VCSEL助力 LiDAR系统更可靠成本更低

TriLumina创立于2011年，该公司希望能够通过创新的照明解决方案实现3D传感的广泛应用。该公司通过将VCSEL（垂直腔面发射激光器）和多种功能集成在一颗单芯片上，以提高LiDAR（激光雷达）和3D传感系统的可靠性，并降低系统成本和尺寸。

据麦姆斯咨询报道，早在2013年，这家总部位于美国新墨西哥州中部城市Albuquerque（阿尔伯克基）的公司便获得了第一笔主要机构投资，随后在过去几年又进行了多轮融资。该公司最近一笔900万美元融资完成于2017年5月，主要投资方包括Kickstart Seed Fund、Stage 1 Ventures、Cottonwood Technology Fund（此前，Caterpillar Ventures卡特彼勒曾宣布通过 Cottonwood Technology Funds 对 TriLumina进行投资）、DENSO Ventures（电装风投）以及Sun Mountain Capital。至今融资总额已达2620万美元，使其能够专注于技术的开发和团队的组建。

TriLumina强大的VCSEL芯片能够发射红外脉冲激光，实现数米至数百米距离的物体探测

TriLumina专利保护的VCSEL照明模组结构

该模组针对尺寸、可靠性和成本进行了优化，使用TriLumina获得专利的VCSEL激光器阵列产生不可见的红外脉冲光。通过使用集成的微透镜，它可以获得小于15度的远场发散角。类似地，使用集成的微透镜和／或使用外部光学元件，可以实现无数种视场角（FOV）配置。每个单独VCSEL元件的光束在远场中非相干地组合，可以产生强大的组合光束，且几乎没有散斑噪声。

其VCSEL照明模组集成的微透镜可保持较低的光束发散度，而无需昂贵而笨重的外部光学元件。每个VCSEL元件都可以被视为一个点光源，整个VCSEL阵列则可以作为扩大的光源以增强人眼安全性。

TriLumina首席执行官Brian Wong先生在过去18年里，一直先后担任其他三家公司的首席执行官，于2016年末加入TriLumina任首席执行官。他介绍了促使他加入TriLumina并选择采用VCSEL照明解决方案的原因。

“我看了多家开发ADAS（先进驾驶辅助系统）和自动驾驶技术的公司，TriLumina非常吸引我。18年前曾和我一起合作开发VCSEL的一些人也在TriLumina工作，我认为我们可以使用VCSEL来开发用于ADAS和LiDAR的先进照明器。”

TriLumina的技术基于其获得专利保护的倒装芯片背发射VCSEL，能够发射人眼不可见的红外（通常在940nm波长）激光脉冲。这款小型半导体芯片集成了数百个VCSEL、电子光束转向器件和晶圆级微透镜，使其能够瞄准、聚焦并形成结构化的照明图案。当然，它还能满足汽车应用的温度要求。

VCSEL、LED、EEL光束对比

对于VCSEL和LED之间的比较，Brian解释称VCSEL是一种激光器，相比LED它的光谱窄得多，发散度也小得多。虽然红外LED已成功应用于接近和深度感测，但VCSEL更精确，特别是在传感应用中。这意味着可以滤除“除了VCSEL发射光以外的所有波长的光”，以获得更高的灵敏度。

TriLumina的大功率紧凑型VCSEL照明模组，还可以用于车内人员监测

这就是为什么VCSEL深度传感相比LED更具优势。“这种替代转变的一个明显例子便是在手机领域，”Wong说：“近期，全球最大的智能手机厂商之一已经转向使用VCSEL阵列进行人脸识别（指苹果iPhone X中3D摄像头模组所使用的红外点阵投影器）。未来一到两年之内，VCSEL还将用于采用深度传感的AR和VR应用中的正面摄像头模组。对于汽车车厢内乘员和驾驶员监测，类似的替代应用也正在进行之中。现在，VCSEL在经济性上已经足够满足这些应用。”

iPhone X红外点阵投影器中的VCSEL

图片来源：《苹果iPhone X红外点阵投影器》

对于LiDAR技术来说，其最主要的问题之一仍然是其高昂的成本，阻碍了该技术的广泛普及。TriLumina和众多其它厂商一样，一直努力在保持或提高LiDAR系统性能的同时大幅降低其成本。

Wong认为“其痛点在于需要在一个小型、低成本的高可靠封装中，将许多个激光器（与机械转向机构整合获得一定的视场）与光学器件高精度对准。”TriLumina相信这些问题可以通过将所有照明功能整合到一颗芯片中，构建没有移动部件的固态LiDAR系统而获得解决。

该公司今年开始推出原型产品，并计划在今年底前完成对车规标准的内部认证。