物體的立體型狀而發(fā)生變形，故可以試圖通過該圖案在攝像機上的位置和形變程度來計算物體表面的空間信息。結(jié)構(gòu)光方案優(yōu)勢在于技術(shù)成熟，深度圖像分辨率比較高，缺點是容易受光照影響。

ams能為結(jié)構(gòu)光方案提供核心元件：

? VCSEL:一流的VCSEL激光器，在大功率VCSEL/多VCSEL 3D陣列領(lǐng)域擁有領(lǐng)先優(yōu)勢。

?晶圓級光學(xué)元件(WLO):在基于結(jié)構(gòu)光技術(shù)的3D成像中需要WLO將光束進(jìn)行勻光、分束均勻地分布投射至周圍環(huán)境中。ams在技術(shù)壁壘很高的WLO領(lǐng)域有15年的制造經(jīng)驗。

?衍射光學(xué)元件(DOE):利用光的衍射原理，將點光源轉(zhuǎn)換為散斑圖案，使得激光最終在物體表面上的落點產(chǎn)生位移，從而能夠計算出其深度信息。ams擁有強大的DOE設(shè)計能力與制造經(jīng)驗。

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主流技術(shù)方案之TOF方案

TOF的原理是發(fā)射一束經(jīng)過相位調(diào)制的紅外激光到被測物體，當(dāng)紅外激光被反射回攝像頭，會因為光飛行時間的延遲，導(dǎo)致相位跟發(fā)射時的相位有微小的變化，通過計算相位的變化，就可以計算出被測物體到攝像頭之間的距離。TOF方案抗干擾性能好，視角更寬，不足是深度圖像分辨率較低。

ams同樣能提供具有市場競爭力的TOF解決方案：

?高度先進(jìn)的光學(xué)封裝：基于晶圓級封裝技術(shù)?TOF傳感芯片：高性能、高可靠性、低功耗? 一流的VCSEL激光器

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ams先進(jìn)的集成式光學(xué)系統(tǒng)集成了世界上最先進(jìn)的3D傳感關(guān)鍵元件，同時能結(jié)合ams的高度先進(jìn)的光學(xué)封裝，實現(xiàn)最佳性能。

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ams 3D傳感產(chǎn)品組合

ams為結(jié)構(gòu)光、TOF和雙目方案提供支持

3D傳感將迎來全面的應(yīng)用爆發(fā)，ams能為市場提供全套的3D傳感解決方案。徐冰博士表示：“ams能提供一流的VCSEL激光器、WLO、DOE、光傳感器，還有基于結(jié)構(gòu)光技術(shù)、TOF技術(shù)和雙目技術(shù)的完整的3D感測解決方案，致力于實現(xiàn)自動化機器人、智能家居、物聯(lián)網(wǎng)AR/VR、智能家居和游戲等領(lǐng)域的應(yīng)用。”