阳江房屋出租_组织光3D成像 四大部件难度互异

IR发射模组的工作流程主要为:1)不可见红外光发射源(激光器或者LED)发射出不可见红外光;2)不可见红外光通过准直镜头(WLO)进行校准;3)校准后的不可见红外光通过光学衍射元件(DOE)进行散射,进而得到所需的散斑图案。因为散斑图案发射角度有限,所以需要光栅将散斑图案进行衍射“复制”后,扩大其投射角度。

因此IR发射模组主要部件包括:不可见红外光发射源(激光器或者LED)、准直镜头(WLO)、光学衍射元件(DOE)。

1.1不可见红外光发射源:将以VCSEL为主流

红外主要波长是700nm-2500nm。目前的摄像头对900nm以上的红外光感应差,需要更强的光才能感测到;而800nm以下的波长,太靠近可见光,极其容易受到太阳光的干扰,所以一般红外的波长在800nm-900nm。目前,可以提供800-900nm波段的光源主要有三种:红外LED、红外LD(激光二极管)和VCSEL(垂直腔面发射激光器)。

VCSEL是以砷化镓半导体材料为基础研制,主要包含激光工作物质、崩浦源和光学谐振腔3大部分。相比较而言VCSEL光谱准确性更高、响应速度更快、使用寿命更长、投射距离更长,因此比LED光源具有明显优势,在智能设备中VCSEL将成为主流。

VCSEL全名为垂直共振腔表面放射激光(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL),简称面射型激光,是一种垂直表面出光的新型激光器,也是光纤通讯所采用的光源之一。VCSEL 的制造依赖于MBE(分子束外延)或MOCVD(金属有机物气相沉积)工艺,

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,在GaAs(80%左右的份额)或InP(15%左右的份额)晶圆上生长多层反射层与发射层。由于VCSEL 主要采用三五族化合物半导体材料GaAs 或 InP(含有In、Al 等掺杂),因此移动端VCSEL产业链与化合物半导体产业链结构类似。

目前, 全球范围内主要的设计者包括Finsar 、Lumentum、Princeton Optronics 、Heptagon、ⅡⅥ等公司,它们在移动端VCSEL处于前沿的研发角色。由IQE、全新、联亚光电等公司提供三五族化合物EPI 外延硅片, 然后由宏捷科( Princeton Optronics 合作方)、稳懋(Heptagon 合作方)等公司进行晶圆制造,再经过联钧、矽品等公司的封测,便变成了独立的VCSEL 器件。然后由设计公司提供给意法半导体、德州仪器、英飞凌等综合解决方案商,再提供给下游消费电子厂商。

1.2准直镜头:预计将以WLO工艺为主

由VCSEL发出的红外光需要经过准直镜头的校准,准直镜头利用光的折射原理,将波瓣较宽的衍射图案校准汇聚为窄波瓣的近似平行光。准直镜头可以采用传统的光学镜头制造方法,也可以采用WLO(晶圆级镜头)。

根据传统光学镜头和WLO的性能对比,WLO成本更低、生产效率更高、镜头一致性更好,更适合用于制造准直镜头。同时根据厂商信息,AMS旗下Heptagon是该市场领导者,公司表示将在2017年中看到明显的营收增长,我们相信这一预期主要来之苹果的订单。

1.3光学衍射元件(DOE)

经过准直镜头校准后的激光束并没有特征信息,因此下一步需要对激光束进行调制,使其具备特征结构,光学衍射元件(DOE)就是用来完成这一任务的。VCSEL射出的激光束经准直后,通过DOE进行散射,即可得到所需的散斑图案(Pattern)。由于DOE对于光束进行散射的角度(FOV)有限,所以需要光栅将散斑图案进行衍射“复制”后,扩大其投射角度。

光学衍射元件DOE的制造门槛较高,预计将由台积电采购玻璃后进行pattern,精材科技将台积电pattern后的玻璃与VCSEL进行堆叠、封装和研磨,然后交采钰进行ITO工序,最后由精材科技进行切割。

二、IR接收模组:窄带滤光片为国内厂商主要机会

IR接收模组用于对被拍摄物体反射的红外光进行接受和处理,获取被拍摄物体的空间信息。IR接收模组主要由3部分组成:1)特制红外CMOS;2)窄带滤光片;3)镜头Lens;

2.1特制红外CMOS

接收端CMOS的要求是其能接受被拍摄物体发射回来的红外散斑图案,

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,不需要对其他波长的光线进行成像。相对普通RGB CMOS而言,红外CMOS是一个相对小众的市场,但是增速很快,目前主要厂商包括:意法半导体、奇景光电、三星电子、富士通等。

2.2窄带滤光片

在IR发送端,VCSEL发射的是940nm波长的红外光,因此在接受端需要将940nm以外的环境光剔除,让接受端的特制红外CMOS只接收到940nm的红外光。为达到这一目的,需要用到窄带滤光片。所谓窄带滤光片,就是在特定的波段允许光信号通过,而偏离这个波段以外的两侧光信号被阻止,窄带滤光片的通带相对来说比较窄,一般为中心波长值的5%以下。窄带滤光片主要采用干涉原理,需要几十层光学镀膜构成,相比普通的RGB吸收型滤光片具有更高的技术难度和产品价格。目前业内主要厂商为VIAVI(JDSU拆分而来)和国内的水晶光电。

2.3接收端镜头(Lens)

接收端镜头为普通镜头,业内方案成熟,大立光、玉晶光、Kantatsu等厂商都能提供。

总体而言,接收端除窄带滤波片较特殊,制造难度较高外,特征红外CMOS和镜头都是成熟产品,不存在制造难度。

三、镜头成像端:产业链成熟,非增量业务

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