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ROHM新型 VCSEL模組技術可提高空間識別和測距雷射光源輸出功率達30%

本文作者:ROHM       點擊: 2020-09-16 14:35
前言:
有助減輕雷射光源電路設計負擔並提高測距精度

半導體製造商ROHM(總公司:日本京都市)研發出全新VCSEL*1模組技術,透過雷射光源中VCSEL的輸出功率 的提升,實現了空間識別和測距系統(TOF系統*2)的高精度化。
 
傳統採用VCSEL的雷射光源中,作為光源的VCSEL產品和用來驅動光源的MOSFET產品在電路板上皆是個別安裝 的。在這種情況下,產品之間的佈線長度(寄生電感*3)會影響到光源的驅動時間和輸出功率,因此將為高精度感測 所需的短脈衝大功率光源帶來了局限性。
 
本次,ROHM將新VCSEL元件和MOSFET元件集中於單一模組封裝中,縮短元件間佈線長度,可充分發揮各元件 的性能,若使用不易受到陽光等外部干擾的光源短脈衝(10nS以內)來驅動,輸出功率也比傳統產品提升約30%。
 
事實上在評估時發現,採用由雷射光源(VCSEL模組)、TOF感測器(圖像感測器等感光感測器)、控制IC等,所 組成的空間識別測距系統的VCSEL模組,對TOF感測器的反射光量比傳統產品增加了約30%,這將有助於提高TOF系 統精度。
 
該VCSEL模組適用於需要高精度感測的行動裝置人臉識別系統,以及工控裝置AGV(無人搬運車)等領域,產品 預計於2021年3月之前推出。另外ROHM也正在進行高輸出雷射技術的研發,以滿足車電用LiDAR*4等市場需求。
 
近年來,在智慧手機的人臉識別系統和平板電腦的空間識別系統中,已開始將VCSEL作為雷射光源來使用,使其 應用迅速普及。包括工控領域AGV和透過手勢、形狀識別的檢查系統應用也越來越普遍,預計未來VCSEL的需求將會 大幅增加。
 
其中,在自動化相關應用中,需要光源可達成短脈衝驅動及更高輸出功率,以更進一步提升感測的精度。 ROHM為了提升量產中VCSEL產品的輸出功率,研發出全新VCSEL模組技術。同時透過短脈衝驅動和高輸出功率, 進一步提升空間識別和測距系統精度。 
 
<ROHM致力於雷射光源相關研發> 一直以來,ROHM致力於研發包括LED 在內的Fabry-Perot雷射二極體和VCSEL產 品,而最近此類產品開始使用在印表機和 掃地機器人等領域。
 
 
同時,運用過去累積的光電元件研發 經驗,持續推進VCSEL模組技術的研發,大 幅度發揮VCSEL元件的性能,並且更進一 步提高輸出。
 
ROHM在光源元件中融入了本次應用 技術,研發出特色鮮明的雷射光源產品,提高了空間識別和測距系統的精度。
 
<關於VCSEL模組技術>
該技術是將ROHM研發的模組用新VCSEL元件和MOSFET元 件,以最佳形式進行一體化封裝。為了更大幅度發揮出元件性能, 儘可能地降低各元件間、與電路佈線長度成正比的寄生電感,達成 高速驅動和更高的輸出功率。若使用不易受陽光等外部干擾的短脈 衝(10nS以內)來驅動,與傳統未模組化結構相比,輸出功率提高 了約30%。
 
 
另外透過一體化封裝,本技術除了可減少安裝面積和電路設計 負擔,還能透過高速驅動和更高輸出來提升驅動效率(快速、低電 壓工作),幫助應用更加節能。
 
<名詞解釋> *1)VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting LASER(垂直共振腔面射型雷射)的縮寫。傳統多用於通訊領域,近年來也逐漸被運用 於感測系統發光光源。
 
*2)TOF系统: TOF(飛時測距)是Time of Flight的縮寫,是一種透過測量光源飛行時間來計算距離並感知空間的方法。TOF系統正是 使用了該方法的空間識別和測距系統。
 
*3)寄生電感: 取決於電子電路的佈線長度,通常是在工程師預測之外,在電路圖中看不到的線圈成分(電感)。會使交流訊號不易 通過。
 
*4)LiDAR: 是Light Detection and Ranging的縮寫,以TOF系統(光源和TOF感測器或圖像感測器)組成,用來感測周遭狀況的一 種應用。

 

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