有助于減輕激光光源電路的設(shè)計負(fù)擔(dān)并提高測距精度

全球知名半導(dǎo)體制造商ROHM（總部位于日本京都市）近日確立了一項(xiàng)VCSEL^*1模塊技術(shù)，該技術(shù)通過提高VCSEL的輸出功率，進(jìn)一步提高了空間識別和測距系統(tǒng)（TOF系統(tǒng)^*2）的精度。

以往采用VCSEL的激光光源中，作為光源的VCSEL產(chǎn)品和用來驅(qū)動光源的MOSFET產(chǎn)品在電路板上是獨(dú)立貼裝的。在這種情況下，產(chǎn)品之間的布線長度（寄生電感^*3）無意中會影響光源的驅(qū)動時間和輸出功率，這就對實(shí)現(xiàn)高精度感應(yīng)所需的短脈沖大功率光源帶來了局限性。

ROHM此項(xiàng)新技術(shù)的確立，將新VCSEL元件和MOSFET元件集成于1個模塊封裝中，通過盡量縮短元件間的布線長度，能更大程度地發(fā)揮出各元件的性能，且不易受陽光帶來的外部干擾影響。同時實(shí)現(xiàn)了短脈沖（10納秒以內(nèi)）驅(qū)動，以及高于以往產(chǎn)品約30%的輸出功率。

實(shí)際上，在由激光光源（VCSEL模塊）、TOF傳感器（圖像傳感器等感光傳感器）、控制IC組成的空間識別和測距系統(tǒng)中，對采用該技術(shù)的VCSEL模塊進(jìn)行評估時發(fā)現(xiàn)，該模塊對TOF傳感器的反射光量比以往的產(chǎn)品約增加了30%，這將有助于提高TOF系統(tǒng)的精度。

采用該技術(shù)的VCSEL模塊適用于需要高精度感應(yīng)的移動設(shè)備的人臉識別系統(tǒng)和工業(yè)設(shè)備的AGV（無人搬運(yùn)機(jī)器人）等領(lǐng)域，預(yù)計將于2021年3月之前向市場推出產(chǎn)品。另外，ROHM同時還在推進(jìn)高輸出功率激光技術(shù)的開發(fā)，以滿足車載用LiDAR^*4等市場需求。

近年來，在智能手機(jī)的人臉識別系統(tǒng)和平板電腦終端的空間識別系統(tǒng)中，已采用VCSEL作為激光光源，這使VCSEL的應(yīng)用迅速普及。另外，在其他很多領(lǐng)域，包括運(yùn)用在工業(yè)等領(lǐng)域的AGV和通過手勢、形狀識別的檢查系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越普及，預(yù)計未來VCSEL的需求會進(jìn)一步增長。

其中，在需要自動化的應(yīng)用中，要求光源實(shí)現(xiàn)短脈沖驅(qū)動與更高輸出功率，以實(shí)現(xiàn)更高精度的感應(yīng)。

ROHM為了提高已經(jīng)量產(chǎn)的VCSEL產(chǎn)品的輸出功率，新確立了新型VCSEL模塊技術(shù)。同時通過實(shí)現(xiàn)短脈沖驅(qū)動和高輸出功率，從而有助于進(jìn)一步提高空間識別和測距系統(tǒng)的精度。

＜ROHM致力于激光光源領(lǐng)域的行動＞

一直以來，ROHM致力于開發(fā)并供應(yīng)包括LED在內(nèi)的FP型激光二極管和VCSEL產(chǎn)品，而最近此類產(chǎn)品開始應(yīng)用在打印機(jī)和自動清潔機(jī)器人等領(lǐng)域。

同時，運(yùn)用以往開發(fā)各種產(chǎn)品過程中所積累的光電元器件的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)和訣竅，持續(xù)推進(jìn)VCSEL模塊技術(shù)的研究開發(fā)，以更大程度地發(fā)揮出VCSEL元件的性能，并進(jìn)一步提高輸出。

ROHM在研發(fā)出來的光源元件中融入此次的應(yīng)用技術(shù)，開發(fā)出特色鮮明的激光光源產(chǎn)品，為提高空間識別和測距系統(tǒng)的精度做出了貢獻(xiàn)。

＜關(guān)于VCSEL模塊技術(shù)＞

該技術(shù)是通過模塊化的形式實(shí)現(xiàn)的，即以適當(dāng)?shù)男问綄OHM開發(fā)的模塊用的新VCSEL元件和MOSFET元件一體化封裝來實(shí)現(xiàn)的。為了更大程度地發(fā)揮出元件的性能，盡可能地降低元件間與電路的布線長度成正比的寄生電感，從而使高速驅(qū)動和更高輸出功率成為可能。由此，即實(shí)現(xiàn)了不易受陽光帶來的外部干擾影響的短脈沖（10納秒以內(nèi)）驅(qū)動，又使輸出功率提高了約30%（與以往未模塊化的結(jié)構(gòu)相比）。

此外，由于一體化封裝，本技術(shù)還可以減少安裝面積和電路設(shè)計負(fù)擔(dān)，高速驅(qū)動和更高輸出使驅(qū)動效率更高（可以更快、更低電壓地工作），從而有助于應(yīng)用更加節(jié)能。

＜術(shù)語解說＞

*1）VCSEL：

Vertical Cavity Surface Emitting LASER（垂直腔面發(fā)射激光器）的縮寫。以往多用于通信領(lǐng)域，近年來也被用于感應(yīng)系統(tǒng)發(fā)光單元的光源。

*2）TOF系統(tǒng)：

TOF（飛行時間法；時差法）是“Time of Flight”的縮寫，是一種通過測量作為光源的光的飛行時間來計算距離并感測空間的手法。TOF系統(tǒng)即使用了該手法的空間識別和測距系統(tǒng)。

*3）寄生電感：

取決于電子電路的布線長度，工程師無法避免在電路圖中出現(xiàn)的線圈成分（電感）。會使交流信號不容易通過。

*4）LiDAR：

Light Detection and Ranging的縮寫，由TOF系統(tǒng)（光源和TOF傳感器或圖片傳感器）等組成，用來感測周圍情況的一種應(yīng)用。