Optická senzorika profituje z technologie VCSEL

Technologie VCSEL se používá v četných optických senzorech a hodí se pro aplikace osvětlení v zábavní elektronice, průmyslu a automobilové branži.

Optické senzory s lasery VCSEL umožňují pokrokové 3D rozpoznání

Mnoho optických aplikací v zábavní elektronice, průmyslu a automobilové branži je založeno na náročné 3D senzorice. Řešení VCSEL se ideálně hodí jako zdroj světla v optických senzorech a umožňují tímto způsobem dokonce komplexní 3D rozpoznání. Při tom jsou používány různé optické technologie senzorů – například Time of Flight (ToF), strukturované světlo a samomíchací interference (SMI). Tyto optické technologie senzorů se opírají o pokrokové zdroje světla jako jsou VCSEL Arrays (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) na bázi laseru, aby osvítily scénu nebo cílový objekt.

3D senzorika klade vysoké nároky na lasery VCSEL. Musejí splňovat rozsáhlé požadavky, jako je provoz ultra krátkých pulzů, osvětlení specifické pro zákazníka (např. bodový vzor), homogenní snímání, konfigurovatelné náhodné zdroje světla Arrays, úzké spektrum ke snížení šumu slunečního světla, vysoká spolehlivost, vysoké počty kusů a nízké náklady.

Jaké výhody nabízejí lasery VCSEL pro optickou senzoriku?

Vysoce moderní řešení senzorů na základě VCSEL od TRUMPF nabízejí mnoho výhod oproti obvyklým technologiím jako jsou lasery emitující hrany a infračervené LEDy:

Nízká spotřeba energie

Minimální spotřeba energie několika málo miliwattů optimalizuje spotřebu baterie v mobilních aplikacích.

Extrémně rychlý impulzní provoz

Krátké doby vzestupu a poklesu umožňují rychlý impulzní provoz, který je rozhodující pro aplikace ToF.

Jednoduchá integrace

Různé možnosti volby pouzder od pouzder SMD po pouzdra TO zaručují jednoduchou integraci produktu a další funkce.

Zvýšená funkčnost

Další funkce v moderních VCSEL, jako integrované mikrooptiky nebo fotodiody pro další zpracování signálů, podporují miniaturizaci a zvyšují funkčnost senzorů.

Na míru vytvořená řešení

S po desetiletí trvajícím vedoucím postavením na trhu v oblasti technologií sází TRUMPF na dlouhodobé vztahy se zákazníky a podporu jak pro standardní produkty, tak také pro řešení specifická pro zákazníky.

Mimořádně spolehlivé

Již v minulosti VCSEL vykazovaly značná zlepšení ohledně funkčnosti a spolehlivosti. Dosahují dlouhé životnosti produktu ve velkém teplotním rozsahu.

Kde se používá optická senzorika?

3D senzorika, optické senzory a senzory obrazu s lasery VCSEL se používají v mnoha aplikačních polích. Příklady jsou biometrická 3D bezpečnost další generace, průmyslové měřicí a detekční aplikace nebo autonomní jízda a LiDAR.

Průmyslové aplikace senzorů sahají od měření kyslíku až po průmyslové optické enkodéry a atomové hodiny. Další příklady jsou měření rychlosti, odstupu a hloubky a také měření přiblížení. Technologie VCSEL nabízí jak spolehlivá tak také výkonná řešení senzorů pro průmyslové aplikace.

Další podrobnosti

Výrobci zábavní elektroniky jsou důležití uživatelé 3D aplikací senzorů. Zde se senzory a jejich optické schopnosti používají například k rozpoznání a snímání obličejů. VCSEL nabízejí výkonné možnosti osvětlení k podpoře pokrokových optických technologií senzorů.

Další podrobnosti

V automobilovém sektoru neustále přibývá počet nových aplikací pro 3D senzoriku další generace. K tomu patří autonomní vozidla se schopnostmi samojízdy, jako LiDAR, kontrola řidiče a pasažérů a také kontrolní systémy řidiče.

Další podrobnosti

Jak funguje optická senzorika?

Při zaznamenávání objektů jsou kombinovány různé optické technologie rozpoznávání jako čas toku světla, strukturované světlo a samomíchací interference s 3D senzory, t. zn. optickými senzory s 3D funkcemi. Tyto technologie jsou založeny na pokrokovém zdroji světla, aby osvětlovaly cílovou scénu nebo objekt. Lasery VCSEL jsou předurčeny pro tuto úlohu a používají se v důležitých optických aplikacích ve fotonice pro moderní design elektroniky.

Různé optické technologie senzorů

Time of Flight (ToF)

Direct ToF pro senzory vzdálenosti

Direct Time of Flight (dToF) se zakládá na aktivním systému osvětlení. Nejprve vyšle dioda VCSEL laserové světlo (fotony) ve směru cíle. Světlo se od cíle částečně odráží, a optický senzor (ToF senzor) stanoví dobu, ve kterou dorazí světlo (fotony). Hodnota dToF se přepočítá na vzdálenost tím, že se vypočítá čas toku fotonů /2 x rychlost světla. Rozlišení činí 1 mm.

Indirect ToF pro měření hloubky

Při Indirect Time of Flight (iToF) se neměří časové zpoždění jednotlivého impulsu světla, nýbrž laser VCSEL vysílá kontinuálně modulované světlo, a fázový posun mezi tímto vysílaným světlem a odráženým světlem se použije k výpočtu vzdálenosti (nepřímo, protože se nezakládá na zpoždění, nýbrž na fázovém posunu mezi vysílanými a přijímanými signály). To je označováno jako Continuous Wave (CW) Modulation, také známé jako fázový posun trvalého signálu nebo iToF.

Strukturované světlo

Bodový vzor je promítán na povrch. Laserové světlo VCSEL tak osvětluje cílovou scénu a umožňuje senzoru zaznamenat sledovanou deformaci a přeměnit ji v informace přes třetí rozměr osvětlovaného objektu. Tím je dosaženo extrémně vysoké přesnosti, která je nutná pro senzor k podporování optických aplikací jako je rozpoznávání obličejů.

Samomíchací interference (SMI)

Jednotlivý světelný bod je od VCSEL promítán na objekt. Objekt rozptyluje světlo zpět do laseru a interferuje podle vnějšího vodiče. Výkon laseru je modulován zpětnou vazbou objektu. Modulovaný výkon laseru je měřen integrovanou fotodiodou. Modulovaný laserový tok lze použít k současnému měření vzdálenosti a rychlosti.

ViP nebo VCSEL s integrovanou fotodiodou je klíčovým nástrojem pro technologii SMI.

Let's connect!

Připraveni pozvednout Vaši optickou senzoriku na další úroveň? Jak? Zeptejte se nás!

Vyžádejte si konzultaci

Také by vás mohla zajímat tato témata

Single Mode VCSEL

850nm režim Single VCSEL je díky vylepšeným optickým vlastnostem skvělou volbou pro náročné senzorové aplikace. Zjistěte vše o vašich výhodách a doprovodných informacích k profilu paprsku, charakteristice LIVT i spektru.

Režim Multi VCSEL

940nm režim Multi VCSEL je zdroj infračerveného světla pro mobilní spotřebitelské aplikace. Získejte přehled o tom, které konkrétní oblasti použití jsou možné díky kompaktním rozměrům i výkonové třídě laserové diody.

Integrovaná řešení VCSEL

Moduly a senzory VCSEL od společnosti TRUMPF se vyznačují univerzálním použitím v mnoha aplikacích v profesionální i spotřebitelské oblasti.

Servis a kontakt

Kontakt

Industry management TRUMPF Photonic Components

E-Mail