紅外VCSEL的響應(yīng)速度明顯高于LED。LED的脈沖上升和下降時(shí)間為10-15 ns,而紅外VCSEL的脈沖上升和下降時(shí)間則為1 ns。因此,通過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算,VCSEL的響應(yīng)速度比LED快10倍以上。當(dāng)用作ToF傳感器的光源時(shí),VCSEL可以實(shí)現(xiàn)比LED光源更高的ToF圖像分辨率、更寬的角度以及更接近實(shí)時(shí)的性能(更低的延遲)。正是由于這些特性,紅外VCSEL已成為OMS 3D傳感或以3D方式識(shí)別駕駛員極其復(fù)雜的動(dòng)作和手勢(shì)并將其用作反饋來(lái)控制車輛等應(yīng)用的最佳選擇。
紅外VCSEL和LED的響應(yīng)速度比較;采用高響應(yīng)速度的紅外VCSEL作為ToF傳感器的光源,
可獲得更清晰的ToF圖像
斯坦雷已開始量產(chǎn)UDN1ZE65和UEN1ZA9,光輸出功率分別為2.1 W和2.8 W。兩者的波長(zhǎng)均為940 nm。它們符合AEC-Q102汽車質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),在人眼安全方面可滿足IEC 60825-1國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)激光產(chǎn)品CFR Part 1040.10標(biāo)準(zhǔn)I級(jí)(本安型設(shè)計(jì))的要求。
另一個(gè)特點(diǎn)是封裝中不使用銀。當(dāng)在電子元件封裝和電極等應(yīng)用中使用銀時(shí),接觸到環(huán)境中的硫時(shí)會(huì)導(dǎo)致銀硫化,生成硫化銀,進(jìn)而導(dǎo)致元器件不良。因此,業(yè)界的基本做法是避免在車載元器件中使用銀,而斯坦雷則已采取全面措施防止其紅外VCSEL發(fā)生硫化。
斯坦雷還提供配備光電二極管(PD)的產(chǎn)品,可接收來(lái)自擴(kuò)散器的反射光?;谶@種機(jī)制,如果擴(kuò)散器脫落,PD將接收不到反射光,在檢測(cè)到這種情況后,即可判定為異常。斯坦雷計(jì)劃為其未來(lái)開發(fā)的所有產(chǎn)品提供配備PD的封裝。
紅外VCSEL器件結(jié)構(gòu)及控制配光引起的照度變化
此外,光功率為9.2 W的紅外VCSEL也在開發(fā)中。該產(chǎn)品的光功率明顯高于現(xiàn)有的產(chǎn)品,以滿足歐洲等地日益增長(zhǎng)的觀察整個(gè)車輛內(nèi)部的需求,在這些國(guó)家,DMS的安裝已成為強(qiáng)制要求。9.2 W產(chǎn)品工程樣品已發(fā)貨,預(yù)計(jì)2023年底發(fā)布。
從小功率到大功率、從窄角到廣角的多種紅外LED系列
雖然具有高速響應(yīng)的紅外VCSEL非常適合某些應(yīng)用,例如ToF傳感器和手勢(shì)控制等,但事實(shí)證明市場(chǎng)對(duì)紅外LED的需求仍然相當(dāng)大,并且其比紅外VCSEL性價(jià)比更高。
斯坦雷多年來(lái)一直涉足紅外LED車載應(yīng)用業(yè)務(wù)。公司根據(jù)這些經(jīng)驗(yàn)擴(kuò)展了用于DMS和OMS的V系列車規(guī)產(chǎn)品,并在波長(zhǎng)、輸出、空間分布等特性方面提供了越來(lái)越多的變化。所有這些產(chǎn)品均符合AEC-Q102汽車質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
斯坦雷擴(kuò)展了具有高輻射強(qiáng)度的大功率紅外LED的產(chǎn)品陣容
公司擴(kuò)展了角度為60°或45°的窄配光型產(chǎn)品陣容,以滿足僅需要看清駕駛員面部的DMS應(yīng)用所需。除了過(guò)去主打的945 nm產(chǎn)品外,斯坦雷又新增了855 nm VMGN1107MS。945 nm的波長(zhǎng)可以抵抗環(huán)境光的影響,但隨著DMS/OMS中所使用的攝像頭數(shù)量的增加,光源發(fā)出的光線會(huì)產(chǎn)生相互干擾。因此,公司開發(fā)了不易受干擾的VMGN1107MS。945 nm產(chǎn)品方面,公司新增了VMNN110CMS,輻射強(qiáng)度(1A時(shí))達(dá)到1160 mW/sr,指向角為45°。指向角為60°的1150 mW/sr產(chǎn)品也在開發(fā)中。
由于其兼具窄配光和大功率特性,因此還具有可使二次透鏡變得更小或省去二次透鏡的優(yōu)點(diǎn)。這就能直接促進(jìn)光學(xué)單元的小型化。
需要看到整個(gè)車輛內(nèi)部的OMS,則越來(lái)越多地使用寬配光產(chǎn)品。現(xiàn)有產(chǎn)品的指向角度為120°,而150°的產(chǎn)品也正在開發(fā)中。斯坦雷還在推進(jìn)輻射強(qiáng)度更高的120°新產(chǎn)品的開發(fā)。
增加具有不同光分布和光功率特性的紅外LED,也能促進(jìn)光學(xué)設(shè)計(jì)的減少。如上所述,攝像頭視場(chǎng)配光和照射距離的要求,取決于DMS/OMS攝像頭安裝位置的變化。當(dāng)紅外LED的選擇有限時(shí),可能需要添加光學(xué)器件或系統(tǒng),從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)靈活性降低,成本增加。
紅外LED的開發(fā)也著眼于未來(lái)的車載應(yīng)用,例如通過(guò)人臉識(shí)別進(jìn)行支付或通過(guò)生物識(shí)別解鎖安全功能。對(duì)于這些應(yīng)用,規(guī)格為810 nm波長(zhǎng),適合虹膜識(shí)別;指向角度為50°;輻射強(qiáng)度為600 mW/sr。
中國(guó)市場(chǎng)使用率不斷提高