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iPhone X热销带火3D传感技术背后:VCSEL激光器即将迎来千亿级市场

来源:荣格工业网

  发布:Nick

关键词:VCSEL激光器 3D激光传感技术 iPhone X

2017-12-04

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自10月27日iPhone X开始预售之后,5小时内预订数量就达到550万台,在近期的黑五周末期间更是卖出了600万部,产品销售大超市场预期。
 
罗森布拉特证券公司分析显示,目前iPhone X产量已有明显提升,iPhone X需求很强劲。分析师预计iPhone X每周产量已达到300万部,12月份会增加到400万部。这组数据表明,iPhone X销售情况并非像大家想象那么疲软,那些通过各种手段解锁面部识别的黑段子,更像是iPhone X的营销手段。
 
与以往苹果手机产品相比,iPhone X最大的变化是引入了3D人脸识别技术,且该技术是目前其他手机厂商难以做到并企及的。iPhone新品系列之所以引入3D传感器,目的有两个:第一,创造手机全新新体验,不用人体接触即可实现解锁等功能,面部识别以后甚至可以拓展到用人体其他部位识别包括解锁在内的更多功能;第二,对于苹果硬件产品的未来而言,人脸识别只是基础应用,增强现实(AR)才是其未来主要布局。
 
根据近期彭博社发布的报告显示,苹果拟建新系统是从设备发射的激光并测量反射回程,以建立深度图所花费的时间来进行运作。类似的深度信息可以通过使用双摄像头(苹果目前已经在使用)来获取,并通过内置于iPhone X前端凹槽内的基于红外线的FaceID系统来获取。苹果新系统可能正在开发中,将会有更精确更强大的拍摄效果。目前,苹果正在为2019年iPhone后置新型3D传感器,该手机将用于改进公司正在开发的增强现实(AR)应用和服务。
 
VCSEL激光器将替代LED红外,成为3D激光传感技术主流
iPhone的3D人脸识别系统采用了激光光源,随着iPhone X的热销,3D激光传感技术因此而火。在2017年第十九届光电博览会上可见一斑,光通信,激光与红外传感的相关论坛出现了一票难求的火爆场面。
 
那么,激光与3D传感技术有什么内在联系呢?在介绍下面的内容之前,先给大家普及一下两个基础概念:3D激光传感技术与VCSEL激光器。
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3D激光传感技术是面部识别的核心,3D激光扫描(3D传感)背后的想法,是创建一种非接触、非破坏性技术来数字化捕捉物理对象的形状。在面部识别中,它将创建一个定义人脸外观的数字矩阵。举个例子,它可以使你的手机更精确地记录你的下巴,这要比从照片上识别精确得多。而且皮肤的纹理与胡子的长短也可以被捕获到。当然也包括那些组成额头、脸颊以及其它脸部部分的独特形状。
 
苹果的3D激光扫描使用的是VCSEL激光器。VCSEL全名为垂直共振腔表面放射激光(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL),简称面射型激光,是光纤通讯所采用的光源之一。有别于LED(发光二极管)和LD(Laser Diode,激光二极管)等其他光源,VCSEL光源可调变频率就达数Giga Hz,传输速率自然也有Giga bps等级。这里你可以简单理解为,VCSEL比LED更高效,下面会作详细讲解。
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iPhone的人脸识别技术,为什么要用VCSEL激光器?
对于这个问题,还要从3D摄像头说起。3D摄像头是在传统摄像头基础上,引入基于飞行时间测距ToF(Time of Flight)或SL(Structural Light)结构光的3D传感技术。目前,这两种主流3D传感技术均为主动感知,因此3D摄像头产业链与传统摄像头产业链相比主要新增加“红外光源+光学组件+红外传感器”等部分。
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其中,最关键的部分就是红外光源,主动感知的3D摄像头技术通常使用红外光来检测目标。早期,3D传感系统一般都使用LED作为红外光源。但随着VCSEL技术的成熟,性价比已经接近红外LED,因此VCSEL激光成为3D传感首选。
 
在技术方面,LED存在一些缺点,由于LED不具有谐振腔,导致光束更加发散,在耦合性方面很差。相对而言,VCSEL在精确度、小型化、低功耗、可靠性等方面有很强的优势,可以算是LED的完美替代光源。因此,现在常见的3D摄像头系统一般都采用VCSEL作为红外光源,VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)技术也就跟着水涨船高。
 
如果这样说你还没懂,可以简单的理解为,在3D传感技术中使用面射型激光,比使用LED红外线光源更稳定、准确与可靠。当然,更重要的一点是随着VCSEL技术的成熟价格已经降下来,可以取代红外LED了。
 
手机等终端的3D传感应用,推动VCSEL激光器件未来大市场
据彭博社最新消息报道,苹果正在考虑为公司的3D感应系统寻求供应商。虽然还未确定会将该技术将会用在2019年的iPhone上,但从其AR布局及人脸识别技术来看,肯定会在手机上继续植入VCSEL激光器件,因为运行iPhone X前端FaceID功能的TrueDepth传感器将会沿用。目前,产业链消息也已证实,苹果公司正努力为其手机后配3D传感器,以便在设备的两面都提供3D感知功能。
 
随着iPhone率先启用3D传感技术,以及谷歌也将类似技术双像素运用到最新的Pixel 2中,华为、OPPO、VIVO、三星等高端机型也会快速响应与普及。这意味着,每年全球将会有10多亿部智能手机或会搭载该3D传感技术。如果每部手机嵌入2-3颗VCSEL激光器件,就是20-30亿颗的市场规模。目前,全球VCSEL的总收入已接近8亿美元,预计到2020年该值会增长到21亿美元。
 
目前应用VCSEL激光技术的两大领域,分别是光通信与即将爆发的3D传感领域。可以预见,未来VCSEL激光器量产供应链形成之后,将带动产品价格的全面平民化,包括AR智能眼镜、智能驾驶的激光雷达等在内的一系列产品的颠覆式应用,将彻底从概念化小众市场得到快速普及。
 
iPhone X热销,带动了人们对3D人脸识别的认知,同样也将人们目光引向了3D传感技术。关注行业的机构,则将目光瞄向了VCSEL激光。目前来说,具备VCSEL技术的产业链厂商主要集中在台湾地区及国外,中国大陆地区尚无已出成品的商家,更多的是在试验与技术攻关阶段。总体上,如果在这一领域美国处于大学程度,台湾则已进入高中阶段,大陆厂家则还属于小学阶段。
 
但随着市场的逐步成熟,iPhone等消费点在产品对于VCSEL激光的大量应用,以及即将到来的5G时代对于宽带基础建设的更高需求,VCSEL激光将会大量普及,苹果将再次引领一个千亿级市场。