当前的3D视觉方案不管是结构光、ToF还是摄像头，都离不开VCSEL的身影，例如在iToF或dToF应用中，VCSEL提供连续调制光波形或大功率的窄脉冲，而在结构光及双目摄像头方案中，VCSEL常常提供泛光照明（Flood illumination）用来做红外IR补光。
据麦姆斯咨询报道，光梓信息科技（PhotonIC Technologies）近期新发布的PHX3D 3011L芯片为结构光和双目方案的红外（IR）补光功能提供了一种高性能低成本的驱动方案。
Figure 1 典型的搭载红外补光功能的结构光摄像头模组
为什么要使用红外补光
活体检测是3D结构光等方案区别于传统2D视觉方案的重要特性，作为人脸识别技术的安全焦点，其通过泛光光源将光强在波阵面上均匀分布的红外光照射到待检测的物体上，对物体进行均匀补光（黑暗环境亦可），并由收端的红外摄像头接收补光图像，通过活体检测算法的分析，从而防止将图片、视频等误认为真人，大大提高了安全性。
Figure 2 红外补光在活体检测中的应用
红外光源的光波长在850nm至940nm之间，人眼不可见但却能够被相机传感器捕捉并转换为清晰的黑白图像。此外由于红外光穿透力强，使得其成为在弱光等恶劣环境下辅助照明的理想选择。以结构光为例，在实际应用中通常会先通过红外补光灯的泛光光源来照亮人脸，拍出2D人脸照片，之后通过点阵投射器发射特定编码的红外光点，经过人脸反射回红外相机进行追踪和建模从而获取空间信息。
客户可以根据具体应用场景和规格需求决定红外补光灯的开启方式，例如：红外补光灯可以在点阵投射器开启前只进行一次泛光照明，之后不再运作，也可以和点阵投射器配合交替进行多次交互。
Figure 3 利用红外补光技术提升3D视觉方案的安全性及暗光场景下的表现
为什么要使用VCSEL作为光源
红外补光灯的核心是红外光源，通常采用LED或面阵VCSEL技术。传统的红外LED光源由于均匀性差，中间光强高而侧面衰减大，光斑的均匀性无法达到算法端精确计算对照明均匀度的要求，且在较远距离，整体亮度无法达到应用所需的亮度。
而VCSEL光源光功率密度高，在均匀性和亮度方面，均比LED方案有显著的优势。除此以外，凭借着体积小、功耗低、穿透力及抗干扰能力强、投射距离远、成像质量高等特点，逐步成为红外补光泛光源的首选。
关于PHX3D 3011L芯片红外补光应用规格及优势：
通用VCSEL/LED驱动，适配性强
■ 驱动电压：3.0V~4.2V（典型应用搭配单节VCSEL/LED）
■ 输出电流：最大支持4A
■ 标准SPI接口
高度集成和小型化，帮助模组实现小型化设计
■ 芯片尺寸：采用WLCSP封装，尺寸为2.33mm*2.33mm
补光应用长时间发光条件下稳定的性能
■ 在典型的2A驱动电流下，支持以40%的占空比长时间发光
■ 即使在4A的大电流条件下，仍支持以20%的发光占空比长时间发光
注意：需做好模组级散热设计
内置芯片保护及人眼安全功能
■ 实支持PD光功率检测（Diffuser脱落和皮肤安全）
■ 支持内置Temp sensor及实时温度监控
■ 支持掉电保护功能
Figure 4 PHX3D 3011L驱动VCSEL长时间发光的示例光波形
关于光梓信息科技：光梓科技是我国高速光电集成芯片领域的领军企业之一，是由国家高层次人才创新团队在国际顶级风投资本的支持下创建的、研发和产业化应用于5G传输、数据中心、3D ToF图像、生物传感等市场的集成电路与系统的高科技企业。公司利用具有完整自主知识产权的CMOS高速低功耗模拟光电子芯片设计和制造技术，联合世界领先水平的企业和学术机构，为快速增长的5G网络、云计算、大数据中心、移动信息、生物传感等新型数字经济产业提供在性能、功耗、成本结构上都有极强竞争力的高品质核心产品。光梓科技被权威市场分析机构和投资机构分别评为“中国5G行业30强（非上市公司）”、“中国信息光电创业企业42强”、“毕马威中国最半导体新锐50强”。
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