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VCSEL助力LiDAR系统更可靠成本更低

导读: 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。

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。

VCSEL助力LiDAR系统更可靠成本更低

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。

VCSEL助力LiDAR系统更可靠成本更低

VCSEL助力LiDAR系统更可靠成本更低

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

VCSEL助力LiDAR系统更可靠成本更低

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助力LiDAR系统更可靠成本更低

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。

VCSEL助力LiDAR系统更可靠成本更低

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。”

VCSEL助力LiDAR系统更可靠成本更低

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。

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