瑞識發(fā)布1.5次光學集成技術, 推出紅外led泛光源助力3d傳感

近日，國際領先的半導體光源方案公司瑞識科技對外宣布，基于其獨家專利的1.5次光學集成的封裝技術，開發(fā)出了專門針對3d傳感應用的fray系列l(wèi)ed泛光源解決方案，大大降低3d結構光光源模組的成本，加速3

近日，國際領先的半導體光源方案公司瑞識科技對外宣布，基于其獨家專利的1.5次光學集成的封裝技術，開發(fā)出了專門針對3d傳感應用的fray系列l(wèi)ed泛光源解決方案，大大降低3d結構光光源模組的成本，加速3d視覺技術在消費領域的應用。

隨著2017年9月iphone x的問世，蘋果（apple）公司為消費類3d成像和傳感應用設立了新標桿，標志著3d面部識別進入消費級應用。此后，oppo find x，華為mate 20 pro等一線品牌的旗艦機也都陸續(xù)配置了3d結構光面部識別模組。除了面部解鎖功能之外，3d結構光技術能應用到更廣泛和深層的應用：支付級人臉識別, 計算攝影和ar/vr等場景。可以預見的是，3d結構光功能將成為今后手機及終端類產(chǎn)品標配功能。

在手機應用場景下，業(yè)內專家認為，目前真正制約3d結構光面部識別方案應用的瓶頸是兩個因素：一個是結構光技術的瓶頸，另一個，則是整個模塊的成本。從技術架構上來說，結構光模塊包含發(fā)射端和接收端，發(fā)射端包含散斑投射器（dot projector）和紅外補光的泛光源(flood illuminator)，接收端包含紅外cmos相機，接收端部分目前在手機領域已有廣泛的應用和較為優(yōu)化的解決方案；所以從模組結構組成上分析，3d結構光面部識別的應用是否能大量的普及，主要攻克核心點在發(fā)射端的技術突破和整個模塊的成本控制。

圖1：iphone x手機3d結構光模組解析圖

在現(xiàn)行的方案中，泛光源均采用vcsel+diffuser的光源方案， vcsel所發(fā)出的光經(jīng)過光學擴散片（optical diffuser）后均勻分布在設計的角度范圍之內，具有很好的補光效果. 但vcsel芯片成本高，而且擴散片的成本也十分高昂，再加上芯片封裝成本，在可以預見的時間內，vcsel方案的泛光源成本都不太可能降到應用端大量使用的預期值以下。

業(yè)內認為，目前可用的降成本方法是使用紅外led代替vcsel芯片。然而led朗伯型的出光，需要經(jīng)過光學透鏡處理才能達到應用端的需求。使用普通一次光學透鏡，光斑的均勻性完全無法達到算法端精確計算對照明均勻度的要求，此外，該方案也無法有效的收集和利用led芯片側面出光，一次透鏡的led產(chǎn)品在亮度方面也無法滿足應用需求。如果采用二次光學透鏡進行光束整形和勻光處理，封裝尺寸又過大，亦無法滿足消費類手機應用所需的小體積光源需求。

針對行業(yè)痛點，瑞識科技獨創(chuàng)“1.5次光學集成技術”，并基于此開發(fā)出了專門針對3d傳感應用的fray系列l(wèi)ed泛光源產(chǎn)品。如下圖所示，普通紅外led光斑，均勻性比較差，中間光強高，側面衰減比較大，在應用體現(xiàn)出來的效果是近距離，很小范圍照射光強很強，但是往周邊擴散光強衰減很快；在較遠距離，整體亮度無法達到應用所需的亮度。而瑞識科技的led泛光源，可以有效提升產(chǎn)品的光強分布的均勻度，通過多層光學界面配合處理led近似朗伯型光源的光路，獲得光強分布均勻的光斑，保證光源對目標物體的均勻補光，達到了類似vcsel泛光源的效果。瑞識科技1.5次透鏡技術在泛光源產(chǎn)品上的成功應用，使泛光源的成本獲得有效的降低，為3d結構光方案的大規(guī)模普及提供了成本和技術方面的有力保障。

圖2：瑞識科技led泛光源與常規(guī)led泛光源，vcsel泛光源光斑對比圖

瑞識科技的1.5次光學集成封裝技術，使得fray系列的led泛光源解決方案在應用場景中表現(xiàn)優(yōu)異，具體呈現(xiàn)的優(yōu)點為，高效地收攏普通led器件無法利用的側面光，其總體出光利用率高，光子效率大大提高，因而產(chǎn)品整體亮度大為增強；另一方面，常規(guī)led中間亮度高，往外擴散亮度衰減大，而通過1.5次透鏡技術的方案，能有效抑制中心光強以補充到中心往外的目標區(qū)域，實現(xiàn)角度可控的光斑設計，在設計目標范圍之內，亮度均勻。

圖3：瑞識科技fray系列3d傳感用led泛光源產(chǎn)品圖片

在產(chǎn)品性能及應用方面，1.5次光學集成技術將二次光學器件的尺寸縮小到了器件級，更小的產(chǎn)品尺寸更符合終端應用小型化的趨勢要求，尤其適用于消費電子領域；同時光學器件尺寸縮小，材料用量相應減小，系統(tǒng)組裝工藝大大簡化，系統(tǒng)成本更低；在更重要的光學對準方面（尤其是紅外不可見光器件），1.5次光學集成技術因為在器件制造過程中就已經(jīng)完成芯片和光學透鏡的高精度對準匹配，完全避免了二次透鏡的安裝費用，設備投入以及生產(chǎn)不良導致的高額成本。1.5次光學集成技術無論在性能，成本還是應用方面，都為半導體光源產(chǎn)品提供更多可能性，是器件級光學集成的平臺技術，瑞識科技研發(fā)團隊目前正在積極開發(fā)適合更多應用場景的創(chuàng)新性半導體光源產(chǎn)品。

“1.5次光學集成技術”的概念，是瑞識科技在行業(yè)技術領域的創(chuàng)新提法。瑞識科技創(chuàng)始人汪洋博士表示，“我們希望通過技術命名，向業(yè)界表達我們的光學集成技術與常規(guī)光源器件的一次光學透鏡和二次光學系統(tǒng)的區(qū)別。”

圖4：瑞識科技1.5次光學集成技術示意圖

據(jù)了解，光源器件的一次透鏡只有單一光學界面，對光路改變及影響有限；二次光學系統(tǒng)，是獨立于光源器件之外的光學組件，尺寸通常遠大于器件；而瑞識科技提出的1.5次光學系統(tǒng)，是器件層面的多界面光學系統(tǒng)集成，僅有一次透鏡的尺寸卻兼具二次光學系統(tǒng)的功能?？梢哉f，1.5次光學集成封裝技術，是一次透鏡尺寸具備二次透鏡的功能的光學集成技術，是真正的器件級光學集成。

此外，瑞識科技還與業(yè)界知名的3d算法及解決方案供應商合作，經(jīng)過測試對比，瑞識科技的fray系列的led泛光源，在均勻性和亮度方面，均比供應商此前使用的led方案有顯著地提升，尤其是在遠距離（50cm）的補光效果，如下圖拍攝的人偶模型所示，之前的led解決方案，幾乎看不清楚細節(jié)，而瑞識科技的led泛光源解決方案能清楚地顯示人偶模型。

圖5：瑞識科技fray系列l(wèi)ed泛光源與常規(guī)led泛光源實際使用效果圖對比（50cm）

據(jù)瑞識科技方面透露，基于1.5次光學集成封裝技術，其fray系列l(wèi)ed泛光源產(chǎn)品目前已通過可靠性驗證和光生物安全認證，目前在跟客戶配合準備量產(chǎn)導入。

圖6：瑞識科技fray系列l(wèi)ed泛光源高溫高濕可靠性驗證1000小時數(shù)據(jù)

據(jù)了解，瑞識科技(raysees)是一家源自硅谷的高科技公司，由美國海歸博士團隊創(chuàng)建。核心團隊在半導體光學領域深耕多年，擁有國際領先的光電芯片和器件自主研發(fā)和創(chuàng)新能力。瑞識科技目前已掌握包括光芯片設計、光學透鏡集成、器件級集成封裝、光電系統(tǒng)整合優(yōu)化等關鍵技術，并已進行了全方面的專利布局，申請國內外技術發(fā)明專利幾十項。