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VCSEL光束集中 iPhone X脸部扫描非它不可

2017-10-18 浏览次数:883
  来源:电子工程世界

苹果(Apple)今年推出的iPhone X中,以TrueDepth相机实现的脸部辨识技术Face ID,是最吸睛的亮点。虽然苹果并未公开说明TrueDepth相机背后的核心技术,但考虑到红外线(IR)技术的先天限制,专家认为,该相机惟有采用光波发散角度小、光束集中的VCSEL组件,并搭配时差测距技术才有办法实现。

交通大学光电工程学系特聘教授郭浩中表示,iPhone X内建的TrueDepth相机100%是采用垂直共振腔面射型雷射(VCSEL)组件。第一个分析面向,是从目前受惠于VCSEL的供应链来看,包括Lumentum、稳懋半导体、大立光等厂商所制造、代工的产品现皆已出货。

郭浩中进一步表示,第二个分析面向,则是从技术的角度来看,若要运用IR LED技术来达成TrueDepth相机是不可能的,原因在于IR LED所发出的光波波长约为20nm,其发散角很大。若用这种光波来扫描对象,最终得到的结果将是模糊的,分辨率也比较差,不可能达成TrueDepth相机中,辨识度、安全性很高的脸部辨识。

以生物辨识来说,红外线光波比较适合的应用领域是虹膜辨识。例如三星(Samsung) Galaxy S8/S8+所搭载的虹膜辨识功能,即是以IR LED作为光源。三星的红外线感测模块主要是由810nm的IR LED与CMOS影像传感器组成,该模块可对2D平面的图像进行比对与辨识。 郭浩中分析,若虹膜辨识采用VCSEL技术来实现,就如同杀鸡用牛刀,其必要性并不高。

郭浩中指出,VCSEL如同一种进化版的LED,该组件运用共振腔、过滤器来提高光波的同调性与指向性,这是VCSEL的光束不会像普通LED那么发散的关键。但就本质而言,VCSEL最核心的技术仍是LED。

值得一提的是,VCSEL的架构很容易扩展,虽然1个VCSEL约只能发射出5mW的功率,但100个VCSEL便可发射出500mW的功率,且VCSEL雷射组件非常省电,这些因素皆让该组件在进行数组(Array)排列后,可顺利在智能型手机上实现3D生物辨识。

iPhone X所使用脸部辨识技术可针对3D立体图像进行辨识,其采用小于1nm光波的VCSEL,并运用时差测距(Time of Flight, ToF)技术,藉由30,000个雷射光源点打出、弹回的时间差, 来推算出智能型手机与脸部各部位之间的距离,再根据脸部各点与点之间的距离差异,来建立人脸立体轮廓的模型。


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