3D傳感為動作捕捉、三維建模、VR/AR、室內導航與定位等多種痛點型應用打開了局面。自去年iPhone X首次引入3D傳感技術，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體行業協會 MEMS 分會市場年會上，amsVCSEL 3D應用技術資深應用工程師徐冰博士發表的關于ams 3D傳感解決方案的演講引起強烈關注。

amsVCSEL 3D應用技術資深應用工程師徐冰博士發表演講

咨詢機構Yole Développement預測，受益于消費電子市場可以預見的爆發式增長，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路線：飛行時間（TOF，Time of Flight）、結構光（structured light）和雙目視覺技術（Stereo Vision）。三種技術各有千秋，但目前前兩種應用較多。結構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、晶圓級光學元件(WLO)、衍射光學元件(DOE)等。

這次的演講主要關注ams的以下技術：

一流的 VCSEL 技術

結構光技術方案

TOF技術方案

3D攝像頭產業鏈與傳統攝像頭產業鏈相比主要新增加“紅外光源+光學組件+紅外傳感器”等部分，其中最關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射器VCSEL（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，垂直腔表面發射激光器）說起。

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VCSEL技術：紅外光源的不二選擇

?紅外光源由LED向VCSEL轉變是必然趨勢

3D攝像頭技術通常使用紅外光來檢測目標，早期一般都使用LED作為紅外光源。但LED不具有諧振器，導致光束更加發散，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勢，所以現在常見的3D攝像頭系統一般都采用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技術主要玩家之一的Princeton Optronics，強化供應鏈能力。同時與國內的一些模組廠合作，擴大市場占有率和應用版圖。

?ams VCSEL優勢

效率高達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

國內最先進的研究和中試生產設施

VCSEL是一系列產品和技術的核心，為智能手機、移動設備、智能家居、車聯網、醫療和通信市場提供廣泛應用。

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主流技術之結構光方案

結構光3D成像的原理是首先將結構光投射至物體表面，再使用攝像機接收該物體表面反射的結構光圖案，由于接收圖案必會因物體的立體型狀而發生變形，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。結構光方案優勢在于技術成熟，深度圖像分辨率比較高，缺點是容易受光照影響。

ams能為結構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陣列領域擁有領先優勢。

?晶圓級光學元件(WLO):在基于結構光技術的3D成像中需要WLO將光束進行勻光、分束均勻地分布投射至周圍環境中。ams在技術壁壘很高的WLO領域有15年的制造經驗。

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

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主流技術方案之TOF方案

TOF的原理是發射一束經過相位調制的紅外激光到被測物體，當紅外激光被反射回攝像頭，會因為光飛行時間的延遲，導致相位跟發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：

?高度先進的光學封裝：基于晶圓級封裝技術?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先進的集成式光學系統集成了世界上最先進的3D傳感關鍵元件，同時能結合ams的高度先進的光學封裝，實現最佳性能。

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ams 3D傳感產品組合

ams為結構光、TOF和雙目方案提供支持

3D傳感將迎來全面的應用爆發，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，還有基于結構光技術、TOF技術和雙目技術的完整的3D感測解決方案，致力于實現自動化機器人、智能家居、物聯網AR/VR、智能家居和游戲等領域的應用。”