Firma ROHM rozwija technologię VCSEL dla zapewnia większą dokładność w rozpoznawaniu przestrzennym i systemach pomiaru odległości

Nowo opracowana przez ROHM technologia VCSEL zapewnia większą dokładność w rozpoznawaniu przestrzennym i systemach pomiaru odległości dzięki wykorzystaniu systemów Time Of Flight (TOF).

VCSEL stał się popularny w ostatnich latach dzięki zastosowaniu laserowych źródeł światła do rozpoznawania przestrzennego w tabletach i rozpoznawania twarzy w smartfonach. Oczekuje się, że wraz z pojawieniem się pojazdów sterowanych automatycznie (AGV) oraz przemysłowych systemów kontroli wykorzystujących rozpoznawanie gestów i kształtów, zapotrzebowanie na VCSEL znacznie wzrośnie.

Jednocześnie w zastosowaniach wymagających automatyzacji wymagany jest krótszy impuls i wyższa moc wyjściowa źródła światła, aby osiągnąć wyższą dokładność wykrywania.

Tradycyjnie, w laserowych źródłach światła wyposażonych w VCSEL, zarówno urządzenie VCSEL, jak i MOSFET do napędzania źródła światła są indywidualnie montowane na płytce. W konsekwencji długość okablowania (indukcyjność pasożytnicza) między produktami ma niezamierzony wpływ na moc źródła światła i czas zasilania - utrudniając uzyskanie źródła światła, które zapewnia wysoką moc wyjściową i krótkie impulsy potrzebne do wysokiej dokładności wykrywania.

Nowa technologia modułów VCSEL opracowana przez ROHM umożliwia modularyzację elementów VCSEL i MOSFET w jednym pakiecie. Dzięki zminimalizowaniu długości okablowania między elementami, wydajność każdego elementu jest zmaksymalizowana, w wyniku czego źródło światła może sterować krótkim impulsem (poniżej 10 ns), co zmniejsza podatność na zakłócenia zewnętrzne pochodzące ze światła słonecznego, umożliwiając jednocześnie do 30% wyższą moc wyjściową w porównaniu z konwencjonalnymi rozwiązaniami.

W rezultacie, podczas oceny technologii modułu VCSEL firmy ROHM w systemach rozpoznawania przestrzennego i określania odległości składających się z układu scalonego sterującego, czujnika TOF (element odbierający światło) i laserowego źródła światła (moduł VCSEL), ilość światła odbijanego do czujnika TOF jest zwiększona o 30% w stosunku do konwencjonalnych konfiguracji, przyczyniając się do poprawy dokładności w systemach TOF.

ROHM planuje wypuścić swój nowy moduł VCSEL w marcu 2021 roku dla pojazdów AGV, aplikacji przemysłowych oraz systemów rozpoznawania twarzy dla urządzeń mobilnych wymagających wysokiej dokładności wykrywania. Firma będzie również kontynuować opracowywanie laserów o dużej mocy do LiDAR w pojazdach i innych zastosowaniach.

Dodatkowe informacje o technologii modułu VCSEL

Ta nowa technologia umożliwia modularyzację elementów VCSEL i MOSFET w jeden zoptymalizowany pakiet. Aby zmaksymalizować wydajność elementu, pasożytnicza indukcyjność między elementami (która jest proporcjonalna do długości okablowania obwodu) jest zminimalizowana, umożliwiając szybkie sterowanie i wyższą moc wyjściową. Pozwala to użytkownikom na uzyskanie zarówno krótkiego impulsu (poniżej 10ns), który redukuje wpływ zewnętrznego szumu pochodzącego od światła słonecznego, jak i ok. 30% wyższą wydajność w porównaniu z konwencjonalnymi rozwiązaniami niemodułowymi.

Co więcej, technologia ta nie tylko zmniejsza obciążenie projektowe obwodu i zajmuje mniejszą powierzchnię dzięki monolitycznej obudowie, ale także przyczynia się do większych oszczędności energii poprzez poprawę sprawności przemiennika dzięki napędowi o dużej prędkości i wyższej mocy wyjściowej (umożliwiając szybszą pracę przy niższych napięciach).

Terminologia

VCSEL

Skrót od „Vertical Cavity Surface Emitting Laser”. Chociaż jest tradycyjnie używany do komunikacji, w ostatnich latach jest coraz częściej stosowany jako źródło światła dla bloku optycznego w systemach czujnikowych.

System TOF

Skrót od Time of Flight, przestrzennego systemu pomiarowego, który, jak sama nazwa wskazuje, mierzy czas lotu źródła światła. Często używany w rozpoznawaniu przestrzennym i systemach odległości.

Indukcyjność pasożytnicza

Niezamierzony element cewki (indukcyjność), który nie pojawia się na schemacie obwodu i zależy od długości okablowania obwodu. Zjawisko to utrudnia przekazywanie niektórych sygnałów elektrycznych.

LiDAR

Skrót od Light Detection and Ranging, aplikacji, która wykorzystuje system TOF (Time of Flight) (składający się ze źródła światła i TOF lub czujnika obrazu) do wykrywania warunków otoczenia.