欧司朗携VCSEL技术乘风破浪弄大潮——3D人脸识别

据麦姆斯咨询介绍，如今移动设备（包括智能手机、平板电脑和可穿戴设备）中许多关键技术的进步与光的应用息息相关，如可见光（如显示器照明或闪光灯应用）和不可见的红外光（如手势识别、虹膜扫描或人脸识别）。位于德国雷根斯堡（Regensburg）的光电子元件制造商欧司朗光电半导体有限公司（Osram Opto Semiconductors GmbH，以下简称“欧司朗”）表示，垂直腔面发射激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL）技术在这一潮流中发挥着重要作用。

生物识别技术利用人体特征，如虹膜的特定结构、人脸或指纹特征等，然后通过传感器识别这些特征，并将其与存储的生物统计数据进行比较。据Yole在11月发布的《消费类生物识别市场和技术趋势－2018版》 中谈到，五年前苹果（Apple）公司为iPhone 5s集成了“Touch ID”电容式指纹识别技术，掀起了消费类生物识别技术的“第一波”浪潮；2017年9月，依然是苹果推出了iPhone X，开启了“第二波”浪潮——3D人脸识别。这波浪潮由3D传感技术引领，目前正在进行当中，并有望驱动生物识别市场在2022年之前达到170亿美元。

消费类生物识别：传感器市场预测

图片来源：《消费类生物识别市场和技术趋势－2018版》

为了使生物识别技术在移动设备中可靠工作，还额外需要红外光来照亮目标区域。目前该技术已被应用于门禁系统，大多数国家更是将其用于移民工作中。但随着红外LED技术对器件小型化的推动，越来越受到移动和消费类设备的青睐。欧司朗表示，公司也正积极研发VCSEL技术，以致力于填补解决方案组合的空缺，使这些应用能够在更广阔的市场中得以应用。

VCSEL技术开辟新应用领域

以前，VCSEL技术主要应用于数据通信，但近几年被挖掘出了大量可应用的领域。由于在VCSEL技术中，光束是从半导体芯片表面垂直发射出（与边发射激光二极管从芯片边缘发射不同），因此VCSEL比边发射激光器（EEL）的生产成本更低、光束质量更好，并且输出功率相对较低。作为可采用表面组装（SMT）的元件，VCSEL结合了LED和激光器的特性。该技术同时还可用于VCSEL阵列（由数百甚至数千颗VCSEL组成）。例如，一颗芯片上有500个1mm x 1mm孔径。

欧司朗表示，VCSEL技术是智能手机、无人机、增强现实和虚拟现实（AR／VR）设备等应用的理想选择，其中高速调制技术对这些应用来说更是优势之一。3D传感应用，如人脸识别（尤其是消费类设备）被视为主要的市场驱动因素。据Yole在最新发布的报告《红外LED和激光二极管：技术、应用和产业趋势》中透露红外光源市场预计在2018年将达到18亿美元，而2023年将达到65亿美元，复合年增长率为29％。

目前用于智能手机3D传感的解决方案包括结构光法和飞行时间（ToF）法。iPhone X就使用了结构光，其点阵投影器在人脸上投射数万个红外（IR）光的光点。红外摄像头再接收从脸部反射回来的红外光线，以创建3D人脸模型。

其他应用包括摄像头（尤其是智能手机的摄像头）中的自动对焦和微距功能。3D传感还与AR／VR相结合，用于智能眼镜或未来的智能手机和其他移动设备，包括无人机等。

VCSEL产品规格 vs． 应用需求

图片来源：《VCSEL技术、产业和市场趋势》

欧司朗认为，由于VCSEL技术的诸多优势，如芯片面积非常小、成本相对较低、光学效率高、功耗低、波长稳定以及调制速率高等，VCSEL将会成为3D人脸识别等应用进入大众市场的关键技术。

欧司朗指出，虽然与现有技术相比，VCSEL技术具有很多优势，但它并不是所有领域的最佳解决方案。因此，VCSEL应当被视为红外和其他光源的扩展。为了帮助客户，让每种应用都拥有最合适的解决方案，欧司朗正用VCSEL技术填补他们的红外技术组合空缺。